移 動 局 基 準 局
情
情
報
報
化
化
施
施
工
工
と
と
は
は
何
何
か
か
？
？
～
～
Ｉ
Ｉ
Ｃ
Ｃ
Ｔ
Ｔ
を
を
活
活
用
用
し
し
た
た
新
新
た
た
な
な
施
施
工
工
シ
シ
ス
ス
テ
テ
ム
ム
～
～
社
社
団
団
法
法
人
人
日
日
本
本
建
建
設
設
機
機
械
械
化
化
協
協
会
会
Ｑ
Ｑ
１
１
．
．
従
従
来
来
の
の
建
建
設
設
機
機
械
械
の
の
操
操
作
作
手
手
順
順
は
は
ど
ど
の
の
よ
よ
う
う
に
に
行
行
わ
わ
れ
れ
ま
ま
す
す
か
か
？
？
Ｑ
Ｑ
２
２
．
．
な
な
ぜ
ぜ
、
、
産
産
業
業
用
用
ロ
ロ
ボ
ボ
ッ
ッ
ト
ト
の
の
よ
よ
う
う
な
な
自
自
動
動
化
化
が
が
難
難
し
し
い
い
の
の
で
で
し
し
ょ
ょ
う
う
か
か
？
？
Ｑ
Ｑ
３
３
．
．
ど
ど
う
う
し
し
て
て
情
情
報
報
化
化
施
施
工
工
が
が
可
可
能
能
に
に
な
な
っ
っ
た
た
の
の
で
で
し
し
ょ
ょ
う
う
か
か
？
？
Ｑ
Ｑ
４
４
．
．
具
具
体
体
的
的
な
な
シ
シ
ス
ス
テ
テ
ム
ム
の
の
概
概
要
要
は
は
？
？
Ｑ
Ｑ
５
５
.
.
情
情
報
報
化
化
施
施
工
工
技
技
術
術
に
に
は
は
ど
ど
の
の
よ
よ
う
う
な
な
も
も
の
の
が
が
あ
あ
り
り
ま
ま
す
す
か
か
？
？
Ｑ
Ｑ
６
６
．
．
情
情
報
報
化
化
施
施
工
工
は
は
ど
ど
の
の
よ
よ
う
う
な
な
効
効
果
果
が
が
あ
あ
る
る
の
の
で
で
し
し
ょ
ょ
う
う
か
か
？
？
Ｑ
Ｑ
７
７
．
．
今
今
後
後
の
の
情
情
報
報
化
化
施
施
工
工
シ
シ
ス
ス
テ
テ
ム
ム
の
の
普
普
及
及
の
の
動
動
き
き
は
は
？
？
Ｑ
Ｑ
８
８
．
．
情
情
報
報
化
化
施
施
工
工
シ
シ
ス
ス
テ
テ
ム
ム
の
の
調
調
達
達
は
は
ど
ど
の
の
よ
よ
う
う
に
に
す
す
る
る
の
の
で
で
し
し
ょ
ょ
う
う
か
か
？
？
情報化施工に関する素朴な疑問
本 パンフレットでは、情 報 化 施 工 に関 する以 下 の疑 問 にお答 え致 します。建 設 機 械 を利 用 して、盛 土 、掘 削 、敷 き均 し作 業 等 を行 う場 合 、予 め設 計 データを基 に 作 業 対 象 エリアに丁 張 やトンボなどの目 安 杭 を設 置 して、操 作 員 は運 転 席 から杭 と作 業 装 置 との偏 差 を目 視 で確 認 しながら、操 作 レバーを動 かします。 したがって、出 来 形 精 度 、生 産 性 は操 作 員 の技 量 によって大 きく左 右 されるとともに、 出 来 形 のチェックは丁 張 杭 間 に水 糸 を張 り、スケールで検 測 を行 うため、機 械 作 業 の合 間 をぬって行 う検 測 は、常 に危 険 が伴 います。 丁張りを基準にした手動作業 設計高さ オペレータの視線 丁張り 基準点 丁張間に張られた水糸を基準に仕上り高さを確認 オフセット高さ
Ｑ１．従来の建設機械の操作手順はどのように行われますか？
舗 装 工 事 、構 造 物 打 設 工 事 などで、予 め測 量 作 業 によって設 置 され た操 作 基 準 線 を作 業 装 置 がト レースする 自 動 操 作 も 行 われ ていますが、 前 もっ て手 間 の か かる 操 作 基 準 線 設 置 作 業 が必 要 となります。また、追 随 性 に限 界 があるため、施 工 速 度 の遅 い 舗 装 工 事 などに限 られており、施 工 速 度 の比 較 的 早 い土 工 用 機 械 の制 御 には向 いて いません。 建 設 施 工 の場 合 には作 業 対 象 路 面 の上 を建 設 機 械 が常 に移 動 しながら作 業 を行 う ため、自 動 車 や家 電 製 品 の製 造 ラインのように、作 業 用 ロボットと作 業 対 象 物 との正 確 な相 対 位 置 を容 易 に定 めることは極 めて困 難 であり、やむを得 ず、予 め設 置 された操 作 目 安 の杭 を使 用 しての目 視 作 業 による間 接 的 な制 御 しか出 来 ませんでした。
Ｑ２．なぜ、産業用ロボットのような自 動化が難しいのでしょうか？
固定座標軸 Coordinates( x1,y1,z1 ) ( x2,y2,z2 ) ( x3,y3,z3 )
基準点 ( x+x1,y+y1,z+y1 ) ( x+x2,y+y2,z+y2 ) ( x+x3,y+y3,z+y3 ) 移動する座標軸 （a）製造業：Toolが固定されている為、必要な座標が得やすい （b）建設業：Tool（座標軸）が移動する為、相対位置座標の設定が困難 固定座標軸 Coordinates
( x1,y1,z1 ) ( x2,y2,z2 ) ( x3,y3,z3 )
基準点 ( x+x1,y+y1,z+y1 ) ( x+x2,y+y2,z+y2 ) ( x+x3,y+y3,z+y3 ) 移動する座標軸 （a）製造業：Toolが固定されている為、必要な座標が得やすい （b）建設業：Tool（座標軸）が移動する為、相対位置座標の設定が困難
従 来 測 量 作 業 は静 止 地 点 位 置 を測 ることしか出 来 ませんでしたが、動 き回 る移 動 体 を人 工 衛 星 や 自 動 追 尾 機 能 を持 っ た測 量 機 器 によ り、 高 精 度 で測 位 が でき る技 術 が 開 発 されたことが、常 に移 動 する建 設 機 械 の数 値 制 御 システムの実 用 化 を可 能 としま した。
制御測位方法には
人工衛星
：GNSS（Global Network Satellite System）
を用いる方法と
光学測量機能
：TS（Total Station：ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ）
を用いる方法の二つがあります
R
R
T
T
K
K
-
-
G
G
N
N
S
S
S
S
に
に
よ
よ
る
る
三
三
次
次
元
元
測
測
位
位
方
方
法
法
RTK-GNSS は、既 知 点 に設 置 した基 地 局 の位 置 データと GNSS により取 得 した基 地 局 の三 次 元 データを照 合 して、GNSS データを補 正 し、精 度 の向 上 を図 るものです。Ｑ３．どうして情 報化施工が可能になったのでしょうか？
（光学測量機器）
（人工衛星）
〈特 徴〉
・精密な測位
・制御情報の伝達
・測量機器として活用
・有効半径の制限
・１対１制御
・天候による使用制限
〈特 徴〉
・単独での測位
・複数機器での運用
・現場間のデータ共有
・測量精度の限界
・衛星状態による制限
・外国衛星頼み
・基地局の設置必要
（光学測量機器）
（人工衛星）
〈特 徴〉
・精密な測位
・制御情報の伝達
・測量機器として活用
・有効半径の制限
・１対１制御
・天候による使用制限
〈特 徴〉
・単独での測位
・複数機器での運用
・現場間のデータ共有
・測量精度の限界
・衛星状態による制限
・外国衛星頼み
・基地局の設置必要
基 地 局 の GNSS 受 信 機 の補 正 データは移 動 局 に無 線 で転 送 し、移 動 局 の GNSS デ ータ補 正 のための計 算 処 理 を行 って、三 次 元 座 標 （X,Y,H)をリアルタイムに算 出 すること ができます。 高 さ精 度 は数 センチオーダーで確 保 で きますが、使 用 できる人 工 衛 星 数 が一 定 以 上 （基 本 は５基 以 上 ）でなければならず、 使 用 す る 場 合 は あ ら か じ め 工 事 現 場 の 受 信 状 況 を 確 認 し て お か な け れ ば な り ま せん。 上 空 視 界 がよく、人 工 衛 星 が確 保 でき る場 合 などの条 件 が整 えば、天 候 に左 右 されず、ダムや土 地 造 成 などの大 規 模 土 工 工 事 で使 用 することも可 能 です。また、 ひ と つ の 基 地 局 で 複 数 の 移 動 局 に 対 応 することも可 能 です。
T
T
S
S
に
に
よ
よ
る
る
三
三
次
次
元
元
測
測
位
位
方
方
法
法
水 平 ・鉛 直 回 転 が可 能 なドライブ機 能 を持 つ TS(トータルステーション)を使 用 し、観 測 対 象 に設 置 したプリズムを自 動 的 に追 尾 することで、観 測 対 象 の三 次 元 座 標 を計 測 す ることができます。同 時 に無 線 により建 設 機 械 に座 標 データを送 信 するとともに、測 定 デ ータの記 録 ・保 存 が可 能 です。 GNSS が利 用 出 来 ないトンネルなど天 空 が閉 鎖 されている箇 所 でも使 用 できますが、 レーザを使 用 しているため、天 候 条 件 、有 効 半 径 の制 限 を受 けることと、計 測 対 象 １台 に対 して TS を１台 用 意 する必 要 があります。操作方法には
操作値明示
（指示操作）
→AMG(Automated Machine Guidance：ﾏｼﾝｶﾞｲﾀﾞﾝｽ)と
操作値制御
（自動操作）
→AMC(Automated Machine Control：ﾏｼﾝｺﾝﾄﾛｰﾙ)の
二つの方法があります
マ
マ
シ
シ
ン
ン
ガ
ガ
イ
イ
ダ
ダ
ン
ン
ス
ス
人 工 衛 星 （GNSS=Global Navigation Satellite)を使 用 したものは、作 業 エリア内 での
Ｑ４．具体的なシステムの概要は？
移動体の座標計測 TS or GNSS 設計座標照合 高さ偏差値明示 高さ偏差値変換 バルブの手動制御 バルブの自動制御 大型ブルドーザ パワーショベル モーターグレーダ 仕上げ施工用小型ブルドーザマシンガイダンス
マシンコントロール
移動体の座標計測 TS or GNSS 設計座標照合 高さ偏差値明示 高さ偏差値変換 バルブの手動制御 バルブの自動制御 大型ブルドーザ パワーショベル モーターグレーダ 仕上げ施工用小型ブルドーザマシンガイダンス
マシンコントロール
測 位 補 正 データを基 地 局 から送 信 させて瞬 時 に移 動 体 の 正 確 な位 置 座 標 データを測 位 することができます。そして予 め建 設 機 械 に入 力 設 計 データと比 較 して設 計 デー タと作 業 装 置 位 置 の偏 差 を抽 出 し、運 転 席 に 設 置 され たモ ニ ター に その 状 況 を 表 示 します。 操 作 員 はその 情 報 に基 づいて操 作 レ バーを動 かします。 主 に 天 空 の 開 け た 衛 星 か ら の 電 波 が 受 信 で き る 土 工 現 場 で の 比 較 的 大 型 の ブルドーザによる粗 均 し作 業 や、パワーシ ョ ベ ル な ど の 複 雑 な 動 き の あ る 機 種 な ど で利 用 されます。
マ
マ
シ
シ
ン
ン
コ
コ
ン
ン
ト
ト
ロ
ロ
ー
ー
ル
ル
敷 き均 し精 度 を求 められるモータグレーダや仕 上 げ施 工 用 の小 型 ブルドーザでは、測 TS を活 用 した精 度 の高 い自 動 化 システムが使 用 され、設 計 データとの偏 差 情 報 を電 気 信 号 に変 換 し、直 接 油 圧 電 磁 弁 を制 御 させ、作 業 装 置 を自 動 制 御 させる自 動 操 作 制 御 方 式 です。 TS と比 較 して精 度 は劣 りますが、土 工 現 場 での大 型 規 模 のブルドーザによる敷 き均 し 作 業 では、GNSS を使 用 したマシンコントロールも採 用 されています。マ
マ
シ
シ
ン
ン
コ
コ
ン
ン
ト
ト
ロ
ロ
ー
ー
ル
ル
シ
シ
ス
ス
テ
テ
ム
ム
の
の
メ
メ
カ
カ
ニ
ニ
ズ
ズ
ム
ム
1. 定 点 に設 置 した TS によって建 設 機 械 側 に設 置 したプリズムを自 動 追 尾 し、瞬 時 に測 位 しま す。2. 測 位 された建 設 機 械 の３次 元 位 置 座 標 データが無 線 で建 設 機 械 のコントロールボックスに 送 信 されます。 3. コントロールボックスに予 めインプットされた設 計 データと、該 当 する水 平 座 標 位 置 から制 御 する高 さと勾 配 との偏 差 を抽 出 し、電 気 信 号 に変 換 して駆 動 装 置 に送 られます。 4. 作 業 装 置 を直 接 自 動 制 御 させることにより、敷 き均 し用 ブレードをセンチ単 位 で制 御 するこ とができます。
1．建設機械のマシンコントロールやマシンガイダンス技術
→ → ブブルルドドーーザザやや油油圧圧シショョベベルル等等ののママシシンンガガイイダダンンスス技技術術 → → ググレレーーダダややブブルルドドーーザザ等等ののママシシンンココンントトロローールル技技術術（（敷敷均均しし））２．TS・GNSS による出来形管理技術
→→ TTSS・・GGNNSSSSをを用用いいたた出出来来形形管管理理技技術術（（道道路路土土工工／／河河川川土土工工））３．ICT を活用した新たな品 質管理技術
→ → ロローーララのの軌軌跡跡管管理理にによよるる面面的的なな品品質質管管理理技技術術（（締締固固めめ）） → → ブブルルドドーーザザ等等にによよるる面面的的なな品品質質管管理理技技術術（（厚厚ささ）） 無線による座標データの送信 プリズム位置の計測 設計データの照合 コントローラの判断によるブレード制御 無線による座標データの送信 プリズム位置の計測 設計データの照合 コントローラの判断によるブレード制御Ｑ５．情報化施工技術にはどのようなものがありますか？
→ → 振振動動ロローーララ加加速速度度応応答答にによよるる面面的的なな品品質質管管理理技技術術（（強強度度）） → → TTSS をを用用いいたた出出来来形形管管理理技技術術（（厚厚ささ）） → → 非非接接触触式式赤赤外外線線温温度度計計をを用用いいたた面面的的なな品品質質管管理理技技術術（（温温度度）） → → 各各種種強強度度試試験験にによよるる盛盛土土のの品品質質管管理理技技術術（（強強度度）） → → 無無線線付付きき温温度度計計をを用用いいたたココンンククリリーートトのの品品質質管管理理技技術術（（積積算算温温度度））
４．施工情報の統合管理技術
→→ 建建設設機機械械やや生生産産設設備備のの稼稼働働記記録録をを用用いいたた精精密密施施工工管管理理技技術術 → → ３３次次元元 CCAADD にによよるる統統合合管管理理技技術術 従 来 工 法 のように作 業 の目 安 となる丁 張 りなどの指 標 を設 置 する必 要 がなく、また、 そ れ ら が 無 く な っ た た め 建 設 機 械 操 作 へ の 支 障 が 回 避 さ れ 、 作 業 効 率 を 向 上 さ せ ま す。 また、出 来 形 の検 測 作 業 も減 らすことができ、施 工 品 質 及 び生 産 性 を大 幅 に向 上 さ せることができます。 これらのシステムは、高 速 道 路 、空 港 などの大 型 現 場 から、駐 車 場 や一 般 の路 盤 整 形 作 業 など幅 広 く使 用 されています。さらに、測 位 、建 設 機 械 追 尾 に電 波 やレーザ光 を 使 用 しているため、夜 間 作 業 においても昼 間 の作 業 と同 様 に高 い作 業 効 率 を得 ること が可 能 です。 また、電 子 データを駆 使 した施 工 及 び管 理 を行 うため、施 工 プロセスでの情 報 記 録 が 容 易 になり、こえっらのデータは施 設 供 用 後 の補 修 計 画 にも活 用 が可 能 となります。Ｑ６．情報化施工はどのような効果があるのでしょうか？
従来工法(Ａ)と情報化施工(Ｂ)の工期比較例
24
62％
14％
48％
0％
43％
5％
100％
建 設 施 工 には極 めて有 効 なシステムであるため、国 土 交 通 省 も 2008 年 7 月 に、情 報 化 施 工 推 進 戦 略を策 定 し、重 点 目 標 として国 土 交 通 省 の「直 轄 の道 路 土 工 、舗 装 工 、 河 川 土 工 の各 工 事 において、大 規 模 の工 事 では２０１０年 度 までに、中 ・小 規 模 の工 事 で は ２ ０ １ ２ 年 度 ま で に 、 情 報 化 施 工 を 標 準 的 な 施 工 ・ 施 工 管 理 方 法 と し て 位 置 付 け る。」普 及 に努 めています。 なお、この技 術 の利 用 に当 たっては、設 計 データの作 成 、測 位 技 術 の活 用 、建 設 機 械 の特 性 などを生 かした総 合 的 な知 識 を必 要 とするため、（社 ）日 本 建 設 機 械 化 協 会 の施 工 技 術 総 合 研 究 所 に専 門 の研 修 機 関 を設 置 し、情 報 化 施 工 を担 う技 術 者 の育 成 に努 めています。 受 講 風 景 実 地 研 修 場 所 全 景 情 報 化 施 工 技 術 は測 量 による測 位 技 術 の発 達 によって可 能 になりました。 測 位 機 器 は測 量 機 器 メーカーによって提 供 されており、これらのシステムを建 設 機 械 メーカー等 が提 供 する建 設 機 械 等 に取 り付 けて利 用 することになります。 システムによっては、建 設 機 械 に油 圧 電 磁 バルブを組 み込 む必 要 があります。 最 近 では、オプションで電 磁 バルブを組 み込 んだ建 設 機 械 も多 くなって生 きています。 さらに、建 設 機 械 のリース・レンタル業 界 も情 報 化 施 工 システムを取 り扱 っており、シ ステムの導 入 、普 及 を可 能 とする環 境 が整 い始 めております。 情 報 化 施 工 関 連 機 器 を取 り扱 っている主 な企 業 は次 ページのとおりです。
