土木建設の領域ではDXが喫緊の課題となっていますが、中でもCIM導入の重要性は高く、今後は業界標準の技術となることが予想されます。次世代の3Dモデリング技術と言われるCIMですが、具体的には従来の3Dモデルとどのような違いがあるのでしょうか。
この記事では、そんなCIMモデルの概要や活用のメリット、そして運用に伴う活用課題について、詳しく解説します。
CIMとは
CIMはConstruction Information Modelingの略称で、3Dモデルに設計に関するあらゆるデータを統合し、運用管理する技術を指します。これまで、土木業界における設計業務では3Dモデルと平面図を別個に作成することが一般的でしたが、別個にデータを作成する場合、修正業務も2重に発生する点が担当者にとって大きな負荷となっていました。
設計業務は複数回の修正が発生することも日常茶飯事であり、設計段階での情報共有と修正を繰り返す作業の負荷が大きいのはもちろんですが、施工段階に入っても図面を作成したり修正したりを繰り返す必要が出ていました。このような慢性的な業務負荷の発生を解消する上で役に立つのがCIMで、データ統合により度重なる修正の発生や情報共有の負担を大幅に削減します。
3Dモデルと平面図でデータが連携されているので、2つのデータを同時に修正し、作業負担を解消するというわけです。基本的な概念や操作方法はCADモデリングと大きくは変わらないため、全く新しい技術を導入するような負担が現場にかかることもありません。
BIMとCIMの違い
CIMと似たような概念として、BIMと呼ばれるものがあります。BIMはBuilding Information Modelingの略称で、こちらも3Dモデルを使ってデータ統合やデータ運用を効率化するための技術です。
元々、CIMはBIMの考え方をもとにして国土交通省が提唱を始めた概念であり、基本的な理屈や運用方法については両者に大きな違いはありません。
BIMとCIMで異なる点としては、適用領域です。BIMはさまざまな領域に適用可能な次世代の3Dモデリング技術ですが、日本では中でも建築設計に適用する技術として知られています。
一方のCIMは、土木に特化した技術として知られており、CIMという言葉が使われるときは土木やインフラ工事における技術活用と覚えておくと良いでしょう。
CIMモデルとは
CIM運用において欠かせないのが、CIMモデルへの理解です。
CIMモデルは一見すると従来のCADを使った3Dモデルと同じようにも見えますが、大きな違いは3Dモデルそのものの中に多様な情報が内包されている点です。
従来の3Dモデルは、設計図をもとにして立体構造をビジュアルで表現しているだけの、モックアップとして運用されてきました。一方でCIMモデルは、設計図の情報を3Dモデルに内包、そして適用することで、寸法や部材情報が極めて正確に反映されたモデル作成を可能にしています。
そのため、CIMモデル作成に際してはデータをモデルの中に内包する作業が発生するものの、3Dモデルを従来よりもはるかに効果的に運用できるだけでなく、設計情報を統合し、CIMモデル一つでプロジェクトに必要な情報全てを管理できるようになります。
CIMモデル活用のメリット
CIMモデルを活用することで、具体的にどのようなメリットが期待できるのでしょうか。
主な導入の利点について、ここでは解説します。
設計負担を軽くできる
CIMモデルを活用することで、設計業務の負担は大幅に解消できます。
寸法に基づく正確なモデルを作成し、修正作業の発生などを抑制できるからです。
何度もモデルや図面を作り直す業務から脱却して、質の高いモデルと図面を作成できる業務へとシフトし、現場の負担削減に貢献できる技術です。
業務の質を向上できる
従来の設計よりも業務品質を高められるのもCIMモデル活用のメリットです。
寸法を正確に適用しながらモデリングを行えるので、ヒューマンエラーが起こるリスクを小さく抑えながら業務を進められます。
データ管理を効率化できる
CIMモデルの活用は、単に設計業務を軽くするだけでなく、データ管理の効率化にも役立つのが特徴です。設計データを一つのCIMモデルに統合し、設計に関する情報があちこちに散乱してしまう心配はありません。
何度も修正を行なっていると、最新の図面データがどれなのか、どの図面とどのモデルが対応しているのかといったことがわからなくなることもあるでしょう。
異なるバージョンのデータを関係者間で共有したままプロジェクトを進めてしまい、情報共有がうまくいかなくなるようなトラブルも想定できます。
このような事態を回避するために有効なのが、CIMモデルを使ったデータ管理です。
CIMモデルの中に最新の設計情報を統合し、常にアップデートしながら運用できるので、データが錯綜してしまうリスクを最小限に抑えられます。
図面とモデルのバージョンを確認しながら作業を進める必要もなくなるため、設計スピード高められるのはもちろん、情報共有における余計な作業負担の削減にも役立ちます。
施工業務でのデジタル活用を推進する
CIMモデルの導入効果は、設計業務だけにとどまりません。従来の3Dモデルよりも正確な図面情報を内包しているCIMモデルは、現場の施工管理をデジタル化する上でも役に立ちます。
設計業務をデジタル活用によって効率化しても、のちの工程で従来のようなアナログな業務プロセスが根強いようでは、DXの恩恵は思うように得られません。そこでCIMモデルを活用することで、このような施工段階における業務の効率化を実現できます。
CIMモデルを施工現場で活用するアプローチは非常に多様で、わかりやすい例としてはARやVRといった視覚技術の活用が挙げられます。タブレットやヘッドマウントディスプレイ（HMD）を使って、CIMモデルを現場に持ち込み、運用する方法です。
正確な寸法情報を含むCIMモデルをタブレットで運用すれば、いつでもどこでも正確な情報を3Dモデルで確認でき、感覚的な理解を現場作業員に促すことができます。
また、HMDを使ってCIMモデルを確認すれば、AR技術で実際の建設現場にCIMモデルを投影して作業の品質向上を促したり、VR映像で具体的な施工手順を原寸大で確認したりと、高度なハイテク活用をすぐに実現可能です。
例え経験の浅い現場作業員でも、CIMモデルを活用すれば熟練作業員並みのパフォーマンスをすぐに発揮できるようにもなるでしょう。
CIMモデルの主な分類
CIMモデルを実際に運用する際、各モデルは用途や形状などに応じて幾つかの種類に分類されます。それが
- 線形モデル
- 土工形状モデル
- 地形モデル
- 構造物モデル
- 地質・土質モデル
- 広域地形モデル
- 統合モデル
の7つで、それぞれのモデルを組み合わせながらモデリングを行います。
| 概要 | |
| 線形モデル | 道路や構造物の中心線を表現するモデル |
| 土工形状モデル | 盛土や切土等を表現するモデル |
| 地形モデル | 測量成果などを反映した地形のモデル |
| 構造物モデル | 構造物の属性情報を反映したモデル |
| 地質・土質モデル | 地質情報を適用したモデル |
| 広域地形モデル | 広域の地形情報をまとめたモデル |
| 統合モデル | 上記のモデルを統合した複合モデル |
線形モデルは道路や構造物の中心線を表現するモデルで、土工形状モデルは盛土や切土等をモデル上で表現したものを指します。構造物に属性情報を与えたのが構造物モデルで、地質断面図の情報や土質調査の結果を反映しているのが地質・土質モデル、数値地図情報などをもとに広い範囲の地形情報を有しているのが広域地形モデルです。
そして、これらのモデル情報を統合し、CIMモデルとして運用可能な状態にしたものが統合モデルで、統合モデルを使ってさまざまなデータ活用を推進することができます。
このように、CIMモデルはただモックアップとして3Dで図面を表現しているだけでなく、土木工事に必要なあらゆる情報を網羅的に内包しているモデルであることがわかるでしょう。
CIMモデルにどのような情報を含ませられるのかを知っておけば、CIMモデルの活用方法や自社への適用方法についての理解も深まるはずです。
CIMモデル活用の課題
CIMモデルは多くのポテンシャルを備えている次世代の3Dモデリング技術ですが、一方で活用に当たってはいくつかの課題も抱えています。
CIM環境の構築にコストがかかる
まず、CIM環境の構築には相応のコストが発生します。最も費用がかかるのがCIMソフトで、従来の3DCADソフトでは対応ができないため、全体的な刷新が必要です。
CIMソフトはまだまだ最新の技術が詰まっている製品ということもあり、その価格についても決して安くは済みません。ある程度まとまった予算を確保しないと、導入を進めるのは難しいでしょう。
CIMモデルを扱える人材が必要
CIMモデルを有効活用するにあたって、それを扱える人材の確保も必要です。
CIMは3D CADに似たような運用も可能ですが、その使い方については従来のそれとは異なるため、研修などを運用前に実施しなければなりません。
あるいは外部から新たにCIM運用ができる人材を確保するようなコストが求められる場合もあるでしょう。
社内や社外で互換性を確保する必要がある
CIMモデルを効果的に扱うためにはCIMモデルに対応した環境を構築することも大切です。
CIMモデルに対応した業務環境を社内で整備するのはもちろん、関係者にもその導入を促す必要が出てきます。
CIM導入は大手では進みつつあるものの、中小企業ではいまだに十分に普及していないというのも事実です。CIMソフトを相互に運用できる環境が整わないと、CIMモデル導入の恩恵は受けづらいかもしれません。
CIMモデルについてのまとめ
この記事では、CIMモデルとはどのようなものか、どんな種類があるのか、導入によってどんなメリットがあるのかなどについて解説しました。土木業界で注目を集めるCIMは導入メリットが大きく、今後は標準的な技術になる可能性は高いものの、まだ乗り越えるべき運用課題も存在します。
まずはCIMモデル活用のメリットを理解し、自社の課題解決へどのように役立つのかを検討しながら段階的に導入を進めていくと良いでしょう。
