BIM・CIM

建設プロジェクトでの3Dデータの活用

国土交通省が提唱する i-Construction（調査・測量・分析・設計・施工・維持管理の建設プロジェクトの全プロセスの情報を一括管理し、建設現場での生産性向上を目指す取り組み）の中核が、CIM（Constraction Information Modeling/Managment）です。

CIMの最大の長所は、「建設プロジェクト関係者間の、コミュンケーション向上＝①理解促進 ②ミス防止 ③合意形成促進＝効率化」です。ここで言う関係者とは、公共事業の場合なら、行政・建設コンサル・設計者・ゼネコン・施工業者・利用する住民・維持管理の担当者・同様の事業を検討している他地域の人たち等、現在から近未来までに渡りプロジェクトに関わる全ての立場の人たちを指します。その人々の間で、「現場に行けなくとも、建設の専門知識が少なくても、同じ土俵に立って話ができる」ようになるため、相互の理解と納得が生まれ、誤解・トラブル・無駄が大幅に省け、その結果、より効率性の高い事業遂行が可能となります。

まずはCIMをご理解していただくために - CIM活用における基礎知識

  • 【3Dの基礎知識】　3D情報の表現・表示方法

    まず3Dについての基本的なポイントの説明です。

    ３次元（3D）物体を、ディプレイ画面上で表現する際、「ワイヤーフレーム」「サーフェス」「ソリッド」という、３つの表現方法があります。一見、下の３つの立方体は同じように見えますが、ぞれぞれ表現方法が違い、結果的にコンピュータへの負荷も違ってきます。設計の段階や目的に応じて、使い分けています。

    ワイヤーフレーム ワイヤーフレーム（Wireframe）
    「針金で作ったフレーム」を意味し、頂点にあたる「点」と辺にあたり「線」だけで立方体を表現しています。小さく丸めた粘土（点）と棒（線）で作ったような立法体で、面や中身はない状態です。ワイヤーフレームは、基本的な形状の確認のみ必要で、まだ詳細の様子が不要な、設計の初期段階で用いらることが多いです。データ量が少ないため、ディスプレイ表示速度が速いのも特徴です。
    サーフェス サーフェス（Surface）
    ワイヤーフレームに「面」を加えた表現方法で、立方体の形をした箱のような状態です。もちろん平面だけでなく曲面も表現できますので、設計した形状に面を加え、面の表面に素材のテクスチャ（質感）等も加え、具体的なモデルを表現する目的で用いられます。中身が中空のプラモデルのような感じです。
    ソリッド ソリッド（Solid）
    「点」「線」「面」に中身を加えた方法です。立法体の例ですと、中身が詰まった「さいころ」となります。構造物で「中身」は部品を意味します。部品の質・重さ・サイズ・接面などの情報も「ソリッド」ではデータ化されていますので、様々な演算やシミュレーションが可能になりますが、一方で、ディスプレイ表示には時間がかかります。立体を豊かに表現できるだけでなく、設計に必要な分析も可能なため、現代の一般的な3D-CADソフトは、ソリッドまでを対象としています。

  • 【3Dの構築方法】　3D情報を取扱うアプリケーションソフトウェアの形態

    3D（3次元）とは、平面上に描かれた「絵」のような２次元の世界に、「奥行き」を加えて立体感の表現をも可能にした3次元（3 dimentions）のことです。デザインや設計では、この3次元をディスプレイ上で表現します。ご存知の通り、ディスプレイ自体は平面ですが、奥行きがあってリアルな立体のように見える「3次元の絵」を、3次元データ専用ソフトで再現します。ディスプレイで私たちの目に映る3次元のデータには、以下の種類があります。

    • ● 表　現： 表示されている画像の表現力に、どれだけのリアリティ性を持たせることができるか
    • ● 精　度： 画像/動画で表示されている構造物や各部品に、どれだけの数学的精度（＝正確さ）が保持されているか
    • ● インタラクティブ性：ユーザーが、画面に表示されている画像/動画に対して働きかけた時、どれだけの情報が得られるか
    3D CG（Three-Dimentional Computer Graphic）
    3DCG コンピュータで描いた3次元の絵です。私たちの日常生活のあちこちで目にすることができます。本物そっくりにリアルに描かれた建築物の完成予想図をご覧になったことがあるかと思います。それが3DCGです。昨今のゲームや映画やCMの世界でも多用されています。3DCGの絵は、人間の目がぱっとみて認識する様子をリアルに表現でき、見た人が瞬時にイメージを掴めることが最大の特徴です。一方で、出力するサイズに合わせて図形などをコンピューターで組み合わせて描いたものなので、「そっくり」であっても3DCADのように「正確」ではありません。デジカメ写真のように、限りなく拡大してゆくと、曲線上では凸凹が現れてきます。ですので完成予想図としては最適ですが、設計には向きません。
    ● 3DCGを用いた弊社ビジュアル資料集「CGパース」をぜひご覧ください。    		 表　現 精　度 インタラクティブ性
    ◎ ○ △
    3D CAD（Three-Dimentional Computer Aided Design）
    3D CAD 一見、CGとよく似た絵に見えますが、絵の各部分に正確な寸法データをを紐づけていますので、実際の2D図面以上の精密なモデリングを実現できます。上記のCGとはデータの表現方法が違うので、曲線や球体を限りなく拡大していっても、正確な形を保ったままディスプレイ上で拡大・縮小できます。もちろん構造物に限らず、身の回りの消費財（デジカメ、スキー板、食器、家具）などの設計にもCADは多用されており、3次元データを取り扱う最も一般的なソフトとして広く活用されています。 表　現 精　度 インタラクティブ性
    ○ ◎ △
    3D VR（Three-Dimentional Virtual Reality）
    3D VR VRは飛躍的にCGやCADを発展させたものです。ディスプレイに表示された建造物を鳥のような目線で見下ろしたり近くから見上げたり、また橋を渡ったりくぐったり等、あたかも現実の世界のような視点でディスプレイ内の建造物を眺められるツールです。景観の比較検討、日照の変化、走行中の運転席など特定の視点からの景色の検討、洪水など災害時のシミュレーション等、その活用方法は実に多岐に渡ります。
    一方で、精度を上げたり作成範囲があまりに広いと、データが重くなり、スムーズな視点移動ができなるという短所が存在しますが、PC環境を取り巻く目覚ましい進歩の中で、これは改善されてゆくと思われます。
    ● VRをご理解いただくためには、VRをご覧いただくのが最も手っ取り早いと思います。弊社ビジュアル資料集「3DVRCGデータ」をぜひご覧ください。    		 表　現 精　度 インタラクティブ性
    ○ ○ ◎

  • 【3Dの実践】　CIMによるユーザーの便益向上

    CIM活用によるユーザーの利便性の向上が期待できます。

    1. コストと時間を大幅に節約できる。
      建築前のプロジェクト概要理解、利用者の合意形成、実際の建築に関わる現場スタッフ間の情報共有など、多く側面で効率化が期待できます。
      ※ クリックして、拡大画像をご覧ください。
      • 橋梁の骨組みの全貌です
      • 部品を色分けすることで見やすくなります
      • この一本一本の部品のデータが保存されています
      • zoom1_large-6


    2. 維持管理が格段に楽となる
      施工内容・各部品の詳細データ・修理/交換・メンテ記録など維持管理に不可欠なあらゆるヒストリーデータが属性としてCIMデータ内に保管されていますので、何年も経った後でも、書類をひっくり返すことなくクリックひとつで瞬時に引き出して確認作業が行えます。公共事業の場合は、ある土木工事を参考にしたい時も、ゼロから調査をしなくとも、その建設計画の細部を知ることが可能となります。
      ※ クリックして、拡大画像をご覧ください。
      • 橋梁を下から見上げ、内部を透視してみます。
      • 種類が違う部品は色分けされています。
      • 複雑な部品の重なりの様子も一目瞭然です。
      • 部品ひとつひとつの属性を確認することができます


風景デザイン研究所のCIM – その特徴と活用実例ご紹介

社長プロフィール
弊社の社長は、1995年に米国　建設コンサルタント会社に在社し、すでにCIM の原型とも言える3D CAD や3D CGを用いた土木・建設分野での有効活用法を米国の現場で実践した実績があります。そのリーダーシップの下、会社設立当時から今日まで、一貫して「視覚化、ビジュアル化」された物が「人に対して最も説得力がある」という考えのもと、2D・3Dのビジュアルデータの活用技術に取り組んできました。ほかにも国内海外を問わず景観や公園、環境アセス等の計画業務、合意形成のための住民説明業務、橋梁や道路などの設計業務、工事現場での施工管理業務など、CIM活用のいしづえとなる多くの建設プロジェクトに携わってきました。

  • 【特徴 １】 風景デザインCIMの捉え方

    「CG屋さん」と称される単なる３Dモデラーや制作者ではなく「コンサルティング」の立場をとる弊社は、CIMに必要な土木への知識・経験も十分に蓄積してきました。例えば道路１本でも、クロソイド曲線・片勾配など道路構造の基本情報を踏まえた上で、道路の構造は造られなければなりません。CIMで使用されるビジュアルデータは、構造関連の知識・経験がなければ制作不可能であり、その知識・経験なくして制作されたデータは、利用者にとって意味をなしません。このようなCIMに関する現実を踏まえて「現場の使用に耐えうるビジュアルデータ」を制作・コンサルティングできるのが私達「株式会社　風景デザイン研究所」です。弊社が制作するデータには、次のような利点があります。

    • 3D情報（3Dデータ）の構築（モデリング）
      上記の表現方法（ワイヤーフレーム、サーフェス、ソリッド）全てを駆使し、あらゆる角度から構造物を捉えますので、徹底的な検証・分析・設計が可能となります。
    • 表現・表示の方法
      上述のアプリケーションソフトウェア（3DCG、3D-CAD、3DVR）全てを駆使する技術と実務ノウハウを持ち合わせていますので、プロジェクトに関わる人たちの誰もが理解・納得できるデータを作成できます。
    • 属性情報（スペック）の付記
      建設に使用される部品の詳細属性情報を3Dモデルに紐づけすることができますので、維持管理の時間的/費用的なムダを軽減できます。
    風景デザイン研究所 一般的な他社
    採用するモデリングの表現方法 ワイヤーフレーム、サーフェス、ソリッド 主にソリッドのみ
    表現に使用するソフトウェア CG and CAD and VR, or mix CG or CAD or VR
    ユーザーにとってのメリット 技術的な話ができるので、ユーザーの負担が減る。 指示内容を理解させるのに苦労する。
    バックグラウンド 土木建設エンジニア
    工学を理解し実務経験を有している上で制作を行う。    		 アーティスト、意匠系
    工学的理解がないまま見た目の華やかさで作成する。

  • 【特徴 ２】 データのセキュリティ対策

    CIMは、プロジェクトに関するあらゆる側面からのデータがまとまったパッケージですので、そのセキュリティ対策は必須です。弊社がトレーニングしたプロフェッショナル人材がセキュリティを担当いたしますので、お客さまによりご安心していただけます。

    風景デザイン研究所 一般的な他社
    弊社員による、3DCAD・CG・VRデータの構築なので、機密事項の守秘なども安心である。行政やユーザーに対して、データの取り扱い方等を指導・教えることができる。 安価なサービスを提供するため、3DCGオペレーターの派遣社員や外国人を雇用しているので、データ構造作業の経緯が不明となりやすく、短期間で辞めてしまったり等のケースは避けられず、問題が発生した場合、解決に時間をとられる傾向が強い。

  • 【特徴 ３】 保守・教育

    お客さまに納品した後も、保守サービスを通じて、3Dデータの更新（有料）、バックアップの保管・データ活用に必要なソフトのアップグレード・活用方法のアドバイス・その他トラブルシューティングに、ご対応いたします。

  • 【活用実例】の具体的資料

    弊社が作成した講演会向け資料「インフラ整備における３Dデータ䛾活用」PDF版です。i-constructionの位置づけ、３Dデータ䛾基礎知識、３Dデータ䛾活用事例、作成現場䛾状況、CIM普及を成功させる秘訣などについてまとめられています。ご参考までにぜひご一読ください。

  • 【活用実例】 弊社のCIM

    橋　梁
    【これらの画像は富山市より許諾を得て掲載させていただいております】