株式会社福田組 研究開発活動 (2024年12月期)

当社グループの研究開発活動は、「価値創造」の経営理念のもと、生産性向上・品質向上・自然環境の保全に加え、新たな分野への市場参入を目的とした新工法の実証実験等を中心に取り組んでおります。
また、現場に密着した研究開発ニーズと独創的なアイディアの発掘を目的として、広く社員から意見を募り研究開発活動に反映させております。
なお、当連結会計年度は研究開発費として、176百万円を投入しております。
当連結会計年度の主な研究テーマは次のとおりであります。

( 建設事業 )
(1) 当社
① BIMに対する取り組み
BIMについては、継続して取り組んでいる部分納まりの検討、施工ステップの可視化などの実績から、全国の拠点でBIMの活用が拡大しております。高度化する現場からの依頼を実現するため、作成するモデルの質を向上させるとともに、効率化のための社内ルール・標準化の見直しにも継続して取り組んでおります。また、昨年導入した新ソフトウェアを活用し、現場が必要としている施工BIMモデルを目指し、早期段階からの施工検討を進めることで業務支援の幅を広げております。

② 建設RXコンソーシアムへの参画
建設RXコンソーシアムは、作業所におけるさらなる高効率化や省人化を目指し、建設業界全体の生産性及び魅力向上を推進するために、施工段階で必要となるロボット技術やIoT関連アプリケーションにおける技術連携を、相互に公平な立場で進めることを目的として設立された団体で、様々な分科会にて建設関連の生産性の向上を図るための取り組みが行われております。当社も2023年にこのコンソーシアムに入会し、分科会への参加を計画しております。

③ トンネル施工技術の展開
トンネル施工の生産性向上に繋げるため、ICTを活用した技術開発を進めております。開発技術として、トンネル掘削時の動画を用いて地山の安定性を判定する「掘削動画AI」、LPWA技術を用いて掘削作業を見える化し業務改善を図る「サイクルタイム算出技術」、トンネル資材の受発注管理とともに在庫数量やロス率等をクラウド上で一元管理する「受発注管理システム」などがあります。
当期は、トンネル現場における電力消費量の見える化と主要設備の最適運転により電力消費量を削減する「エネルギーマネジメントシステム」の実用検証と、「山岳トンネル用出来形見える化技術の開発」に関する方法比較検証を実現場で行い、成果を得ました。
これらの開発技術は、実現場での運用を継続してフィードバックを行い、さらなる業務効率の向上を図ってまいります。

④ 橋梁維持更新(吊足場)の取組
橋梁の点検管理及び補修工事においての作業床敷設作業の安全性の向上、円滑化による作業効率の向上を目的とした「フライングステージを用いたつり棚足場」を開発してまいりました。仮設工業会のシステム承認を取得し、公共工事等における新技術活用システムNETISに登録されております(SK-230007-A)。水平状態を保持して昇降する機構を具備した吊足場システムの特許も取得し、多様な使い方に対応できるものです。展示会への出展・受注現場での実用を進め、安全・効率的な橋梁維持更新工事となるよう取り組んでまいります。

⑤ コンクリート構造物の延命化工法の研究終了
社会経済活動の基盤である土木コンクリート構造物は、高度経済成長期以降に集中的に整備されており、今後、建設から50年以上経過して劣化が進む割合が加速度的に増加することが予想されています。これらの土木コンクリート構造物を計画的に維持管理することを目的にした、劣化構造物の延命化工法の開発に取組みました。長岡工業高等専門学校と他2社との共同研究で、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の官民による若手研究者発掘支援事業共同研究フェーズからの助成を得た「交換可能な塩分吸着パネル接合によるRC構造物の持続的塩害抑制工法の開発」です。
当期で終了し、NEDOに一定の効果を確認できたことを報告し、この具体実用先の紹介や検討を進めました。

⑥ デュアルシールド工法の自動測量システム「Dual-Shot」の試用
当社はデュアルシールド工法で下水道トンネル工事を行っておりますが、施工精度を確保するために毎日測量を行って精度確認をしていく必要があります。これまでは、2人で測量を行っておりました。加えて昼夜交代で工事を行う場合には、交代のために1現場で4人の測量人員を確保する必要があります。これからも多くの受注が見込まれることから、複数の工事を同時に行える体制を整えることが急務となっておりました。そこで、1人の技術者で1つの工事を進められるようにすることを主目的に、この測量を自動で行えるシステム「Dual-Shot」を開発いたしました。
当期は現場工事での試用を行い、操作の習熟と開発技術の検証改善を行いました。開発の目標であった省人化の他、より短時間で必要な時期に実用に叶う精度の測量ができることを確認しました。シールド掘進機の適切な操作判断が行え、施工精度の向上に資するよう実用を行ってまいります。

⑦ 建物解体工事での解体物落下振動・騒音低減技術
当社は建物解体工事を行っておりますが、高層階からの解体破砕物の落下における振動・騒音の低減方策が必要と考えております。当期は、動的粘弾性モデルを用いた、解体破砕物落下における振動の改善効果の数値シミュレーションを実施し、検討している低減方法・防振材による振動レベル抑制効果を確認できました。今後、この数値シミュレーション結果を踏まえた方法の現場検証を行い、実用化を進めてまいります。

⑧ i-Construction、CIMへの取組
i-Constructionへの取組は受注・契約条件として必須です。取組むための機器・ソフトの運用と検証を進め、一般効率的な業務ツールとなるよう全社への展開を進め、より効率的な運用となる改善を進めております。
当期も三次元設計データの作成と活用、VR技術による現場確認、DX技術の活用、マシンコントロールによる土砂掘削・構造物構築を行ってまいります。

(2) 福田道路㈱
1.技術開発
① アスファルト舗装の長寿命化についての研究(NEXCO総研との共同研究)
過年度より、NEXCO総研と共同で検討している長寿命に資する路盤からの打換え工法は、終日規制内で試験施工を実施し、一定の成果が得られました。次の段階として、日々規制での試験施工を検討するにあたり、本年は当社機械センターの敷地内にて、小型機械での削孔能力の確認や、セメントパイル形成の効率化と仮復旧方法に関する検討を行いました。

② カーボンニュートラルに向けた取り組み
廃白土とは、精油処理の際発生する副産物で、油を含んでいる白土です。廃白土を廃棄物由来の燃料として、重油の代替活用ができないか検討を行いました。本年は、テストバーナーで実証実験を実施しました。今後の課題として、粉体燃料としての有効性・安全性の検討や焼却灰のリサイクルに関する検討を進める予定です。

③ 「マルチファインアイ(画像損傷診断システム)」のシステム改良
マルチファインアイのわだち掘れ量の精度向上と、IRIの計測機能を付加したシステム改良に取り組みました。システムの試作版は完成しており、本年は、国土交通省が公募する舗装点検支援技術に応募して性能の評価を受けており、結果待ちの段階になっております。

④ 「SIP(戦略的イノベーション創造プログラム)」の取り組み
SIPとは、省庁横断的な戦略的イノベーション創造プログラムであり、金沢工業大学を中心とした北陸SIPの一員として活動しました。5年計画で、舗装点検結果に加え、パトロール結果、苦情要望、工事記録などから効率的な補修計画支援システム構築を目指しており、本年は、桜川市と連携して路面性状を計測しており、プログラム構築に向けて課題を抽出しております。

⑤ 「ファインテープクリア」の開発
ファインテープは、アスファルト舗装の継目に貼り付ける止水用テープであり、アスファルト舗装に馴染むように黒色となっております。一方、センタージョイントでは白線が設置されており、ファインテープを施工すると隠れてしまう課題がありました。ファインテープクリアは透明な止水用テープであり、施工後でも白線が識別できることを目的としております。本年は、視認性・滑り抵抗性・接着性の検証を行っており、試作品の作成を目指しております。

⑥ 開発技術の広報活動
開発した技術のアピールと新たな技術開発の促進を行うために、報文発表や技術フェアーに参加して成果を普及しております。
2024年5月 インフラメンテナンス国民会議出展
2024年6月 EE東北出展
2024年11月 建設技術展関東出展
2024年11月 建設技術展近畿出展
2024年11月 ハイウェイテクノ出展
2024年12月 建設技術フェアーIN中部出展
(報文発表)
土木学会 舗装工学講演会 1編
土木学会 年次学術講演会 1編

(3) ㈱興和
① ICT施工、BIM/CIMへの取組み
2016年に国土交通省でi-Constructionが提唱されました。従前からドローン写真測量等、最新技術の習得に取り組み、ICT工種拡大、3Dデータを活用するBIM/CIMに備えてまいりました。2019年には、国土交通省の「建設現場の生産性を向上する革新的技術の導入・活用に関するプロジェクト(PRISM)」に採択された「小出維持管内防災工事施工現場における労働生産性の向上を図る技術の試行業務」において、3D計測が非常に困難な自然斜面現場でのICT法面工の試行に取り組みました。2020年に制定されたICT法面工(吹付法枠工)の基準に従い、同年、国土交通省発注法面工事において八木山現場でICT施工を実施し、北陸地方整備局主催の現場見学会を開催するなど、技術力をPRしてまいりました。
BIM/CIM関連では、国土交通省北陸地方整備局発注業務で3Dモデルを活用した取り組みが評価され、地質調査業務では初めてとなる「2020年度i-Construction大賞優秀賞」を受賞しました。2023年は国土交通省に対し、効率的な法枠の出来形管理手法としてiPhoneを活用した3次元計測手法を提案し、翌年の基準改定を実現するなど、3D計測の効率化を進めてまいりました。

② 集水井点検カメラ
砂防関係施設のうち集水井工は、地すべり深層の地下水排除を目的とした重要施設ですが、従来の点検ではクレーンによる上蓋の取外しや昇降施設の設置、有毒ガスの排除や酸素の供給が必要であり、コストが過大となっておりました。そのため、経済的かつ安全・正確に立坑内の状況や機能の確認が可能な「立坑(集水井工)内の点検装置(集水井点検カメラ)」を開発し、2件の特許を取得いたしました。この技術により、これまで国土交通省の直轄地すべり防止区域及び新潟県所管の地すべり防止区域を中心に、900基超の集水井で、また県外においても岩手、山形、福島、群馬、高知、宮崎で点検を行ってまいりました。この功績が認められ、2021年に砂防分野では初の快挙となる「第4回インフラメンテナンス大賞特別賞」を受賞しました。また受賞をきっかけに、弊社を中心としたコンサルタント業者4社で「集水井点検カメラ研究会」を立ち上げました。2023年度には、当技術がNETISに登録されたことを受け、九州(熊本)でも当技術が採用され実施されております。

③ 廃材活用による緑化技術の開発
農林水産省・国土交通省が下水汚泥や伐採木等の廃材を加工することで、資材として有効活用しようとする動きが活発化してきていることから、2023年に緑化試験棟を完成させ、緑化工における廃材利用技術の開発を進めております。伐採木等の活用については、2024年より伐採竹をチップにした土壌改良資材の緑化促進効果の研究をしております。吹付工法に使用する厚層基材の代替資材としての利用を想定し、竹チップの混合割合を変えながら植物の育成状況の違いの調査を開始しました。下水汚泥は鉱物資源を原料とする化学肥料に代わる肥料として、同年に緑化試験棟で緑化促進効果の調査を開始しました。伐採木は基盤材として、下水汚泥は肥料として有効活用できれば、運搬等にかかるCO2削減に寄与するものと考えられるため、今後も技術開発を通じて、脱炭素社会の実現に向けた取り組みを推進してまいります。

④ 裁断芝保存法
芝による緑化工には、種子からの育成や張芝がありますが、種子からの育成では種子の流亡リスクや大量の種子が必要であること、張芝は施工に時間がかかることと潅水が必要という弱点がありました。これらに対し、ほぐした芝をまいて芝生に育成する「芝生の直播被覆工法」(有限会社アイ・ピー・エムグリーンステージ)は、少ない資材で施工が可能で潅水不要であるという利点があります。この工法について、斜面に適用できる独自性を持った新工法として確立させるべく、裁断した芝の育成方法と長期保存方法の開発を進めております。長期保存については、袋の遮光性やもみ殻の使用による工夫を行い、18週間でも保存できる手法を確立し、2025年に有限会社アイ・ピー・エムグリーンステージと共同での特許出願を予定しております。裁断した芝の育成においては、雑木チップと竹チップ、及び下水汚泥肥料による育成促進効果も調べております。法面の緑化だけでなく、公園や河川敷の緑化での使用も検討しており、開発を継続していく計画です。

⑤ 消雪パイプノズル調整作業時の誘導ロボット
雪国の冬期道路交通確保に必要な消雪パイプは、降雪シーズン前にノズル調整作業を実施して消雪機能の維持を行っております。ノズル調整作業は数名の作業員が隊列を組み、消雪パイプに沿って移動しながら行います。車両の流れを止めずに行うために、隊列の前後に交通誘導員を配置し、矢印版や手旗で通行車両への注意喚起を行っております。ノズル調整作業は、降雪前は繁忙期であることに加え、昨今の人手不足も相まって、交通誘導員の確保が課題となっております。そこで、誘導員の代わりとなる台車型の誘導ロボットの開発を行っております。誘導ロボットは隊列を先導する先導車と、隊列に付いていく後続車で構成されます。先導車は事前に機械学習されたデータをもとに、搭載されたカメラにより消雪ノズルをAIにより検知して、消雪パイプに沿って自律走行を行います。後続車は、最後尾の作業員をカメラで検知し追従します。先導車・後続車共に矢印版や電光板を搭載し、通行車両に注意喚起を促します。衝突回避のためのソフト・ハード的な安全対策も装備しております。誘導ロボットは、労働力不足と作業員の安全確保を目的として開発を進めておりますが、搭載カメラ画像を利用することで、ノズル劣化度をAI判定することにも活用できる可能性もあり、消雪パイプの維持管理の将来を見据えた有効な技術になり得ると考えております。

⑥ ノズル洗浄機の開発
消雪パイプのノズル洗浄・調整作業に、ノズルに手持ハンマー等で振動を与えて詰まった砂などを排出させる工程があります。ノズルが路面にあることから、中腰やしゃがみ姿勢を取る必要があり、作業員の体への負担が大きいという課題がありました。そこで、立ったままノズル洗浄を行えるノズル洗浄機の開発を進めました。ノズル洗浄機は、ノズルを損傷させず適切な衝撃を与える振動子を電動ハンマーの先端部に取り付けたもので、人力よりも短時間でノズル洗浄できるものです。電動ハンマーには台車を取り付け、移動と施工を効率よく行えるように工夫しております。今後は現場投入に向けて、ノズル洗浄効果と作業時間の短縮効果の調査を計画しております。

⑦ AI積雪深制御
積雪地域に広く普及している消雪パイプは、雪国の生活に無くてはならないインフラで、長年にわたり興和では、開発・施工・維持管理に取り組んでおります。消雪パイプの水源の多くは地下水に頼っており、地域によっては地下水位低下による散水不能、地盤沈下の進行が見られており、持続可能な地下水開発のためには、地下水の節水が必須な状況です。現在、広く普及している消雪パイプの制御方法は、降雪を検知して、降雪時に稼働する降雪検知制御です。雪が降っているときに散水されることから、雪が積もる前から稼働し、道路ユーザーの安心感が高い方法となっております。しかしながら、道路に積もる前に止むような短時間降雪でも散水してしまうことや、設計よりも弱い降雪でも散水してしまうことがあり、節水の余地が大きい制御方法です。これまで、降雪強度や気温を検知し、必要以上に散水しないように間欠運転や少量散水運転を行う制御を開発し、地下水の節水と節電に努めてまいりました。
降雪検知制御の一方で、道路の積雪を検知して散水制御する積雪検知制御は、降雪検知制御よりも節水・節電効果が高いことが研究されてきましたが、道路上の積雪を安価に確実に検知するには技術的なハードルが降雪検知よりも高く、普及が進んでおりませんでした。そこで、道路画像から積雪をAIで判定して制御するAI積雪深制御の開発に取り組んでおります。道路上に積雪がない状態の画像を正常画像とし、それに対して残雪がある状況を異常な状態として認識するAIを使い、散水が必要な「異常な」状況を判定する制御方法です。2024年は、道路上に人や車両が写っていても、残雪がある状況を判定できるところまで開発が進みました。2025年には試作機を完成させ、試験運転をする計画です。

⑧ 節水ノズルの開発
現行のノズルでは、道路へ均一に散水できないことによる雪の溶かし残しを減じるために、降雪量以上の消雪能力分の散水が必要で、熱量的には無駄な散水を行っている場合があります。特に幅員が狭い道路、交通量が少ない道路でこの傾向が強くなります。そこで、少ない散水量でなるべく均一に散水ができるノズルを開発し、必要な消雪能力分の散水量で済ませることで、地下水の節水を目指すノズルの開発を進めております。2023年度冬期に試作品による消雪効果確認を実施し、節水効果が見込まれたことから2024年7月に特許出願をいたしました。同年度冬期も改良を加えた上で消雪効果確認試験を実施する計画です。
節水ノズルは、地下水の節水に加えて、ポンプ容量減少による節電効果が見込まれます。また、ノズル孔数が、現行の4孔に対して1～2孔になることから、ノズル洗浄作業の短縮効果も見込まれます。SDGsにマッチした開発であると考えております。

(4) ㈱レックス
社会インフラのメンテナンス・老朽化対策や現場生産性向上など、建設業界が抱える課題や社会のニーズに対応した新技術や新工法等の開発を進めております。

① 「ハイブリッド・塩害補強工法」の開発
本工法は、塩害を受けた鉄筋コンクリート構造物の補修・補強工法です。鉄筋腐食抑制効果を有するシラン系含浸材の塗布と補強用の炭素繊維シートの接着により、鉄筋腐食抑制と補強を同時に実現する技術です。従来工法では、含浸材と炭素繊維シートの付着性等の問題から組み合わせ施工は不可能でした。そこで、材料メーカーとの共同研究により、「付着性能及び施工性」の問題解決を目指した専用プライマーを開発し、2018年に新工法として上市しました。
本技術は、2019年にMade in新潟 新技術普及制度に登録(2019D102)、2021年3月には、特許(特許第6861190号)に登録されました。加えて、2022年11月には国土交通省のNETISにも登録(HR-220007-A)され、塩害が著しい北陸地方などでの活用が期待されております。

② 高輝度・LED矢印板「TWIN・VISION」の開発
夜間道路工事用のLED矢印板に高輝度反射シートを付加し、従来品と比較し、あらゆる条件下において視認性・安全性の向上を図った新製品を開発しました。矢印板全体の視認性が向上する他、バッテリー切れや故障等によるLED消灯時でも視認性低下を防ぎます。
本製品は、2021年9月にMade in 新潟新技術普及制度に登録(2021D105)され、当社のレンタル事業・販売部門を通じてユーザーに提供され、その高機能な面について好評を頂いております。

③ 蓄光コーンバーの開発
工事現場等で使用するカラーコーンと併せて用いるコーンバーに、新素材を使用した製品を開発しました。コーンバー端部のリング部材に蓄光材料を混入することで、薄暮時にリング部が発光し、視認性・安全性が向上します。また、パイプ部材にポリカーボネートを採用することで、耐久性を確保しながら従来品よりも軽量化を図り、作業性向上が期待できます。
本製品は、2024年2月にMade in 新潟新技術普及制度に登録(2023D202)され、当社のレンタル事業・販売部門を通じてユーザーに提供され、類のない製品ということで活用されております。

④ 現場の生産性向上技術の開発
現場の生産性向上を目指し、DX(デジタルトランスフォーメーション)を活用した技術開発を行っております。コンクリート構造物補修工事において、断面修復工の出来形(体積)測定の効率化や区画線作業の自動化施工等の技術開発に向けて検討を行っております。

( 不動産事業及びその他 )
研究開発活動は、特段行われておりません。