大成建設株式会社 研究開発活動 (2024年3月期)

当社グループは、中期経営計画のグループ基盤整備計画:技術開発において、「オープンイノベーションの活用を通じて、環境・社会課題の解決に向けた技術開発を推進する」ことを重点課題として特定し、「経済と環境の好循環により成長が期待される産業分野に貢献する技術開発」及び「競争優位性のある技術開発」を目指し、経営資源を戦略的に投入しております。
具体的には「洋上風力産業」、「物流・人流・土木インフラ産業」、「カーボンリサイクル産業」、「住宅・建築物産業/次世代型太陽光産業」、「ライフスタイル関連産業」、「水素産業」、「原子力産業」、「食料・農林水産業」、「資源循環関連産業」の各分野において新技術の開発や効率化、低コスト化を推進しております。
また、「大型プロジェクト対応の特殊技術」、「高付加価値化・高品質化に資する技術」の開発も進めております。
当連結会計年度における研究開発費は186億円であります。このうち、主な研究開発事例とその成果は次のとおりであります。

(土木事業)

(1) 建設機械の自動化技術の開発を促進

施工の無人化・省力化による生産性及び安全性の向上と、燃費改善や施工時のCO2排出量削減による環境負荷低減を図るために、自動運転建設機械の制御技術の開発・高度化に加え、自動化施工の適用範囲拡大を積極的に進めており、以下のような成果をあげております。
・自動運転建機「T-iROBO® Bulldozer」の機能を拡張し、土砂山の位置・大きさ・形状などを検出して最適な押土経路を自ら決定することで、土砂の押出し・敷均し作業を自律制御可能なブルドーザを開発しました。
・自動運転リジッドダンプ「T-iROBO®Rigid Dump」を「成瀬ダム原石山採取工事」(秋田県東成瀬村)に導入し、積込機械(バックホウ)との協調運転による骨材原石運搬作業の自動化を実現しました。
引き続き建設機械における自動運転技術の更なる進化を目指してまいります。

(2) 発破掘削の装薬作業を高速化する爆薬装填装置「T-クイックショット®」を開発
山岳トンネル工事の発破掘削における切羽(トンネル最先端の掘削面)での装薬作業を高速化する爆薬装填装置「T-クイックショット®」を開発しました。従来の装薬方法では作業員が装薬孔に火薬類を人力で装填していたため、切羽から土砂や岩が剥がれ落ちる「肌落ち」による災害リスクの発生が懸念されておりました。また、トンネル断面が大きく地山が硬質になるほど使用する火薬量が多くなり、切羽直下での作業時間も長くなることから、短時間で安全に効率よく装薬可能な仕組みの導入が求められておりました。本装置を適用することにより、切羽から数m離れた場所より迅速な装薬が可能となり、切羽近傍での作業時間が短縮されるため安全性及び生産性の向上を図ることができます。今後、全国の山岳トンネル工事に展開し、装薬作業における安全性及び生産性の向上に努めてまいります。また、引き続き本装置の機能拡張にも着手し、将来的にはトンネル掘削サイクル全体の完全自動化を目指してまいります。

(3) シールドマシンのローラーカッター交換システムを開発
シールドマシンのカッタービット交換工法「THESEUS工法®」の機能を拡張し、シールド機内からロボットの遠隔操作によりローラーカッターを交換可能とするシステムを開発しました。本システムの適用により、1個当たりの重量が数百㎏と重量物であるローラーカッターを安全かつ迅速に交換することが可能となります。従来は、掘削対象地盤が硬質で切羽の安定が確保される場合は、シールド機外から人力でローラーカッターを交換しておりましたが、巨礫を含む礫地盤では切羽崩壊を防止するために交換用立坑の築造や地盤改良が別途必要となり、工費増大や工期延伸の要因となっておりました。今後、岩盤や巨礫を含む礫層の掘進に対して本システムの適用を進めるとともに、対象地盤に応じてカッター交換システムを使い分けることにより、本工法の適用範囲拡大を図ります。また、カッター交換作業の全自動化を目指して、更なる安全性及び生産性の向上に向けた技術開発に取り組んでまいります。


(4) 施工管理支援システム「T-iDigital®Field」の機能を拡張
「生産プロセスのDX」の一環として、施工時の膨大なデジタルデータを活用して施工管理業務を支援するシステム「T-iDigital®Field」において、山岳トンネルとダム関連に係る機能を拡張しました。
・山岳トンネル関連では、切羽(トンネル最先端の掘削面)作業に特化した総合管理基盤及び施工時に建設機械等から発生するCO2排出量を可視化する仕組みを構築しました。これにより、建設機械毎の稼動状況を可視化するなど工事関係者間で稼働状況をリアルタイムに把握することで、効率的な施工管理が可能となります。また、CO2排出量を可視化し、排出量の推移を表示するなど改善対象となる建設機械を常時把握することで、現場に配慮した建設機械の選定や即時の対策が可能となります。
・ダム関連では、コンクリート骨材やダム堤体材料の粒度を、連続撮影した画像からAI画像認識を駆使してリアルタイムかつ高精度に把握することができる粒度管理システム「T-iTsubumil」を開発しました。これにより、使用材料の粒度分布を高精度に測定できるとともに、計測結果はクラウド上に保存され、遠隔からも即時に確認可能となります。
引き続き土工事や橋梁工事など適用工種の拡大を図るとともに、建設現場での施工支援アプリケーションを追加開発し、現場での適用による蓄積データの検証・分析及び各種データに基づいた施工・安全に関する管理機能の拡張を行うことで、DX技術による建設現場の変革を推進してまいります。

(5) 連結子会社における研究開発の主なもの

大成ロテック㈱は、東洋建設㈱並びに㈱フェクトと協働し、陸上の鉄筋コンクリート構造物で施工実績のあるガラス質膜塗装を、港湾の鉄筋コンクリート構造物へ適合させた「港湾コンクリート構造物 高機能型塗装『ワンダーコーティングシステムW-MG(マリンガード)』」を開発しました。本塗料は、以下の特徴があります。
・遮塩性、遮気性及び遮水性に優れており、被膜層をコンクリート表面に形成することで、塩害等の著しい腐食環境下にある港湾構造物を保護します。また、ひび割れ追従性と耐候性にも優れており、長期的な保護効果が期待できます。
・無色透明かつ長期的に透明度を維持できるので、塗布後もコンクリート表面の劣化状況や変状の進行を早期に発見できます。
・塗り重ね時間が短いことから、作業期間を大幅に短縮でき、雨天待機が生じる港湾工事特有の海象による作業工程への影響を、最小限にすることができます。
今後、本塗料を通じ、インフラの長寿命化に貢献し、サステナブルな社会の実現に寄与してまいります。
㈱ピーエス三菱は、現在全国で進められている高速道路リニューアルプロジェクトの床版更新工事に対して、プレキャストPC床版設計の生産性向上を目的に、プレキャストPC床版の自動製図システムをJIPテクノサイエンス㈱と開発し、これまでの設計業務に使用し効果をあげてきました。床版更新工事の豊富な発注量を背景に、設計業務に対する生産性向上のニーズが高まっていることから、2023年5月から「PCaSlab-D」(プレキャストPC床版自動製図システム)としてJIPテクノサイエンス㈱より外部販売を開始しております。ソフトウェア開発に関する収益化の取り組みは同社として初めての試みとなります。今後も、成長分野に対する設計・施工のニーズを把握し技術開発を進めてまいります。

(建築事業)

(1) AIを用いた設備機器の最適消音設計システム「T-Optimus®Noise」を開発

室外機や冷却塔など音を発する設備機器が多数設置される生産施設等の設計に際して、騒音を基準値以下に抑制するための最適な消音装置の組み合わせを、AIの一種である「進化計算」を用いて自動で選定するシステム「T-Optimus®Noise」を開発しました。本システムの適用により、設備機器の複合騒音を基準値以下に低減する消音装置の無数の組み合わせの中から、最小コストでの配置パターンを短時間で選定することができ、設備騒音の対策コストと設計時間の大幅な削減が可能となります。今後、生産施設やごみ処理施設等設備騒音が懸念される建物の新築・改修に際し、低コストで効果的な騒音低減対策の設計手法として、本システムを積極的に適用してまいります。

(2) コンクリート床仕上げロボット「T-iROBO®Slab Finisher」に新機能を搭載
2016年に開発したコンクリート床仕上げロボット「T-iROBO®Slab Finisher」に新機能を搭載し、コンクリート床仕上げの様々な施工局面において利用できるよう性能を向上させました。本ロボットが有するコテの回転方向を制御する機能や回転数・角度の可変機能を新たに搭載することで、コンクリートの硬化具合に応じた仕上げ作業を可能とし、その結果、本ロボットによる、コンクリート床の凹凸をなくし、コンクリート表面を密な仕上がりとする「アマ出し」作業及び徐々に硬化するコンクリートの表面を数回にわたりコテで均す「仕上げ」作業を実施可能としました。今後、建設現場への導入を随時進め、コンクリート床仕上げ作業の更なる省力化・効率化を図るとともに、建設現場の脱炭素化や労働環境の改善による建設業界のイメージアップにも活用してまいります。

(3) 複数人が同時に災害体験可能なメタバースシステム「T-Meta JINRYU」を開発

災害発生時の施設内の状況をリアルに再現した3次元仮想空間内において、複数人が同時に避難行動などを体験可能な災害体験メタバースシステム「T-Meta JINRYU」を開発しました。従来のシステムはVRデバイスを装着した個人に限定された災害体験にとどまっており、複数の被災者が周囲とコミュニケーションを取りながら避難行動をとるといった実際の災害時に想定される状況を再現することは困難でした。本システムの適用により、臨場感のあるメタバース空間が再現でき、火災時の炎や煙の拡散、群集の動きなどのシミュレーション結果に基づく最適な避難計画や効果的な災害対策の検証だけでなく、平時の人流を考慮した施設計画の検討などに有効活用することが可能となります。今後、本システムを避難計画や動線計画の検討はもとより、様々な用途の施設での防災・減災対策をはじめ、施設自体の活性化にも役立ててまいります。将来的には多様な解析結果と連携させたメタバース空間を構築・活用することで、より安全性及び快適性に優れた魅力的な空間づくりを進めてまいります。

(4) 次世代の業務スタイルへの変革を推進する「建設承認メタバースTM」の開発に着手

「生産プロセスのDX」の一環として、「建設承認メタバース-CONSTRUCTION CONTRACT(略称 C2QUEST)-」の開発を開始しました。今回の開発では、建築物の意匠・構造・設備などのデジタルデータが統合されたBIMを基に、クラウド上に建築物のメタバースを構築します。このメタバース上に発注者等への説明から仕様の決定といった承認までの情報をはじめ、プロジェクト関係者(発注者・設計者・施工者等)間での合意形成に必要なデータや建設承認に至る議事録など、あらゆる情報を一元管理し、施工現場における業務の効率化や働き方改革に貢献することを目指します。今後、BIMやメタバースに基づき、生成AIやゲームエンジン等の先進技術を活用した本システムの更なる技術開発を進め、施工現場での生産プロセスのDXを通じた建設業における次世代の業務スタイルへの変革に積極的に取り組んでまいります。

(土木事業・建築事業共通)

(1) カーボンニュートラルの実現に向けた技術開発を推進

2050年のカーボンニュートラル実現に向けた技術開発・実施適用を強化しており、主に以下のような成果をあげております。
・建物で消費する年間のエネルギー収支がゼロとなるZEBを既に達成している「人と空間のラボ(ZEB実証棟)」に、高効率な発電による余剰電力の貯蔵が可能な「蓄エネルギーシステム」を新たに導入しました。低圧貯蔵が可能な水素吸蔵合金を用いた一連の水素変換設備と蓄電池を国内で初めて組み合わせて構築しており、石油など化石燃料由来の排出量の実質ゼロを達成することが可能となります。
・埼玉県幸手市に建設中の当社グループ次世代技術研究所において、2023年9月より国内初の「ゼロカーボンビル」となる研究管理棟の建設を開始しました。脱炭素化に向けた先進的な技術の導入などにより、設計レベルで建物のライフサイクルにおけるCO2収支をマイナスとするカーボン・ネガティブを実現しております。
・工場から排出されるCO2を資源化して利用することでCO2排出量収支がマイナスとなるカーボンリサイクル・コンクリート「T-eConcrete®/Carbon-Recycle」を国内で初めて、建築物の構造部材として当社技術センターに建設した人道橋の基礎部に適用しました。
・日本海側東北地方CCS事業構想が独立行政法人エネルギー・金属鉱物資源機構の2023年度公募事業である「先進的CCS事業の実施に係る調査」に採択されました。素材産業をはじめとする電化及び水素化等のみでは脱炭素化の達成が困難と想定される産業等から排出されるCO2の分離回収・出荷・船舶輸送・貯留に係る共同事業化に向けたスタディを進めるとともに、国内におけるCO2貯留候補地の選定作業を実施してまいります。

(2) 「ネイチャーポジティブ評価手法」の開発に着手
活動がもたらす自然環境への影響を、自然によって生み出される資源のストックである「自然資本」への配慮や経済的要素などの観点から定量評価する「ネイチャーポジティブ(NP)評価手法」の開発に着手しました。建設事業に特化し客観的に実証された評価手法としての確立を目指しており、本評価手法により、事業におけるNP貢献度を可視化し、投資家をはじめとしたステークホルダーに対する情報開示を支援することで、投融資獲得につなげることが可能となります。また、建設事業全体が自然資本に与える影響を定量的に把握・評価することで、建設業におけるNP実現に向けた取り組みを強力に推進することが可能となります。今後、本評価手法を用いたNP評価の一部について一般公開を予定しており、建設事業による自然環境への影響評価のニーズがある顧客が利用できるツールとして提供し、持続可能な社会の構築に向けたNP実現及び顧客の経営基盤強化に貢献してまいります。

(3) 生成AIを用いた専門技術検索システムを開発
専門知識が必要な技術に関する質問に対して信頼性の高い情報を迅速に提供することができる「専門技術検索システム」を開発しました。本システムの適用により、膨大な社内書類の専門技術データ・資料の有効活用が実現し、大幅な業務効率化と生産性向上が可能となります。今後、様々な専門分野において社内書類の技術データ・資料を有効活用して本システムの適用領域を拡げ、更なる業務効率化と生産性向上に取り組んでまいります。

(4) 建設用3Dプリンティング技術の開発を促進
コンクリート構造物の新たな施工方法として建設用3Dプリンティング技術「T-3DP®(Taisei-3D Printing)」の開発を推進しており、主に以下のような成果をあげております。
・平滑な水平面上での造形を前提としている従来の3Dプリンティング技術に対し、斜面や曲面、凹凸面など任意の形状に沿わせてコンクリート構造物を構築できる業界初の技術を開発しました。
・多関節ロボットと建設用3Dプリンティング技術を融合した製造装置により、大型の鉄筋コンクリート部材の現場施工を可能にする移動式3Dプリンティング技術を開発しました。本技術の適用により、製作可能な部材の大型化が実現するとともに、プリント用ノズルの三次元的なアプローチによって適正な鉄筋かぶりでの造形が可能となり、建設工事の更なる生産性向上を図ることができます。
今後、本技術の建設現場での実証により、更なる生産性向上を図るとともに、3Dプリンティングで製作した構造体の力学特性や施工法などに関するノウハウを蓄積し、構造躯体への本格適用など本技術の実用化に向けた取り組みを進めてまいります。

(5) 自動運転社会の到来で変わる「まちづくり」をリード
自動運転の社会実装促進とまちの活性化を目指して、自動運転がもたらす「まちの付加価値向上」や「暮らしにおける新しい価値創出」に向けた取り組みを推進しております。当連結会計年度は、自動運転に必要なソフトウェア開発などに取り組むスタートアップに出資し、「西新宿エリアの魅力を高める新たなモビリティ」として、継続的な走行と自動運転サービス事業の持続可能性について検証する取り組みに参画しました。引き続き信号情報の連携、トンネル走行支援技術といった路車間連携技術を中心とした研究開発を推進し、建設と自動運転やまちづくりを手掛ける各社と協力しながら、自動運転社会の発展に貢献してまいります。