AIがシールド工事を支援する新技術の登場～前田建設工業の取り組み～

AIによるシールド工事の新たな進展

近年、シールド工事におけるデジタルトランスフォーメーション（DX）が求められている中、前田建設工業株式会社は革新的な技術を開発しました。それが、「切羽圧制御支援システム」です。このシステムは、AI技術を駆使して切羽圧を約10秒先まで予測することができ、オペレータに対し、適切な操作タイミングを事前に提示するものです。これにより、熟練技術者の知識や経験に依存せず、より安定した工事工程を実現します。

シールド工事における安全性の向上

シールド工事は、都市部や地形が複雑な地域での土木工事において、重要な役割を果たします。しかし、地表面の沈下や隆起を防ぐためには、掘削面（切羽）の圧力を的確に維持する必要があります。適切な圧力が保たれない場合、周辺環境への影響が大きくなり、人々の生活や周囲のインフラに重大な被害をもたらす可能性があります。

従来は、熟練した技術者の経験に基づく判断により、切羽圧の管理が行われてきましたが、技術者不足や高齢化が進む現代社会では、そのアプローチが限界を迎えています。そこで、前田建設工業は「MAIOSS-Ⅱ」というデータプラットフォームに蓄積された情報をAIに学習させ、このシステムを開発しました。

いくつかのメリット

この「切羽圧制御支援システム」を利用することで得られる利点は多岐にわたります。

1. 早期検知と迅速対応: AIが切羽圧の変動要因を早期に発見し、適切な対処が可能になります。これにより、急激な圧力変化による周囲の影響を減少させることができます。
2. 技能に依存しない安定工事: 技術者の高齢化や不足に対応し、オペレータの技量に左右されない掘削が可能になります。
3. 生産性の向上: AIを使用した緻密な施工管理により、全体の生産性を向上させることが期待されます。

システムの具体的な特長

このシステムでは、約3,000の特徴量を用いて過去のデータから切羽圧を数値化し、その予測を行います。実際の現場でのテストでは、AIの予測精度が約90%を達成し、熟練技術者の判断と一致することが確認されています。また、データプラットフォームを活用することで、このシステムの展開は非常にスムーズに行えます。

未来に向けた展望

前田建設工業は、今後このシステムを各現場に順次導入し、多様な施工条件に特化したデータをAIに学習させることで、さらなる精度向上を目指します。また、現在は「逸脱予兆の警報機能」を搭載している本システムを、将来的には操作ガイド機能を新たに加えることで、安定した掘削作業の確保を目指します。さらに、グループ全体でシールドDXを進めるため、他の建設企業とも連携し、技術の普及を図っていく方針です。