未来の建設機械

Technology 未来の建設機械

スマートコンストラクションで、
GEMBAの未来を創り出す。

労働力不足をはじめ、安全や省エネ・生産性の向上など、お客様の土木建設現場では、近年さまざまな課題が顕在化しています。コマツの『スマートコンストラクション』は、ICTの活用で現場の課題を解決し、未来を創造するソリューション。その中核を担っているのが、コマツの先端技術を結集したICT建設機械です。

RESOLUTION 01

セミオートで誤差
20~30ミリの施工を実現。

世界中の現場に導入されているICT建設機械を代表する機種の一つが、『PC200i』。世界に先駆けてICTによるマシンコントロールを実現した、セミオート油圧ショベルです。施工の際には、建設機械にあらかじめ3D施工設計図面が読み込ませてあるため、オペレーターは運転席のモニターに映し出される図面を見ながらレバーを操作し、施工します。熟練が必要な難しい操作は必要ありません。最大伸長10メートルにもなる作業機先端にある刃先を、ICT制御技術によって誤差20~30ミリの精度で操作します。
たとえば道路で言うと、一見平らに見えますが、実は水はけのために1°程度の微妙な勾配がついています。この道路を施工する際、従来は目印となる杭を打って施工部分を確認していましたが、ICT油圧ショベルの登場によりこの杭打ち作業が不要になりました。また作業機自体も自動制御されているため、キャリアの浅いオペレーターでも掘り過ぎを気にすることなく作業ができます。
このようにICT建設機械を導入することで、高品質かつ安全な施工が可能になり、またこれまで人手が必要だった杭打ちや作業監視などの工程も省略できることで、工期全体で従来比60%減の大幅な生産性向上を可能にしました。

RESOLUTION 02

先進技術の搭載を可能にした
コンポーネントの内製化。

設計面と刃先の位置関係を、誤差20~30ミリ以内の高精度で自動制御しているICT建設機械。その性能を支えている主要コンポーネントがGNSS(グローバル衛星測位システム)アンテナ、IMU(慣性センサーユニット)、そしてストロークセンサー付シリンダーです。
コマツの『PC200i』では、車体に搭載されている2本のGNSSアンテナで、GPS(米国)とGLONASS(ロシア)をはじめ、打ち上げの始まった日本や、他国の衛星が発信する信号もキャッチし、車体位置を20~30ミリの誤差で把握しています。さらにIMUで車体の姿勢角を検出し、GNSSアンテナによる車体位置と姿勢角により、「作業機の刃先の位置が、地球上のどの座標にあるか」ということを算出し、ストロークセンサー付シリンダーが作業機の刃先を図面どおりの場所に配置します。この精度にたどり着くまでには、相当数の試作と失敗が繰り返され、最終的に航空宇宙産業の事例を参考にしました。
コマツは主要コンポーネントを自社で開発しているため、このように開発が難しい製品でも高精度かつスピーディーに開発を進めることができ、それこそがコマツの強みだと考えています。車体とコンポーネントの開発者が議論を重ね、失敗しながらも何度も試作に挑戦したことで、コマツの先端技術を結集したICT建設機械を世の中に発表することができました。

RESOLUTION 03

熟練オペレーターのノウハウを
ディープラーニング。

こうしたハードウェアの仕組みづくりと並行して進めたのが、ソフトウェア開発です。その一つに、キャッチしたGNSS信号に含まれているノイズの除去があります。受信状況によってノイズの状態が異なるため、さまざまな状況を想定してフィルタリングを行いました。また、車体ごとのわずかなバラつきをも制御できるよう、開発部門と生産部門が協力してアイディアを出し合い、精度を保つソフトウェア開発に取り組みました。
そしてもう一つが、土木建設現場という特殊な環境への対応です。掘削作業のテストを行うと、土質の急な変化など、さまざまな条件が変わることで、思ったように掘ることができないことがありました。熟練したオペレーターは、そうした状況の変化をレバーの感触やエンジン音の変化から感じ取り、力の加減を変えるなどの対応を行って、作業品質の維持を実現しています。こうした熟練オペレーターが習得しているワザやノウハウをデータ化し、制御ソフトウェアに反映することにも取り組みました。

RESOLUTION 04

最新技術で切り開く
現場の未来。

コマツはこのICT建設機械を用いて、施工現場にかかわる全てのものをICTで有機的につなぎ、安全で生産性の高い「未来の現場」を創造していくサービス 『スマートコンストラクション』を2015年より現場に導入しています。これにより、従来と比較して大幅な工期短縮を実現しています。
ICT建設機械の分野では、今後はオートマチック化や安全面をより強化すべく、技術を追求していきます。特にコマツが最も重要視する安全面では、建設機械に搭載したカメラ映像をAIで解析することで現場に潜む危険を予知するなど、新たな技術開発が日々進められています。
今後も、お客様がより便利にそして安全に作業できる現場を実現し、またコマツがお客様にとってなくてはならない存在となることを目指し、進化していきたいと思います。

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