CFT柱のコンクリート充填作業の異常検出をAIが支援
株式会社Ridge-i
鹿島（社長：桐生雅文）と株式会社Ridge-i（代表取締役社長：柳原尚史、以下「Ridge-i」）は、CFT構造の鋼管柱内コンクリート充填作業における異常検出をAIで支援するシステム（以下、本システム）を開発し、鹿島はこれを当該作業の遠隔管理が可能な「moni-as(R)」（モニアス）※1に実装しました。
CFT構造（鋼管柱の内部にコンクリートを充填した構造）では、強度を確保するため鋼管柱内に充填するコンクリートの品質管理が重要です。万が一異物混入等の異常が発生した場合には、速やかに作業を中断するなど、適切かつ迅速な判断および対応が必要となります。本システムをmoni-asに実装したことで、施工担当者や技術者による監視に加えAIも活用した複層的な目で確認を行うことができるため、より迅速に異常を発見することができます。なお、本システムは、さくらインターネット株式会社（以下、「さくらインターネット」）が提供する並列演算処理を行うVM型GPUクラウドサービス「高火力 VRT」を採用しており、moni-asの低遅延配信と組み合わせることで、異物混入などをリアルタイムに診断することが可能です。
※1 monitoring assist system
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https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/26963/107/26963-107-7514069f5e1d5a1dd33a0515a44d83c0-1183x460.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
【開発の背景と経緯】
CFT構造は鋼管柱内に充填するコンクリートの品質管理が重要です。万が一コンクリート充填時に異常が生じた場合は、適切かつ迅速な判断・対応ができるように、施工担当者や専門知識を有する技術者が長時間その場で立ち会う必要がありました。そこで、鹿島はこの業務負担を減らすために、遠隔地でもリアルタイムにコンクリート充填の施工状況を映像で確認できるシステムmoni-asを開発し、現場への展開を進めてきました。
今般、このmoni-asの性能強化を図るために、人によるコンクリート充填時の異常検出をAIが支援するシステムを新たに開発しました。
【本システムの概要と特長】
本システムは、CFT構造のコンクリート充填作業時に、AIがmoni-asの配信映像を監視して、人による異常検出を支援するものです。本システムで使用しているAIモデルは、moni-asで蓄積してきた2,000時間以上にも及ぶコンクリートの充填映像を元にした学習データに、鹿島独自の施工ノウハウを組み込んで構築したものであるため、専門技術者と同等の判断基準で異常を検出します。
本システムでは、「鋼管柱内の異物」「コンクリート性状」「ダイアフラム※2の通過タイミング」の3つの項目を確認します。それぞれの詳細は以下のとおりです。
※2 鉄骨の柱と梁の接合部を一体化するための鋼板
1. 鋼管柱内の異物
CFT構造の柱は、鋼管柱内に均質かつ密実にコンクリートが充填されることで、設計強度を発揮します。設計強度の発揮に悪影響を与える異物が混入していないかを確認します。
2. コンクリート性状
コンクリートの性状は、設計基準強度、製造工場、使用材料等により異なり、また時間経過とともに常に変化するため、性状が充填に適切な状態であるかどうかを確認します。
3. ダイアフラムの通過タイミング
鋼管柱内にコンクリートを充填する際、各ダイアフラムを通過するタイミングを確認することで、適切な充填高さ速度である1m/分以下となるように管理を行います。適切な速度でコンクリートの充填が出来ているかを計算するため、コンクリートが各ダイアフラムを通過するタイミングを確認します。
診断結果は、「正常（緑色）」「注意（黄色）」「異常（赤色）」の3段階で画面上に表示され、判断根拠をレポートとして確認することもできます。また、本システムは、さくらインターネットが提供する並列演算処理を行うVM型GPUクラウドサービス「高火力 VRT」上に構築され、moni-asの低遅延配信と組み合わせることで、リアルタイムに複数の項目を診断できます。
[画像2:
https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/26963/107/26963-107-9131aa3ae12de9d6aa37a0d7da6aea33-1122x601.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
【導入の効果】
鋼管柱内にペットボトル等の異物を意図的に混入させる等、異常として検知すべき状況をモックアップ試験で再現し、本システムの効果を検証しました。その結果、「鋼管柱内の異物」、「コンクリート性状」および「ダイアフラムの通過タイミング」の3項目のいずれにおいても、高精度かつリアルタイムに診断、検知できることを確認しました。その後、本システムを複数のCFT構造の実現場に導入し、従来どおり高い品質を確保できることを確認しました。
[画像3:
https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/26963/107/26963-107-2ee8d354eb7efbb6ca4118bfe8c730eb-1170x435.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
【今後の展開】
鹿島とRidge-iは今後も、本システムの性能向上に向けた研究開発を推進し、CFT構造におけるコンクリート充填作業の品質確保に取り組んでまいります。
（参考）
CFT柱のコンクリート充填作業の遠隔管理を可能にする「moni-as」を開発
（2024年3月14日プレスリリース）
https://www.kajima.co.jp/news/press/202403/14a1-j.htm
VM型GPUクラウドサービス「高火力 VRT」（さくらインターネット株式会社）
https://cloud.sakura.ad.jp/lp/vrt/プレスリリース提供：PR TIMES
記事提供：PRTimes
