ConTechと建設DX – BIMを中心に据えた世界の到来

建設業界の市場規模は常に大きい。

建設省の発表する2019年度(令和元年)建設投資見通しは、62兆9400億円であり、前年比3.4%成長である*1。10年前の2010年(平成22年)に42兆円で底を打ってからジリジリと上がり続けている。バブル崩壊のインパクトが明確に出てきたのが1996年(平成8年)ごろであるとすれば、そこから11年連続で前年比マイナスを続けていた。まさに失われた10年である。ちなみに日本の主力産業である自動車産業の市場規模(主要自動車メーカーの売上総計で概算)が2019年度で約69兆円である*2。

世界規模で見た場合どうであろうか?建設業界を専門にリサーチするイギリスの調査会社GCPが2015年に出した予測によると、世界の建設業界規模は2030年までに15.5兆ドル(約1705兆円)に到達するということだった。これを牽引するのは中国、アメリカ、そしてインドである。世界3位の市場だった日本は2021年にインドに抜かれる予測だ(さらには、インドネシアにも抜かれるらしい)*3。不思議なことに、2015年以降の信用できる世界統計データはあまりないのだが、インドの同業界調査会社The Business Research Companyによると2017年の段階で17兆ドル(約1870兆円)に到達しているという*4。とはいえ、調査会社によって市場規模算出の定義はいろいろと異なるので一概には言えないことがあるが、中国とアメリカが世界の建設需要を引っ張っており、中でも中国が傑出していることは事実だろう。Finance Onlineの独自調査による2019-20のレポートによれば、世界の建築会社の売上規模ランキング10傑のうち7社を中国企業が占めている。1位のCSCEC(中国建築:公開企業だが中国中央政府企業の子会社)は単体で1兆7040億ドル(約18.7兆円)の売上である。2位のChina Railway Group(中国中鉄)の1兆4010億ドル(約15.4兆円)、3位のChina Railway Construction(中国鉄建)の1兆1170億ドル(約12.3兆円)、そして、4位のChina Communications Construction(中国交通建設)の8330億ドル(約9兆1630億円)までを足し合わせれば、直近の日本の建設市場まるごとと同じ規模になる*5。

建設省(2019), 建設投資額(名目値)の推移
Finance Online(2019),Key Construction Industry Statistics You Should Know

前置きが長くなったが、本題は建設業界の市場規模でも、日本が取り残されているという亡国論でもない。この業界にDXは起こっているのか?である。以下、そこに触れてみたい。

1.建設業界とDX

ニュース・コラムでも掲載しているが、建築業界でのデジタル化技術を総称してConTechと呼ぶようになっている。その定義や範囲はまちまちであるが、建築物を建ち上げる工程、またはメンテナンスも含めた中で、その作業プロセスをデジタル化によって合理化できる技術群の総称である。

筆者が考える限り、建築工程とは下記のようなプロセスのはずだ。

AsiaQuest(2020), 建設のプロセス概要

乱暴にいえば4つ目の建築施工までがイニシャル、その後の維持がランニングとして計上されるだろう。このコンセプトはIT業界にも大いに取り入れられている。余談だが、筆者が長く務めるデジタル業界において、初期の2000年ごろの黎明期における情報設計のプロ(Information Architect)はみな、建設業界出身だった。

そして、イニシャル部分はプロジェクトとして動き、様々な専門家や技術者が各工程を担当する。このためプロジェクトマネージャー(以下プロマネ)が成功のキモでもあり、花形でもある。もうすこし正確に言えば、大型案件ならばコンストラクション・マネージャー(CMr)と呼ばれる管理専任者がアサインされ、各細部工程を束ねた全体予算、進捗の管理を行う。ともあれ、プロジェクトのデザインもしくは管理に関するツールは古くから多く存在している。基本的には全プロセスを通した予算、人員稼働、調達資材などのコストとスケジュールを管理するものだ。

ここ数年のConTechの潮流は、このコンストラクション・マネジメントの観点から、タスク管理や業務改善に集中している。例えば作業者のタスク管理だったり、作業図面の展開。人員や建機の配置や稼働状況、安全面の監視などセンサーやGPSによる測定。これまで紙ベースでの管理報告で煩雑かつルーティンな事務処理負荷であったり、そもそも管理しきれなかった情報がデジタルによって軽減・可視化されることとなった。結果的に、これらのマイクロタスクが可視化・データ化されることで、コンストラクション・マネジメントの精度向上、そして進捗管理の利便性に貢献するというものである。また、作業員の人員調達問題を解決する方向にも一役買っている。例えば家を一棟立てるためには、基礎工事などの土木系から内装工事まで様々な専門業者が出入りすることになる。天候やアクシデントなどで刻一刻と状況が変わる建築プロジェクトにおいて、専門業者の柔軟かつ迅速なアサインは死活問題である。多めに囲い込めば予算がオーバーするし、適宜スポット発注するにしても都合よく職人に空きが出来るわけではない。何より、人口の純減とともに若手職人の慢性的なリソース不足が見込まれる日本では、この問題は深刻である。TechCrunchによれば、山口県の建設会社、 カシワバラ・コーポレーションがJAPAN CONTECH FUNDを立ち上げた。人員不足が見込まれる建設業界にConTech導入を促進するために50億円を調達、各企業に投資を行い、ConTechの業界実装を支援していくという*6。

2.建設工程の生産性を高める7つの領域とConTech

先述のように、これまでのConTechは施工管理系に集中している。一方で今後の未来予測もいくつか出てきており、Forbesが2019年に"Seven Areas To Tackle Poor Productivity In Construction With ConTech”という記事でこれを紹介している*7。同記事は、2017年にMcKinsey Global Institute(MGI)が発表した"Reinventing construction through a productivity revolution”(生産性革命を通じた建築の再発明)*8というレポートを基に、イギリスの建設・不動産専門ベンチャーキャピタルであるConcrete VCのパートナー、Chris Stephensonがまとめたもので、今後の建築セクターの生産性向上のために必要な7要素を紹介したものである。MGIによると、世界経済における労働者一人あたりの生産性は37ドルだが、建設セクターのそれは25ドルにしか満たない。もし建設セクターの生産性が経済全体のそれと同レベルになれば生産性は50%から60%向上することになり、世界のGDPは2%上がると述べている。その経済インパクト(今までロスしていた生産性をゼロにする)は1.63兆ドル(179.3兆円)に達するという。

同記事が説明するには、生産性を高めるConTechには下記7つの領域があるという。

  • Regulation(建築基準・規制)

許認可の申請・取得プロセスの合理化。コストや期待性能の透明化と共に汚職などの非合理を減らす効果も期待。

  • Collaboration and Contracting(コラボレーション・契約)

従来型の敵対的な入札(発注者側が請負側を一方的に審査・採点・優劣判断するやりかた)ではなく、コラボレーション型アプローチに切り替える。BIMのような「単一かつ真実の情報源」に基づいてプロジェクトを作成し、コストだけに注目した価格競争入札を回避し、プロジェクトの成果でインセンティブを与える。

  • Design and Engineering(設計・エンジニアリング)

オーダーメイド作業(日本流に言えば特注)の量を最小化するためのバリューエンジニアリングと標準化。可能な限り多くのオフサイト製造を伴う生産システムへの移行。

  • Procurement and Supply Chain Management(調達・SCM)

中央一元化かつデジタル化された調達およびサプライチェーンの仕組みで、調達計画を改善し、透明性を高め、遅延を減らし、より洗練された物流を実現してジャストインタイム配送を可能にする。

  • On-Site Execution(現場作業)

厳密な作業計画プロセスの導入、発注者(オーナー)と請負業者の関係を再構築してシャープなものにすることで、現場作業開始前にすべての事前作業を完了させ、新プロジェクト動員数改善など、現場で起こる様々な変動性と無駄な調整作業を減らす。

  • Technology(テクノロジー)

IoTドリブンの高度な分析、デジタルコラボレーションおよびモビリティツールを組み合わせたBIMの普遍的な活用によって、進捗状況の追跡と共同作業を改善する。現場作業の生産性は予測とフィードバックの両方で正確なリアルタイムデータを収集するクラウドベースの司令塔を実装すれば、最大50%生産性を向上させることが出来る。

  • Capability Building(能力開発)

前時代的となったベテランの建設労働力が最新機器やデジタルツールを使用出来るようにするためにスキルを磨き、訓練する。

そして、各領域でそれぞれの生産効率を改善するConTechの開発と導入が進んでおり、Forbesではいくつかの企業を紹介している。残念ながら1の建築基準・規制に関しての紹介はないが、この辺は監督省庁のデジタル化や構造変革が待たれるところだろう。

今回はまず、上記7要素の多くをカバーする、プロジェクト管理に関連した主なConTechを紹介していきたい。

3.PlanGrid — ConTech最大の買収劇を演じたドキュメント管理のクラウド

PlanGridは2012年創業のConTechスタートアップで本拠をサンフランシスコに置く。建築ドキュメントや写真、画像を管理して適宜共有するコラボレーション・プラットフォームをクラウド上で提供する。建設プロジェクトで必要となるドキュメント類は尋常な量ではない。RFIや仕様、見積もりや契約書から始まり、設計図面、プロジェクト計画書や工程表、施工現場の撮影写真、パンチリストの打ち出しなど、ありとあらゆるドキュメントが存在する。Plan Gridはこれらのドキュメントを一元管理し、現場各作業ラインからの日報や写真報告のアップロードを可能にし、必要な情報を必要な人にのみ展開できる。簡単に言うと建築プロジェクトに特化したSNSのようなもので、ログインした各共同作業員が同じ図面を参照しながら作業を行い、進捗や問題点を書き込んでいく。作業者は専用アプリをインストールしたタブレットもしくはPCを用いて作業に当たり、プロジェクト管理者はその状況を一元的に把握することが可能となる。

PlanGridサイト https://www.plangrid.com/

追って本サイトのDXトレンドでも紹介予定だが、アメリカを中心にプロジェクト管理ツールとしてはトップクラスの導入実績を誇り、大手ゼネコンから建築事務所に採用され、大手小売のTARGETは施工主自ら導入している。同社は2015年までに約7000万ドルを調達したが、2018年、Auto-CADでも有名な3Dソフトウェアの大手、Autodeskに8億7500万ドル(約962.5億円)で買収されている*9。ちなみにPlanGridはDropboxなどを排出したアクセラレータ、Y Combinatorの卒業生であり、名門VCのSequoia Capitalからも出資を受けている。さらにちなみに、同社のシードラウンド出資に絡んだBrick&Mortar Venturesのファウンダーはアメリカ最大と言われるゼネコン、Betchelの経営者一族、Darren Bechtelである。

4.Bluebeam Revu — 建築管理クラウドもう一つの雄

Bluebeam Revuはエンタープライズ系のソフトウェアを提供するBluebeam Softwareのサービスブランド名である。2002年に設立した同社は企業や学校、士業事務所のペーパレス化を推進するソフトウェアを開発してきたが、現在ではほぼ建設業界に特化している。PlanGridと同様、様々な業務ドキュメントを一元管理でき、日報管理も可能なクラウドを提供しているが、PlanGridが進捗管理のリアルタイム性やコラボレーション・プラットフォームとしての機能を全面に出しているのに対し、Bluebeam RevuはBIM情報の共有・加工を中心としており、よりプロマネ業務視点を押し出している。具体的には、BIMで作成された図面に細やかで具体的な指示を書き込んだり、プロジェクトメンバーのデータや設計図面を取り込むことで、RFIの作成を簡便化するなど、プロマネが行うドキュメントワークの効率化に帰結する思想が見て取れる。

Bluebeamの主要顧客はゼネコンや建築事務所が中心で、同社の発表によると全米TOP50のコンストラクターの94%、同92%の建築事務所に導入されている。そのクライアントにはKiewit、 SKANSKAといった全米屈指のコンストラクターやCANNON DESIGNやSyska Hennessyといった超一流建築設計事務所が名を連ねる。同社は2014年に、ドイツに本拠を置く世界屈指の建築ソフトウェア企業、Nemetschekに、1億ドル(約110億円)で買収されている*10。

5.BIMとは何か?

これまでの文中に何度もBIMという言葉が出てきたが、これはBuilding Information Modelingの略である。建築構造を3Dデジタル化することで、同時に構造に付随する周辺情報も含まれる。もうすこし分かりやすく言えば、建築物の完成図が立体CGで表現され、各部位の寸法や配線、工程の順番やコストまでもが網羅される。例えば、まだ建築していない一棟のビルの意匠外観から構造、工程、コストまでがCGで可視化され、データとして取得できる。

似たような概念としてCADが古くから用いられているが、CADは基本的に一枚の図面を作成するソフトウェアであるため、一部に修正や変更があった場合、展開図や断面図など、関連する複数の図面を直さなければならない。すなわち、CADは原則1枚の図面しかつくれないので、修正に伴う関連図面が10枚あればCADで10枚作り直す必要がある。

BIMの場合は、平面ではなく、ある種立体図面であり、データベースである。必要な情報が更新されれば、関連する情報はこれに伴って最適に更新される。例えば、1階の掃出し窓の寸法及び素材が変更されれば、これと同じ属性の窓はすべて同時変更される。仮に10階のルーフバルコニーに同じタイプが使われていれば、この情報も一緒に変更される。ソフトウェア設計で言うオブジェクト指向と同じコンセプトといえる。

これまでの建築設計は、まず1.意匠設計というデザインや空間のコンセプト、2.構造設計という物理的に成立するための外骨格、3.設備設計という空調や配管などの居住空間という工程に分かれる。デザイン画やコンセプトが決まったら、計画建築物の完成模型をスチレンボードなどで作ってシミュレーションして意匠を決め、構造設計に移るのだが、やってみると「力学的・コスト的に無理」ということがままある。

故ザハ・ハディド氏の新国立競技場第1原案がキャンセルになったケースがこれである。

BIMがあれば、意匠設計から設備設計まで同じソフトウェア上で行える。例えば最も著名なBIMソフトの一つであるAutodesk Revitであれば、企画段階のデザイン画からBIM上で意匠モデルをつくり、構造計算とコストシミュレーションを行い、設備を敷設したときの熱負荷や電圧・水圧なども検証可能である*11。

このように、BIMの利点は、設計作業面での大きな効率化である。精度の高いシミュレーションが出来、設計段階での精度が格段にあがる。仮に変更が生じたとしても、無駄な図面直しをする必要が格段に減る。

もう一つの利点は、すべてのプロジェクト関係者が、完成形と必要作業のイメージを正確に共有できることだろう。一般的に、現場作業者は担当部門の図面を見て仕事をするわけだが、平面図だけを見ての完成形理解度にはかなり個人差がある。さらに、作業状況によってはシミュレーション通りにいかないこともある。こういった状況下で、BIM情報を基に設計者と現場がコミュニケーションできれば、設計意思の正確な伝達だけでなく、状況に応じた工程の調整や仕様変更なども可能になるだろう。

6.建設DXはどのように起こるのか

建築業のDXを考えるとき、その定義は非常に難しい。そもそものアウトプットである建造物の価値が根本的に変わることはないからだ。その、建造物の価値は視点によって異なる。施工主がビジネスマンならより利益を生むための設備装置であるし、労働者や住民の視点なら、そこで快適に働き、快適に生活できることで自らの生産性を高める環境といえるだろう。周辺住民や社会の視点で置き換えれば、シンボリックな価値であったり、隣接するコミュニティを活況させる触媒となり得るだろう。時を経れば、それは歴史的な価値を帯びるかもしれない。建造物の価値は非常に複雑であり、これを作る側の人々が提供する価値もまた、簡単に定義することは難しい。

ただ、最終的なアウトプットの価値変革には議論の余地があるとしても、設計、施工といった各プロセスを担当するプロフェッショナルが提供すべき価値は変化することになる。少なくとも、BIMなどの導入によって、設計・施工の両工程は劇的な効率化と工期短縮が見込まれるからだ。

工期が短縮されるということは、投入されるリソースが減ることを意味する。例えば設計工程において、時に数万枚を必要とする設計図面の制作・修正の労力は相当に減るだろう。また、意匠から構造、そして設備設計というプロセスで発生していた手戻り、すなわち、アイディアと制約条件のギャップを埋める作業も短縮されることになる。さらに言えば、施工主からの条件を満たすコストの積算精度もあがり、これに費やす労力も削減される。

これによって設計事務所や設計部門に訪れる提供価値変革として、施工主の資産創出および予測、という価値が考えられる。軽減された単純作業の工数を、よりコンセプチュアルな部分へ配分し、建設後の社会インパクトまでを考慮した、いわば建築のビフォアアフターを設計する。建築費用対効果を元に施工主の資産創出をシミュレーションする財務アドバイザーのような存在である。

特に大型建造物の場合は、より環境アセスメントに時間を割き、建築後の動線の変化だけでなく気流変化やエアコン排熱による気温変化まで考慮することで、今後厳しくなる環境基準への対応も可能になる。また、BIMなどによって全体の構造設計と改修による変化は常に把握でき、変化に伴う維持コストの増減もシミュレーション可能になれば、その建築施設が生み続ける利益価値を常に最適化出来るようになる。すなわち、施工主の利益構造を設計することが価値提供になるのではないか。もしかすると、会計事務所の中に財務視点での建築設計部門が出来るかもしれないし、ゼネコンや設計事務所と融合した新しい業態が生まれるかもしれない。

一方、施工サイドを考えてみると、設計精度や変更の柔軟性が上がれば作業の効率化が図られ、工期が短縮され、投入リソースは減ることになる。また、オフサイト製造の半完成品のパーツ組み上げの比重が増えれば、さらに短縮できるだろう。現場の施工業者に求められるのは、ソフトウェアシミュレーションだけでは賄えないような、より細部の専門性の高い仕事になっていき、いわゆる単能工の需要は下がることになる。

この流れが施工業にどんなDXをもたらすか、は複雑だ。建機オペレータや熟練工の確保は昔から施工業の大きな競争力となり得てきたし、単能工の確保と育成もまた、常に死活問題である。土木と建築ではぜんぜん状況が変わるし、外装と内装でも、配管や電装などの設備工とでも話は変わってくる。ただ確実なのは、単純な人海戦術ではビジネスができなくなることであり、設計サイドが変化すれば、期待される施工業者の価値も確実に変化することである。

この施工サイドのDXに関しては、また別の機会に掘り下げてみたいと思う。

*1 建設省(2019), 令和元年度 建設投資見通し 概要, retrieved from
https://www.mlit.go.jp/common/001302514.pdf
*2 業界サーチ(2019), 業界別 業界規模ランキング(2019年版), retrieved from
https://gyokai-search.com/5-kibo.html 
*3 GCP(2015), Global Construction 2030, retrieved from
https://www.ice.org.uk/ICEDevelopmentWebPortal/media/Documents/News/ICE%20News/Global-Construction-press-release.pdf
*4 MarketWatch(2019), Global Construction Market Trend 2019 : Major Drives, Key Players and Scope, retrieved from
https://www.marketwatch.com/press-release/global-construction-market-trend-2019-major-drives-key-players-and-scope-2019-07-17?mod=mw_quote_news
*5 FinancesOnline(2019), 55 Construction Industry Statistics You Must See: 2019 & 2020 Market Share & Data Analysis, retrieved from
https://financesonline.com/construction-industry-statistics/
*6 Techcrunch(2019), 建設テック向けに投資枠50億円、JAPAN CON-TECH FUNDが始動, retrieved from
https://jp.techcrunch.com/2019/02/21/japan-con-tech-fund/
*7 Forbes(2019), Seven Areas To Tackle Poor Productivity In Construction With ConTech, retrieved from
https://www.forbes.com/sites/angelicakrystledonati/2019/02/13/seven-areas-to-tackle-poor-productivity-in-construction-with-contech/#18ea4e1f4288
*8 McKinsey Global Institute(2017), Reinventing construction through a productivity revolution, retrieved from
https://www.mckinsey.com/industries/capital-projects-and-infrastructure/our-insights/reinventing-construction-through-a-productivity-revolution
*9 Techcrunch(2018), Autodesk agrees to buy PlanGrid for $875 million, retrieved from
https://techcrunch.com/2018/11/20/autodesk-agrees-to-buy-plangrid-for-875-million/
*10 Architect Magazine(2014), Nemetschek Acquires Bluebeam Software for $100 Million, retrieved from
https://www.architectmagazine.com/technology/nemetschek-acquires-bluebeam-software-for-100-million_o
*11 Autodesk(2020), 意匠・構造・設備設計 / 統合BIMモデル作成 / Time 12:00~36:00, retrieved from
http://bim-design.com/special/blt/plan2.html

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https://dx-navigator.com/2020/02/07/contech-smartphone-driven-app/

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