大東建託 D-AVIS
造作大工に代わってビス留めをするロボット、深刻な人手不足解消を目指して
深刻な造作大工不足に直面する建設現場。この課題解決に向けて大東建託は、人と協働するビス留めロボット「D-AVIS(デービス)」の開発に着手。このたび、現場試行を始めたばかりの試作機によるデモンストレーションを建設中の集合住宅で披露した。
深刻な人手不足に直面する建設現場
人手不足や高齢化、これに伴う熟練技能者の減少は、さまざまな業界で大きな課題となっている。こうした波は製造業のみならず、建設業にも押し寄せており、特に住宅の内部造作(壁や天井、窓枠、建具など)を手掛ける造作大工の減少が深刻な問題だという。
「2015年当時、8453人いた造作大工の登録人数が、2019年現在で6978人と、約5年間で1475人も減少している。同時に高齢化も進んでおり、50~60代が42.5%も占め、10~20代の若手はわずか14.4%しかいない」と、大東建託 施工品質管理部 部長の泉和宏氏は、同社協力会に登録する造作大工の登録人数の推移を基に、深刻な造作大工不足の実情を説明する。実際、造作大工が不足していることが原因で作業が遅延し、工期に影響が出るケースも出始めているとのことだ。
当然、単純に人を増やせばすぐに解決する問題でもなく、現場では法令などで定められた施工基準を満たし、一定水準以上の施工品質が求められる。従来であれば熟練工と呼ばれるベテランが品質確保に寄与してきたわけだが、そうした人材の確保も難しい状況に陥っている。
こうした深刻な課題に直面する大東建託は、造作大工不足の解消と施工品質の均一化を目的に、人と協働するビス留めロボット「D-AVIS(デービス)」の開発に着手。このたび建設中の集合住宅において、D-AVISによるビス留め作業のデモンストレーションを報道陣に初披露した。なお、実現場での試行は今回で2度目。2019年4~6月の間で10件以上の現場で実証実験を行い、課題抽出などを進めていく計画だという。
「D-AVIS」に込められた5つのコンセプトと試作機で実現できること
D-AVISは、現場で造作大工の仕事の肩代わりをする。そのため、通常の協働ロボットにはない住宅建設の環境に適したさまざまな機能および要件が求められる。D-AVISという名称は、これら要求の頭文字を基に名付けられ、将来的に5つのコンセプトの実現と量産化を目指す。
- Disassembly:分解できて、運搬可能
- Assemble:現場で容易に組み立てできる
- Varienty:先端部品を交換することで多様な作業に対応
- Innovative:革新性があり、人手不足を解消する
- Smart:賢く、どのような現場にも適用できる
現段階のD-AVISはプロトタイプ(試作機)で、壁と天井のビス留め作業のみに対応する。同社は開発パートナーであるエイチ・アイ・デーと共同で2017年から同プロジェクトに着手。このたび披露されたプロトタイプは大きくロボットアーム、コントロールボックス、リフター(昇降機構)、台車(無人搬送車)で構成されており、既製品の組み合わせで実現。2人がかりで組み立て、分解が行える仕様になっている。
「リフターは今回オリジナルで開発したものを搭載しているが、それ以外は基本的に既製品を組み合わせて実現している。例えば、ロボットアームはさまざまな現場で協働ロボットとして活躍する安川電機の6軸多関節協働ロボットアームを採用し、ビス留め位置をリアルタイムに捉える3DカメラはEnsensoの製品を用いている」と、エイチ・アイ・デー 技術部 技術科 課長補佐の原田隼人氏は説明する。その他、無人搬送車は日本電産シンポの「S-CART」をベースにしており、安川電機のロボットアームを用いたロボットシステムの設計、開発、導入を得意とするエイチ・アイ・デーが中心となり、D-AVISの設計および試作を手掛ける。
D-AVISによるビス留め作業は、大東建託の標準石こうボード(2420×910mm)サイズに対応し、3Dカメラで位置決めを行い、所定の位置にビスを打ち込んでいく。将来的には、タブレット端末で動作する大東建託の現場管理システム「名監督システム」を用いて、どの物件の、どの部屋で作業を行うかを選択し、図面に従って現場でD-AVISを配置して、ビス留め作業の開始指示を送る流れになる。泉氏は「作業者(人)は、石こうボードの仮留めを行ったら、ビス留めをD-AVISに任せて、隣の部屋の仮留め作業をすぐに始められる」とD-AVISによる省力化をアピールする。
実際、LDKの集合住宅の場合、1世帯当たり1万発以上のビス留めが必要で、特に足場を組んで無理な姿勢で行う天井部のビス留めは非常に作業負荷がかかり、誤発によるケガや事故も少なくないという。D-AVISの導入は、1棟当たり約4.5人工の削減効果が見込めるだけでなく、作業中の事故防止という効果も期待できる。
2020年12月、量産品の実現場導入を目指して開発を加速
「既に世の中にビス留めを行うような建設向けのロボットも存在するが、その多くが組み立て式ではなく、人が持ち運びできるような重量ではない。住宅の建設現場、狭い場所で行う内部造作での利用を考えると、組み立て、分解ができることが非常に重要だ」と、泉氏はD-AVISの優位性を語る。
現状のプロトタイプの総重量は約180kgあるが、量産段階では100kg程度まで軽量化したい考えを示す。2019年10月から量産品の開発に着手し、今回の実証実験で得られた課題の解決、ハンドツールのバリエーション開発、夜間作業などを視野に入れた静音化なども検討しつつ、2020年12月の量産品の実現場導入を目指す。なお、エイチ・アイ・デーが量産に向けたD-AVISの設計までを手掛け、実際の量産については新たなパートナーと協力して行う計画だという。
販売価格や提供方式については「現在検討中」(同社)とのことだが、泉氏は「工務店への販売の他、リース提供という方法もあり得る。量産リリース当初は100台程度の現場導入を見込み、将来的には工務店の2社に1社が保有するレベル、数でいうと500台程度にまで持っていきたい。販売価格としては500万円前後になる見通しで、月に3現場程度で活用すれば、約5年でペイできる試算だ」と語る。
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