株式会社ＤｅｅｐＸの情報

JFEグループにおけるブルドーザーによるスラグ破砕作業の自動化の実証について
JFE物流株式会社（社長：古川 誠博）は、JFE瀬戸内物流株式会社（社長：八尋 和広）、株式会社DeepX（社長：冨山 翔司）と共同で、JFEスチール株式会社 西日本製鉄所（倉敷地区）のスラグ処理における作業者の負担軽減と安全な作業環境の実現を目指し、ブルドーザーのリッパー※1処理を自動化する技術を開発いたしました。
JFE瀬戸内物流株式会社は、JFEスチール株式会社 西日本製鉄所（倉敷地区）の製鋼工程で副産物として発生する高温の溶解スラグの運搬および処理作業において、冷却後の固化したスラグをブルドーザーのリッパーで破砕する作業を行っています。人が車両や重機に搭乗する従来の作業は、ブルドーザーと冷却不足のスラグが接触すると火災リスクがあり、作業員の安全確保や、また人手不足解消などの課題もあり、機械化への流れを加速させ、より良い労働環境づくりを目指してまいりました。
スラグ破砕作業中、ブルドーザーは固化または破砕された凹凸のあるスラグ上での作業となるため、本技術開発では、ブルドーザーに取り付けたGNSS※2、IMU※3、傾斜計※4などのセンサー情報から、機体やリッパーの位置、姿勢、状態を高精度かつリアルタイムに推定する技術を活用し、様々に変化する路面状況にも柔軟に対応する自動制御システムを開発いたしました。
作業員が処理を行う範囲をリモート指示することで、ブルドーザーが最適な移動経路を自動算出し、その経路に沿った自動走行を行い、リッパーを下降させ効率的にスラグを破砕することが可能です。現在、実証実験を開始しており、本年度内の導入を予定しております。
JFE物流株式会社およびJFE瀬戸内物流株式会社は、スラグ処理における他の作業の自動化技術開発も並行して進めており、JFEグループの「環境的・社会的持続性の確保」の取り組みの一環として、作業者の安全を確保し、持続可能な生産環境を構築するために作業のDXを推進してまいります。
【西日本製鉄所（倉敷地区）スラグ処理場での自動運転風景】












※１　リッパー：地面や岩盤を砕くための巨大な爪
※２　GNSS：Global Navigation Satellite System（衛星測位システム）の略称。複数の測位衛星から受信した電波をもとに、衛星との距離を割り出すことで、現在位置を計測する。
※３　IMU：慣性計測装置（IMU：Inertial Measurement Unit）の略称。検出する3次元の運動をもとに、加速度や速度など移動の状態を計測する。
※４　傾斜計：重力に対する傾きを計測する。
以上
本件に関するお問い合わせは、下記にお願いいたします。
ＪＦＥ物流株式会社　総務部　総務・ＣＳＲ室　TEL：０３（６６７１）９８７０
ＪＦＥ瀬戸内物流株式会社　総務部　総務室　　TEL：０８６（４４７）４６７６
■株式会社DeepX
DeepXは、重機の自動運転システム開発を専門とする東京大学松尾研究室発のAIスタートアップです。労働力不足、熟練作業者不足、過酷作業等の現場の課題の解決を目指し、AIをはじめとするさまざまな技術を駆使し、日本の大きな社会課題である労働力不足の解消を目指しています。
- 本社所在地：　東京都文京区湯島三丁目２１番４号第一三倉ビル３階
- 設立：　　　　２０１６年４月２２日
- 代表者：　　　代表取締役　
冨山翔司
- 事業内容：　　機械自動化や現場作業自動化の支援、AI技術を活用した事業開発、
ソフトウェア開発、R&D
- URL：

https://www.deepx.co.jp/

お問い合わせ：info@deepx.co.jp

株式会社DeepXは、2023年、オリエンタル白石株式会社とともに、ニューマチックケーソン工法で使われる建機「ケーソンショベル」向けに、建機自動運転システムを開発し、実証実験を通してケーソンショベルを複数台同時に自動化でき、かつ、本システムが現場導入に必要な性能を満たしていることを確認しました。



■建設産業における建機自動運転の意義
建設産業では、他産業と比べて、高齢化率が高く、現在から将来にわたり、働き手不足について大きな課題となっています。近年、建設業全体で、働き手不足を解消すべく、省人化や自動化を推進する動きが強くなっています。その中で、建設機械の自動運転は、省人化や自動化、安全性の向上につながり、本業界の大きな課題を緩和・解消しうるとして期待されています。
■ニューマチックケーソン工法
ニューマチックケーソン工法は、橋梁や建造物の基礎として、また、下水ポンプ場、地下調整池、シールドトンネルの立坑、地下鉄や道路トンネルの本体構造物として幅広く活用される工法です。地上で鉄筋コンクリート製の函（躯体）を構築し、躯体下部に作業空間を設け、ケーソンショベルや排土するためのアースバケットを設置し、掘削と排土および躯体の沈下を繰り返すことで、縦に掘り進めます。



■今回開発・実証した建機自動運転システムの特徴
今回開発及び実証したケーソンショベルの自動運転システムは、ケーソンショベルを操作し地山の掘削及び掘削した土の運搬を自動化することができます。本システムの主な特徴を5つ紹介します。
・リアルタイムなデジタルツイン可視化
本システムは、デジタルツイン形式でリアルタイムに、2つのケーソンショベルの位置と姿勢、および、地山の形状、高さを認識し、3次元に可視化できます。特に、ニューマチックケーソン工法に特徴的かつ重要な作業状況を示す指標である開口率も自動で計算できます。これにより現場作業者や監督者は現況をいつでもすぐに俯瞰的に確認でき、作業効率や管理効率が向上します。



・衝突防止
本システムには、ケーソンショベル同士の衝突を防止する機能があります。具体的には、2つのケーソンショベルが一定以上近づくと画面上にアラートを発し、また、さらに一定以上近づくと画面上に警告を発した上で動作が停止します。これによって、複数の建機の自動運転時だけでなく、自動運転と手動運転が混在する場合でも建機同士の衝突を防止することができ、作業全体の効率や安全性が向上します。



・作業内容を指定しやすいUI
ユーザは、リアルタイムに地山や建機を可視化する本システムのGUI上で、各ショベルごとに掘削エリア（どの土を掘るか）及び排土エリア（掘った土をどこに運ぶか）を指定し、自動運転開始ボタンをクリックするするだけで自動運転ができます。自動運転開始後、本システムが 1) 機械を動かす軌道を地山の形状などを考慮し自動で算出し、2) 算出された軌道に従って建機が自動に動き、3) 一連の動作として指定された領域で掘削及び排土を自動で連続して行うことができるようになっています。



・複数台同時自動操作
ユーザは自動運転開始後は、基本的には、建機の挙動の監視だけを行えば良いため、複数台の建機を1人で動かすこともでき、省人化効果を期待されています。また、普段作業が行われない時間帯（例えば、夜間等）に連続して自動運転をさせることもとでき、それによって、工期全体を短くできる可能性も期待されています。
・安定的な自動運転と自動運転が有効な条件外におけるシームレスな手動操作
本システムは、リアルタイムな周辺環境認識の仕組みだけでなく、地山の形状や硬さを考慮した掘削操作が可能です。そのため、一定の範囲で環境の変化に対してロバストなシステムとなっており、条件のバリエーションやばらつきの多い建設現場においても安定的な自動運転が可能となっています。上記で対応できないイレギュラーな状況に遭遇した場合、手動操作に切り替え、人手によって状況を改善した上で、自動運転に切り替える運用を想定しています。本システムは、そうした運用に対応するために、簡単に自動運転から手動操作に、また、その逆に手動操作から自動運転に切り替えることができます。
また、今回開発した建機自動運転システムのユーザであるオリエンタル白石の技術本部の根岸氏からは「システムの画面が見やすく、直感的かつ簡単な操作で自動運転を実行できます。1人のオペレータでも、複数の建機を同時に自動で止まることなく動かし続けることができ、非常に便利です。今後は、現場への導入を推進すると同時に対応できる作業範囲を広げたり、より多くの建機を同時に動かしたりすることにチャレンジしていきたい」とご評価いただいております。
■今後の展開
今回開発した建機自動運転システムを今年度中に現場に導入し実運用を開始する予定です。今後も引き続き建機自動運転の実用化に向けたフロンティアを開拓していきたく考えています。
■株式会社DeepXについて
DeepXは、「あらゆる機械を自動化し、世界の生産現場を革新する」というミッションを掲げて活動する、東京大学松尾研究室発のロボティクス・AIスタートアップです。現在、油圧ショベルやクレーン、ブルドーザといった大型な建機や重機の自動運転システムの開発や実証を事業として展開し、労働力不足、熟練作業者不足、過酷作業等の現場の課題の解決を目指します。
本社所在地：東京都文京区湯島三丁目21番4号第一三倉ビル3階
設立：2016年4月22日
代表者：代表取締役　冨山翔司、那須野薫
URL：https://www.deepx.co.jp/
■オリエンタル白石株式会社について
オリエンタル白石は、プレストレストコンクリートやニューマチックケーソン工法、補修補強技術など数々の特化技術を 活かし、大いなる自然と大地・未来を見つめる都市を舞台に、橋梁や高速道路、鉄道、ライフライン施設など多種多様な 社会資本を構築しています。人々の暮らしに潤いをもたらし、安全を約束する社会資本の建設には、当社の施工実績と研 究開発によって培われブラッシュアップされた技術の数々が活用されています。これからも、都市環境の整備や新たなイ ンフラ構築の他、既存のインフラの補修・補強、巨大地震やゲリラ豪雨などへの災害対策にも尽力し、「人と技術を活かし、常に社会から必要とされる集団を目指す」という経営理念のもと、着実な発展を続けて参ります。
■お問い合わせ先
info@deepx.co.jp

建機の自動化技術を開発するDeepXは、現場の地上計測室や現場外からいつでもリアルタイムに、現場の地下作業区画をデジタルツインにより確認できる施工管理システムを開発し、ニューマチックケーソン工法の国内シェアNo1のオリエンタル白石に提供を開始しました。
（上）建設現場の様子　（下）デジタルツインシステム



現場における課題
ニューマチックケーソン工法は、作業室が高気圧な地下空間であり、身体への負担が大きい環境です。そのため、入室後に長時間減圧室に入る必要があり、かつ、限られた時間しか作業室にいられず、入室することの時間的/身体的コストが高いことが課題でした。
近年ではオペレータはほぼ遠隔操作で作業しているものの、遠隔操作用のカメラだけでは、
・現場監督者が作業室内の全体状況を正確に把握できない
・オペレータが地面までの距離感を掴めず、作業効率が低下する
といった課題があります。１日の終わりに作業員が作業室に入り、直接測量することが現場では未だに求められております。
最先端デジタルツイン技術により高度な施工管理を実現



DeepXは、建機自動化システム開発で培った認識技術を活用し、作業室内の全体状況をリアルタイムかつ正確に測量/可視化するシステムを実現し、現場の時間的/身体的コストを大きく低減しました。
遠隔操作室から作業室の測量結果が常に確認できるため、現場監督者は毎日作業室に入る作業が不要になります。オペレータは建機と地面との位置関係を俯瞰的に確認でき作業効率が向上します。また、現場監督者のレポート作成にかかる時間短縮や、施工関係者とのコミュニケーションミスの防止などの効果も期待できます。
ニューマチックケーソン工法の完全自動化に向けて
建設業界は深刻な人手不足に見舞われており、生産性の改善や現場作業員の省人化が急務です。
今後は、DeepXの建機自動化技術をニューマチックケーソン工法に展開し、ケーソンショベル作業の自動化による現場の生産性向上と省人化を目指してまいります。
■株式会社DeepXについて
DeepXは、「あらゆる機械を自動化し、世界の生産現場を革新する」というミッションを掲げて活動する、東京大学松尾研究室発のAIスタートアップです。多くの産業で問題となる労働力不足、熟練作業者不足、過酷作業等の現場の課題の解決を目指し、AIをはじめとするさまざまな技術を駆使し、あらゆる機械を自動化し、幅広い作業の自動化を推進してまいります。
本社所在地　東京都文京区湯島三丁目21番4号第一三倉ビル3階
設立 2016年4月22日
代表者 代表取締役　那須野薫
事業内容　機械自動化や現場作業自動化の支援、AI技術を活用した事業開発、ソフトウェア開発、R&D
URL　https://www.deepx.co.jp/
■オリエンタル白石株式会社について
オリエンタル白石は、プレストレストコンクリートやニューマチックケーソン工法、補修補強技術など数々の特化技術を 活かし、大いなる自然と大地・未来を見つめる都市を舞台に、橋梁や高速道路、鉄道、ライフライン施設など多種多様な 社会資本を構築しています。人々の暮らしに潤いをもたらし、安全を約束する社会資本の建設には、当社の施工実績と研 究開発によって培われブラッシュアップされた技術の数々が活用されています。これからも、都市環境の整備や新たなイ ンフラ構築の他、既存のインフラの補修・補強、巨大地震やゲリラ豪雨などへの災害対策にも尽力し、「人と技術を活か し、常に社会から必要とされる集団を目指す」という経営理念のもと、着実な発展を続けて参ります。
■お問い合わせ先
info@deepx.co.jp
※世界初
自社調べ。ニューマチックケーソン工法における現場運用可能なデジタルツイン施工管理システムについて2022年10月にインターネットで調査を行った結果、世界的に類似のソリューションが無いため、世界初と表記しています。

株式会社DeepX（本社：東京都文京区、代表取締役：那須野薫、以下 DeepX）と株式会社タダノ（本社：香川県高松市、代表取締役社長：氏家俊明、以下タダノ）は、共同してAI技術を活用した移動式クレーンを対象とした自動化の研究開発を続けてまいりました。本取組みの背景とその技術的アプローチをご紹介いたします。
■背景と目的
クレーンは建築や土木の現場はもちろんのこと、幅広い産業の様々な現場で揚重作業に従事する建設機械です。クレーンのオペレータは自身の目で吊り荷の位置を確認しながら、複数のレバーを同時に操作する必要があります。また、クレーンは機械のたわみや風による影響を受けるため、操作の熟練に長い期間を要します。その一方で、日本においては少子高齢化による生産年齢人口の減少に伴い、建設従事者が減少しており、クレーンを自在に操作できる熟練オペレータの減少も大きな課題となっています。
本取組みではAI技術などを活用した技術革新によって移動式クレーンの操作をより簡略化・容易化・自動化・自律化することで、現場の安全性を向上させることを目的に研究開発を行っています。






自動化の検証を行った移動式クレーン



無人のオペレータ席の様子
■クレーン操作の自動化の技術的アプローチ
クレーンは建設機械の中でも最も操作が難しいものの一つと言われています。その理由のひとつとして、荷物を吊った状態でクレーンのブームを旋回させ、目的地の真上で停止させようとすると吊り荷が振り子の原理で振れてしまう「荷振れ」が発生するためです。この荷振れは、周囲の作業員の安全を確保するためになるべく抑制する必要がありますが、熟練のオペレータであっても荷振れを素早く抑制することは難しいと言われています。
そこでDeepXとタダノは、強化学習を応用したアプローチを用いて制御アルゴリズムを開発しました。このアルゴリズムの特徴は、制御対象のシステムの挙動を一意に同定して設計するのではなく、シミュレーションデータおよび実機の設計値に基づいて制御アルゴリズムの学習・最適化をすることで、荷揺れを抑制しながら吊り荷を安全、かつ正確に任意の位置に移動できることです。



●クレーン自動化取組みの紹介映像



■今後の展開
本取組みでは「クレーンの３連操作（旋回・起伏・ウインチ操作）での吊り荷搬送における荷振れの軽減」というテーマにおいて一定の成果を得られるところまで至っています。
今後もDeepXはタダノと共同で、移動式クレーンを対象とした、より複雑なクレーン操作の自動化に向けた技術の更なる高度化に取り組む予定です。また、幅広い産業のさまざまなクレーンへのこの技術の社会実装を目指してまいります。
■株式会社DeepXについて
DeepXは、「あらゆる機械を自動化し、世界の生産現場を革新する」というミッションを掲げて活動する、東京大学松尾研究室発のAIスタートアップです。多くの産業で問題となる労働力不足、熟練作業者不足、過酷作業等の現場の課題の解決を目指し、AIをはじめとするさまざまな技術を駆使し、あらゆる機械を自動化し、幅広い作業の自動化を推進してまいります。
本社所在地　東京都文京区湯島三丁目21番4号第一三倉ビル3階
設立 2016年4月22日
代表者 代表取締役　那須野薫
事業内容　機械自動化や現場作業自動化の支援、AI技術を活用した事業開発、ソフトウェア開発、R&D
URL　https://www.deepx.co.jp/
■株式会社タダノについて
1955 年に日本発の油圧式トラッククレーンを開発し、建設用クレーンのトップ企業の一つとして業界を牽引。常に時代のニーズを捉えた製品開発に力を入れ、LE（Lifting Equipment）事業で世界No.1を目指しています。1991年にFAUN社、2019年にDemagブランドのクレーン事業を買収し、さらなるグローバル化に取り組んでいます。 また、地域社会・国際社会発展への貢献と地球環境の保全に役立つ事業活動を推進し、すべてのステークホルダーの期待に応え「世界に、そして未来に誇れる企業」を目指しています。
URL　https://www.tadano.co.jp/
■お問い合わせ先
info@deepx.co.jp