前田建設工業は、シールド工事の切羽圧制御をAIで支援するDXツール「切羽圧制御支援システム」を開発した。運用するシールド工事向けデータプラットフォーム「MAIOSS-Ⅱ」に蓄積された施工データを活用し、約10秒先の切羽圧を予測することで、オペレーターへ適切な操作タイミングを提示する。実証ではAIによる予測結果が熟練技術者の判断と約90％一致しており、経験や勘に依存していた施工管理の高度化と標準化を目指す。
シールド工事では、トンネル掘削時の掘削面（切羽）の圧力管理が重要な課題となる。切羽圧が低すぎると地盤沈下を引き起こし、高すぎる場合は地表面の隆起につながる恐れがあるため、周辺環境への影響を抑えながら適切な圧力を維持することが求められている。
切羽圧制御支援システムは、MAIOSS-Ⅱに蓄積された各種センサーデータやオペレーターの操作履歴をAIが学習し、将来の切羽圧変動を予測する仕組み。切羽圧をはじめとする時系列データから周期性や傾向を抽出し、約3,000項目に及ぶ特徴量を生成し、これを基に約10秒先の切羽圧を予測し、圧力変動の予兆を検知する。
オペレーターの技能差による施工品質のばらつきを抑制できるほか、AIを活用した綿密な施工管理により、生産性向上や施工品質の安定化も見込まれる。MAIOSS-Ⅱを基盤としたシステムであるため、他現場への展開が容易な点も特徴だ。今後はシールド外径や地盤条件の異なる現場データをAI学習に取り込み、予測精度のさらなる向上を図る。
同社は、将来的に現在の「逸脱予兆の警報機能」から一歩進め、具体的な操作方法を提示する「操作ガイド機能」の実装も視野に入れている。これにより、オペレーターの経験や技能に左右されない安定施工の実現を目指す。インフロニアグループ全体でのシールドDX推進に向け、今後は 三井住友建設の現場への展開も予定している。
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