切羽圧制御支援システムの概要

　前田建設は、ＡＩ（人工知能）によりシールド工事の切り羽圧制御を支援する「切羽圧制御支援システム」を開発した。同社のシールド工事データプラットフォーム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、約１０秒先の切り羽圧を予測する。予測結果に基づいて、適切な操作タイミングを事前にオペレーターに示すことで、これまで熟練技術者の経験や知識に依存していた制御を支援し、地表面の沈下や隆起などの周辺環境への影響を抑制できる。

　開発したシステムは切り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３０００個の特徴量で数値化。これにより、約１０秒先の切り羽圧を予測し、適切な操作タイミングを提示する。同社の現場検証ではＡＩの予測は約９０％で熟練技術者と一致し、実用レベルでの有効性を確認した。同社のシールド工事の掘進管理と運転制御を統合したデータプラットフォームである「ＭＡＩＯＳＳ－II」を活用しているため、現場への展開も容易に可能だ。
　今後はシステムを順次現場へ導入し、シールド外径や土質の違いなど多様な施工条件下でのデータをＡＩ学習に活用することで、さらなる高精度な分析と予測の実現に取り組む。また、現在の「逸脱予兆の警報機能」に加えて、逸脱を防止する「操作ガイド機能」への進化も図り、オペレーターの技能に左右されない安定掘進を実現する。インフロニアグループ横断でのシールドＤＸ（デジタルトランスフォーメーション）の推進のため、三井住友建設の現場にも今後展開していく。
　シールド工事では切り羽の崩壊を防ぐため、適切な圧力を維持する必要があるが、圧力が低すぎれば地表面の沈下、高すぎれば隆起をそれぞれ引き起こす恐れがある。従来、掘削中の切り羽圧の監視や制御操作は主に熟練技術者の経験や知識に依存してきたが、近年の担い手不足や技術者の高齢化を背景に、データを活用した施工支援技術が求められていた。