ファブリケーション ファシリティとは活用事例と管理手法

ファブリケーション ファシリティの活用と管理

ファブリケーション施設の設備構成と種類

ファブリケーション施設は、デジタルデータをもとに製造を行う工房や工場を指し、建築業界では生産性向上の重要な拠点となっています。施設には用途に応じて複数のレイヤーが設けられており、基本的な工作機械を備えたメディアセンター、より発展的な制作が可能なアトリエフロア、そして大型のハイレベル機材を揃えた金属加工特化型のDFF-M（デジタルファブリケーションファクトリー"メタル"）や木材加工特化型のDFF-Wといった高度な制作施設で構成されます。
参考）いまさら聞けない！ファブ施設の変遷と用途
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主要な設備としては、3Dプリンター、レーザーカッター、CNC工作機械（コンピューターで制御する加工機）、UVプリンターなどが挙げられます。これらの機器は建築部材の試作から本格的な製造まで幅広く活用されており、特に3Dプリンターは従来の機械加工では困難だった中空構造や突き出た部分の造形を可能にし、形状の自由度を飛躍的に向上させています。
参考）5分でわかる！デジタルファブリケーションとは？機器やメリット…
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施設の規模により設備構成は異なりますが、教育機関や企業の研究開発部門では比較的小規模な機器で運用されることが多く、量産を目的とした製造施設では産業用の大型機械が導入されています。建築事業者がファブリケーション施設を選定する際には、加工可能な材料の種類、加工精度、最大加工範囲などの仕様を確認することが重要です。
参考）機材一覧┃TiB FAB
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ファブリケーション技術を活用した建設現場のBIM連携

建設業界におけるBIM（ビルディング・インフォメーション・モデリング）とファブリケーション技術の連携は、生産性向上の核心となっています。竹中工務店の事例では、施工BIMモデルをデジタルファブリケーション、総合資材管理システム、施工管理に一気通貫で活用することで、設備領域での圧倒的な生産性向上を実現しています。
参考）【BIM2021】竹中工務店　デジタルファブリケーションを推…
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具体的な連携プロセスとして、まず意匠・構造と取り合いを調整した上で設備モデルを作成し、関係者に承認された施工図（施工モデル）に配管の材料加工の割り付けや仕様などの詳細情報を入力します。このデータは加工会社の加工図や納品書を作成するソフトと直接連携し、加工会社はBIMデータをそのまま利用できるため、入力の手間を削減し転記ミスなどのヒューマンエラーを防止できます。​
作成した加工図データを加工機に直接入力することで、配管やダクトなどを切断・加工するデジタルファブリケーションが実施されます。さらに施工BIMモデルから固有のIDやBIMの属性情報を持つ管理用QRコードを発行し、各部材に貼り付けて資材管理に活用することで、製造から施工まで一貫したトレーサビリティを確保しています。大規模スタジアム建設の事例では、ダクトファブリケーションにおいて20％の削減効果が報告されており、BIM連携による実質的な効果が実証されています。
参考）https://www.nikkenren.com/kenchiku/bim/seminar/pdf/impact2022_06.pdf
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竹中工務店のデジタルファブリケーション推進事例では、施工BIMモデルの一貫活用による生産性向上の具体的な取り組みが詳しく解説されています。

ファシリティマネジメントによる施設の最適化手法

ファシリティマネジメント（FM）は、施設・設備・資産を経営戦略的観点から総合的に管理し、運営の最適化を目的とする手法です。従来の施設管理が維持保全のみに焦点を当てていたのに対し、FMは経営の視点を取り入れ、コスト削減、資産価値の維持、従業員の生産性向上を包括的に追求します。
参考）ファシリティマネジメントとは？メリットを理解して今後のオフィ…
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FMの導入により、製造業A社では品質維持を担保しながら12.1％ものコスト削減が見込めるという試算結果が得られました。この成果を実現するために、①施設調査、②維持保全コスト調査、③業務実施状況調査、④維持保全マネジメントコスト調査という4つの詳細な現状調査が実施され、「見えるコスト」と「見えないコスト」の両方を把握することで、適正なコストと業務仕様が検討されました。
参考）製造業Ａ社様におけるファシリティマネジメントの導入（その２）…
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実施のポイントとして、経営レベル・管理レベル・日常業務レベルという3つのレベルで計画を進めることが重要です。経営レベルではFM全体の方向性を決定し、管理レベルで具体案を検討、日常業務レベルで実働をおこなう体制を構築します。設備管理などの各種業務のアウトソーシングを段階的に導入することで、負担を分散しながら効果的な施設運営が可能になります。
参考）ファシリティマネジメントとは？メリットや具体例をわかりやすく…
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製造業におけるファシリティマネジメント導入の詳細なプロセスと、12.1％のコスト削減を実現した具体的な調査手法について解説されています。

ファブリケーション施設における予防保全と中長期計画

ファブリケーション施設の持続的な運用には、事後保全型から予防保全型への転換が不可欠です。予防保全とは、設備の故障や劣化が発生する前に計画的な点検・修繕を実施する手法で、施設の長寿命化と安全性確保に直結します。
参考）https://www.pref.osaka.lg.jp/documents/13032/41kihontekihousin_3102.pdf
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中長期保全計画は、個々の建物ごとに長寿命化の取組みの実行性を担保するため、中長期的視野にたった取組内容とスケジュールを定めた計画です。この計画に基づき、施設管理システムのデータ（施設の劣化状況）を踏まえ、向こう5年間で実施することが望ましい修繕工事について実施時期等の調整を図る修繕実施計画を策定します。​
適切な予防保全を行うためには、点検・劣化度調査、日常点検等の結果を一元的に管理、分析、活用できる総合的な施設管理システムの整備が必要です。施設の点検・劣化度調査等から修繕実施を行うまでのサイクルを構築し、予防保全の結果については情報管理システムに集約して今後の維持管理等に活用できるよう管理します。官庁施設では「保全台帳」と「中長期保全計画」で構成される個別施設計画が策定されており、この仕組みは民間のファブリケーション施設にも応用可能です。
参考）https://www.mlit.go.jp/common/001395107.pdf
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大阪府の公共施設等総合管理計画では、予防保全型の維持管理体制への転換と、施設管理システムを活用した計画的な修繕実施の具体的な手法が示されています。

ファブリケーション導入によるコスト削減の実績分析

デジタルファブリケーション技術の導入は、建築事業者に多大なコスト削減効果をもたらします。金属3Dプリンティング技術を活用した自動車部品製造の事例では、方向と構造の最適化およびサポートの効率化により45％のコスト削減、最適化された材料の選択と速度パラメータの改善により35％のコスト削減を実現し、合計80％のコスト削減と35％の重量削減に成功しています。
参考）ついに革新的な経済性を実現！80％のコスト削減に成功した3D…
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建築分野では、東京学芸大学の事例でCLT（直交集成板）を型枠として使用した鉄筋コンクリート構造の施工において、CLTパネルの加工をすべて自社工場で行うことで、通常のコンクリートシェル工法に比べてコンクリートの使用量を60％削減し、施工費用を6割に抑えることを実現しています。
参考）デジファブで建築世界を変革する（前編）
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試作段階でのコスト削減効果も顕著です。従来の金型製作では少しの改変でも大きな費用と時間が発生しましたが、デジタルファブリケーションではデータを変更すればすぐ形状に反映できるため、複数のデザインや試作のブラッシュアップを簡単に進めることができます。また、デジタルファブリケーション機器と素材があれば需要が生まれるたびに製作が可能となり、過剰に在庫を抱える必要がなくなるため、保管コストも削減できます。​
3Dプリンター建築では基礎部分の施工において、従来は職人が型枠を組みコンクリートを流し込む必要がありましたが、型枠も3Dプリンターを使用することで基礎部分と一体化した施工が実現し、工程の簡略化とコスト削減が達成されています。
参考）実事例の公開が相次ぐBIMと親和性の高いデジタルファブリケー…
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フラウンホーファー研究所の事例では、金属3Dプリンティングによる80％のコスト削減の内訳が詳細に解説されており、建築部材への応用可能性も示唆されています。