設計初期段階における構造検討業務をAIで支援

清水建設（株）＜社長 井上和幸＞はこのほど、デジタルデザイン戦略の一環として、設計初期段階における鉄骨造の構造検討業務を支援するAI「SYMPREST」を開発、同時にクラウド上にWEBアプリケーション化し社内運用を開始しました。これにより、業務の高度化と効率化を同時に図ることで設計者の働き方改革を進め、来年度の改正労働基準法の適用に備えます。なお、開発に当たっては、AIソリューション事業を手掛ける（株）ヘッドウォータース及び、（株）ヘッドウォータースコンサルティングの協力を得ています。

構造検討業務とは、建物の形状・規模などのプランに応じた構造架構や部材断面の検討・設定を意味します。昨今、設計対応案件が増加傾向にあるなか、依然、設計の初期段階では頻繁なプラン変更が常態化しているうえ、複数案を同時検討することも珍しくありません。こうした変更や検討には、構造検討業務を伴うため構造設計者の負担も増す一方です。そこで、構造検討業務の効率化を図るとともに、事業者への高度でスピーディーな提案を可能とするデジタルデザイン手法として、SYMPRESTを開発したものです。

このAIは、高さが60m以下の比較的整形な鉄骨造のオフィスビルに適用可能です。検討中のオフィスビルの形状・寸法が入力されると、瞬時に形状に概ね合致する構造架構をデータベースから複数抽出するとともに、躯体数量も併せて表示します。最終的には、設計者がイメージに合う構造架構を選択し、スパン構成などを微調整すると、AIが架構を構成する全部材の仮定断面を反映した3Dモデルをモニター上に構成します。3Dモデルの部位をクリックすると、構成部材の断面寸法が表示される仕組みになっています。この3Dモデルは、実施設計に用いる構造解析プログラムの入力データに変換できるため、解析の準備に要する時間や労力も大幅に削減します。

開発に当たっては、AIの学習データを整備するために、学習データ用の構造架構を自動生成するアルゴリズムを開発。15階以下（地下無し）、1方向最大10スパンという条件の下、さまざまなオフィスビルの規模・形状に応じた構造架構データを現時点で約1,500棟分生成済みです。SYMPRESTにこれらのデータを学習させることで、部材断面推定の習熟度を高めてきました。今後は超高層オフィスや他の用途・構造形式の架構生成も行い、AIの機能拡充を図ります。

当社は引き続き、ものづくりのDNAと最新のコンピュテーショナルデザインを融合した独自のデジタルプラットフォーム「Shimz DDE」の拡充を図り、構造設計に限らず設計業務全般の高度化と効率化を推進していく考えです。