清水建設は、シールド工事における掘進計画の立案、およびマシン操作の自動化を目的に開発したAI施工合理化システム「シミズ・シールドAI」を兵庫県姫路市での建設工事に導入し、2022年3月からAIによるシールド機の自動運転を開始すると発表した。
本システムは、シールドトンネルの掘進計画を支援する「施工計画支援AI」と、シールド機の操作を支援する「掘進操作支援AI」の2種類のAIシステムによって構成。今回の導入現場では、日々の掘進作業終了時に取得する測量データをシミズ・シールドAIに展開し、2つのAIシステムの機能を連携させることで、掘進計画の立案からシールド機運転に至る一連の施工サイクルを自動化するとしている。
施工計画支援AIは、名古屋工業大学と共同開発したAIシミュレーションプログラム。トンネルの計画線形に対するシールド機の掘進方法と、形状の異なる複数のセグメントの割り付け方法について三次元でシミュレーションを繰り返し、得られた最適解を掘進計画として提示するという。
一方、掘進操作支援AIは富士通の協力を得て開発したものであり、与えられた掘進計画を具現化する最適なジャッキパターンを予測するとしている。具体的には、熟練オペレーターの実操作内容を教師データとして学習したAIが、掘進中のシールド機の姿勢や総推力、カッタトルク、ジャッキストローク値などといった情報から、シールド機を推進する複数本のジャッキの最適な制御方法（ジャッキパターン）を瞬時に判断・選択するという。これにより、掘進計画通りの施工が実現できるとしている。
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