建設・建築分野では、現場作業の自動化・省力化が重要な課題になっています。
人手不足や技能者の高齢化に加え、高所作業や重量物作業に伴う安全リスク、作業者の身体的負担、施工品質のばらつきなど、現場を取り巻く課題は複雑化しています。
こうした背景から、建設分野では自動化建機、遠隔操作、施工管理のデジタル化、搬送の省力化など、さまざまな取り組みが進んでいます。
協働ロボットの活用も、その選択肢の一つです。穴あけ、締結、研磨、塗布、搬送補助、検査など、人の腕作業に近い工程では、作業者の負担軽減や品質の安定化につながる可能性があります。
本記事では、建設・建築分野で自動化・省力化が求められる理由と、協働ロボットが活用できる作業について解説します。
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雇用人員判断D.I.から見る建設業界の人手不足
建設業界の人手不足は、現場感覚だけでなく、データからも確認できます。
雇用人員の過不足を示す「雇用人員判断D.I.」を見ると、建設業は全産業と比べて不足感が強い状態が続いています。特に中小企業では不足超の傾向が大きいことがうかがえます。人材確保の難しさが現場運営に影響しやすい状況です。
また、建設関連職種の有効求人倍率も職業全体を大きく上回っています。このことから、人材需要に対して供給が追いつきにくいことがわかります。
こうしたデータからも、建設・建築分野における自動化・省力化は、単なる効率化ではなく、限られた人員で現場を維持するための重要な取り組みといえます。
建築・建設業界で自動化・省力化が急務とされる理由
建設・建築分野で自動化・省力化が求められる背景には、人手不足だけでなく、複数の構造的な課題があります。人件費の上昇、物価高騰、技能者の高齢化、若手人材の定着難などが重なっています。そのため、従来のように人員を増やすだけでは、現場を維持しにくくなっています。
人件費の上昇により、人員確保の負担が大きくなっている
建設業界では、人材確保のために待遇改善が求められています。最低賃金の引き上げや採用競争の激化により、人件費は上昇傾向にあります。特に中小規模の建設会社では、必要な人員を確保したくても、十分な採用コストや人件費を確保しにくい場合があります。
その結果、人手が足りない状態のまま、現場作業を進めざるを得ないケースもあります。こうした状況では、人を増やすだけで課題を解決することは難しくなります。そのため、限られた人員でも現場を回せるように、作業の一部を自動化・省力化する取り組みが重要になります。
物価高騰により、人材流出のリスクが高まっている
資材価格やエネルギーコストの上昇は、建設会社の経営にも影響を与えています。経費が増える一方で、十分な待遇改善が難しくなる場合があります。その結果、より条件の良い業界や職種へ人材が流れる可能性があります。
また、建設業には体力的な負担が大きい作業も多くあります。そのため、長く働き続けられるか不安を感じる人も少なくありません。人材定着には、給与面だけでなく、作業負担を減らすことも重要です。働きやすい現場環境を整えるという意味でも、自動化や省力化は有効な対策の一つです。
技能者の高齢化により、技能継承が課題になっている
建設業界では、就労者の高齢化も大きな課題です。現場を支えてきた熟練技能者が高齢化する一方で、若年層の入職が十分に進まない可能性があります。その場合、将来的に技能を継承する人材が不足するおそれがあります。
建設・建築分野には、経験や勘に支えられている作業が多くあります。たとえば、溶接、仕上げ、穴あけ、締結、施工位置の確認などです。これらの作業を人の技能だけに依存し続けると、品質や生産性の維持が難しくなる場合があります。
そこで、ロボットや自動化設備を活用すれば、作業条件を標準化しやすくなります。技能者への依存を抑えながら、一定の品質で作業を繰り返しやすくなる点もメリットです。
離職率の高さにより、若手人材が定着しにくい
若手人材を採用できたとしても、短期間で離職してしまえば、人手不足の根本的な解決にはつながりません。建設業では、体力的な負担や作業環境の厳しさが、離職の要因になることがあります。また、将来への不安も、若手人材の定着を妨げる要因になります。
特に、重いものを運ぶ作業、高所作業、長時間の反復作業などは、若手にとっても負担が大きい工程です。そのため、作業者が長く働き続けられる環境を整えることが重要です。協働ロボットや自動化設備を活用すれば、負担の大きい作業を機械に任せやすくなります。その結果、現場の働きやすさを高めることにもつながります。
自動化は人手不足対策だけでなく、現場を維持するための手段
建設業界の人手不足は、単に人が足りないという問題だけではありません。人件費の上昇、物価高騰、技能者の高齢化、若手の定着難といった課題が重なっています。そのため、今後は人員を増やすだけでは十分ではありません。
限られた人員で安全性と品質を確保しながら、現場を運営する仕組みが求められます。協働ロボットの活用は、そのための選択肢の一つです。穴あけ、締結、研磨、塗布、搬送補助、検査などは、人の負担が大きい作業です。
これらの作業を部分的に自動化することで、作業者の負担軽減につながります。また、作業条件を一定にしやすくなるため、品質の安定化にもつながる可能性があります。
自動化の手段として協働ロボットが注目される理由
人の近くで使いやすく、既存工程に組み込みやすい
協働ロボットは、人の近くでの運用を想定しやすいロボットです。従来の大型産業用ロボットは、安全柵で囲われた専用エリアで使われることが一般的でした。一方、協働ロボットは比較的省スペースで導入しやすく、既存工程の一部に組み込みやすい点が特徴です。
建設・建築分野では、完全に区画されたロボットセルを設けにくい場合があります。また、現場ごとに作業スペースや人の動線が変わることもあります。そのため、人の作業スペースや動線を考慮しながら導入しやすい協働ロボットは、現場作業の一部を自動化する選択肢になり得ます。
先端ツールを変えることで多様な作業に対応できる
協働ロボットの特徴は、先端に取り付けるツールを変えることで、さまざまな作業に対応できる点です。ロボット本体を共通のプラットフォームとして使いながら、作業内容に合わせて先端ツールを組み替えられます。
たとえば、ドリルを取り付ければ穴あけ作業に活用できます。締付工具を取り付ければボルト締結、研磨ツールを取り付ければ仕上げ作業に対応できます。また、塗布ノズルを取り付ければ、接着剤やシーリング材の塗布作業にも活用できます。
さらに、カメラやセンサーを取り付ければ、検査や撮像記録にも応用できます。つまり協働ロボットは、単なる搬送装置ではありません。人が工具を持って行っていた作業を、自動化するためのプラットフォームとして活用できます。
完全自動化ではなく、人との役割分担を前提にしやすい
建設・建築分野では、現場環境が毎回変わることが多くあります。そのため、すべての作業を完全に自動化することは簡単ではありません。協働ロボットを導入する場合も、完全無人化を前提にするより、人とロボットの役割分担を考えることが重要です。
ロボットは、繰り返し作業、危険作業、身体的負担の大きい作業に向いています。また、品質を安定させたい作業にも活用しやすい特徴があります。一方で、人は段取り、確認、判断、異常対応、品質確認などを担います。
このように役割を分けることで、建設・建築分野でも現実的な自動化を進めやすくなります。人の判断力とロボットの再現性を組み合わせることで、安全性や作業品質の向上にもつながります。
建設・建築分野における協働ロボット自動化事例
高所外装施工における協働ロボット自動化事例
高層ビルの外装工事では、ガラス外装パネルや外壁部材に対して、ブラケットやファスナーを取り付ける作業があります。
この工程では、作業者が高所で位置合わせ、穴あけ、締結を行う必要があります。高所で工具を扱うため、作業者の安全確保が重要になります。また、姿勢が不安定になりやすく、施工位置や締結状態のばらつきも課題になりやすい工程です。
代表的な事例として、Raise Roboticsでは、Universal RobotsのUR20を搭載したロボットシステムにより、高層ビルのガラス外装パネルにファスナーを取り付ける作業を自動化しています。
このシステムでは、協働ロボットが位置合わせ、穴あけ、トルク締結を行います。作業者は危険な高所で直接工具を扱うのではなく、ロボットの段取りや監視に回ることができます。
導入後は、高所作業の安全性向上、施工精度の安定化、作業データの取得、作業効率の改善といった効果が見られています。
この事例は、協働ロボットが建設・建築分野の危険作業を補助する代表的な例といえます。
穴あけ・締結作業における協働ロボット自動化事例
建築現場や建材製造では、外装部材、金属部材、設備部材、下地材などに対して、穴あけやボルト締結を行う作業があります。
従来、この工程では作業者が図面や治具を確認しながら、手持ち工具で穴あけや締結を行っていました。
作業点数が多い場合、作業者の負担が大きくなります。また、穴あけ位置、工具の角度、締付トルクなどが作業者に依存しやすく、施工品質のばらつきにつながることがあります。
そこで、協働ロボットの先端にドリルや締付工具を取り付けることで、穴あけや締結作業を自動化できます。
対象物の位置が決まっている場合は、あらかじめ設定した動作に沿ってロボットが作業を行います。対象物の位置にばらつきがある場合は、カメラ、センサー、治具、位置決め装置などを組み合わせることで、より安定した作業が可能になります。
また、締付工具と連携すれば、締付トルクの管理や作業履歴の記録も行いやすくなります。
このような自動化は、建設現場だけでなく、建材工場、鉄骨加工、住宅部材、設備ユニット、外装パネル製造などにも応用しやすい分野です。
大型構造物における溶接自動化事例
この溶接ロボットは、横浜市内の建設現場で鹿島建設により実証導入されました。
実証の結果、熟練技能者と同等以上の高品質な溶接が可能であることが確認されました。また、ロボットによる9時間の連続作業により、生産性の大幅な向上が実現しました。
iCOM技研でも、JMU（ジャパンマリンユナイテッド様）において大型構造物の自動化事例があります。
建設現場において、自動化を検討される際にぜひご相談ください。
研磨・仕上げ作業における協働ロボット自動化事例
建築金物、外装部材、金属パネル、建材部品などの製造工程では、研磨、バリ取り、面取り、表面仕上げなどの作業が発生します。
これらの作業は、見た目や手触り、後工程の品質に影響するため、安定した仕上がりが求められます。
一方で、従来は作業者が工具を持ち、押し付け力や角度を調整しながら作業することが多くありました。作業者の経験や感覚に依存しやすく、仕上がりのばらつきや作業負担が課題になります。
また、研磨作業では粉じんが発生することもあり、作業環境の改善も重要です。
協働ロボットに研磨ツールやバリ取りツールを取り付けることで、一定の軌道や条件で仕上げ作業を行うことができます。
力覚制御やフローティング機構を組み合わせることで、ワーク表面のわずかなばらつきにも追従しやすくなります。
人が工具を持って作業するのではなく、ロボットが同じ条件で繰り返し作業することで、仕上がり品質の安定化や作業者負担の軽減につながります。
建設・建築分野では、現場施工そのものだけでなく、建材や部材を製造する工場で協働ロボットを活用しやすい分野です。
検査・記録作業における協働ロボット自動化事例
建築部材や建材製品の製造工程では、外観検査、寸法確認、撮像記録、マーキング確認などの作業があります。
従来は、作業者が目視で確認したり、カメラを手持ちして撮影したりすることが多くありました。
しかし、人手による確認では、撮影位置、角度、照明条件、判定基準がばらつきやすくなります。検査点数が多い場合は、作業者の負担も大きくなります。
協働ロボットの先端にカメラやセンサーを取り付けることで、決められた位置・角度からワークを撮像できます。
画像処理と組み合わせれば、傷、欠け、汚れ、位置ずれ、ラベルや刻印の有無などを確認しやすくなります。
ロボットが毎回同じ位置から撮影することで、検査条件の標準化や記録品質の安定化につながります。
協働ロボットを活用することで、検査作業の省人化だけでなく、品質記録のデータ化にもつなげやすくなります。
建設・建築分野で協働ロボットを導入する際のポイント
まずは作業を小さく切り出す
建設・建築分野で協働ロボットを導入する場合、最初から現場全体を自動化しようとするのは簡単ではありません。まずは、作業を小さく切り出して検討することが重要です。
たとえば、高所での穴あけ、外装部材の締結、建材の搬送、研磨、塗布、検査、設備への投入・取り出しなどが対象になります。繰り返しが多く、作業範囲を限定しやすい工程から検討すると、自動化の効果を確認しやすくなります。
ロボット本体だけでなく周辺機器まで検討する
協働ロボットは、ロボット本体だけで現場作業を自動化できるわけではありません。実際には、先端工具、ロボットハンド、カメラ、センサーなどを組み合わせる必要があります。
たとえば、穴あけであればドリル、締結であれば締付工具、研磨であれば研磨ツールが必要です。搬送であれば、ワークの形状や重量に合わせたロボットハンドを検討する必要があります。
このように、対象作業によって必要な周辺機器は変わります。そのため、ロボット本体だけでなく、先端工具や安全機器、操作性まで含めて設計することが重要です。
安全設計と現場運用をセットで考える
協働ロボットは、人の近くで使いやすいロボットです。ただし、工具やワークを持たせた場合は、作業内容に応じてリスクが変わります。
たとえば、ドリル、研磨ツール、締付工具、重量物を扱う場合は、ロボット本体の安全機能だけでは不十分な場合があります。作業者の動線、安全エリア、停止条件、非常停止、復旧手順まで含めた設計が必要です。
また、現場作業者が継続して使えることも重要です。操作や異常時対応を分かりやすくしておくことで、導入後のトラブルを減らせます。
導入効果は省人化だけで判断しない
協働ロボットの導入効果は、省人化だけで判断するものではありません。作業者の負担軽減、安全性向上、品質安定化、作業記録のデータ化、工期の安定化、技能者への依存低減など、複数の観点で評価することが重要です。
特に建設・建築分野では、現場ごとに条件が異なります。そのため、ロボットを導入すれば、すぐに同じ効果が出るとは限りません。
対象作業を見極め、現場条件に合わせて段階的に導入することが重要です。小さな工程から効果を確認しながら広げていくことが、協働ロボット活用を成功させるポイントになります。
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