淺談日本國土交通省的 i-Construction 推動策略與成果

發佈時間:2022/06/17    瀏覽次數:2162



一、前言

根據IDC(International Data Corporation)對12個國家共835間工程公司的調查,認為日本是全球營造業數位轉型(DX,Digital Transformation)成熟度最高的國家,且日本對於數位科技應用經驗與知識的分享,更是促進營造業產業升級的重大助力。除了先前電子報介紹的建設業勞動災害防止協會「職災預防ICT應用資料庫(労働災害防止のためのICT活用データベース)」之外,日本國土交通省所發展的「i-Construction」亦有豐富的數位科技應用,如圖1所示。國土交通省在土木工程大力推動ICT科技活用,包括職業安全衛生等領域,以提高整體營造業生產力以及打造有魅力的工作環境。本文期待藉由i-Construction的介紹,提供國內推動數位科技應用時參考。

圖1. 日本國土交通省 i-Construction 網站
 

圖1. 日本國土交通省 i-Construction 網站

二、i-Construction的發展沿革

日本國土交通省認為日本營造業出現了許多迫切解決的問題,包括:

  1. 1.營造業勞動人口結構改變。根據日本2014年的統計,技術勞動者約340萬人,而55歲以上的技術勞動者約佔34%,意味著今後的10年內約有110萬技術勞動者將離開職場,而29歲以下的年輕勞動力僅約10%[1] 

  2. 2.營造業仍是高風險產業。日本營造業死傷事故千人率約為全產業的兩倍,但所取得的薪資與休假時間卻比其他產業更低,工作者面對工作場所的環境也產生對工作的不安。 

  3. 3.基礎設施的全生命週期管理顯得更重要。隨著極端氣候所造成的天然災害日益加遽,過去所建設的基礎設施已經老化,應強調維護與更新,並加強減災效果,同時也以此實現經濟復甦。 

  4. 4.數位轉型的必要性。日本新建建築與公共工程預算減少,對營造業的經營環境造成影響,但日本自信於擁有世界領先的資通訊科技,應藉此成為提高生產力的創新者,並且為年輕人創造具魅力的就業環境。 

為了改善上述的問題,日本國土交通省從2016年開始推動i-Construction計畫,從勘查測量、設計、施工、檢查、維護更新的工程全生命週期中,鼓勵充分利用物聯網、人工智慧(AI)、ICT等創新科技,例如透過衛星定位技術與IoT技術,讓戶外的營造工地能實現使用機器人和數據輔助生產的控制技術(如圖2案例);或者採用預鑄工法和現場施工結合,建立建築工地供應鏈;亦有修改法規,移除阻礙創新的文件規定,建立數位產品交付標準以減少紙本提交的應用。

圖2. 以 ICT 機器人技術取代傳統的現地施工方式
 

圖2. 以 ICT 機器人技術取代傳統的現地施工方式[1]

三、i-Construction的取得成果

日本國土交通省在2017年設立i-Construction獎項,競賽分為工程事業單位、政府部門、i-Construction促進聯盟。因此,除了在工程上的應用與效益之外,在i-Construction促進聯盟的獎項中可提出新方法、新技術,或者是各種技術促進、人才投入、產業發展等創意,如:開發ICT工程師的培訓課程、協助招聘工程師的應用程式、鼓勵高中生投入土木工程ICT應用的研究等,如圖3所示。

圖3. i-Construction 得獎案例-開發 ICT 人才培訓教材
 

圖3. i-Construction 得獎案例-開發 ICT 人才培訓教材[2]

i-Construction推動迄今已取得豐富的成果。從日本國土交通省出版的「ICT土木事例集」可知,i-Construction蒐集與彙整日本國內的土木工程ICT應用案例,不僅可提供希望應用數位科技的事業單位參考,更可提供給地方政府創新作為參考。ICT土木事例集中包括工程應用案例、測量應用案例、ICT應用流程、ICT應用的補助說明等內容。事業單位可從ICT土木事例集入門,每個案例都有工程簡介、ICT應用概念,以及ICT應用對工期、施工、品質、安全等的效果,如圖4所示,事業單位可從中選擇適用的數位科技進行應用。

圖4. 日本國土交通省ICT土木事例集
 
圖4. 日本國土交通省ICT土木事例集
 

圖4. 日本國土交通省ICT土木事例集[3]

若工程公司希望獲得進階的數位科技應用資訊,則可以參考每年度的i-Construction大獎介紹。i-Construction分為國土交通大臣獎與優等獎,以2021年度(令和3年)為例,業務部門類別的國土交通大臣獎為中電工程顧問有限公司(中電技術コンサルタント株式会社)的「無人機自主飛行應用在天然水壩與砂防相關設施的檢查與調查(UAVの自律飛行による天然ダムおよび砂防関係施設の点検・調査)」,如圖5所示。事業單位可從各年度的國土交通大臣獎與優秀獎選擇適合的案例,作為研發或應用方向的參考。

圖5. i-Construction 大獎案例
 

圖5. i-Construction 大獎案例[4]

日本國土交通省推動i-Construction計畫的目標在於提高營造業生產力,打造一個有魅力的工程新型態。根據日本國土交通省的統計,導入i-Construction可獲得下列益處[5]

  1. 1.提高50%的生產力:充分利用ICT將生產力翻倍;透過拉平施工時間的影響,讓生產率提高50%。 

  2. 2.從傳統產業轉換為更具創造性的工作:具有技術的勞動者可活用ICT提高效率,以應對工作的多樣化需求。 

  3. 3.提升薪資水準:透過提高生產力與工作量,公司的經營環境將得到改善,薪資將提升並趨於穩定。 

  4. 4.充分休假:提高施工效率與拉平施工期程來獲得穩定的休假。 

  5. 5.提高安全性:減少重型機械與高空作業以提高安全性。 

  6. 6.多樣化人才的運用:實現女性和老年人積極發揮作用的社會 

  7. 7.促進區域振興:透過提高當地建築業的生產力,來創造許多有吸引力的建築工地,以激發該地區的活力。 

  8. 8.提高心理滿足感:實現「薪資・假期・希望」的新工地。 

  9. 9.公關效果:引入i-Construction的必要知識,實現營造業工作的吸引力。 

四、i-Construction的推動策略

為了使i-Construction的成果更推廣至全產業,日本國土交通省在推動策略採用五個方式,包括[1]

  1. 1.i-Construction的推進組織:為了在公共工程上推廣,鼓勵事業單位在工程上使用,並在中央和地方政府建立推廣系統。 

  2. 2.i-Construction的促進聯盟:從產官學各方面考慮最新技術的發展趨勢,成立相關的社團組織,例如物聯網協會。 

  3. 3.i-Construction的大數據運用:將工程全生命週期流程中所產生的3D數據作為大數據基礎,進一步提高未來的生產力。 

  4. 4.加強與其他戶外生產領域的合作:推廣有關i-Construction的專業知識,以便未來將工程領域中所累積的知識與經驗橫向拓展,未來可拓展到採礦、農業和林業等同樣是戶外生產的領域。 

  5. 5.海外擴張:國土交通省期待日本的建築生產體系成為事業領先者,因此以國際標準的規格進行規劃、執行與檢驗,讓i-Construction的ICT技術有望能拓展至海外 

其中在i-Construction促進聯盟的組成架構中,採用公開招募會員的方式,包括以企業為代表的法人會員、任職於大學或學術團體的專家會員、公部門的行政會員等。統計至2022年3月的會員數共有1258位,其中法人會員1157位、專家會員37位、行政會員64位。每年出版ICT工程案例集,由事業單位與主辦單位分別說明導入ICT科技後產生的效益與優勢,並提供案例說明與圖說。i-Construction促進聯盟不僅接受營造相關行業的會員,也廣納各專業的相關會員,例如IoT、AI、金融等,其架構體系如圖6所示。i-Construction促進聯盟任務包括ICT技術的開發、3D數據的活用、海外標準的檢討與實施,國土交通省提供必要的支援。日本國土交通省推動i-Construction的成功策略也非常值得國內營造業數位轉型時參考。

圖6. i-Construction 促進聯盟體系
 

圖6. i-Construction 促進聯盟體系[6]

此外,營造業ICT人才培育也是數位轉型的重要課題。因此,國土交通省與企業合作展開在職培訓,培養營造業的ICT工程師和技術人員,同時也為業主與檢查機構進行培訓,以推動i-Construction的發展。在對營造業培訓方面,包括培育建立3D數據、使用無人機等進行測量、運用新標準,以及使用ICT施工設備等的能力。

五、結語

日本國土交通省涵蓋國土規劃與開發、基礎設施建設、交通運輸、氣象、海事安全、觀光事業推動等。因此,由國土交通省全面性的推動i-Construction計畫,並在工程實務中執行,帶動了日本建設公司的產業佈局與規劃。例如大成建設、竹中工務店、清水建設等建設公司,在未來發展規劃中皆能看到對於數位轉型的積極投入。i-Construction的成功推動策略不僅值得營造業產業升級參考,其相關的技術案例、教材、國際標準、人員審查機制等,均可作為國內事業單位應用數位科技時的參考。

參考文獻

  1. [1] 日本國土交通省i-Constructionの推進:https://www.mlit.go.jp/common/001149595.pdf 

  2. [2] 日本國土交通省i-Construction推進コンソーシアム会員の取組部門:https://www.mlit.go.jp/tec/i-construction/award/award2020.html 

  3. [3] 日本國土交通省ICT土木事例集:https://www.mlit.go.jp/common/001181288.pdf 

  4. [4] 日本國土交通省令和3年i-Construction業務部門類國土交通大臣獎:https://www.mlit.go.jp/tec/i-construction/pdf/2021award/01_chuden.pdf 

  5. [5] 日本國土交通省i-Construction建設現場の生産性革命:https://www.mlit.go.jp/common/001127288.pdf 

  6. [6] i-Construction推進コンソーシアム:https://www.mlit.go.jp/tec/i-construction/i-con_consortium/index.html