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空調設備におけるBIM設計システムの軽量化と情報の見える化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K04375
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分23020:建築環境および建築設備関連
研究機関東北工業大学

研究代表者

許 雷  東北工業大学, 建築学部, 教授 (40367115)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードIFC / システム / 軽量化モデル / 詳細モデル / クリティカルパス / 図形 / セマンティック情報 / データベース / 軽量化 / LOD / ダクト / JSON / 設備 / 継手 / BIM / 空調 / 配管 / 抵抗 / 空調設備 / 可視化
研究開始時の研究の概要

近年、BIMの国際仕様であるIFCデータの応用が注目されている。既存BIMソフトはIFCデータの出力ができるが、データ容量が年々大きくなり、出力に時間がかかる。また、出力されたIFCデータの使い方について、既存のBIMビューアは個々の設備要素を表示できるが、系統的な情報は表示できず、IFCの応用拡大が課題であると考える。
本研究では、BIM設計ツールの軽量化に着目し、2次元から空調設備のBIM設計システムを構築する。設備メーカーなどのBIMライブラリと連携しながら、設備系統ごとのIFCデータ構成・属性の見える化を実現する。本研究によって空調設備設計におけるBIM技術の応用拡大が期待される。

研究成果の概要

本研究では、BIM設計ツールの軽量化を目指し、オブジェクト指向のBIMデータに基づいた設備設計用WEBアプリケーションを開発した。Three.jsを用いて、軽量型ダクト設計用BIMツールを構築した。2D作業面と3D作業面を連携させ、距離に応じた図形モデルの表現方法を使用することで、詳細モデルと軽量化モデルの切り替えを可能にする提案を行った。また、継手の自動作成、システム風量の計算、ダクトの設計を実現した。さらに、設備メーカーの製品情報に基づいて、図形・セマンティック情報を含む設備データベースを構築した。同時に、図面データをJSON形式で保存し、IFC4.3データへの出力も実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、BIM国際規格IFCに基づいて、システムの観点から設備要素の解析、クリティカルパスの提案、設備系統の階層の解析方法を明らかにした。発表した論文2報の閲覧数はそれぞれ1197回、1286回となっており、研究成果への学術的関心が高いことを確認できる。国内でのBIM普及率はまだ高くないが、国内外の調査では、BIMソフトウェアと高性能パソコンの高いコストがBIM導入のバリアになっていると指摘されている。本研究で開発した空調設備システム設計用のWEBツールはブラウザ上で動作するため、低性能のパソコンでも利用可能である。設備設計における効率化を高め、BIM普及率の向上に貢献したいと考えている。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うちオープンアクセス 4件、 査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] 太原理工大学(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 空調設備におけるBIM 設計システムの軽量化に関する研究その3 設備データベースとの連携2024

    • 著者名/発表者名
      劉瀛、佐々木梨陽、許雷
    • 雑誌名

      空気調和・衛生工学会 東北支部第13 回学術・技術報告会 論文集

      巻: 13 ページ: 61-62

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 空調設備におけるBIM設計システムの軽量化に関する研究 その1 既存BIMソフトウェアの調査及び提案概要2023

    • 著者名/発表者名
      許雷、 劉 瀛
    • 雑誌名

      日本建築学会学術講演梗概集情報システム技術分冊

      巻: 2023 ページ: 83-84

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 空調設備におけるBIM設計システムの軽量化に関する研究 その2 ダクト設計用BIMツールの構築2023

    • 著者名/発表者名
      劉瀛、許雷
    • 雑誌名

      日本建築学会学術講演梗概集情報システム技術分冊

      巻: 2023 ページ: 85-86

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] IFC-based performance data checking for ventilation system design2022

    • 著者名/発表者名
      Lei Xu,Yoshinobu Adachi
    • 雑誌名

      Journal of Asian Architecture and Building Engineering

      巻: 22 号: 3 ページ: 1226-1234

    • DOI

      10.1080/13467581.2022.2077734

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Web-based approach for systematic analysis and interactive visualization of the industry foundation classes data: a case study in duct design2022

    • 著者名/発表者名
      Hongxia Deng, Ying Liu, Yumeng Liu, Lei Xu, Chongen Wang
    • 雑誌名

      Journal of Asian Architecture and Building Engineering

      巻: 22 号: 3 ページ: 1361-1372

    • DOI

      10.1080/13467581.2022.2085715

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] IFCデータによる給排水設備システムの情報解析2022

    • 著者名/発表者名
      劉雨萌、許雷
    • 雑誌名

      空気調和・衛生工学会論文集

      巻: 298 ページ: 17-23

    • NAID

      40022803713

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of a Lightweight BIM System for Duct Design2024

    • 著者名/発表者名
      Lei Xu, Ying Liu
    • 学会等名
      buildingSMART International Summit - Valencia 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IFCを活用した給水システムの設計手法に関する提案(その1)給水システムのIFCデータの構築2023

    • 著者名/発表者名
      劉 瀛,劉 雨萌,許 雷
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会 東北支部 第12回学術・技術報告会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] IFCを活用した給水システムの設計手法に関する提案(その2)配管サイズおよびポンプ揚程の設計2023

    • 著者名/発表者名
      劉 雨萌,劉 瀛,許 雷
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会 東北支部 第12回学術・技術報告会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] BIM技術を活用した電気設計に関する研究(その1)電気設備システムの構築とIFCデータの作成2023

    • 著者名/発表者名
      山村尚生,太田恭輔,許 雷
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会 東北支部 第12回学術・技術報告会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] BIM技術を活用した電気設計に関する研究(その2)IFCデータによる設備システムの情報解析2023

    • 著者名/発表者名
      太田恭輔,山村尚生,許 雷
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会 東北支部 第12回学術・技術報告会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] BIM技術を用いた空調配管システムの設計に関する研究 配管システムの構築及びIFC データの確認2022

    • 著者名/発表者名
      許 雷,シャフ 愉季
    • 学会等名
      日本建築学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] BIM 技術を用いた空調配管システムの設計に関する研究 その1 配管システムの構築及びIFC データの確認2022

    • 著者名/発表者名
      髙橋翔吾,髙橋朱利,許雷
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会 東北支部 第11回学術・技術報告会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] BIM 技術を用いた空調配管システムの設計に関する研究 その2 配管圧力損失及び管径の計算2022

    • 著者名/発表者名
      髙橋朱利, 髙橋翔吾,許雷
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会 東北支部 第11回学術・技術報告会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] BIM 技術を活用した給水システムの設計に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      劉雨萌、許雷
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会 東北支部 第11回学術・技術報告会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] IFC4で広げる建築設備設計2021

    • 著者名/発表者名
      許雷
    • 学会等名
      buildingSMART Japan
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] buildingSMART International Summit - Valencia 20242024

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] BIM-MEP AUS Industry Briefing and Technical 20212021

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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