わずか数秒で工事現場の安全・品質をチェック「工事DX」を支えるAIサービスの舞台裏

情報通信エンジニアリング大手のエクシオグループ。同社は、設備工事の安全・品質をデジタルで支援するサービス「安全品質AIソリューション」を開発・提供している。このサービスは、現場で撮影した画像を基に、「安全対策や作業プロセス、施工に問題がないか」をAIが自動判定するもの。既に自社の工事に適用しているが、作業効率と判定精度が大きく向上。点検・検査稼働を大きく削減できたという。ここでは工事現場のDXを支えるAIサービス開発の仕組みや舞台裏に迫ってみたい。

高度な技術力でビジネスと
社会のデジタル化に貢献

情報通信インフラ分野の専門技術をコアコンピタンスに、顧客ビジネスの成長や社会課題の解決に貢献するエクシオグループ。携帯電話の基地局をはじめとする通信設備工事は国内トップクラスの実績を誇る。「現場で培った高度な技術力は最大の強みです。各種通信設備の企画・設計から施工・運用・保守まで、一貫したサービスを提供しています」と話すのは同社の大毛忠文氏だ。

エクシオグループ株式会社
執行役員
ビジネスソリューション事業本部
開発本部長 兼 DX戦略部
大毛 忠文氏

これに加え、近年、力を入れているのが社会インフラ事業とシステムソリューション事業である。通信建設で培った電気・土木技術を生かし、鉄道やデータセンター、ごみ処理プラントなどの建設・運用に貢献するほか、情報通信技術を駆使したビジネスプロセス変革、情報セキュリティ強化、各種ITシステムの企画・開発・構築・運用などの多様なソリューションを提供している。

「これらの事業展開をより強化するため『Engineering for Fusion』というコンセプトを掲げ、グループ各社の強みを融合させた新しい価値創出にも取り組んでいます」と大毛氏は続ける。

こうした考えのもと、AIやIoTなど先進技術の活用によるデジタルトランスフォーメーション(DX)も推進している。2019年には中核となる新組織も立ち上げた。それが「DX戦略部」である。自社の業務やビジネスをDXで変革するとともに、顧客のDXに貢献することがそのミッションだ。

人材育成や事業化を見据え、
AIとインフラの構築を内製

同社では、DX戦略部を中心に、既に様々な取り組みを展開している。その1つが、AIを活用した通信設備工事における安全・品質検査だ。

通信設備工事は「安全」と「作業品質」の両立が必須条件となる。安全具の装着状況や作業エリアの安全確保、作業プロセスの順守や施工内容の確認は、現場で撮影した写真や動画をセンターに送信し、ベテラン技術者がそれをチェックするスキームとなっている。

しかし、同社が請け負う工事は全国で1日に1万件以上に及ぶ。大量の画像を目視で判断することには限界がある。「そこで写真や動画の判定にAI技術を活用することで、人の作業を補完することに取り組みました」と大毛氏は狙いを語る。

開発にあたっては、AIとその稼働を支えるインフラは自前にこだわった。AIモデルの開発は、協力関係にあるセカンドサイトアナリィティカ(株)と共に開発し、インフラはプライベートクラウド基盤に決定した。この理由について「社内AI人材を育成し、ソリューションの事業化を見据えた運用ノウハウも蓄積したかったというのが一番の理由です」と同社の金井俊氏は述べる。

エクシオグループ株式会社
DX戦略部 担当課長
システムイノベーション担当
金井 俊氏

これに加え、セキュリティやレスポンスも考慮し、AIモデルの運用においてはGPU割り当てなどを柔軟に変更できる必要もあった。「これらの要件を総合的に検討した結果、大量の写真検査の処理が必要となるため、プライベートクラウド基盤が最適と判断したのです」(金井氏)。

AIモデルの開発は試行錯誤の連続で、特にモノや状況を一つひとつ認識・学習させる作業が大変だったという。「例えば、工事区域を区切るために使うカラーコーンとはどういうものか。それがどう配置されていれば適正なのか。AIモデル開発を初めて内製する当社にとって、まさにゼロからのスタートでした」。

施工不良はほとんどないため、AI学習に必要なエラーの状況を示す画像データが極端に少ない。「工事チームの協力を得て、わざわざ施工不良の状態を研修環境で再現してもらったこともあります。こうして集めた膨大な画像を学習させ、認識能力とその精度を向上させていきました」と金井氏は振り返る。

柔軟に運用できる仮想GPU(NVIDIA vGPU)
ソリューションを採用したAI基盤を構築

大量の画像データを分析するため、AI基盤となるサーバーには高いスペックが求められる。複数の製品を比較検討した結果、選択したのが、デル・テクノロジーズのGPU搭載サーバー「PowerEdge R740」である。

エクシオグループ株式会社
DX戦略部 担当課長
インフライノベーション担当
寺内 崇氏

「当社のシステムはすべて仮想環境で構築しているため、GPUは集積率の低いGPUパススルー方式ではなく、集積率の高い仮想GPU方式(NVIDIA vGPU)を採用したいと考えていました。この仮想GPU方式に対応している点が決め手になりました」と大毛氏は選定の理由を述べる。

デル・テクノロジーズのサポート力も大きなポイントになった。「経験豊富なエンジニアがこちらのやりたいことやシステム要件をヒアリングし、サーバーだけでなく、スイッチやNVIDIA vGPUソフトウエアなど周辺システムもトータルに最適な組み合わせを提案してくれました。GPUサーバーの設定やvGPUプロファイルの割り当て方法なども手厚くサポートしてもらい、スムーズに構築が行えました。NVIDIA vGPUの構築・運用ノウハウも習得でき、社内人材の育成にも役立っています」と寺内崇氏は評価する。

AI基盤にはオンプレミスのVMwareを利用し、その上にUbuntuとコンテナによるAI実行環境を構築した。機器は冗長化(N+1)し、vGPUもハイアベイラビリティ構成が可能な可用性の高い形となっている。「仮想GPUの利用は初めてでしたが、デル・テクノロジーズのサポートにより、今は普通の仮想サーバーを扱うように違和感なく使えます」と同社の寺内氏は述べる。

安全対策や施工内容をAIが判定し、
瞬時に結果を返す

このAI基盤をベースに、同社は新たなサービスを開発した。それが「安全品質AIソリューション」である。このソリューションは、工事前の安全対策を評価する「安全AIソリューション」と、工事の作業プロセスや施工状況を評価する「品質AIソリューション」の2つに分かれる。いずれも現場の写真や動画をセンターのサーバーにアップロードすれば、AIが自動判定し、人の判定作業をサポートしてくれる(図)。

現場で撮影した写真はAIが瞬時に分析し、結果を通知する。待ち時間が少なく、属人的な判断のバラつきも防げる。センターのベテラン技術者が目視で確認する従来手法に比べ、短時間で精度の高い判定が可能だ
※安全AIソリューション、品質AIソリューションは特許出願中

人力に頼って写真の判定を行っていた際は、データのアップロードから判定結果が返ってくるまでに数分以上程度かかっていたが、現在は遅くても3秒程度で結果が表示されるという。「サーバーそのものの処理能力に加え、AI基盤や各種施工管理システムもプライベートクラウド基盤に配置したことで、ネットワークに起因するボトルネックを防げた結果です」と金井氏は話す。

自動化によるこの差は大きい。例えば、安全対策だけでも確認項目は多岐にわたり、人に装着する安全具は人数分の確認が必要になる。これらをすべてクリアしなければ、工事に入れない。一つひとつのチェックが短縮されることで、作業をスムーズに進められる。

同社では自社で請け負う工事に同AIソリューションを活用している。1日1万件以上の工事となるだけに、その効果は想定以上大きい。「操作は写真や動画を撮影して送信するだけ。現場のプロセスはこれまでと変わらず、速く結果が分かると好評です」(金井氏)。また、このシステムを仮想GPUに対応したプライベートクラウド基盤で構築・運用したことで、サーバーの固定費も抑えることができたという。

工事の安全・品質に関する
作業効率が劇的に向上

AIのサポートによる判定精度の向上も大きなメリットだ。例えば、作業プロセスや施工結果を確認する品質検査は入念なチェックが必要となる。工事件数やチェック箇所も多いため、以前はこの判定に2、3日かかることもあった。万が一、不備が見つかった場合は再度現地に出向いて作業のやり直しが必要になる。工事チームの手配やスケジュール調整も大変な負担だ。

現在はこの判定結果がほぼリアルタイムで正確に分かる。「判定の遅れによって後日、現場を訪れるといった二度手間も激減しました」と金井氏は話す。同社が実施した実証の結果、安全AIソリューション、品質AIソリューションともに点検・検査稼働を大幅削減できることを確認したという。

安全品質AIソリューションは自社のみならず、商用サービス化した。「長年の工事実績と熟練者の知見・ノウハウに基づくAIソリューションの提供を通じ、全国の工事施工会社の課題解決を支援したい」と大毛氏は意欲を見せる。

この成功を受け、同社は設計業務を支えるCAD/BIMのワークステーション仮想化基盤にもGPU搭載の「PowerEdge R740」サーバーを導入している。「CAD/BIM業務の特性を踏まえ、GPUにはAI基盤で採用したNVIDIA® RTX™ 8000ではなく、よりハイスペックなNVIDIA® A40を提案してくれました。簡易のグラフィックベンチマークではNVIDIA RTX 8000より、性能は1.5倍高い。導入後、仕様通りのスペックを実感しています」と寺内氏は語る。

CAD/BIMワークステーションの仮想デスクトップ化はコロナ禍のテレワーク対応を強化するのが狙いだった。テレワーク環境でCAD/BIMの作業を行うには、従来のワークステーションでは対応出来なかったからだ。「VDI化したことで、オペレーターもストレスなくテレワークで作業できるようになりました。以前はほぼ1日がかりだった変数処理のジョブも、半分の時間で済むと評価が高い」と寺内氏は続ける。

将来的にはこのCAD/BIM基盤にもAIを活用し、見積りや設計業務の自動化を目指す。多岐にわたるグループ業務にもAIの活用を広げていく。「AIは今後発展していく技術であるため、パブリッククラウドとプライベートクラウドの両方で社内実績を作る必要があると考えていますが、今回はプライベートクラウドを使うことによって効率化重視の運用ができていると思います。自社設備に置くことでGPUの使い方の自由度が高まり、信頼性を高めることもできるようになりました。GPUやサーバーをはじめとするITインフラの最適活用に向け、グローバルで知見を持つデル・テクノロジーズの提案とサポートに今後も期待しています」と話す大毛氏。

エクシオグループは情報通信ネットワーク、社会インフラ、システムソリューションの3つの事業ドメインを柱に、高度な技術力とデジタルの融合を図り、DXを支えるソリューションの開発・提供をさらに加速していく考えだ。

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