プレファブリケーション

プレファブリケーションとは、工場やその他の製造現場で構造物のコンポーネントを組み立て、完成したアセンブリまたはサブアセンブリを構造物が配置される建設現場に輸送する方法です。一部の研究者はこれを「さまざまな材料を結合して最終的な設置手順のコンポーネントを形成する」と呼んでいます。

最もよく引用される定義は、2007年にグーディアーとギブが発表したものであり、一定数の建築部品、モジュール、要素を建設現場に出荷して設置する前に製造し、事前に組み立てるプロセスを説明したものである。^[1]

プレファブリケーションという用語は、固定された場所での構造物以外のものの製造にも適用されます。機械の一部または可動構造物の製造が主要な製造場所から別の場所に移され、その部分が組み立てられ、すぐに取り付けられる状態で供給される場合によく使用されます。一般的に、プレファブリケーションは、機械の電気または電子部品、または通常は別個のアイテムとして供給されるポンプ、ギアボックス、コンプレッサーなどの機械部品を指すのではなく、過去には機械全体と一緒に製造されていた機械本体の一部を指します。機械本体のプレファブリケーション部品は、他の部品と区別するために「サブアセンブリ」と呼ばれることがあります。

プレハブ化のプロセスは、住宅建設の例で説明できます。住宅建設の従来の方法は、レンガ、木材、セメント、砂、鋼材、建設用骨材などを現場に運び、現場でこれらの材料を使って住宅を建設するというものです。プレハブ建設では、このようにして基礎のみが建設され、壁、床、屋根の各セクションは工場でプレハブ化（組み立て）され（窓枠やドア枠も含め）、現場に運ばれ、クレーンで吊り上げられてボルトで固定されます。

プレファブリケーションは、船舶、航空機、あらゆる種類の車両や機械の製造に使用され、最終製造地点で事前に組み立てられたセクションが、最終組み立てのために配送される前に、代わりに別の場所で組み立てられます。

この方法の背後にある理論は、類似の建設作業をグループ化できれば時間とコストを節約でき、熟練労働者がいる場所でプレファブリケーションに組立ライン技術を採用でき、時間の無駄となる組み立て現場での混雑を軽減できるというものです。この方法は、構造物が繰り返しユニットまたはフォームで構成されている場合、または同じ基本構造の複数のコピーが構築されている場合に特に適用されます。プレファブリケーションにより、建設現場に多くの熟練労働者を輸送する必要がなくなり、電力不足、水不足、厳しい天候や危険な環境への露出などの他の制限条件も回避されます。これらの利点と、プレファブリケーションされたセクションを輸送して所定の位置に持ち上げるコストを比較検討する必要があります。プレファブリケーションされたセクションは通常、それらを構成する材料やコンポーネントよりも大きく、壊れやすく、取り扱いが難しいためです。

プレファブリケーションは古代から使われてきました。例えば、紀元前3800年頃にイギリスで建設された世界最古の人工道路であるスウィートトラックは、現場で組み立てるのではなく、現場に持ち込まれたプレファブリケーションの木材セクションを採用したと言われています。^[要出典]

古代スリランカのシンハラ王たちは、巨大な建造物を建てるためにプレハブ建築技術を使用していました。これは2000年も前に遡り、特にアヌラーダプラ王国とポロンナルワ王国では、いくつかのセクションを別々に準備し、その後組み立てていました。

1755 年のリスボン大地震の後、ポルトガルの首都、特にバイシャ地区は、前例のない規模でプレハブ工法を使用して再建されました。ジョゼ 1 世の最も強力な大臣であったセバスチャン・ジョゼ・デ・カルヴァリョ・エ・メロ (通称ポンバル侯爵) の指導の下、新しいポンバル様式の建築と都市計画が生まれ、初期の耐震設計機能と革新的なプレハブ建設方法が導入されました。この方法によると、複数階の大きな建物はすべて市の外で製造され、部品に分割されて輸送され、現場で組み立てられました。19 世紀まで続いたこのプロセスにより、市の住民は地震前には考えられなかった安全な新しい構造物に避難することができました。

また、ポルトガルでは、 1773 年 12 月 30 日に設立されたアルガルヴェのヴィラ レアル デ サント アントニオの町が、大量のプレハブ資材を使用して迅速に建設されました。プレハブの石材の最初のものは 1774 年 3 月に敷かれました。1776 年 5 月 13 日までに、町の中心部が完成し、正式にオープンしました。

19 世紀のオーストラリアでは、イギリスから大量のプレハブ住宅が輸入されました。

この方法は、20 世紀にプレハブ住宅の建設に広く使用されました。たとえば、第二次世界大戦中に爆撃で破壊された何千もの都市部の家族の仮設住宅としてイギリスで使用されました。工場でセクションを組み立てることで現場での時間が節約され、パネルが軽いため現場での基礎工事と組み立てのコストが削減されました。コンクリートの灰色に着色され、屋根が平らなプレハブ住宅は断熱されておらず寒く、プレハブでの生活には一定の汚名がつきましたが、ロンドンのプレハブ住宅の中には、予想されていた 10 年よりもはるかに長く居住されたものもあります。^[2]

1851年にロンドンに建てられたクリスタル・パレスは、鉄とガラスのプレハブ建築の非常に目立つ例であり、その後、より小規模ではあるがオックスフォード・ルーリー・ロード鉄道駅が建設された。

第二次世界大戦中、ナチスの潜水艦に沈められた船をすぐに代替するために設計されたプレハブ貨物船がますます一般的になった。これらの船の中で最も普及したのはアメリカのリバティ船で、平均して1日3隻、2,000隻以上が生産された。

建築および土木工学で最も広く使用されているプレファブリケーションの形態は、特定の部品またはフォームが何度も繰り返される構造物でプレファブリケーションされたコンクリートおよびプレファブリケーションされた鋼セクションを使用することです。現場でコンクリート部​​品を成形するために必要な型枠を製作することは困難な場合があり、固まり始める前に生コンクリートを現場に運ぶには正確な時間管理が必要です。工場でコンクリートセクションを流し込むと、型枠を再利用できるという利点があり、混雑した建設現場に輸送して湿ったコンクリートをポンプで送る必要がなく、その場でコンクリートを混合できます。鋼セクションをプレファブリケーションすると、現場での切断および溶接コストとそれに伴う危険が軽減されます。

プレハブ技術は、アパートや、住宅ユニットを複数持つ住宅開発の建設に使用されています。プレハブは、建設の工業化に不可欠な要素です。^[3]プレハブ住宅ユニットの品質は、そこに住む人にとっては従来のユニットと区別がつかないほど向上しています。この技術は、オフィスビル、倉庫、工場の建物にも使用されています。プレハブの鉄骨やガラスのセクションは、大規模な建物の外装に広く使用されています。

戸建て住宅、コテージ、丸太小屋、サウナなどもプレハブ要素付きで販売されています。モジュール式壁要素のプレハブ化により、複雑な断熱材、窓枠部品などを組立ラインで構築できるため、現場で個々の壁やフレームを構築する場合よりも品質が向上する傾向があります。特に木造建築では、品質の向上がメリットとなります。しかし、多くの国では伝統的に手作業による建設が好まれており、プレハブは「安価な」方法であるというイメージがその採用を遅らせるだけです。ただし、現在の慣行では、顧客の要件に応じてフロアプランを変更し、表面材を選択することがすでに可能になっています。たとえば、荷重支持要素が木材であっても、カスタマイズされたレンガのファサードを石積みにすることができます。

今日、プレハブ工法は、設置時間の短縮やコスト削減など、従来の現場施工に比べて多くの利点とメリットがあるため、医療、小売、ホスピタリティ、教育、行政などのさまざまな産業や建設分野で使用されています。^[4] 1階建ての建物だけでなく、複数階のプロジェクトや建設にも使用されています。プロジェクトの特定の部分または全体に適用する可能性を提供します。

これらの作業の効率性と実行時間の速さにより、例えば教育分野の場合、教育施設の開発中にその運営を停止することなくプロジェクトを実行することが可能になります。

プレファブリケーションは、土木工事の建設現場でのエンジニアリング時間を節約します。これは、気象条件により建設期間が短い可能性がある橋や雪崩の通路などのプロジェクトの成功に不可欠です。プレファブリケーションされた橋梁要素とシステムは、建設時間、安全性、環境への影響、施工性、コストの点で橋梁設計者と請負業者に大きな利点をもたらします。プレファブリケーションは、橋梁建設による交通への影響を最小限に抑えるのにも役立ちます。さらに、コンクリートのパイロンなどの一般的に使用される小型の構造物は、ほとんどの場合プレファブリケーションされています。

携帯電話やその他のサービス用の無線塔は、多くの場合、複数のプレハブセクションで構成されています。現代のラティスタワーや支柱付きマストも、プレハブ要素で組み立てられるのが一般的です。

プレファブリケーションは航空機や宇宙船の組み立てに広く使用されるようになり、翼や胴体部分などの部品は最終組み立て現場とは異なる国や州で製造されることが多い。しかし、エアバスのように商業的理由ではなく政治的な理由で行われることもある。

• 工場から部分的なアセンブリを移動するコストは、各拠点に生産前のリソースを移動するコストよりも低くなることが多い。
• 現場でリソースを配置するとコストが追加される可能性があるが、組み立てを事前に行うことで現場での作業が減り、コストを節約できる。
• 工場のツール（治具、クレーン、コンベアなど）により、生産をより迅速かつ正確に行うことができます。
• 工場のツール（振動台、油圧試験機など）は、さらなる品質保証を提供できます。
• 工場の屋内環境が一定であれば、天候による生産への影響はほとんどなくなります。
• クレーンと再利用可能な工場サポートにより、高価な現場での仮設工事なしで形状とシーケンスを実現できます。
• より高精度な工場ツールは、建物の熱と空気の動きをより制御しやすくし、エネルギー消費を抑え、建物の健康状態を改善します。
• 工場生産により、より最適な材料の使用、リサイクル、騒音の抑制、粉塵の抑制などが可能になります。
• 機械による部品の移動と風雨の影響の排除により、建設の安全性が向上します。
• 均質な製造により、高度な標準化と品質管理が可能になり、性能と耐性のテストに従った品質要件が保証され、建設プロジェクトの拡張性も高まります。^[5]
• 産業用組立ラインの特定の生産プロセスは高い持続可能性を可能にし、総最終コストの最大20％の節約と間接コストの大幅な節約を可能にします。^[6]

• 容積の大きいプレハブセクション（特に、特別な標識、護衛車両、一時的な道路閉鎖を必要とする特大の荷物となるほど大きいセクション）の輸送コストは、構成資材よりも高くなる可能性があります。構成資材は、通常、より高密度に梱包でき、標準サイズの車両に収まる可能性が高いためです。
• 大型のプレハブセクションを所定の位置に配置するには、大型クレーンと精密な測定および取り扱いが必要になる場合があります。

オフサイト製造は、プレファブリケーションとプレアセンブリを組み込んだプロセスです。このプロセスには、通常、作業現場から離れた場所でユニットまたはモジュールを設計および製造し、現場で設置して現場で恒久的な作品を形成することが含まれます。完全な意味では、オフサイト製造には、プロジェクトプロセスの方向性を建設から製造、設置へと変更するプロジェクト戦略が必要です。オフサイト製造の例としては、住宅の壁パネル、木製トラス橋のスパン、空港の管制ステーションなどがあります。

オフサイト製造には主に 4 つのカテゴリがあり、オフサイト建設とも呼ばれます。これらは、コンポーネント (またはサブアセンブリ) システム、パネル化システム、ボリューム システム、およびモジュラー システムとして説明できます。これらのカテゴリの下には、さまざまな分野またはテクノロジが開発されています。市場にはこれらのカテゴリに該当するさまざまなシステムが多数存在し、ビルディング インフォメーション モデリング(BIM) などのデジタル設計の最近の進歩により、これらのさまざまなシステムを建設プロジェクトに統合するタスクはますます「デジタル」管理の提案になりつつあります。

プレハブ建築市場は活況を呈しています。北米やヨーロッパなどのより確立された市場と、アジア太平洋地域（主に中国とインド）などの新興経済国の両方で、加速度的に成長しています。今後数年間で大幅な成長が見込まれており、プレハブモジュール建築市場は2022年から2030年の間に8％のCAGR（複合年間成長率）で成長すると予想されています。2030年までに2,710億米ドルに達すると予想されています。^[7]

ウィキメディア・コモンズには、プレファブリケーションに関連するメディアがあります。

• プレハブ住宅
• プレハブ建築
• コンクリート垂直
• パネラック
• タワーブロック
• セントクリスピンズスクール— プレハブ校舎の例
• ノンサッチハウス、最初のプレハブ建築
• アジャイル建設
• 中程度良好

「香港で採用されているプレハブ建築システム」（PDF） 。 2013年8月20日閲覧。