[論文レビュー] Construction Payment Automation Using Blockchain-Enabled Smart Contracts and Reality Capture Technologies

Hesam Hamledari, Martin Fischer|arXiv (Cornell University)|Oct 28, 2020

BIM and Construction Integration参考文献 74被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、ドローン（UAV）および地上走行車両（UGV）からのリアリティキャプチャデータを建築情報モデル（BIM）と統合することで、建設工事の進捗払い戻しを自動化するブロックチェーン搭載スマートコントラクトシステムを提案する。このシステムは、進捗の証明を分散型レジストリに保存し、契約上での支払いおよび抵当権移転を自律的に発動する。2つの工事プロジェクトにおいて7人の下請負業者への支払いを成功裏に処理し、支払い頻度、粒度、透明性が向上した。

ABSTRACT

This paper presents a smart contract-based solution for autonomous administration of construction progress payments. It bridges the gap between payments (cash flow) and the progress assessments at job sites (product flow) enabled by reality capture technologies and building information modeling (BIM). The approach eliminates the reliance on the centralized and heavily intermediated mechanisms of existing payment applications. The construction progress is stored in a distributed manner using content addressable file sharing; it is broadcasted to a smart contract which automates the on-chain payment settlements and the transfer of lien rights. The method was successfully used for processing payments to 7 subcontractors in two commercial construction projects where progress monitoring was performed using a camera-equipped unmanned aerial vehicle (UAV) and an unmanned ground vehicle (UGV) equipped with a laser scanner. The results show promise for the method's potential for increasing the frequency, granularity, and transparency of payments. The paper is concluded with a discussion of implications for project management, introducing a new model of project as a singleton state machine.

研究の動機と目的

• 建設における中央集権的で中間業者を介した支払いプロセスを排除し、進捗に基づく支払いを自動化すること。
• 現実の進捗（製品フロー）と財務的キャッシュフローの間のギャップを、リアルタイムの現場データを用いて埋めること。
• ブロックチェーンとスマートコントラクトを用いて、信頼性がなく、透明で、監査可能な支払いシステムを開発すること。
• リアリティキャプチャ技術（UAV、UGV）をBIMと統合し、客観的な進捗検証を可能とすること。
• 建設工事が単一のステートマシンとして機能する新しいプロジェクト管理モデルを提案すること。

提案手法

• ドローン（UAV）およびレーザースキャニングUGVを用いて、高解像度で地理的に位置づけられた現場の画像および3次元モデルを、進捗データとして取得する。
• リアリティキャプチャの出力は、改ざん不可能性と検証可能性を保証するコンテンツアドレス可能な分散ファイルシステム（例：IPFS）に格納される。
• ハッシュ化された進捗証明がブロックチェーンベースのスマートコントラクトにブロードキャストされ、自動検証と実行が行われる。
• スマートコントラクトは、定められた条件（例：マイルストーン完了）がキャプチャされたデータによって検証された場合に支払いを実行する。
• 支払い実行に成功した際には、抵当権が自動的に下請負業者に移転され、紛争が減少する。
• BIMモデルと統合することで、物理的進捗とデジタルプロジェクト計画を一致させ、自動比較と検証が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーンベースのスマートコントラクトは、リアルタイムの進捗データに基づいて建設支払いをどのように自動化できるか？
• RQ2 リアリティキャプチャ技術（UAVおよびUGV）は、財務的支払いのために、どれほど信頼性があり検証可能な建設進捗の証明を提供できるか？
• RQ3 分散型ストレージ（例：IPFS）をブロックチェーンと統合することで、進捗データの整合性と監査可能性はどのように向上するか？
• RQ4 このシステムは、建設プロジェクトにおける支払い頻度、透明性、および行政的負担にどのような影響を与えるか？
• RQ5 建設工事を単一のステートマシンとしてモデル化できるか、そしてプロジェクト管理と自動化にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 本システムは、UAVおよびUGVからのリアルタイムデータを用いて、2つの商業建設プロジェクトにおいて7人の下請負業者への支払いを成功裏に自動化した。
• 進捗の自動的・ほぼリアルタイムの検証により、従来のシステムで一般的な遅延が減少し、支払い頻度が向上した。
• コンテンツアドレス可能なストレージ（IPFS）の使用により、データの改ざん不可能性と検証可能性が確保され、進捗記録への信頼性が向上した。
• 支払い実行に成功した際には、抵当権が自動的に移転され、法的および行政的負担が削減された。
• BIMとリアリティキャプチャの統合により、デジタルモデルと物理的進捗の正確な一致が実現され、正確性が向上した。
• プロジェクト管理モデルとしての単一ステートマシンの妥当性が検証され、決定論的で監査可能かつ透明な状態遷移が可能になった。