※この記事は2023年11月16日に更新されたものです。内容が古い可能性があります。
今、「デジタルツイン」という言葉が注目されています。
IoTやAIなど昨今話題に上がっている技術を駆使し、仮想空間に物理空間を再現することで、あらゆるシミュレートを実行し、将来を予測することに役立っています。
この記事では、今話題のデジタルツインに関する概要と実際の活用事例についてご紹介します。
デジタルツインとは
デジタルツインとは、リアルな物理空間の情報をIoTやAI技術などを使って仮想空間であるサーバーに送信し、リアル空間の環境をサーバー上で再現する技術を意味します。
現実世界をサーバーという仮想空間に模倣することで、現実空間を仮想空間に映す鏡のような役割を果たし、デジタル上の双子を表すので「デジタルツイン」と呼ばれるようになりました。
デジタルツインは、これまでの仮想空間よりも詳細でリアルタイムに現実空間を再現できます。デジタルツインを下支えする技術は、IoTやAIといった技術です。
IoTで収集した現実空間のデータをサーバーにリアルタイムで送信し、その送信データをAIで解析、分析することで、サーバー上にリアルタイムでしかも精細に再現することが可能となりました。
このデジタルツイン上で再現された仮想空間により、現実世界で起こりえる現象を正確に予想することも可能です。
デジタルツインのメリット
ここでは、デジタルツインのメリットについて解説します。
設備保全
デジタルツインの効果が期待できるのは製造業です。
例えば製品や製造ラインにトラブルが発生した時に、備え付けられたセンサが連携し、リアルタイムにデータを収集し、そのデータを分析、解析することで、エラーや故障の原因を究明する一助となります。
これまでは、トラブルが起きたあとは製造部門からの報告やユーザーからのフィードバックをもとに、設計を検討、見直しを行う必要がありました。
しかし、デジタルツインを利用することで、そういったフィードバックが無くてもリアルタイムに収集されたデータを根拠として、エラーや故障の原因を特定することが可能となります。
品質向上
製造品の品質向上も期待できます。
リアル空間を模した仮想空間上で製品の試作、検証を繰り返すことができれば、わざわざ試作品を製造しなくても、仮想空間上で製品設計の検証を実行可能です。
その結果、製品の品質向上につながるという訳です。
製品自体にIoTセンサが取り付けられていれば、今までユーザーに対するアンケートなどにより地道に収集していた製品の使用感を、IoTセンサからビッグデータという形で、膨大に蓄積することができ、製品の改善設計に大いに役立つことでしょう。
リスク低減
新製品を開発するリスクを低減することも期待できます。
従来は、新製品の開発には膨大なコストとリスクがのしかかっていました。
しかし、デジタルツインを利用することで、試作から製造ラインを動かした時のシミュレートを仮想空間上でスムーズに進めることができるので、物理空間で試作するよりも、新製品を開発する時のリスクや手間を省くことができます。
期間短縮
デジタルツインを利用することは、製造のリードタイムを短縮することにも一役買うことが予想できます。
リアルタイムで人員の稼働状況や負荷の状況をリアルタイムで管理することができるので、最適な人員数をより適切なスケジュールで配置することができ、それにより、製造のリードタイムを極限まで短縮することが可能です。
コストダウン
デジタルツインはコストダウンにも貢献することが期待できます。
それは製造において、試作品を設計、製造することになりますが、それを仮想空間上で実行することができれば、実際に試作品を作ることなく、製造プロセスを進行することができるからです。
そのため、デジタルツインを利用することにより、製造プロセスにおけるコストダウンを実現できることが期待できます。
デジタルツインが注目される根拠
デジタルツインが注目されている根拠は、産業の技術革新を推し進める原動力となる力を秘めているからです。
製造業以外にも、電力や石油、ガスなどのエネルギー分野でも活躍することができるでしょう。
IoTやAI、VRなどの技術の発達により、精度の高い仮想空間をリアルタイムで構築できるようになったことで、製品や建築物の補修やメンテナンスを的確に実施することもできます。
製造のリードタイムの短縮、低コスト化、低リスク化がデジタルツインにより進み、製造ラインのモニタリングも、デジタルツイン上で可能です。
また、製品出荷後のアフターサービスも充実させることができるので、デジタルツインが注目を集めるには十分でしょう。
DX（デジタルトランスフォーメーション）におけるデジタルツインの重要性
今、デジタル化を推し進め、持続可能なビジネスを実現するために、DX化を推進する企業が増大しています。
DXを推し進めるにあたり、課題の一つとなるのが、日々増えていくビッグデータのマネジメントです。
多くの企業では、DX化の過渡期に位置し、ビッグデータの収集はできても、それを上手に活用できているとは言えない状態にあります。
これからは、収集したデータを企業活動に上手く反映させることが課題となることでしょう。
デジタルツインを下支えする技術について
ここでは、デジタルツインを支える技術について解説します。
IoT
あらゆる製品が、インターネットにつながることを可能にする技術がIoT（Internet of Things）です。
高精度な仮想空間を構築するには、実際の物理空間から正確で膨大なデータを収集することが必須となり、IoTはその工程の重要な役割を果たす技術の一つです。
AI
AIは日本語では、人工知能と呼ばれるように、機械に知能をもたらす技術です。
このAI技術により、膨大なビッグデータを迅速に解析、分析することが可能となりました。
現在では、AI技術の発達によって、IoTにより収集された膨大なデータを、高度に処理することができるため、デジタルツインの構築に一役買っています。
5G
5Gは大容量のデータを超高速、超低遅延で送受信することができるデータ送受信技術です。
日本では2020年春頃から商用化され、現在では一般的なデータ技術として浸透しています。
リアルタイムで仮想空間を構築する必要があるデジタルツインには無くてはならない技術の一つと言えるでしょう。
AR・VR
現実世界の情報に仮想情報を追加するAR技術や、仮想空間を現実世界のように表現できるVRも、デジタルツインを構築するのに欠かせない技術の一つとなります。
デジタルツイン上で発生したエラーや不具合をVRやARで視覚化することで、物理空間において、より精細な対応策を検討する一助となります。
今後も、ARやVRの技術は進歩していくことが期待されています。
デジタルツインの活用例
ここでは、実際にデジタルツインを活用している実例をご紹介します。
航空機エンジンのメンテナンスの活用例
航空機エンジンのメンテナンスにおいて、エンジンメンテナンスの時期を割り出すコストや、保守費用のコストカットにも成功している会社が存在します。
アメリカのGE（ゼネラル・エレクトリック）では、航空機エンジン内部に200個ものセンサを内蔵することで、リアルタイムでエンジン関連データを収集し、モニタリングすることに加え、雨や風など気象情報を加味し、それらのデータから物理空間を仮想空間にそのまま反映する技術を利用しています。
これにより、仮想空間の状況をAIが分析し、適切なエンジンのメンテナンス時期を割り出すことで、コスト低減が実現しています。
製造業での活用事例
DXを主軸として、製造プロセスのデジタルソリューションの提供に成功している会社もあります。
ドイツの大手機械メーカであるシーメンスでは、機械コンセプト、制御設計、立ち上げ、製造、保守といった製造プロセスをデジタルデータで繋ぐことで、開発期間を30％程度短縮し、コスト低減に繋がるデジタルソリューションを提供することに成功しています。
都市計画における活用事例
シンガポールではデジタルツインを活用した都市計画が行われており、国家戦略として「バーチャル・シンガポール」構想を謳っています。
人口密度が世界屈指であるシンガポールは、都市開発が活発なため、交通網の渋滞や建造物の建設時の騒音問題などが社会問題化しています。
こうした社会問題を解決するために、デジタルツインを利用して、課題を仮想空間でシミュレートすることが可能になっています。
災害時の問題に関する活用事例
デジタルツインを活用して災害時の状況を精細にシミュレートする活用事例もあります。
台湾では、スマートダムというデジタルツインを活用したダムの構想があります。
このスマートダムは、ドローンで撮影したダムの状況を5Gでリアルタイムに管理局に送信し、仮想空間にリアルなダムの状況を再現できます。
その撮影したデータをもとに、ダムが氾濫しそうか否かを判断することが可能です。
さらに、堤防が決壊した時にも、どの程度の地域に影響が出るのかを迅速に把握することができるそうです。
まとめ
いかがでしたでしょうか。
ここまで、デジタルツインとは何か、デジタルツインのメリットはどんなものがあるのか、その活用事例はどのようなものがあるのか、などについて解説していきました。
デジタルツインは、製造業や都市計画、災害対策などさまざまなことに利用されており、今後もその活用の幅が広がっていくことが考えられます。
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