TWITTER
FACEBOOK
はてブ
現実世界を鏡に映した風景を思い浮かべてみてください。
あなたのビジネスを次のレベルに引き上げる、今話題の次世代型テクノロジーです。
デジタルツインを有効化すると、生産ラインの最適化や品質向上、予測保守など、あらゆる業務領域で劇的な変革をもたらすことができます。
本記事では、デジタルツインの基本概念から、実際の活用事例までをご紹介します。
デジタル革命の波に乗り遅れないために、ぜひ本記事をご覧になってくださいね。
目次
|デジタルツインとは
デジタルツインとは、物理的な世界に実在しているものを、デジタル空間において本物のように再現したものです。
直訳すると「デジタルの双子」という意味です。
デジタルツインを利用することで、物理的なシステムの状態をリアルタイムで監視したり、シミュレーションを実行することができます。
これにより、設備の故障を未然に防いだり、生産効率を向上させたりすることができます。
デジタルツインの市場規模は急速に成長しており、2021年には49億ドル、2026年には約502億ドルに達すると予測されています。
市場での平均年成長率は59.0％にも上る見込みです。
この成長は、デジタルツインの潜在的な価値と可能性を示しています。
シミュレーションとの違い
デジタルツインとシミュレーションは、関連性がありながらも異なる概念です。
シミュレーションは、特定の状況やプロセスを物理的な模型やコンピュータ上に模擬し、その結果を予測する手法です。
数学モデルやアルゴリズムを使用して、シナリオや条件を設定し、結果を予測します。
シミュレーションは、実際の状況やリスクの評価、意思決定のサポートなどに広く活用されます。
しかし、デジタルツインに比べると精度が劣り、リアルタイム性に乏しいと言えます。
メタバースとの違い
デジタルツインとメタバースは、デジタル空間に存在する点で共通していますが、異なる特徴を持ちます。
デジタルツインは、現実世界のモデリングやシミュレーションに焦点を当てていますが、メタバースは、完全にデジタルの架空の世界を構築し、人々がその中で仮想的な存在として活動できる環境を提供する概念です。
メタバースは、仮想世界でアバターとしてコミュニケーションや体験を共有できるプラットフォームであり、デジタルツインにアバターは必ずしも必要ではありません。
|デジタルツインを支える技術
デジタルツインは、以下の4つの技術に支えられています。
- IoT
- AI
- 5G
- AR・VR
それぞれについて詳しく解説していきましょう。
IoT
IoTとは、Internet of Thingsの略で、モノがインターネットに接続されている状態を意味します。
IoTによって、物理的なシステムやプロセスからデータが収集され、デジタルツイン上に反映されます。
例えば、製造業では、IoTセンサーを機械に搭載することで、機械の稼働状態や品質を監視することができます。
IoTによってデバイスやシステムが相互に接続され、デジタルツインが実世界を即時に反応させることで、企業は生産効率を向上させたり、コストを削減したり、顧客満足度を向上させたりすることができます。
IoTはデジタルツインの実現に必要不可欠とも言える要素であり、今後ますます重要性が高まる技術と言えます。
AI
AIとは日本語に訳すと「人工知能」を意味します。
AIは、機械学習や深層学習などの手法を用いて、データから自動的に学習し、パターンや知識を抽出することができます。
デジタルツインの構築には大量のデータが必要ですが、AIはそのデータを処理し、パターンや特徴を抽出します。
また、AIはデジタルツインに取り込まれたセンサーによるデータや実時間の情報を解析し、予測や最適化を行うことができます。
AIは、生産ラインの効率化や品質管理の改善に役立ち、メンテナンススケジュールを最適化することが可能です。
デジタルツインとAIの組み合わせは、ビジネスプロセスの効率化やイノベーションの促進において非常に有望な技術と言えます。
5G
5Gとは、第5世代移動通信システムの略で、従来の4Gに比べて高速・大容量・低遅延な通信を実現することができます。
デジタルツインは瞬時にデータを集めて発信する必要性がありますが、5Gの高速通信性能により、大量のデータを高速かつ安定して転送することが可能となります。
これにより、デジタルツインの更新や制御がリアルタイムで行われ、より正確な情報を提供できます。
さらに低遅延通信を実現し、従来の4Gに比べて、最大で10分の1の遅延を実現できます。
これにより、リアルタイムでの操作や制御が可能になります。
これらのメリットにより、デジタルツインにとって重要な役割を持つ5Gは、さまざまな分野で活用されています。
AR・VR
ARは、スマホなどのカメラを通じて、現実世界にデジタルコンテンツを重ね合わせる技術です。
一方、VRは、仮想現実を体験する技術であり、専用のヘッドセットを装着することで、まるで別世界にいるかのような感覚を味わうことができます。
AR・VRは、デジタルツインを取り込むことで、物理的なシステムやプロセスをより直観的に理解したり、評価を得ることができます。
例えば、製造業では、ARを活用することで、作業員が仮想の作業指示を表示させながら作業を進めることができます。
また医療分野では、VRを活用することで、医師が患者の体内を360度見回して診断することができます。
このように、デジタルツインに大変密接した技術であるAR・VRの今後の進化に、期待が高まります。
|デジタルツインのメリット
デジタルツインは、現代社会が進化していく過程において、多大な可能性を秘めています。
目覚ましく発展しているデジタルツインには、具体的にどのようなメリットがあるのでしょうか。
以下で説明していきましょう。
生産プロセスの最適化
デジタルツインは、製品や設備を仮想空間で再現することができます。これにより、生産プロセスをシミュレーションすることができます。
生産プロセスの変更や新製品の導入などの場合、その影響をシミュレートし、最適なプランを立てることができます。
さらに、異常検知や予測保守のためのアルゴリズムを組み込むことで、機械のトラブルを予測し、メンテナンスを効率化することが可能です。
また、生産ラインを可視化することによって、稼働状況や設備の状態を常に把握できます。
これにより、ボトルネックや生産上の問題点を素早く特定し、改善策を迅速に実施することができます。
メンテナンス・整備の保全
デジタルツインは、過去のデータや振る舞いパターンから学習し、将来の故障やメンテナンスニーズを予測することができます。
予測保全により、計画的なメンテナンスや整備を行うことで、予期せぬ停止や生産の中断を最小限に抑えることができます。
例えば、航空機メーカーでは、航空機の整備作業を支援するシステムを開発しています。
このシステムでは、航空機の各部位にセンサーを取り付け、その情報を集めて可視化することで、異常があった場合に早期に発見することができます。
装置の信頼性向上、生産性の向上、メンテナンスコストの削減などが実現されると言えるでしょう。
品質向上の推進
デジタルツインは、製品やプロセスをリアルタイムでモニタリングすることを可能にします。
センサーデータと実時間の情報を基に、製品やプロセスの状態を把握し、品質に関する異常や問題を早期に検知することができます。
製造プロセスの可視化により、製品の品質を継続的に監視し、不良品の消滅や生産性の向上に繋がります。
製造プロセスの可視化により、品質問題の早期発見・対応が可能になります。
さらに、顧客のフィードバックを反映した製品の開発が可能になります。
これにより、顧客満足度を向上させ、製品の品質を継続的に向上させることができます。
デジタルツインによって、企業は品質管理の強化と持続的な品質改善を追求し、競争力を高めることができます。
ビジネスリスクの低減
実時間の即時なデータの活用と予測能力によって、リスクの早期検知と対策が可能となり、企業は迅速かつ適切なリスク管理を行うことができます。
設備の故障を未然に防ぐことができるため、不良品の発生や生産停止を防ぎ、リスクの評価やシナリオ分析をサポートします。
また、デジタルツイン上で異なるシナリオや変数を変更し、リスクの影響を予測することができます。
さらに、災害時の被害をシミュレーションすることができます。
これにより、災害時の被害を軽減するための対策を講じることができます。
デジタルツインを利用することで、ビジネスの継続性を向上させることができると言えるでしょう。
カスタマーサービスの改善
デジタルツインを利用することで、顧客の行動や好みを分析することができます。
これにより、顧客のニーズをより深く理解することができ、より良いカスタマーサービスを提供することができます。
これは、サービスや製品のモニタリングが可能となるためであり、センサーデータやリアルタイムの情報を基に、顧客の要求や不具合に素早く対応し、より迅速かつ効果的なカスタマーサービスを提供できます。
さらに、顧客との相互作用を向上させることにも繋がり、顧客の状態やパフォーマンスを把握できるようになります。
デジタルツインに蓄積されたデータや顧客の使用履歴を分析し、個別のニーズに対する提案にも対応できるようになります。
コストの削減
デジタルツインを活用することで、コストの削減が実現されます。
効率化、最適化、予測能力、遠隔監視などによって、無駄なコストを削減し、効果的な資源管理や生産プロセスの改善が可能となります。
デジタルツインにおける即時の分析とデータ収集で、過去のデータやパフォーマンスを参照しながら、無駄な作業や非効率なプロセス、将来のトラブルを特定し、削減することができます。
さらに、仮想空間で遠隔監視や自動化のしくみをつくることによってコストの大幅削減を実現します。実際に仮想空間を作成するよりも安価で済み、かつ現地に人員を配置する必要を減らすことができます。
|デジタルツインのデメリット
あらゆる最先端技術を駆使するデジタルツインには、多くのメリットがありますが、反対にデメリットも存在します。
課題は、ずばり「費用」です。以下で詳しく解説します。
費用が掛かる
デジタルツインの構築やデータの収集・分析、ハードウェア・ソフトウェアの導入などには、一定の費用が必要となります。
まず、デジタルツインの構築には初期投資が必要です。
物理的な対象物やプロセスをデジタルの世界でモデリングするために、IoT機器の導入、インフラの整備、ソフトウェア開発などが必要となります。
また、デジタルツインの運用には継続的なコストがかかります。
データの分析や処理のためのAIシステムの構築はもちろん、それを管理する人材育成にも費用が必要となります。
さらに、セキュリティ対策やデータの保護にも十分な予算が必要となります。
|デジタルツインの活用事例
デジタルツインの技術は、実際に多くの場面で活用されています。
具体的にどのような事例があるのでしょうか？
企業や国家の取り組みをご紹介していきます。
製造業
富士通
自社のパートナー会社において、デジタルツイン工場を再現しています。実際の工場の状態をリアルタイムにモニタリングし、電力消費量や各機器のコンディションを監視することで、生産効率の向上や品質管理の強化につながっています。
日立
「IoTコンパス」というデジタルツインを導入しています。人、設備、材料、方法の4つのデータをモデリングして、デジタル空間に生産ラインを再現しています。これにより、センサーデータやデジタルツインを活用しての生産計画の最適化、異常検知、メンテナンスの効率化などを支援します。
製造業におけるデジタルツインは、生産効率の向上や品質の向上、コスト削減などの効果が期待されています。
建設業
鹿島建設
デジタルツイン技術を導入した遠隔管理システム「3D K-Field」を開発しています。このシステムは、建設現場のリアルタイムな情報をデジタルツインとして再現し、遠隔での監視と管理を可能にします。これにより、建設現場の状況を把握することができ、現場監督の負担軽減や工期の短縮につながっています。
大林組：高度な技術を用いず容易に建設現場のデジタルツインを構築できるアプリ「デジタルツインアプリ」を構築しました。ゲームエンジン「Unity」を使用することで、高性能なPCを使わずとも3Dデジタル空間が構築できます。
デジタルツイン導入により、建設業界では生産性の向上や効率化が進み、競争力の強化が期待されています。
モビリティ
テスラ
米国の電気自動車（EV）メーカーであるテスラは、製造している全ての新車にデジタルツインを搭載しています。車両のバッテリー状態、エラー表示などの情報をデジタル上で確認することができるので、故障時に顧客がサービスセンターに出向く必要はありません。
トヨタ自動車
「Woven City」というスマートシティを建設し、自動運転やロボット物流などの様々な技術やサービスの実証実験を行っています。都市のバーチャル化を目指しており、自動運転車と人及び小型モビリティの道路交通や公共交通のデータを組み合わせたり、MaaSの導入も実験されています。
持続可能な未来の実現に貢献しているモビリティ業界での活用に、今後の期待が高まります。
都市計画
国土交通省
2020年4月、全国の都市を3Dモデルで構築し、オープンデータとして公開するプロジェクト「PLATEAU」を公開しています。デジタルツインによって都市の構造や交通状況を瞬時に明らかにし、スマートな都市計画や交通インフラの整備を図っています。
シンガポール
「バーチャル・シンガポール」を開始しており、国全体の都市データを統合し、瞬時に管理・分析することで、都市の運営と市民の生活を改善しています。さらに、交通渋滞の解消や災害時の避難計画の策定が可能になると期待されています。
デジタルツインにより、都市の持続可能な発展と市民の生活の質の向上が図られています。
防災
デジタルツインを活用している防災の事例として、内閣府が推進するプロジェクト「CPS4D」を紹介します。
CPS4Dは、戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）の一環として、デジタルツインを災害時の効果的な対応と復興を支援するために活用していくものです。
このシステムは、地震や洪水などの災害が発生した場合に、デジタルツイン上に仮想空間を構築し、災害の被害をシミュレーションすることで、避難ルートや救助活動の計画を立てることができます。
デジタルツインを利用した即時の情報把握・発信とシミュレーションが進化することで、災害時の対応能力が向上し、被災地の復旧と社会の回復力を高めることが目指されています。
|まとめ
デジタルツインは、現実世界のモノや場所をデジタル空間に再現する革新的な技術です。
その活用により、生産プロセスの最適化、メンテナンスの保全、品質向上、ビジネスリスク低減、カスタマーサービス改善、コスト削減などのメリットが得られます。
デジタルツインは、すでに様々な分野で活用されており、今後もその活用範囲は拡大していくと考えられます。
デジタルツインについて理解を深め、活用することで、様々な分野で課題を解決し、より良い社会を実現することができます。
ぜひ、今回ご紹介した事例を参考に、デジタルツインを活用した新しいビジネスモデルやサービスの創出に取り組んでみてはいかがでしょうか？
