デジタルツインとは、現実世界の情報をデジタル化し、仮想空間上に再現した現実世界に対応させたモデルです。
近年、IoT・AI・VRなどの技術の発達により、精度の高いデジタルツインを構築し、分析に役立てるようになってきています。この記事ではデジタルツインのメリットや技術、国内や海外での活用方法について解説をしていきます。
➡︎【資料ダウンロード】業界ごとのDX推進ケースをまとめた“DX事例集”
目次
デジタルツインとは
デジタルツインとは、現実世界（物理空間）の情報をデジタル化し、仮想空間（デジタル空間）上に再現した現実世界に対応させたモデルのことをいいます。
狭義では、物理空間とデジタル空間の間に、リアルタイムな情報連携があり、分析や将来予測を可能とする動的モデルを指します。広義では、デジタル空間に取り込んだ情報（3Dモデル等）もデジタルツインと呼ばれる場合もあります。
デジタルツインの情報を使い、将来の変化に対するシミレーションや分析を行うことで、コスト削減、業務効率化や故障に備えられるようになります。
★デジタルツインとは？
→現実世界の情報をデジタル化し、仮想空間上に再現した現実世界に対応させたモデル
- ・狭義では、物理空間とデジタル空間の間に、情報連携があり、分析や将来予測を可能とする動的モデルを指す
- ・広義では、デジタル空間に取り込んだ3Dモデルの情報を指すことも
- ・デジタルツインを使い将来の変化に対するシミュレーションや分析を行うことで、コスト削減、業務効率化や故障に備えられるようになる
➡︎【資料ダウンロード】業界ごとのDX推進ケースをまとめた“DX事例集”
デジタルツインが注目されている理由
デジタルツインを作成するには、物理空間のさまざまな情報が必要です。かつては物理空間の情報を、多くの人手を介した作業で取得していました。
近年、IoT・AI・VRなどの技術の発達により、精度の高いデジタル空間を、リアルタイムに構築・分析できるようになりつつあります。このような技術の発達により、デジタルツインは実現可能な技術として注目を集めています。
デジタルツインは産業のイノベーション推進力を秘めているので、製造業やエネルギー産業をはじめ、多くの分野で活用が期待されています。
➡︎【資料ダウンロード】業界ごとのDX推進ケースをまとめた“DX事例集”
デジタルツインを活用するメリット
デジタルツインを構築し活用することで得られるメリットには、どのようなものがあるでしょうか。特に製造業におけるメリットをご紹介します。
開発や製造の効率化
新製品の開発には膨大なコストがかかります。たとえば、製造業や建築業の企画・設計プロセスでは、設計図をもとにプロトタイプを何度も作成し、試験を行います。試験結果によっては設計図から作成し直していました。
デジタルツインを使い、仮想空間上の3Dモデルで検討できると、物理空間で行うより多くの試作や試験が可能となるため、従来の方法では見つけられなかった製品の欠陥の発見が可能です。物理空間でのプロトタイプを作る回数も減らせることから、開発のコスト削減や製造のリードタイム短縮が期待できます。
オペレーションの効率化
従来の設備では、オペレーションでトラブルが発生した場合、事後に、原因の解析と対策を行っていました。このような状況も、デジタルツインを作成することで事前に対策の実施ができます。
デジタルツインに随時、もしくは一定間隔でセンサー情報を送っておけば、デジタルツイン上で故障やその兆候などの異常を探知し、オペレーションが停止することを防止できます。また、必要なときにメンテナンスを行うだけでよいので、定期メンテナンスの回数を減らすこともできます。
アフターサービスの充実
デジタルツインの情報を使うと、製品を出荷した後でも、顧客が製品を使用したことによる部品やバッテリーの状況も把握できるようになります。
適切なタイミングでアフターサービスを行うことで、ユーザーは、困っていることに迅速に対応してもらえるようになるため、顧客満足度を高めることにつながります。
➡︎【資料ダウンロード】業界ごとのDX推進ケースをまとめた“DX事例集”
デジタルツインを構成する技術
デジタルツインを構成するには、物理空間の状態を感知するセンサーやその情報を送信するためのネットワーク、データを保管・加工・分析する情報基盤、そして分析結果を視覚化する手段が必要です。それぞれどのような技術があるか確認してみましょう。
IoT
IoT （モノのインターネット）とは、センサーや監視カメラなど、情報を持つモノがインターネットを介して送受信を行うことです。IoTを使い、あらゆる場所から定期的にデータ収集を行うことが、高精度なデジタルツインを作成する第一歩です。
IoTで収集するデータを組織や国をまたいで利用する場合、すぐに情報提供を行えるよう、デジタルツインに関する情報の標準化が重要になってきます。
★IoTについて詳しくはこちら
5G
IoTで取得したデータをクラウドなどのデータセンターに集めるには、高速かつ大容量で低遅延の通信技術を必要とします。
そのための手段の1つが5G（第5世代移動通信システム）です。5Gは、ネットワークの速度と信頼性の向上を目的としたモバイル通信技術です。5Gはリアルタイムなデジタルツインの構築に期待されている技術です。
★5Gについて詳しくはこちら
【無料e-book】DX推進を加速させる5G活用事例のダウンロードはこちら
AI
AI（Artificial Intelligence）とは日本語で「人工知能」のことです。
IoTが収集した膨大なデータは、使いやすいように加工され、分析や予測に使用されます。この膨大なデータの分析や予測を、精度良く行うのがAIです。AIを使うことで、膨大なデータを処理できるようになり、異常や新しいパターンの発見や、収集したデータから将来の状況の予測が可能になります。
★AIについて詳しくはこちら
【資料ダウンロード】AI画像認識を活用したプロダクト開発事例集
AR・VR
AIが行った分析や予測結果を可視化して、人にわかりやすく見せることもデジタルツインには必須の技術です。中でも、仮想空間のシミュレーションを可能とするARやVR技術には期待が集まっています。
AR（拡張現実）とは、現実世界にデジタルコンテンツを重ねて表示する技術を指します。VR（仮想現実）とは、仮想空間を現実の世界のように体感できる技術を指します。
どちらともまだ発展途上の技術ですが、通信発達やコンピュータの処理能力向上にともない、デジタルツインの可視化技術の一翼を担うことになるでしょう。
★ARについて詳しくはこちら
【資料ダウンロード】ARを活用したプロダクト開発のリッチケース
★VRについて詳しくはこちら
国内のデジタルツイン活用事例
国内のデジタルツイン活用事例を3つご紹介します。
コマツ：建設現場の施工全体のDX化
総合機械メーカーのコマツでは、建設現場の施工全体でのデジタルトランスフォーメーション（DX）を実現しています。
コマツでは、調査・測量、施工計画、施工・施工管理、検査といった、施工の各プロセスをそれぞれデジタル化しました（縦のデジタル化）。調査・測量はドローンによる3D測量、施工計画は3D施工計画・シミュレーションといった具合です。
次のステップとして、各デジタル化されたプロセスがつながるようにすることを目指しました（横のデジタル化）。この結果、前プロセスのデータはデジタルツインを通して、次のプロセスで迅速に届けられるようになったのです。
さらに複数現場をつなぐ情報もデジタル化（奥のデジタル化）も行い、実際の現場とデジタルの現場（デジタルツイン）を同期させながら施工の最適化を行っています。
鹿島建設：オービック御堂筋ビル
大手総合建設会社である鹿島建設は、大阪市中央区のオービック御堂筋ビル新築工事において、建物の企画・設計フェーズや施工フェーズ、維持管理・運営フェーズの各情報をすべてデジタル化し、デジタルツインを実現しました。
デジタルツインの具体的手法として鹿島建設はBIMモデルを使っています。これは、BIMモデルと呼ばれるコンピュータ上に現実と同じ建物の立体モデルを再現して、よりよい建物づくりに活用していく仕組みです。
BIMモデルによるデジタルツイン実施は、企画・設計フェーズ、施工フェーズ、維持管理・運営フェーズでそれぞれ行われています。
維持管理・運営フェーズで、点検から得られた情報などをプラットフォームへ集積し、得られた知見を企画・開発フェーズへフィードバックすることでデジタルデータを循環させ、効率化と品質向上を図っているのです。
出典：鹿島建設
三井海洋開発
三井海洋開発は、ブラジル沖合で操業中の洋上で、石油・ガスを生産するための浮体式設備であるFPSO（浮体式海洋石油・ガス生産貯蔵積出設備）やFSO（浮体式海洋石油・ガス貯蔵積出設備）に、デジタルツインの技術を用い、操業停止時間（ダウンタイム）を約65％削減することに成功しました。
海水には、マグネシウム、カルシウムやフジツボなどの海洋生物が付着したもの（スケール）が含まれています。これらが固まると除去するのが難しく、配管を詰まらせるなど故障の原因となります。
そこで各FPSO/FSOに設置された1万個以上のセンサーから取得したデータを活かし、初期段階で事象を特定するデジタルツールを開発。デジタルツインによる予測モデルから異常を識別し故障予測につなげています。
出典：三井海洋開発
海外の事例
海外のデジタルツイン活用事例はどのようなものがあるでしょうか。3つご紹介します。
中国：上海儀電（INESA）
中国上海のカラーフィルター・メーカー上海儀電（INESA）では、工場、設備や機器をすべてデータ化してデジタルツインとして再現しています。
INESAはパートナーである富士通提供のモノづくりデジタルプレース「COLMINA」の機能「Intelligent Dashboard」を使い、デジタルツイン工場のデータを可視化して、作業を行っています。
これらの機能を使うことで、工場の機器に異常が発生した場合でも、迅速な対処や改善検討が可能になります。装置のメンテナンス担当者が遠隔地にいても、デジタルツインでリアルタイムな情報を見ながら指示を出せるようになっているのです。
ドイツ：シーメンス
ドイツのエレクトロニクスやデジタル分野におけるテクノロジー企業シーメンスは、データを有効な意思決定につなげる仕組みを構築する戦略の1つとして「Comprehensive Digital Twin（包括的なデジタルツイン）」を挙げています。
デジタルツインは製造業にとって必要不可欠なものとして、設計やプランニング、製造、製品のパフォーマンスに関する情報をつないでいるのです。
製品および生産システムのシミュレーション、予測、最適化を実施し、開発時間の短縮につなげている例を見てみましょう。
自転車用ヘルメットの生産では、販売店舗で顧客の頭を撮影、データをメーカーに送信し、メーカーがシミュレーションを用いてヘルメットの設計を行います。そして工場では、デジタルツイン上でシミュレーションを行い、3Dプリンティング技術を用いた装置でヘルメットを生産します。
このように設計データから直接製品を生産することで、市場投入までのリードタイムの短縮が可能となるのです。
シンガポール：バーチャル・シンガポール
シンガポールは世界屈指の人口密度を誇り、都市開発も盛んであり、交通の渋滞や建設の騒音などの課題があります。
そこで、政府機関や省庁が連携して課題を解決するために、公園や道路やビルなど国土に存在するものすべてを3Dデータ化し、バーチャル空間にデジタルツインとして再現する「バーチャル・シンガポールプロジェクト」が行われています。
3Dモデルの活用により、バスの最も輸送効率のよいダイヤを決めることや、異なる機関が取り組む水道管工事を最適な形で同時に進められるのです。
このような取り組みは、無駄な時間とコストを削減できるだけでなく、工事による騒音の低減にもつながっています。
まとめ：デジタルツインを前提とした経営戦略や情報基盤の整備を
デジタルツインについてメリットや技術、DXにおける重要性や活用事例をご紹介しました。
デジタルツインは製造業を中心に、コスト削減や業務効率化で活用されています。国内でも、デジタル庁における「データ戦略タスクフォース第一次とりまとめ」においてデータ戦略のビジョンとして、デジタルツインを前提とした、経済発展と社会的課題の解決を両立する人間中心の社会を目指すとしています。
各企業では、デジタル技術を活用した経営戦略の構築とともに、情報基盤の整備を行うことで、組織や国境をまたいだデータ連携への備えをしていくことが必要です。
➡︎【資料ダウンロード】業界ごとのDX推進ケースをまとめた“DX事例集”
デジタルトランスフォーメーションを検討している企業ご担当者様へ
モンスターラボでは、2200件を超えるサービス開発のノウハウを活かし、UXデザイナーと開発経験豊富なエンジニアが1つのチームとなり、デザインから開発までワンストップで対応いたします。
お客様からのお問い合わせ・お見積もりのご依頼を随時受付しております。ご相談・お困りごとがございましたら、下記のボタンからお気軽にお問い合わせください。
直近のイベント
記事の作成者・監修者
モンスターラボ DXブログ編集部
関連記事
