デジタルツインとは？概要・活用事例・効果を解説

デジタルツインの概念自体は昔から存在していましたが、近年ではIoT、AIなどの技術の発展により、実用化が進んでいます。さらにデジタルツインは特定の産業での活用だけでなく、今や国家的なプロジェクトにも使われているため、どの業界の方でも知っておくべき技術だと言えるでしょう。

この記事ではデジタルツインについて、活用事例や効果についてご紹介します。

まずはデジタルツインの概要について、簡単にご紹介します。

デジタルツインの概要

デジタルツインとは、仮想空間（サイバー空間）で現実空間のさまざまなデータを再現する技術です。IoTやAI、5Gなどの技術を活用して現実空間でリアルタイムに情報収集を行い、仮想空間に反映します。この仮想空間を用いれば、現実に近いシミュレーションを行うことができるため、検証や業務改善などを行う上で活用できます。

現在では、特に製造業やエネルギー産業（プラントエンジニアリング）、都市開発の分野でデジタルツインの活用が進んでいる状況です。

デジタルツインを実現するための主な技術

デジタルツインは、主に下記のような技術を用いて実現します。

IoT（Internet of Things）

IoT（Internet of Things）は、家電や工場に据え付けられたカメラ・センサーなどとインターネットが接続してデータの送受信を行い、モノをコントロールしたりモニタリングしたりする技術です。デジタルツインでは、このIoTを用いてリアルタイムデータの収集を行います。

AI（人工知能）

デジタルツインでは、AI（人工知能）をデータ分析や予測に応用します。AIを使うことで、収集した膨大なデータに対して、高度な分析・予測を行うことが可能です。

AR（Augmented Reality／拡張現実）・VR（Virtual Reality／仮想現実）

AR（Augmented Reality／拡張現実）は現実空間にデジタルな要素を加える技術、VR（Virtual Reality／仮想現実）はゴーグルなどのデバイスを用いて仮想空間を体験できる技術です。デジタルツインでは、AR・VRを用いてユーザーの視覚・聴覚を刺激し、仮想空間を現実のように体験させることが可能となります。

5G（第5世代移動通信システム）

5G（第5世代移動通信システム）は、大容量のデータを高速で伝送し、同時接続も可能であることが特徴の通信システムです。大量のデータを高速処理する必要があるデジタルツインには欠かせない技術です。

CAE（Computer Aided Engineering）

CAE（Computer Aided Engineering）は、製造業において、製品の設計や開発などの際、事前にコンピューター上で行う解析やシミュレーションの技術を指します。概念やソフトウェア自体は以前から存在するものですが、IoTの普及により方法が進歩しました。デジタルツインでは、シミュレーションの技術としてCAEが使われています。

デジタルツインを用いると、どのような効果が期待できるのでしょうか。

現実世界のリアルタイム監視

デジタルツインで、遠隔地にて現実空間のリアルタイム監視を行うことできます。現場で異常が発生した際にはリアルタイムで仮想空間に伝えられ、監視者は仮想空間の状況を元に正しく対処方法を判断できます。また機器の故障予測にも使え、トラブルを未然に防ぐことも可能です。

コスト削減・製品開発期間の短縮

一般に製品開発の際には、アイデアを出しプロトタイプを製作して、実際に生産が可能か、製品価値はあるかなどのシミュレーションを行います。試作が1回で終わらないことはよくあるケースであり、シミュレーションを繰り返すことによってコストは膨れ上がって、場合によっては製品化まで至らないこともあります。

デジタルツインは仮想空間上にモデルを作ることで、実際にプロトタイプを作ることなくシミュレーションが可能です。これにより試作に掛かるコストを抑えるとともに、製品化の実現可能性も高まります。また製品化にあたって、必要なコストや人員の試算も可能となります。

実際にどのような場所でデジタルツインが活用されているのでしょうか。活用事例をご紹介します。

製造業の生産業務

製造業の生産業務において、デジタルツインを用いた業務改善の手法はいくつかあります。例としては、複数の生産現場に存在する生産設備の稼働状況や品質情報、生産計画、在庫管理などのデータをデジタルツインにより一元化。そして生産ラインを再現して分析・シミュレーションし、生産業務全体の改善や最適化を支援するというサービスがあります。

エネルギー設備の運用

ある会社のエネルギー設備の運用では、デジタルツインで工場を再現することで運転の最適化、保守保全の高度化、遠隔監視を実現しています。またオペレータの動きをデジタル化して作業姿勢を解析し、環境や精神的負荷も考慮した独自の指標を設け、作業負荷を低減するといった試みも行われています。

航空機エンジンの保守

航空機エンジンは事前に故障を防ぐために、設備の定期点検を行い、故障や故障の予兆を把握することが必要です。海外のとあるメーカーでは、デジタルツインでエンジン1台1台のモデルを作り、モニタリングしています。これにより点検の回数を減らしながら実効性をキープし、コスト削減を実現しています。

都市開発

東京都では、2030年までに「あらゆる分野でのリアルタイムデータの活用が可能となり、意思決定や政策立案等で活用」することを目標としています。この都市開発の取り組みでは現在までに、建物や街の様子を再現する3D都市モデルが実現しました。今後は地震・避難対策のシミュレーションを行ったり、地下インフラやオフィス、街の混雑状況を可視化したりといったデジタルツインの活用が期待されています。

国土計画

シンガポールでは国土全体を3Dモデル化し、建物やインフラなどの情報と繋げて巨大な3Dデータベースを作成しています。3Dデータベースでさまざまな業務を効率化するだけでなく、都市計画や政策への反映などの活用が既に行われています。

施設・イベント・観光地の撮影と保存

施設や建物、イベント開催時の様子を3D撮影したものを一般に公開し、販促や観光促進につなげる例もあります。不動産業界ではオンライン内見、期間限定のイベントや観光地ではアーカイブとして残すために撮影することも増えています。空間内を自由に歩き回ることや、サイズや仕様等の情報を付加することも可能で、高い体験価値の提供を実現しています。

アクセリアでも［3Dデジタルツイン撮影サービス］を提供しています。自社の撮影・配信・クラウド運用のノウハウと最先端の3D撮影機材を組み合わせることで、撮影機材や人材が不足していても、安価で手軽にデジタルツインをビジネスに活用したい企業のニーズに応えてまいります。

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デジタルツインの今後の展望を簡単にご紹介します。

街作りに向けたデータ利活用

Society5.0を実現するための基盤として、デジタルツインが位置付けられています。Society5.0とは、政府が提唱し進めている概念で、現実空間と仮想空間を高度に融合させたシステムにより、経済発展と社会的課題の解決を両立するという取り組みです。今後はSociety5.0を実現するべく、行政機関や民間事業者を含めて、組織を超えたデータ統合や活用のニーズが増加していく見込みとなっています。

ヒトのデジタルツイン

格や思考など、ヒトの内面をデジタルツインで表現することを目指す取り組みもあります。これまで不可能であった大人数での合意形成や、不安などの感覚を言語だけでない方法で正しく伝えるなど、今までにない価値の実現が期待されています。

デジタルツインについて簡単にご紹介しました。デジタルツインは製造業から国家的な取り組みまで技術が採用されており、今後さまざまな分野での活用が期待されている技術です。

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