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製造業を救う「デジタルツイン」どんな風に使うの?海外の導入事例【用語解説】

DXが今後のビジネスモデル構築に欠かせないことは周知の事実。

近年、AI技術やIoTを導入する企業も増えている中で、ひときわ注目を集めているのが「デジタルツイン」だ。多くは製造現場で使われることが多い技術だけど、実はアイデア次第ではいろいろな使い方ができるんだよ。

今回は「デジタルツイン」とは何なのかを知るとともに、分かりやすい導入事例も紹介するよ。どのように私たちの生活に関係しているのか考えてみよう。

 

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サイバー空間に現実世界を再現する「デジタルツイン」とは?

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デジタルツインをひと言で表すなら「現実世界に実在しているものを仮想空間上でリアルに設計したもの」。

そっくりそのまま再現することから「デジタルの双子」を意味する「デジタルツイン」と呼ばれているんだよ。例えば、工場の製造設備は複雑で、トラブルが発生した際にどこで故障をしたのかどの部分でメンテナンスが必要なのかがすぐには分からない。そこでデジタルツインの出番。現実に存在している工場の製造設備をサイバー空間上に生み出し、現実と仮想の世界を連携させてシミュレーションするんだ。そうすれば、設備の故障や変化を予測できてトラブルを回避できるよね。だから、製造現場で注目を集めているんだ。

実はこの概念は古くから工学分野で使われていて、最初に実践したのはNASA(米航空宇宙局)だといわれているよ。1970年、飛行中の「アポロ13号」で酸素タンクが爆発してしまう事故が起きた。そのときに、NASAのエンジニアチームはアポロ13号のレプリカを作って乗組員が助かる手段をシミュレーションし、無事に帰還させることに成功したんだ。このアプローチにデジタル要素を加えた技術が「デジタルツイン」というわけだね。

どうして今「デジタルツイン」が注目を集めている?

デジタルツインを作り出すには大量のデータが必要なんだけど、それを収集するための有効な手段がなかなか見つからず、これまで企業はかなりの負担を強いられていたんだ。そんな中、「IoT」が普及し始めた。IoTは製品や製造設備などにセンサーやカメラを設置し、そこからさまざまなデータを取得する技術。つまり、IoTのおかげでデータをリアルタイムに取得し続けることが可能になったんだ。これによって、サイバー空間上にデジタルツインを構築することが可能になったといえるんだね。

最近では、コロナ禍における飛沫シミュレーションや大規模病棟におけるシミュレーションでデジタルツインがメディアでも取り上げられるようになり、認知度が上がってきているね。

「デジタルツイン」でできること

じゃあ、デジタルツインを使うと具体的にどんな良いことがあるんだろうか。

1点目は「仕事の効率化」が進む点だろう。製造業を例に挙げて考えてみよう。リアルタイムに稼働状況や業務のデータを収集・分析できれば、最適な人員配備と製造プロセスを導き出せるようになるよね。結果、発注から納品完了までのリードタイムの短縮にもつながっていいこと尽くしなんだ。
2点目は「コスト削減」。例えば製品を作る際にデジタルツインを活用すれば、仮想空間上でシミュレーションができる。すると試作品の数を減らせるし、むやみに人件費を使う必要がなくなる。製造現場の省力化にもなって、コスト削減が可能になるというわけだ。
3点目は「メンテナンスや設備保全がスムーズになる」という点。製造現場では、問題が発生した場合に原因を特定して早急に改善策を考えなければならない。もしもリアルタイムにデータを取得できるデジタルツインを導入していれば、この原因特定が迅速にできる可能性が高いんだ。

一方で、デジタルツインはまだ発展途上にある技術なため、実装までの課題もある。製品モデルの構築や解析手法の確立など、一定の成果を出すためにはどうしても時間がかかってしまう。その分野に明るい人員を用意する必要もあるので、導入段階で少しハードルが高いように感じてしまうのも事実なんだ。

でも、次の導入事例を見れば「デジタルツインの活用は、デメリットにも勝るメリットがある」ときっと実感できるはずだよ。

「デジタルツイン」導入事例

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■航空機エンジンのメンテナンスに活用したGE社

世界最大の総合電機メーカーといわれるアメリカのゼネラル・エレクトリック社(GE社)は、デジタルツインを使って航空機のエンジンをモデリングしている。これまでは経験上のデータや勘を頼りにパーツの交換時期を割り出し、不具合を起こす前に取り替えなければ大きな問題に発展するからと前倒しでメンテナンスを実施していたらしい。でも、それではコストが大幅にかかってしまうことが課題だったんだ。そこで、デジタルツインで取得したデータを活用することに。結果、今ではパーツの使用状況を把握して適切な検査時期を割り出すことに成功しているんだよ。

このように、製造業で効果が高いといわれているデジタルツインだけど、アイデア次第で可能性は無限大だ。代表的な2つの事例を見てみよう。

■初のデジタル試合? FIFAワールドカップ

デジタルツインは、スポーツの現場でもその効果を発揮している。2018年のFIFAワールドカップロシア大会では、ボールや選手の動きをリアルタイムに記録して分析・可視化したんだ。監督はそのデータをもとに最善だと思われる采配へとつなげたんだって。今後、さらに進化すれば選手の疲労度も可視化されるようになり、最適なタイミングでの選手交代やフォーメーションの構築も可能になりそうだね。

■シンガポールが国全体を仮想空間に再現

シンガポールはデジタル技術を活用して国民の生活を豊かにする構想「スマートネイション」の実現に向けて「バーチャル・シンガポール」に挑戦中だよ。人口密度が高く、都市開発も盛んに行われているシンガポールでは、交通網の渋滞や建設時の騒音がたびたび問題視されていたんだ。そこで、仮想空間上に都市を丸ごと3Dデータ化して再現し、新たな建設物を作った場合の交通の流れや工事の進捗具合を可視化できるようにしようというわけだ。

実は、2019年5月には国土交通省がこの事例を参考に「国土交通デジタルプラットフォーム(仮称)」を発表している。例えば、デジタルツインで被災前の地形を構築できていれば、災害が発生した際にスムーズな復旧計画を策定できるといわれているんだ。

製造業だけではなく日本全体に”デジタルツイン旋風“が巻き起ころうとしているんだよ。

デジタルツインを使うことで業界の質の向上はもちろん、より豊かで暮らしやすい国に近づくことができるというわけだね。デジタルツインによって日本のDXがますます加速していくことは、もはや自明の理だ。そのときに備えて、今からしっかりと知識をつけておこう!

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