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デジタルツインとは？製造業におけるメリットや導入の課題などを紹介！

2024.08.27更新

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この記事を書いた人

長谷川

FREE AID編集部機電系専門ライター Div.
アナログ回路設計・営業を経験した後ライター＆ディレクターとして独立。
電気電子・ITジャンルを得意とし、正確で分かりやすい情報の発信を行っています。

AIやビッグデータの進化とともに注目度を増している「デジタルツイン」。名前は聞いたことがあるものの、どんな技術か分からない方も多いのではないでしょうか。そこで本記事では、デジタルツインとは何かや、特に注目を集めている製造業との関連を重点的に紹介します。

この記事の目次

デジタルツインとは

デジタルツインとは、センサー等で取得した情報をもとに、現実世界と同じ物体や環境を仮想空間上に再現する技術のことです。仮想空間（デジタル）上に現実世界の双子を作ることから、デジタルツインと名付けられています。デジタルツインは、現実のリアルタイムな変化を仮想空間上で再現できるのが特徴で、シミュレーションの高精度化から安全性の確保、サービス品質の向上までさまざまな用途で活躍が期待されています。特に製造業においては業務の変革によって大きなメリットが得られる可能性があることから、高い期待が集まっています。

デジタルツインが製造業に求められる理由

それでは、なぜ製造業においてデジタルツインが特に期待されているのか、深掘りして解説しましょう。

開発期間・コストが大幅に短縮できる

製造業では製品が不具合なく動くことが要求されるため、開発時には現実の環境に近い試験環境を用意して様々な試験を行い、不具合が起きないことを確かめなければなりません。しかし、デジタルツイン上で現実と変わらない高精度なシミュレーションが行えるなら、現実で行っている試験を省くことができます。試験期間やコストの大幅な改善につながるため、製造業の競争力強化が実現できます。

不具合の発見・対策が非常に簡単になる

量産後の市場で不具合が発生した際、通常ならばその検証と対策に多大な時間が必要です。そもそも検証時には不具合が再現しないことも多く、問題が特定できないこともしばしばあります。しかし、不具合時のデータをリアルタイムに取得しシミュレーションで再現できれば、不具合を再発させる手間がかかりません。さらに、不具合時の周囲環境や動作状況のデータが容易に手に入るので、問題の原因が非常に分かりやすくなり、検証・対策が簡単になります。

サービス品質を向上できる

製品にセンサーを埋め込んで情報をリアルタイムに取得することで、サービス品質を向上させることも可能です。例えば建設機械の部品の消耗度を計測することで、部品が壊れる前の最適なタイミングで部品を交換し、修理によって生じる時間ロスを無くすといったことが行えます。他にも多岐にわたる新しいサービスが提供できるようになるので、製品の価値がより高くなります。

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デジタルツインとシミュレーションの違い

続いて、デジタルツインが従来のシミュレーションとどのように違うかについても解説しましょう。まず、デジタルツインの最も大きな特徴は、現実世界に起きる変化をリアルタイムに観測し、仮想空間上に再現できる点です。これまでのシミュレーションで現実に近い条件をエンジニアが入力していたことと比べると、圧倒的に正確さが高まり、信頼できるシミュレーション結果が得られます。

また、デジタルツインは従来のシミュレーションより分析できる規模が大きいのも特徴です。現実のデータが使える分、IoTで得られたビッグデータにより様々な状況を構築し、シミュレーションできるので、費用や規模を問わずあらゆる解析が行えます。

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デジタルツインを実現するための課題

このように、様々なメリットが見込めるデジタルツインですが、実際に採用するにはいくつかの課題があり、ハードルが高いのが現状と言えます。主な課題について紹介します。

導入コストが高い

最も大きな課題となりがちなのが、デジタルツイン構築・維持にかかるコストです。デジタルツインを実現するにはIoTに必要な大量のセンサーや通信インフラ、高性能なシミュレーションツールなどを揃えなければならないので、高いイニシャルコストがかかります。また、デジタルツインの運用コストや、システムのメンテナンス費などのランニングコストも合わせると非常に高額になりがちなので、かなりの予算を準備する必要があります。

データ変換が必要

センサー等で得たデータはそのまま利用できるわけではないため、デジタルツインの形式に合わせたデータ変換を行う必要があります。ただ、デジタルツインには多種多様なデータを活用するため、それぞれのデータを標準化して利用するのは大変です。特に既存のシステムと連携を取りたい場合は、データの互換性がないことが多いなど、様々な場面でデータ変換がデジタルツインの実現における障壁となるでしょう。

人材の不足

デジタルツインを実行できる技術者が不足しているのも大きな足かせになります。デジタルツインは利用するデータの品質や、分析方法などによって結果の精度も大きく変わります。そのためデータ分析のスキルを持ったエンジニアが担当する必要がありますが、デジタルツイン自体が新しい技術であり、人材を獲得・育成するのは難易度が高いです。外注する手もありますが、最適な結果を得るためのコミュニケーションを行うために自社にも人材が必要なので、いずれんせよ活用する前に人材を確保しなければならないでしょう。

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まとめ

今回は、最近注目を浴びている「デジタルツイン」について、意味や導入メリット、課題などを解説しました。デジタルツインは現実に起きる現象を仮想空間上に再現できる技術で、特に製造業において様々な価値を生み出せると期待されています。

現在はまだ新しい技術であり、コスト面などの課題から実際に導入するにはかなりのハードルがありますが、今後の業務を革新する可能性があることから、今後どんどん導入が進むことが予測されます。ぜひ今後の動向をチェックしておきましょう。

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