デジタルツインとは?種類やメリット・活用例をわかりやすく解説

デジタルツインとは、現実世界にあるモノやシステム、プロセスなどを、コンピュータ上で忠実に再現する技術である。

デジタルツインは、現実世界と仮想世界をリアルタイムに連携させることで、現実世界で起こっていることを仮想世界上でシミュレーションしたり、仮想世界で起こったことを現実世界にフィードバックしたりすることができる。

デジタルツインの活用は、製造業や都市開発、エネルギーなど、さまざまな分野で期待されている。




デジタルツインの種類

物理ツイン

物理ツインは、対象物の物理的構造や動作をモデル化したデジタルツインである。データツインは、対象物の状態や動作に関するデータをモデル化したデジタルツインである。

物理ツインは、製品や設備、インフラなどの対象物の物理的な特徴をシミュレーションするために用いられる。例えば、製品の設計や製造プロセスの検討、設備の予知保全、インフラの耐震性評価などに活用できる。

データツイン

データツインは、製品やサービス、顧客などの対象物の状態や動作に関するデータを分析するために用いられる。例えば、製品の品質管理、サービスのカスタマイズ、顧客体験の向上などに活用できる。

デジタルツインのメリット

試作期間の短縮・コスト削減

デジタルツインを活用することで、現実世界で試作を行う必要がなくなり、試作期間の短縮やコスト削減につながる。

例えば、ダイキン工業では、デジタルツインを活用して、空調機器の試作期間を従来の半分に短縮することに成功した。

品質の向上・リスク低減

デジタルツインを活用することで、製品の設計や製造プロセスをシミュレーションできるため、品質の向上やリスク低減につながる。

例えば、旭化成では、デジタルツインを活用して、工場の設備異常を遠隔から検知・予測できるようになり、生産効率の向上につながっている。

予知保全の実現

デジタルツインを活用することで、設備の状態を常時監視し、故障の兆候を検知することで、予知保全を実現できる。

例えば、東京電力では、デジタルツインを活用して、原子力発電所の安全管理を強化する取り組みを行っている。

遠隔での作業支援・技能伝承

デジタルツインを活用することで、遠隔地からでも対象物の状態を把握し、作業を支援したり、技能を伝承したりすることができる。

例えば、日本では、デジタルツインを活用して、高層ビルの建設現場の安全管理を強化する取り組みが進められている。

新たな価値の創出

デジタルツインを活用することで、新たな価値の創出が可能となる。例えば、製品のカスタマイズや、顧客体験の向上などが挙げられる。

デジタルツインは、まだ発展途上にある技術であるが、さまざまな分野でその可能性を広げつつある。今後も、デジタルツインの活用がさらに進むことで、社会のさまざまな課題の解決につながることが期待されている。

デジタルツインの活用例

ここでは、デジタルツインの代表的な活用例をいくつか紹介する。

製造業

製造業では、デジタルツインを活用して、以下のことに取り組んでいる。

  • 試作期間の短縮・コスト削減
  • 品質の向上・リスク低減
  • 予知保全の実現
  • 遠隔での作業支援・技能伝承

例えば、ダイキン工業では、デジタルツインを活用して、空調機器の試作期間を従来の半分に短縮することに成功した。また、旭化成では、デジタルツインを活用して、工場の設備異常を遠隔から検知・予測できるようになり、生産効率の向上につながっている。

建設業

建設業では、デジタルツインを活用して、以下のことに取り組んでいる。

  • 工事計画の効率化・精度向上
  • 安全性・生産性の向上
  • コスト削減

例えば、シンガポールでは、デジタルツインを活用して、都市開発計画の検討を行っている。また、日本では、デジタルツインを活用して、高層ビルの建設現場の安全管理を強化する取り組みが進められている。

インフラ

インフラでは、デジタルツインを活用して、以下のことに取り組んでいる。

  • 運用・保守の効率化・高度化
  • 災害対策の強化
  • エネルギー効率の向上

例えば、東京電力では、デジタルツインを活用して、原子力発電所の安全管理を強化する取り組みを行っている。また、国土交通省では、デジタルツインを活用して、道路橋の老朽化対策を検討している。

エネルギー

エネルギーでは、デジタルツインを活用して、以下のことに取り組んでいる。

  • 発電・送電・配電の効率化・高度化
  • 再生可能エネルギーの導入拡大
  • エネルギー需給の安定化

例えば、東京ガスでは、デジタルツインを活用して、ガスネットワークの効率化を図る取り組みを行っている。また、三菱重工業では、デジタルツインを活用して、風力発電の導入拡大を支援する取り組みを行っている。

医療

医療では、デジタルツインを活用して、以下のことに取り組んでいる。

  • 手術の精度向上・安全性の確保
  • 患者の治療計画の策定・改善
  • 医療従事者の技能向上

例えば、東京大学医学部では、デジタルツインを活用して、医療用ロボットによる手術の精度向上を図る取り組みを行っている。また、東邦大学では、デジタルツインを活用して、患者の脳卒中リスクを予測する取り組みを行っている。

デジタルツインの課題

デジタルツインは、さまざまな分野で活用され、大きな可能性を秘めているが、その一方で、いくつかの課題も存在する。

データの収集・管理

デジタルツインを構築するためには、対象物の状態や動作に関するデータを収集・管理する必要がある。しかし、対象物が複雑な構造や動作をしている場合、必要なデータを収集・管理するのは容易ではない。また、データの取得・更新にコストや手間がかかることも課題である。

シミュレーションの精度

デジタルツインを活用してシミュレーションを行う場合、シミュレーションの精度が重要となる。しかし、現実世界にはさまざまな要素が複雑に絡み合っており、すべての要素を正確にシミュレーションすることは困難である。また、シミュレーションの精度を高めるためには、高性能なコンピュータや高度なアルゴリズムが必要となる。

セキュリティ・プライバシー

デジタルツインでは、対象物の状態や動作に関するデータが利用される。そのため、セキュリティ・プライバシーの確保が重要な課題となる。データの漏洩や改ざんを防止するためには、適切なセキュリティ対策を講じる必要がある。また、データの収集・利用に際しては、個人情報の保護にも配慮する必要がある。

導入・運用コスト

デジタルツインを導入・運用するためには、ハードウェアソフトウェア、システム構築、データ収集・管理などのコストが必要となる。また、デジタルツインの活用には、専門的な知識やスキルが必要であるため、人材育成にもコストがかかる。

活用方法の検討

デジタルツインは、さまざまな分野で活用できる可能性を秘めているが、具体的な活用方法を検討する必要がある。デジタルツインの活用方法は、対象物や目的によって異なるため、慎重に検討することが重要である。

これらの課題を克服するためには、データの収集・管理技術の向上、シミュレーション技術の高度化、セキュリティ・プライバシー対策の強化、導入・運用コストの低減、活用方法の検討などの取り組みが必要である。

まとめ

デジタルツインとは、現実世界にあるモノやシステム、プロセスなどを、コンピュータ上で忠実に再現する技術である。

デジタルツインは、まだ発展途上にある技術であるが、さまざまな分野でその可能性を広げつつある。今後も、デジタルツインの活用がさらに進むことで、社会のさまざまな課題の解決につながることが期待されている。

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