デジタルツインとは、製品の実体、プロセス、人、場所を仮想環境内に再現することで、その物理的な対象を理解し、予測できるようにする技術です。デジタルツインには 3 つの要素があります。それは、実体のデジタル定義(CAD、PLM などから作成)、対象の運用/利用データ(モノのインターネット (IoT) や実世界の遠隔測定などから収集)、および、意思決定に役立てるためにデータを関連付けて表示させる情報モデル(ダッシュボード、HMI など)です。
デジタルツインには多様な形態があり、その複雑さはさまざまですが、主に以下の 4 つの実体領域に分けられます。
製品
製品の開発から顧客環境での運用、廃棄に至るまでの製品ライフサイクルを把握できます。
業務プロセス
製品やサービスを生み出す製造業務や生産活動を表現できます。
人
作業に関する情報を作業員に提供、またデータを取得することで、業務プロセスが効率化します。
場所
工場やワークステーションなどの場所の仮想化を通して、環境内の複雑な構造を把握した状態で作業に取り組めます。
PTC をパートナーとする Howden 社は、拡張現実 (AR) や IoT などの技術を導入して没入型コンテンツの力を証明しています。Howden 社の目標の 1 つは、デジタルツイン技術を活用することで、導入した製品の稼働時間を向上させ、顧客のビジネスリスクを低減することです。
スペーシャル・コンピューティングと分析の新しい技術により、実体空間のデジタルツインが可能になります。空間分析では複数のデータセットを統合し、工場の俯瞰図と詳細図の両方を作成できます。こうして空間内の動きを可視化し、プロセスやパフォーマンスの改善方法について、データに基づいた提案を行えます。PTC Reality Lab のビデオでその方法をご確認ください。
産業界では、現実の世界に関して大量のデータが生成される中、そのデータを製品、業務プロセス、人、場所を定義する IT システムにマッピングして、デジタルスレッドを強化する動きが進んでいます。企業が持つデータ全体の価値を引き出せる手段として、デジタルツインはデジタルトランスフォーメーション (DX) の重要な戦略的促進因子であることが急速に証明されつつあります。
「デジタルツインの現状 2022 年度版」では、デジタルツインがエンジニアリング、製造、サービスの各分野のビジネスに与える影響について調査しています。デジタルツイン戦略には課題もありますが、この取り組みがもたらす潜在的な大きなメリットについても概説しています。
デジタルツインの業務適用は、まだ成長の過程にあるといえます。この技術は、リアルタイムのフィードバック、さらにモニタリングによる予測や知見を取得する機能を備えています。こうした能力を通して、サービス提供の強化など、収益の新たな機会を見込めます。このようなユースケースの結果、設備の稼働時間の延長や故障対応時間の短縮により、顧客満足度とロイヤルティが向上します。
PTC のお客様を多面的に調査したところ、デジタルツインがメリットをもたらす分野は設計、製造、サービスおよび保守の 3 つであることがわかりました。各分野の詳細については、以下をご確認ください。
設計分野におけるデジタルツイン技術は、その製品の現場での使い方を詳しく理解するためのレンズとして機能し、チームはそのデータを活用することでより良い製品を開発できます。このクローズドループ型の設計プロセスを通して、製品の形状、適合性、機能、さらに品質を、いずれも静的な仕様書に頼っていては実現できないレベルにまで最適化できます。
デジタルモデルとシミュレーションツールの活用により、設計部門は実体を持つ試作品を作成する前に、場合によっては試作品なしでも、製品の機能と能力を十分に検証できます。こうした設計の初期段階での検証を通して、コストのかかる設計後期の手戻りを削減し、市場投入までの期間を短縮できます。
製造業ではデジタルツインの適用が拡大し続け、さまざまな製造業務にメリットをもたらしています。その中でも、工程のデジタルツイン化は生産状態の可視性と計画性を高めることで、サプライチェーン全体で運用上の俊敏性とスループットを向上させ、生産工程全体の効率を最適化します。
具体的なユースケースとして、生産モニタリング、設備モニタリング、機械診断、視覚的な組み立て指図サポート、予知保全、現場の生産能向上、工程の最適化などがあります。
デジタルツインはサービス部門や保守部門のサポートに活用できます。デジタルツインによって提供するサービスの質が向上し、稼働時間の増加と是正・修正時間の短縮によって顧客満足度が向上します。デジタルツインは、保守部品の特定や供給、現場の作業員への作業手順の視覚的なガイダンスと検証、リモートモニタリング、予測保守や予知保全などにも活用されています。
製造企業では、デジタルツインのメリットが徐々に表れています。ユースケース全体で考えられるメリットは以下です。
デジタルツインは、製造メーカーに大きな可能性をもたらします。この技術を通して、次世代製品の改良、業務プロセスのボトルネックの特定、あるいはサービス技術者がより迅速に修理を行えるようなサポートの提供も可能になります。適切なユースケースや適用方法を検討する際の参考として、デジタルツインの各トピックに関するソートリーダーの考察をご確認ください。
デジタルツインのユースケースは、複数の業界や複数の部門(エンジニアリング、製造、サービス)に適用できます。デジタルツインを実際に適用した結果、どのような価値がもたらされるのかをご紹介します。
デジタルツインの初歩的な知識や今日の活用方法を知りたい場合、このブログは最適な入門書です。デジタルツインが製品やプロセス、場所にどのような変革をもたらすかをご確認ください。
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