デジタルツインとは、現実世界から収集したデータを、仮想空間上に再現する技術を指し、IoTやAIなどの技術が発展してきたことで注目が集まっています。本記事では、製造業においてデジタルツインが注目されている理由やメリット、実際の取り組み事例などについて解説します。
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デジタルツインとは？
デジタルツインとは、現実世界の環境や物体からデータを収集し、コピーしたものを仮想空間上に再現する技術です。
仮想空間上に再現された世界は、パソコンやタブレット端末、ゴーグルなどでその場にいなくてもリアルに体験できます。デジタルツインを使うことで、未来に起こることをシミュレーションすることも可能です。
このデジタルツインは、特に製造業においての活用が注目されており、取り組む企業も増えています。
なぜデジタルツインが注目を集めているのか、また活用のメリットとは何かを解説します。
デジタルツインが製造業で注目される理由
仮想空間上に、実際の空間を複製するには膨大な情報収集が必要であり、従来はデータ収集に多くの人手を使っていました。しかし、昨今ではIoTなどの技術が発達したことで、データ収集が高精度かつ瞬時に行えるようになり、デジタルツインはより現実世界の情報をリアルタイムに再現できるようになっています。
これにより、製品開発や製品工程の業務効率化を実現でき、産業のイノベーション推進につながる可能性を秘めているため、製造業の分野で注目を集めています。
デジタルツインのメリット
デジタルツインを活用することで、製造現場で起きている出来事や状況を高い精度で可視化できるため、製造・オペレーションの効率化、リードタイムの短縮、コスト削減が可能です。また、デジタルツインのシミュレーションにより試作品の数を減らすことができ、材料費や人件費を削減できます。
その他にも、デジタルツイン上に過去データを蓄積でき、問題が起こったときの原因分析が容易にできることから、適切なタイミングでアフターサービスを行うことができます。
デジタルツインにおけるメリットは以下記事にて詳しく解説していますので、あわせてご覧ください。
デジタルツインは、近年必要性が高まるDX（デジタルトランスフォーメーション）とも深く関係する技術であり、今後の製造業にとって重要な要素と言えます。
次章ではデジタルツインがどのような技術によって構成されているのかについて解説します。
デジタルツインを構成する４つの技術
デジタルツインを構成する技術は主に「IoT」、「AI」、「AR・VR」、「5G」の4つです。以下ではそれぞれについて解説します。
IoT
モノのインターネットを意味するIoTは、あらゆるモノがインターネットにつながり、相互に情報通信ができる技術です。
例えば、工場内の「機械が故障しそう」、「機械の稼働状況が悪い」といった情報を自動で送信して管理者に知らせます。送信された情報は可視化されるため、管理者は課題や改善点などを容易に把握できます。
センサーやカメラなどを通じて、仮想空間に再現したい対象物や対象となる環境のデータを収集するために、IoTはデジタルツインにおいて必要不可欠な技術です。
AI
人工知能とも訳されるAIは、IoTで収集された膨大なデータを効率的に処理、分析するために用いられます。
AI技術をデジタルツインに用いることで仮想空間上の対象物などを高精度で分析し、新たな製造法の発見や試行、不備の発見や改善につなげることができます。
AR・VR
AR（拡張現実）とは現実の空間に情報を付加することで、現実を拡張する技術です。
良く似た技術として挙げられるVRは、まるで仮想空間を現実世界かのように体感できる技術のことです。
これらの技術をデジタルツインに活用することで、リアリティのある視覚化を実現でき、実際に将来起こりうる現実世界での変化に備えられるようになります。
5G
上記でご紹介したような技術を活用するためには、大量の情報を高速にやり取りできる通信技術が必要不可欠です。そこで用いられる技術が5Gです。
5Gとは「第5世代移動通信システム」のことであり、高速だけでなく、低遅延・大容量でデータを送受信できます。実際に、従来の4Gと比べて通信速度は20倍、遅延は10分の1、同時接続台数は10倍の効果があり、これからの社会を支えるネットワーク技術と言われています。
日本では、2020年3月に都市部を中心にサービス提供が始まっており、高速・低遅延・大容量なことから信頼性が高く、デジタルツインにおいても活用が広がっていくと期待されています。
次章では、こうした技術を用いたデジタルツインに実際に取り組んでいる企業の事例をご紹介します。
大手製造業でのデジタルツイン取り組み事例３選
①：建設機械メーカー
ある大手建設機械メーカーでは、建設現場の見える化にデジタルツインが活用されています。
ドローンによって建造物や樹木などを取り除いた地表面を測量し、地形を3Dデータ上にて見える化します。そして、その3Dデータ上に完成地形設定データを重ね合わせることで、施工計画の立案の効率化やダンプトラックの走行ルートの最適化などを実現しています。
②：総合電機メーカー
アメリカに拠点を置く大手総合電機メーカーでは、航空機エンジンに取り付けたセンサーを使って、エンジンの稼働状況や粉塵レベルなどあらゆるデータをリアルタイムに収集・モニタリングしています。そして、風や雨などの気象データも踏まえつつ、仮想空間に現実空間の状況を再現しています。
仮想空間上でAIにエンジンを分析させることで、エンジンの適切な検査時期の把握が可能になり、不必要な検査を無くすことから、コスト削減にもつながっています。
③：空調機器メーカー
日本の大手空調機器メーカーでは、製品の製造工程を仮想空間上で再現することで、業務効率化やコスト削減を成功させています。
製造設備に取り付けられたセンサーやカメラを通じて収集されたデータを基に、仮想空間上で組み立てやプレスといった各工程を再現することで、トラブルの予測や早期発見、生産技術の向上などにもつながっています。
本章では、デジタルツインによって業務効率化やコスト削減に成功した事例の一部をご紹介しました。次章では、デジタルツインをはじめとするDXを推進するためのソリューションとしてrBOMをご紹介します。
DX推進の一歩として基盤業務と周辺業務のデータ連携を
デジタルツインをはじめとするDXを実現するためにも、まずは現場の課題を把握し、デジタルによって解決できる仕組み作りが重要です。その第一歩として、生産管理システムを用いて各種データを連携させ、一元管理できることが重要です。
生産・販売管理ソリューション「rBOM」では、部品表を中心に「モノと情報」の一元化・共有化を行えます。全部門のデータが連携した「つながる工場」を実現できることから、部品表の設計変更などの情報をリアルタイムで共有でき、精度の高いモノ作りを実現できます。
このように、rBOMを導入することでDX推進の一歩を踏み出すことができます。
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