デジタルツインってなに？ サクッと知りたいあなたへ

デジタルツインは、シミュレーション技術の進化版とも呼べるもので、簡単に言うと、「現実世界にあるものとそっくりなデジタルモデルを作り、リアルタイムシミュレーションによって、観察や制御を行う技術」です。

デジタルツインという言葉自体は、見ての通り「デジタル」と「ツイン（双子）」の二つの言葉から成り立っています。

これは、現実世界の物事を仮想世界に再現した状態が、まるで双子のようにそっくりであるところからきています。

この記事では、デジタルツイン技術の概要と応用例、導入メリットについて解説していきます。

近年、リアルタイムシミュレーションとデジタルツイン技術は、さまざまな分野で注目を集めています。

これらの技術は、現実世界の物事をモデル化し、リアルタイムでデータを収集・分析することにより、多くの産業・分野で役立てられています。

リアルタイムシミュレーション

リアルタイムシミュレーションが一般に言うシミュレーションと違う点は、「時間経過に対する経過を把握する」ことにあります。

現実世界の物事や特定のシステムを、コンピューター上に仮想的に再現するところまではどちらも同じですが、リアルタイムシミュレーションでは、そのシステムが時間経過と共にどのように振る舞うかを、「実際の時間と同じ速度でシミュレートする」ところが異なっています。

デジタルツイン技術

デジタルツインでは、現実世界の物事を仮想世界に“非常にリアルなデジタルモデルとして再現”します。そのモデルを使用したシミュレーションにより得られた知見は、再度、現実世界にフィードバックすることが可能になります。

さらに、この「リアルに再現されたデジタルモデル」と「AIや機械学習」とを組み合わせることにより、高度な予測と最適化も可能になります。

これにより、既存システムやプロセスの監視、最適化にも役立つばかりか、故障予測や危険予測といったことにも役立たせることができます。

製造業界などでは、刻々と変化する生産設備や環境情報といったパラメータをセンサー等で収集し、デジタルモデルにリアルタイムで反映することで、生産設備や生産上の問題を早期発見し、生産効率の向上につなげられます。

リアルタイムシミュレーション × デジタルツイン技術

リアルタイムシミュレーションとデジタルツイン技術を製品開発に応用すれば、設計の問題や課題を素早く発見し、修正することができるようになります。

試作品を作製し、様々な環境で評価を行い、課題の洗い出しと修正を繰り返すという従来の開発ステップでは、製品化までに時間と費用が多くかかってしまいます。

しかし、テスト環境までも仮想世界に構築することができれば、製品の設計から評価、課題抽出、修正といった作業がコンピューター上で可能となります。

これにより、開発プロセスの効率向上が見込め、多くの検証を行えることによる品質向上にもつながります。

メリット1：効率の向上

物理プロセスをリアルタイムでモデリングすることによって、問題が発生する前に予測し、修正できるため、生産性が向上し、コスト削減が見込めます。

これは製造業やインフラ管理などのさまざまな分野に貢献する重要なメリットになります。

メリット2：リスク管理に役立つ

シミュレーションを通じて異常や危険な状況を事前に識別し、事故や故障を防ぐことが可能になります。

生産設備などの安全性、自動車や交通インフラの安全性や、災害時の被害予測などを確認することで、生産現場や人々の生活の安全性を向上させることが可能です。

メリット3：環境への影響を軽減することに貢献

適切なモデリングと最適化により、エネルギーの無駄を削減し、持続可能性を向上させることができます。

これは地球環境への配慮がますます重要とされる現代において、大きなメリットと言えます。

上記で、有用性やメリットについて述べましたが、デジタルツイン技術を導入する際には、いくつかの制約や課題も存在します。

制約：データの収集と分析

デジタルツインを活用するためには、リアルタイムで大量のデータを収集し、それを分析する必要があります。

しかし、大量に設置する必要があったり、センサーが高価であったり、そもそもセンサーの設置自体が難しい場合など、データを収集するためにコストや技術的な制約が発生します。

また、取得したデータの品質や信頼性も考慮しなければなりません。間違ったデータを使用してシミュレーションを行う事で、実際と異なった結果を得てしまう可能性があるためです。

課題①：デジタルツインの設計と構築

デジタルツインを活用するためには、物理的なオブジェクトやプロセスを正確にモデル化する必要があります。

しかし、これは専門的な知識と技術を必要とする作業であり、モデルの作成にも時間と手間がかかるため、デジタルツインを導入する際にはこれらを考慮した課題解決が重要になります。

課題②：セキュリティ上のリスク

デジタルツインは、ネットワーク経由で現実世界の対象物やプロセスと通信するため、サイバーセキュリティ攻撃の標的となる可能性があります。

攻撃者がデジタルツインに侵入し、データを改ざんしたり、制御を乗っ取ったりすることで、生産設備に支障をきたしたり、重要な機密が漏洩したりする可能性があります。

企業はこういった安定性や安全性を脅かす脅威に対し、セキュリティを確保するための対策を講じる必要があります。

デジタルツイン技術はまだ発展途上であり、将来の進展と可能性に期待が寄せられています。

今後の進歩により、デジタルツインはより高度な予測や最適化が可能となるでしょう。

さらに、AIや機械学習との組み合わせにより、デジタルツインの能力はさらに拡大することが期待されます。

最近話題の生成系AIと組み合わせることで、AIによって開発された製品や自動車、都市が誕生するかもしれません。

今後の技術の発展により、デジタルツインはより使いやすく、より多くの企業が活用することができるようになるでしょう。

当社には、さまざまな分野の開発・設計エンジニア（IT、機械、電気・電子）が多数在籍しております。

・デジタルツイン技術の導入や活用を考えているが、必要なリソースが不足している
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など、お悩み事がありましたら、お気軽にご相談ください。