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デジタルツインという概念は近年注目を集めていますが、その起源となったのは、1960年代にNASAが開発した「ペアリング・テクノロジー」にまでさかのぼります。
ペアリング・テクノロジーとは、目標となる環境と実際の環境をリンクさせる手法で、アポロ13号のミッションで、酸素タンクの爆発事故が発生した際には、トラブルシューティングの手段として実際に用いられました。
地上に月と同じ機材設備を複製して、帰還までの状況を高速でシミュレーションし、的確な指示を出すことで、乗組員を無事に帰還させることを実現しました。
ペアリング・テクノロジーは、物理的な複製を用意する手法でしたが、デジタルツインは、現実世界の物体やシステムをデジタル空間で精密に再現し、リアルタイムでデータを収集・解析して、予測や最適化に役立てるという概念です。
このように、デジタルツインは、ペアリング・テクノロジーの精神を受け継ぎつつ、現代の技術を活用して、より高度なシミュレーションやモニタリングを可能にしています。
IoTやAIの進化によって、現実とほぼ変わらない解像度で再現できるようになったため、劇的なスピードで実用化が進められており、デジタルツインの技術がより注目されるようになっています。
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3.デジタルツインに活用される主なテクノロジー
デジタルツインの技術を支えるのがIoT、5G、AI、AR・VR、CAEといった最先端のテクノロジーです。
ここでは、製造業や建設業、医療、都市開発などでデジタルツインを実現するために欠かせない5つの主要技術について、それぞれの役割や活用事例を解説します。
①IoT：モノのデータを収集する基盤
IoTは「モノのインターネット」と呼ばれ、工場の生産ラインやビルの設備、車両などに取り付けられたセンサーを通じて”リアルタイムでデータを収集”する技術です。
デジタルツインは、物理空間の状況を正確に再現する必要があるため、IoTのデータ収集がその大きな基盤となってます。
IoTは、以下のようなケースで活用されています。
| スマートファクトリー | 工場の機械にIoTセンサーを設置し、設備の稼働状況をリアルタイムで監視。 |
| スマートシティ | 交通量やエネルギー消費量を測定し、都市の最適化に活用。 |
| 健康データの管理 | ウェアラブルデバイスから健康データを取得し、患者の状態をデジタルツインで分析。 |
②5G：リアルタイムでのデータ反映
デジタルツインが機能するためには、リアルタイムで大量のデータを送受信する必要があります。そこで欠かせないのが5G(第5世代移動通信システム)です。
5Gは、従来の4Gと比べて超高速通信・超低遅延・多数同時接続の3つの特徴を持ち、通信速度は最大10Gbps以上と4Gの約100倍で、大容量データの瞬時送受信が可能となっています。
遅延は1ミリ秒以下に抑えられるためリアルタイム性が求められる分野に最適で、IoT機器を大量に接続できるため、スマートシティや工場の自動化など幅広い分野で活用されています。
5Gは、以下のようなケースで活用されています。
| 遠隔監視・制御 | 工場やインフラの状態などのIoTデータを5G経由でリアルタイムでモニタリング。 |
| 自動運転 | 車両のツインをクラウドで管理、瞬時データ分析、走行ルートの最適化。 |
| 遠隔医療 | 手術支援や患者のリアルタイムモニタリング。 |
③ AI：収集したデータの分析
デジタルツインにおけるAIの役割として、IoTや5Gによって取得された人力では処理しきれないほどの膨大なデータを分析し、最適な予測や判断を行うことがあげられます。
AIの導入により、デジタルツインが「データの可視化」と「リアルタイムでの管理」という役割から「未来を予測するシステム」へと進化します。
AIは、以下のようなケースで活用されています。
| 予知保全 | 工場やインフラの状態などのIoTデータを5G経由でリアルタイムでモニタリング。 |
| スマートビル | AIがエネルギー使用量を分析し、電力消費量の最適化を提案。 |
| 病気の診断 | 患者のデジタルツインを用いて、病気のリスクを予測し、最適な治療法を提案。 |
④ AR・VR：デジタル空間の視覚化
デジタルツインは、データを数値やグラフで表示するだけでなく、ARやVRを活用して視覚的に表現することも可能です。
AR・VRで、デジタルツインの可視化を強化し、直感的な操作や分析をすることで、よりリアルタイム性を強めたり、完全な仮想環境を構築することで、デジタルツインの活用範囲を広げます。
AR・VRは、以下のようなケースで活用されています。
| 機械のメンテナンス | 作業員がARグラスを活用してリアルタイムで機械の状態を確認。 |
| リスクの洗い出し | VRで建築モデルを作成し、完成前に問題点を洗い出す。 |
| 現場の教育 | VRを活用して、手術のシミュレーションを実施。 |
⑤ CAE：デジタル空間でのシミュレーション
CAE(Computer Aided Engineering)は、コンピュータ上で工学的なシミュレーションを行う技術です。
デジタルツインでは、現実世界のデータをもとに、物理的な現象を再現し、最適な設計や動作を検証するためにCAEが利用されます。
CAEは、以下のようなケースで活用されています。
| テストの実施 | 新製品の設計段階で、CAEを使った衝撃テストや耐久試験の実施。 |
| ARコンテンツの最適化 | 現場のスキャンデータを活用して手順書コンテンツや3Dモデルをマッピングし遠隔でシミュレーション。 |
| 都市インフラ | 橋やビルの耐震性や災害リスクをCAEで解析。 |
こうしたテクノロジーの進化により、デジタルツインの活躍の幅が広がり、現場での活用価値が大きく向上しています。デジタルツインを活用した事例はいくつかあり、それぞれに特色があります。
そこで…
今回は【デジタルツインの活用事例5選】を解説いたします。
4.デジタルツインの活用事例5選
デジタルツインは建設業や製造業などの現場業務で活用されており、導入事例も増えてきています。
本章では、各業界におけるデジタルツインの活用シーンや事例を解説します。
4-1.Diveデジタルツイン機能【ARコンテンツの最適化・事前学習】
【活用技術の重要度 CAE＞AR・VR＞IoT (AI、5Gの重要度は低い)】
Diveのデジタルツイン機能は、あらかじめ用意したScaniverse等の3Dスキャンアプリから得られる現場スキャンデータを活用して手順書コンテンツをマッピングし、手順書参照の事前確認、最適化を効果的に行うことを主目的としているCAEを活用した機能です。
Diveの主要機能である、動画マニュアル、ARマニュアルをより拡張的にご利用いただくために、実際の現場でスマートグラスを活用してARコンテンツを作成したり参考するための事前準備として、現地に出向かずにコンテンツ配置のシミュレーションを行うことができます。
デジタルツインをつかった教育を可能にし、現場に行く前の作業内容理解を向上させるとともに、構築した空間認識AR情報と連携できるため、現場で構築したコンテンツをオフィスでも確認ができます。
(参考：https://divedx.com/ja/)
4-2.Matterport【建築・不動産】
【活用技術の重要度 IoT＞AR・VR＞AI＞5G (CAEの重要度は低い)】
Matterportは、専用カメラやスマートフォンを使って物理空間のデータを収集するため、IoT技術が不可欠となります。物理空間を高精度な3Dモデルとしてデジタル化するためのデバイスとサービスの両方を自社で提供しています。
ユーザーは、専用の3Dカメラや360度カメラを用いて空間をスキャンし、そのデータをクラウド上で処理することで、詳細なデジタルツインを生成できます。
生成された3Dモデルは、Matterportのクラウドプラットフォーム上で管理・編集が可能で、このプラットフォームではモデル内にタグや注釈を追加したり、他のツールやサービスと連携することができます。
3DモデルをバーチャルツアーやVRで視覚化して活用するため、AR・VRの技術も必要になります。また、自動スキャン補正や3Dモデルの最適化にAI技術が、高解像度の3Dモデルをクラウドにアップロードする際に5Gがそれぞれ活用されます。
デバイスで取得したデータとクラウドサービスを組み合わせることで、ユーザーは物理空間のデジタルツインを効果的に活用し、業務の効率化や情報共有、現場教育の促進を図ることができます。
(参考：https://matterport.com/ja)
4-3.m-FLIP【工場DX・生産管理】
【活用技術の重要度 IoT＞5G＞CAE (AI、AR・VRの重要度は低い)】
株式会社村田製作所のm-FLIPは、製造業向けの業務改善ソリューションで、m-FLIPの原型となるソフトウェアは、村田製作所の自社開発によるシステムです。現在では、海外工場を含む20以上の自社生産拠点で10年以上の利用実績があり、製造装置の稼働率をIoT技術と村田製作所の改善活動ノウハウで最大化させるソリューションです。
生産設備がチョコ停、段取り、点検、故障、休憩などの理由で停止するのを見える化し、改善できる粒度まで停止要因を細分化することで、設備稼働率の最大化に向けた対策を検討、実施することが可能となります。
m-FLIPのシステムは、工場のIoTデバイスからデータをリアルタイムで収集するため、超低遅延・高速通信の5Gが不可欠となります。
データの収集や管理、データの見える化だけでなく、取得したデータを元に、課題の明確化、新たな課題の発見、改善に向けたサポートまでワンストップで提供しているサービスになります。
(参考：https://solution.murata.com/ja-jp/service/m-flip/)
4-4.Project PLATEAU【まちづくり・都市計画】
【活用技術の重要度 AI＞IoT＞CAE＞5G＞AR・VR】
Project PLATEAUは、国土交通省が推進する日本全国の都市デジタルツイン実現プロジェクトです。3D都市モデルを整備し、様々な分野でのユースケースを開発するとともに、オープンデータとして提供することで、誰もが自由に都市データにアクセスし、AIによるシミュレーションや、まちづくり、防災、AR・VRなどさまざまな用途に活用できる仕組みを構築しています。
これにより、都市のデジタル化を促進し、まちづくりのDXを実現するとともに、オープン・イノベーションの創出を目指してます。
都市の3Dモデルは、都市計画・開発の様々な場面で利用することができます。例えば、交通の流れやバス停の混み具合、駐車場の空き状況や建物、公共施設に必要なスペースの把握、交通システムから排出されるCO2の量、自然災害など、都市空間が持つさまざまなデータ・機能・特徴を把握しシミュレーションすることができます。
(参考：https://www.mlit.go.jp/plateau/)
4-5.Welbyマイカルテ【医療・健康管理】
【活用技術の重要度 IoT＞5G (CAE、AI、AR・VRの重要度は低い)】
Welbyマイカルテは、糖尿病や高血圧、脂質異常症などの生活習慣病の自己管理をサポートする無料アプリです。このアプリをスマートウォッチなどと連携させて利用することで、血圧、血糖値、体重、食事、運動、睡眠などの日々の健康データを簡単に記録・管理できます。
患者がリアルタイムでWelbyマイカルテに入力した血糖値、食事、運動などの生活習慣に関するPHRデータと、MRIやCTスキャンといった患者ごとの医療情報を組み合わせることで、身体部位のツインを構築し正確な治療の予測に活用することができます。
これらの活用により、医師は患者の健康状態を把握し、個別の状況に応じた適切な療養計画を迅速に作成できるようになり、医師と患者の連携が強化され、治療の質が向上します。
上記の治療データを活かし、医師と患者が合意した療養計画をもとに、診療報酬を請求する際に必要な「療養計画書」を厚生労働省の定めた様式に則った書式でPDFとして出力可能なため、計画書作成の手間が大幅に削減され、医師は必要な書類を迅速かつ正確に作成できます。
(参考：https://karte.welby.jp/)
今回は"デジタルツインの活用事例5選"をご紹介しました。デジタルツインは、IoT、5G、AI、AR・VR、CAEといった最先端技術の組み合わせによって実現されます。これらの技術が相互に連携することで、リアルタイムでのデータ収集・分析・シミュレーションが可能となり、さまざまな分野で革新をもたらしています。今後、これらの技術がさらに進化することでデジタルツインの活用範囲はますます広がり、企業のDX推進に欠かせない技術としてより動向が注目されるでしょう。
「Dive」では、今回説明したデジタルツインを活用したソリューションを、動画マニュアルと合わせて、ARマニュアル機能を活用した拡張機能として提供しております。
動画マニュアル、ARマニュアと同様に直感的にツインが活用できるデジタルツイン機能をご用意しておりますので、ぜひ「無料トライアル」よりお試しください。もちろん、お問合せフォームからのご連絡もお待ちしております。
ご覧いただきありがとうございました。
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