デジタルツインデータモデルの精度が成功の鍵を握る
この記事の重要なポイントは次のとおりです。
- デジタルツインはまだ初期段階ですが、産業部門やその他の場所でデジタルトランスフォーメーションを加速しています。
- COVID-19は、デジタルツインテクノロジーに新たな関連性をもたらし、リモートモニタリング、予知保全、自動処理などのタスクを支援します。
- ただし、デジタルツインモデルの信頼性は、デジタルツインデータモデルの精度に依存します。
企業がデジタルトランスフォーメーションの道を歩むとき、デジタルツインは重要なツールです。サイエンスフィクションのようなステータスにもかかわらず、デジタルツインは実際の生活や、産業やその他の環境で出現し始めています。
デジタルツインはまだ初期段階にありますが、すでに企業のデジタル化の取り組みを劇的に支援し始めています。まだ発展途上の分野では、定義は流動的なままです。一部の人にとって、デジタルツインは、設計段階のプロトタイプ、展開されたときのインスタンス、または運用中に他のツインと組み合わされたときの集合体です。双子をアセットツイン、ネットワークツイン、またはプロセスツインに分類して、ケーキを別の方法でカットする人もいます。
デジタルツインのこれらの使用法のいくつかと、モノのインターネット（IoT）デバイスとのコンバージェンスを検討してください。
- 進歩にはさまざまな形があります。ロッテルダム港は、IBMデジタルツインとセンサーを使用して、効率的な係留時間と出発時間を予測しています。
- 電力業界の資産管理者であるCPVは、GE Digitalパフォーマンス管理ソフトウェアを使用して、重要なプラントプロセスのデジタルツインを作成すると同時に、AIを適用して容量を増やし、燃料使用量を削減します。
- フォードは、予測デジタルツインテクノロジーを自動車のパワートレイン製造プロセスに統合しました。
- アトスとシーメンスは、重大なCOVID-19パンデミック生産の圧力に対応するための大規模な製薬会社の取り組みの一環であるデジタルツインパイロットに着手しました。
これらおよびその他のデジタルツインの例は、コンピューターシミュレーション、製品ライフサイクル管理、ソフトウェアモデリング、仮想現実および拡張現実、ロボット工学、機械学習など、いくつかの異なるテクノロジーを組み合わせたものです。デジタルツインは、オブジェクトとシステムのますます洗練された仮想ソフトウェア表現を作成し、それらの「デジタルスレッド」からのフィードバックは設計オプションに情報を与えることができます。製品、プロセス、またはモデル間のデータは、場合によってはエンドツーエンドの運用を積極的に導くことができます。
今日、産業用IoTのデジタルツインは、ITマネージャーに馴染みのあるトレードオフに対する新しい見方を示しています。機会はありますが、このフロンティアにはリスクもあります。実装者はハイテクの展望を慎重に独自のデジタルツインユースケースに抽出する必要があるためです。
デジタルツインテック：一夜にして成功を収める
ほとんどの「一晩の成功」の話のように、デジタルツインは新しいものではありません。 NASAがアポロ宇宙計画でシミュレーションを使用したことで、デジタルツインテクノロジーの種が生まれました。今日の双子の基盤は、1970年代にさかのぼるコンピューター支援製図（CAD）と体積モデリングの進歩によって大いに可能になりました。 「デジタルツイン」という用語は、製品ライフサイクル管理の分野で20年前に普及し始めました。現在、GEは200万を超えるデジタルツインの生産を数えています。テスラは、販売するすべての車のデジタルツインを作成すると言われています。
しかし、デジタルツインが長い歴史を持っている場合、彼らは現在に新たな関連性を見出しました。 COVID-19は、デジタルツインに新たなスポットライトを当てました。リモート資産監視、予知保全、およびプロセス自動化は、すでに双子の適切なターゲットでしたが、COVID-19はさらなる理論的根拠を提供しました。
最近のGartnerの調査によると、企業の27％が、デジタルツインを自律型機器、ロボット、または車両として使用することを計画しています。 COVID-19の経験は大きな推進力です。調査会社は、2023年までに、IoTを導入している中規模から大規模の企業の3分の1が、COVID-19関連のユースケースに動機付けられたデジタルツインを少なくとも1つ実装すると予測しています。
デジタルツインの父
今日のデジタルツインの新機能は、産業用モノのインターネット（IIoT）に参加できることです。 Michael Grieves博士によると、IoTセンサーデータを活用することは、デジタルツインの次の段階への鍵です。彼は、製造業でデジタルツインの概念を最初に提唱し、2002年に基礎を築いたと広く認められています。
グリーブスが最近アメリカ機械学会（ASME）のデジタルツインサミットで講演したとき、IoTは最前線で中心的存在でした。先に作業があります、と彼はアドバイスしました。
「基本的に、製品自体からIoT情報の収集を開始し、その情報をまとめることができる必要があります」と、現在フロリダ工科大学の先端製造部門のチーフサイエンティストであるGrieves氏は述べています。
彼は、今日のデジタルツインのデータ収集はほとんどアドホックであると述べましたが、焦点はまもなく、より大きな工場環境内でのデジタルツインの統合に集中するでしょう。彼によると、デジタルツインの次のステップは「運用の維持」です。 AIと機械学習をリアルタイムのセンサーデータと組み合わせると、彼の推定では「インテリジェントデジタルツイン」の到来を告げるでしょう。このような実装により、デジタルツインは、シミュレーションとプロトタイプモデリングのルーツからさらに離れ、進行中の運用に深く入り込むことができます。
デジタルツインデータ
産業環境におけるデジタルツインの可能性は、主に運用効率の向上を中心に展開されます。リソース、プロセスステップ、またはダウンタイムのわずかな節約は、企業全体の大幅な節約にまで拡大できます。
実装を成功させるには、忠実度を慎重に検討する必要があります。つまり、デジタルツインが物理ドメインと仮想ドメインの間で転送するパラメータの精度のレベルです。
忠実度はデジタルツインデータ収集の精度と密接に関連しており、ユースケースに基づいて慎重に管理する必要があります。デジタルツインがその仕事をするためにすべてのデータが必要なわけではありませんが、データ収集の焦点を狭めるには試行錯誤が必要になる場合があります。
そして、いつものように、明確なビジネス目標が全体的な取り組みを推進する必要があると、業界ウォッチャーは強調しています。
CTOデジタルツインコンソーシアムのバイスプレジデント兼ディレクターであるダンアイザックス氏によると、質問は「デジタルツインを実行するために採用されている仕事は何ですか？」
です。「私たちはさまざまなアプローチを見てきました。しかし、明確に定義された問題から始めて、生産性の向上やダウンタイムの短縮などの目標を追求し、実現可能なことに焦点を当てることが最善です。」と彼は言いました。
Issacsは、Digital Twin Consortiumを、標準的な定義を達成し、業界を超えた取り組みを組み合わせるためにObject Management Group（OMG）によって立ち上げられたプログラムとして説明しました。同氏によると、このグループは今年初めに結成されて以来、150人近くのメンバーに成長したという。そのメンバーリストには、Autodesk、Bentley Systems、Dell、GE Digital、Microsoft、Northrop Grumman、およびメリーランド大学が含まれます。
デルテクノロジーズのCTOオフィスのチーフアーキテクトであり、OMGのインダストリアルインターネットコンソーシアムの役員であるSaid Tabet氏によると、デジタルツインを使用する場合、実装者とアーキテクトは同様にシステムの遅延要件を理解する必要があります。
「すべてがリアルタイムであるとは限らず、すべてのリアルタイムが同じであるとは限りません」とTabet氏は述べています。言い換えれば、超リアルタイムの応答率を追求することは実行可能ではないか、必要ではないかもしれません。
一方、物理とデジタルの同期に注意を払うことも重要です。
「成熟度モデルを実装すると、このプロセスをガイドするのに役立ちます。また、[データ]の粒度に関しては、結果と初期結果に焦点を当てることが重要です。これらはユースケースによって異なるためです」とTabet氏は警告しました。
サプライチェーンとロジスティクスは、デジタルツインが足場を固めている分野であり、モデリングの観点から、デジタルツインの物理的忠実度に関する決定をどのように設定できるかについての例を示しています。 TwinBuilderソフトウェアの概要。
「サプライチェーンには重要なコンポーネントがあり、これらのいくつかはより深いレベルの忠実度でモデリングする必要があります」とKher氏は述べています。 「製品には物理学があります。」
例として、彼は、COVID-19パンデミックの最初の数日間によく報告された製造ラインの転換の対象である手指消毒剤を指摘しました。
手指消毒剤を構成する液体の粘度、およびそれらが機器にかけることができる背圧の測定は、デジタルツイン生産監視の重要な部分である可能性があります。
設計段階のデジタルツインは、運用を改善するwhat-if分析を可能にする、と彼は言いました。
デジタルツインデザインを考えすぎないでください
Simulinkやその他のモデリングツールのメーカーであるMathWorksのフェローであるJimTung氏によると、潜在的なユーザーは、デジタルツインモデルを作成する際に行き過ぎに注意する必要があります。
「ワークフロー全体の完全忠実な離散シミュレーションモデルは、やり過ぎである場合があります」と彼は言いました。代わりに、ユーザーは特に高価な資産に集中する可能性があります。これらの要素を本番キューでより迅速に移動することで、コスト面でのメリットを享受できます。
「いずれの場合も、ビジネス価値を理解することが重要です」とTung氏は述べています。それは、ユーザーがデジタルツインモデルの適切な忠実度に関する質問に答えるというその決定から導かれるためです。
デジタルツインテクノロジーは印象的ですが、テクノロジーは重要ではありません。AtosSEでIoTとAIのインサイトプラクティスを率いるNielsThomsen氏は思い出します。
「あなたはビジネスの角度から始めなければなりません」と彼は言いました。製薬業界でのAtosの仕事では、化学バッチの全体的な品質を決定する重要なプロセスから始めることを意味していました。
そのためには、測定するデジタルツインモデルを構築し、実際の化学混合物をそのモデルとリアルタイムで比較し、場合によっては、温度、圧力、流速などのパラメータを自動的に調整して、結果として得られる混合物の品質を向上させる必要があります。
デジタルツイン成熟度モデリング
アニー・ゼン博士によると、今日のデジタルツインへの道は、大手自動車メーカーのフォードにとって長い道のりでした。フォードは30年前にこの道を歩み始めました、とZengは言い、CAD / CAM / CAE / PIM、またはコンピューター支援設計/コンピューター支援製造/コンピューター支援エンジニアリング/製品情報管理の略である「C3P」の時代を思い出しました。 。
現在、フォードには部品とプロセスの両方のモデルが用意されているため、主要な自動車部品のツインモデルを、工場運営の全体的なモデルのコンテキストで監視できます。フォードのAdvancedManufacturingグループのデジタルツインおよびAIの技術専門家であるZengは述べています。グリーブスのように、ZengはASMEデジタルツインサミットで講演しました。
フォードにとって、デジタルツインは実際には製品と生産を表すデータのコレクションであるとZeng氏は述べています。
「私たちのビジョンは、関連データからのタイムリーなアクセスと洞察を提供することです」と彼女は言いました。つまり、チームと協力して、どのデータポイントが最もタイムリーで、効率の追求に関連しているかを明らかにすることを意味します。プロジェクトは、チームに座って、どのデータが最も迅速で有用かについて話し合うように依頼することから始まります。
Zengの経験では、デジタルツインビルダーは、検討中のテクノロジーの相対的な成熟度を測定する必要があります。 Zengによると、質問は「今ですか？近くにありますか？遠いですか？」
「あなたの会社が何を達成したいかによって、答えは異なります」と彼女は言いました。対処すべき他の質問は、完全なテクノロジーを社内で開発するかどうか、あるいは、テクノロジーのどの部分を社内で開発するかです。
これらの質問への回答は、ユーザーが実施している開発または展開フレームワークのタイプを説明する必要があります。 「すべての企業が何らかのフレームワークを持っているに違いない」とZeng氏は述べた。 「持っていない場合は、持っている方がいいです。」
デジタルツインはビデオゲームではありません
ASMEサミットの一環として、デジタルツインの先見の明のあるグリーブスは、デジタルツインを採用する前にビジネスリーダーが知っておくべきことを尋ねられました。
「まず第一に、彼らはそれがビデオゲームではないことを理解する必要があります」とグリーブスは言いました。 「実際には、実際の生活から入ってくるデータについてであり、それを使って何かを行うことができます。」
データ収集には常識を持って取り組む必要があると彼は主張した。したがって、すべてのデータポイントを収集することは問題ではありません。
「私が警告することの1つは、大量の「データ」を収集することですが、「情報」は収集しません」と彼は言いました。したがって、各インスタンスで具体的にどのような種類のデータが必要かを確認することが重要です。
グリーブス氏によると、ビジネス側との会話で最も重要なのは、問題点がすでに一般的な知識であるユースケースに焦点を当てることです。
「どこで価値を得るのですか？ビジネスマンが「何かのきれいな写真を撮るためにこのすべてのお金を使わなければならない」と考えるなら、彼らはそれをするつもりはない」と彼は言った。 「基本的に、これをバリュープロポジションにまで下げる必要があります。」
それでも、「会計士を早めに入れることはできません」とグリーブス氏は、おそらくちょっとしたウィンクで付け加えます。 「彼らは喜びの殺し屋です。」
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