製造業におけるデジタルツイン：用途、利点、および課題

エンタープライズクラスのインフラストラクチャは、デジタルツインイニシアチブの有効性を高め、革新的なアプリケーションを実現できます。

デジタルツインは、製品や設備を設計、監視、管理するための新しい方法をメーカーに提供します。基本的なデジタルツインの概念は10年以上前から存在していますが、最近の導入と、エッジコンピューティング、モノのインターネット（IoT）、5Gなどの接続テクノロジーとサービスの大規模な使用により、デジタルツインは産業用アプリケーションに実用的になりました。 。

ただし、商業環境での新しいテクノロジーの使用と同様に、克服すべき課題、定義するユースケース、学習するためのベストプラクティス、およびビジネスに対するデジタルツインの使用の価値を実証する必要があります。これらの問題やその他の問題を整理するために、RTInsightsは、DellTechnologiesの産業用IoTおよびエッジ戦略担当ディレクターであるToddEdmundsと話し合いました。

製造用のデジタルツインに大きな関心がある理由を探り、実現技術、使用例、障害、およびデジタルツインの使用を開始する方法について説明しました。

関連項目： エッジコンピューティングと5Gのセンター

デジタルツインシン製造

RTInsights： デジタルツインとは何ですか、そしてなぜそれらを製造に使用することに関心があるのですか？

エドモンズ： デジタルツインは、実際の物理的なオブジェクト、システム、または組織の仮想コピーです。また、それらをリアルタイムデータと組み合わせると、そのオブジェクト、システム、または組織の運用に関する貴重な洞察を得ることができます。製造業では、複数の異なるタイプのデジタルツインが存在する可能性がありますが、業界は依然としてそれらを何と呼ぶか​​について合意しようとしています。運用可能なデジタルツインから始めましょう。オペレーショナルデジタルツインを使用すると、質問をしたり、質問に答えたりできます。現在、何が起こっているのでしょうか。たとえば、私の工場のロボットで何が起こっているのか。このタイプのデジタルツインを使用すると、メーカーは次の質問をすることもできます。これらのロボットの予知保全を行う必要がありますか？そのデジタルツインを使用して、私が生産している製品に関連する長期的な品質指標を確認するにはどうすればよいですか？

次に、より高レベルのシミュレーションツインである次世代のデジタルツインがあります。それはあなたが質問をしたり答えたりすることを可能にします、もし？回線の速度を25％上げるとどうなりますか？その製造ラインのロボットやその他の資産は時期尚早に故障しますか？もしそうなら、私は今私の工場からより多くの生産を得ることができ、修理費用の増加にもかかわらずより高い利益率をもたらすので、それをする価値がありますか？これらの次世代の包括的なデジタルツインは、インダストリー4.0、スマート製造、および産業用IoTアプリケーションでほぼ無限の可能性を秘めています。

適切なデジタルツインとそのデジタルツインをホストする適切なインフラストラクチャがあれば、ほぼすべてのインダストリー4.0のユースケースで、最新のスマートマニュファクチャリングイニシアチブで実現できるすべての効率をデジタルツインの実装に組み合わせることができます。ここで真の価値が生まれます。予知保全、工場の可視性、分析、人工知能、さらには拡張現実と仮想現実を組み合わせた単一のソリューションです。プラントマネージャーが製造現場を仮想的に歩き回り、プラント全体、さらにはロボットや機械などのすべての機器の内部で何が起こっているかをすぐに確認できると想像してみてください。

テクノロジーの有効化

RTInsights： デジタルツインを利用するには、どのような実現技術が必要ですか？

エドモンズ： エッジコンピューティング（データが生成および処理される場所にコンピューティングパワーを近づける）は、組織がより迅速な意思決定を行い、クラウド支出を削減しようとしている現在、業界全体で現在注目されているトピックです。また、デジタルツインに必要なテクノロジーを効率的に実装する方法でもあります。具体的には、製造業と産業の場合、デジタルツインの展開に非常に役立つ2種類のエッジコンピューティングがあります。

1つ目は、産業エッジでのコンピューティングです。 。インダストリアルエッジには、プラントフロアに設置され、ほとんどの製造施設で見られる極端な温度、高振動、過酷な環境で動作できる硬化デバイスが含まれます。インダストリアルエッジコンピューティングは、データを簡単に共有できないプラントフロアデバイスに接続してデータを引き出すために使用されます。たとえば、ロボットのデジタルツインは、その精度と操作上の価値を維持するために、リアルタイムのステータスデータの一定の流れを必要とします。インダストリアルエッジコンピューティングデバイスは、関連する制御、センサー、および環境情報を取り込んで処理するために使用されます。

これに不可欠な2番目のタイプのエッジコンピューティングは、エンタープライズエッジです。 。シックエッジと呼ばれることもあります。これは、真のデジタルツインを実装するために必要なデータとワークロードを処理するために必要な、オンプレミスのエンタープライズグレードのコンピューティング、ストレージ、およびネットワーキングインフラストラクチャです。大規模な工場の数百または数千のプラントフロア資産について考えるとき、その多くのデジタルツインを実装するために必要なすべてのデータがクラウドに排他的に保存される方法はありません。帯域幅の要件、遅延の制限、セキュリティポリシー、データ量、主権の問題、およびすべてのデータをクラウドとの間で転送するための多額のコストは、すべて法外なものになります。

したがって、オンプレミスのエンタープライズグレードのインフラストラクチャは、工場に設置される予定の多数のデジタルツインのデータとワークロードを処理するために不可欠です。また、5Gと今後のWi-Fi6接続を追加すると、このタイプの分散エッジコンピューティングアーキテクチャにより、これらの新しいテクノロジーによって実現される新しい情報ストリームを利用して利用することがはるかに簡単になります。

DigitalTwinのメリット

RTInsights： デジタルツインは製造時にどのように使用されていますか？また、その利点は何ですか？

エドモンズ： 大きく分けて3つのカテゴリがありますが、最後にいくつか例を示します。まず、デジタルツインは、製品のエンドツーエンドの設計とエンジニアリングに関する洞察を提供できます。製造業者は、製品に関するすべての情報を1か所に保持する仮想製品開発環境を作成できます。これにより、製造組織に通常存在するデータサイロの問題を解決できます。

製造業におけるデジタルツインのもう1つの用途は、高価値の生産資産の現在のステータスと状態を洞察することです。デジタルツインを使用して、資産のリアルタイムのステータスと傾向、およびそれがどのように影響しているかを監視して対応できます。工場の全体的な運営。分析とAIを適用することで、デジタルツインを使用して、運用中に資産が失敗する可能性がある時期を予測し、スループットメトリックに影響を与える前に、通常のダウンタイム中にメンテナンスをスケジュールできます。

そして、次世代の用途があります。これは、デジタルツインの第3のカテゴリであり、将来の決定についての洞察を提供します。このようなデジタルツインは、より高いレベルのAIと分析を適用して、資産の機能を最適化します。また、コスト、メンテナンス時間、およびダウンタイムも削減されます。たとえば、有名なF1（F1）レーシングチームであるマクラーレンは、デジタルツイン機能を使用して、F1レーシングカーの製造時間を通常の42か月から24か月に短縮することができました。同じデジタルツインテクノロジーを適用して、彼らはまた、典型的な業界標準の半分の時間と半分のコストで彼らの生産P1ハイパーカーを開発することができました。

別の例は、米軍がデジタルツインを使用して軍用車両のさまざまな反復を構築し、それらの車両の存続可能性を最適化およびテストするために開発されています。デジタルツインテクノロジーにより、車両が数百または数千の異なる攻撃シナリオを実行する方法をシミュレーションし、複数の場所でさまざまな種類の条例に見舞われることをシミュレートできます。デジタルツインを使用すると、はるかに安全で、はるかに生き残ることができる車両を構築できます。

DigitalTwinの課題

RTInsights： デジタルツインを導入して使用する際の課題は何ですか？

エドモンズ： デジタルツインには、データとワークロードを処理するためのエンタープライズグレードのインフラストラクチャが必要です。そのエンタープライズインフラストラクチャは、セキュリティ、スケーラビリティ、および信頼性を中心に設計する必要があります。デジタルツインデータの価値を理解し始めると、信頼性とスケーラビリティが重要になります。そのためには、適切なインフラストラクチャに事前に投資する必要があります。そのため、最も価値の高いデジタルツインイニシアチブを特定し、ROIを定量化して、最も効率的なアーキテクチャを実装することの価値を正当化する必要があります。そうすることで、デジタルツインを最初に正しく実装し、拡張に必要な適切なエンタープライズグレードのインフラストラクチャを使用できます。

もう1つの課題は、今日のデジタルツインがまったく新しい段階にあり、かなり新しい概念になっていることです。何十年にもわたってデジタルツインが存在していましたが、実際には、システム全体、システムのシステム、またはプラントフロアの資産のこの正確なレプリカを見ているほどではありません。ここが業界の方向性であり、トップ企業の一部がソフトウェアを構築し、その真のデジタルツインを実装できるアプリケーションを構築しようと奮闘しています。まだ誰もいません。そこには多くの非常に優れた企業があり、このデジタルツインエコシステムのさまざまな部分を処理できる非常に優れたアプリケーションがあります。しかし、デジタルツインのエンドツーエンドの単一の究極のソリューションはまだありません。

デジタルツイン入門

RTInsights： 企業はどのようにしてデジタルツインの使用を開始しますか？

価値、デジタルツインから得たい目標を確認し、インフラストラクチャに投資する準備を整える必要があります。それを実現するために、完全なエンドツーエンドのインフラストラクチャから始める必要はありません。ただし、インフラストラクチャは、投資収益率を実現する方法でデジタルツインを作成するために必要なデータとコンピュータのワークロードを処理するために、幅広く深く拡張できるように設計する必要があります。

したがって、最初のデジタルツイン実装から始めることができます。適切なインフラストラクチャにより、その上に複数のデジタルツインを追加し、考えられるあらゆるタイプの数百または数千もの異なるデジタルツインに拡張できます。

開始するもう1つの方法は、急速に出現しているデジタルツインエコシステムに参加することです。最高のものの1つは、デジタルツインコンソーシアムです。 DigitalTwinコンソーシアムは、digitaltwinテクノロジーの革新を推進する共同組織であり、Dell Technologies、Ansys、GE、Microsoft、Lendleaseによって設立され、産業用IoTおよびインダストリー4.0の分野の内外で主要なテクノロジープレーヤーの一部が参加しています。 Digital Twin Consortiumには、製造ワークグループのほか、インフラストラクチャと建物、天然資源、航空宇宙と防衛に関する業界に焦点を当てたグループがあります。コンソーシアムは、参加したい人なら誰でも参加できます。参加することは、デジタルツインについて学び、他の企業がデジタルツインで何をしているのかを学び、デジタルツインの用語、テクノロジー、分類法の未来とその可能性を形作るための優れた方法です。