産業用IoT：製造業におけるデジタルツインの台頭

デジタルツインという用語は、センサーなどのスマートデバイスからのデータを使用して、物理的なオブジェクト、操作のデジタル一致を維持することの概念化に他なりません。デジタルツインとその物理的なマッチング部分を結合するチャネルは、デジタルスレッドと呼ばれます。デジタルモデルは、人工知能とデータを適切に組み込んで、定期的に変更およびアップグレードされる可能性があります。さらに、実際の仮想現実と同時仮想現実も提供します。物理的なオブジェクトをコンピューターで生成された対応するアイテムと組み合わせることが重要です。 産業用IoTの技術トレンドとして 増加するにつれて、デジタルツインテクノロジーはこれまで以上に重要になっています。

デジタル対応物はネットワークテクノロジーと接続されており、問題を取り除き、より高い運用パフォーマンスを提供する能力により、このデジタルマッチングパーツはすべての組織にとって不可欠なテクノロジーとなっています。

製品の完全なデジタルレプリカを企業に提供することにより、デジタルツインテクノロジーにより、業界は機器の物理的な問題を事前に認識できるため、潜在的な問題が発生する前に適切な措置を講じることができます。

しかし、機器のデジタルレプリカを作成することは困難な作業です。それを実現するための最良の方法は、製造ユニットの1つの部門に対応するデジタルを作成し、それを実行してから、製造ユニットの他の領域のデジタルマッチングパーツの開発に進むことです。

さらに、デジタルツインはCAD（コンピューター支援設計）とは異なります。デジタル版の本当の可能性は、業界の物理ドメインとデジタルドメインの間の実際の広範な接続を迅速に提供できることです。

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デジタルツインテクノロジーは製造業の様相を変え、それによってコストを削減しています。資産を管理し、機器の故障によるダウンタイムを削減します。産業における物理オブジェクトのデジタルマッチング部分は、産業用IoTで重要な役割を果たします。このテクノロジーはまた、世界中のすべてのビジネスに新しい可能性をもたらしています。デジタルレプリカは、データとグラフィックスモデリングを利用して仮想現実などのテクノロジーを利用し、あらゆる機器の仮想モデルを完全に作成します。

デジタルツインテクノロジーの機能：

この現在のテクノロジーでは、工場内の物理オブジェクトを伴うセンサーがデータを収集し、そのデータをコンピューターで生成されたレプリカに送信します。それらの通信により、最終的に物理オブジェクトのパフォーマンスが向上します。ケーキのチェリーは、機器が製造ユニットで物理的に構築される前に、仮想の対応物を作成できることです。

特定の物理的な製品の正確な仮想部分を作成するには、エンジニアが製造統計、その動作に関する情報、分析ソフトウェアなどの多数のソースからデータを収集してブレンドすることが不可欠です。これとは別に、特定の機器のコンピューター生成レプリカに組み込むAI手順の要件もあります。

製造ユニットのデジタルレプリカは、以下に示すようにさまざまなレベルで使用されます。

＃1コンポーネントレベル：

このレベルのデジタルツインは、製造手順全体における重要な単一コンポーネントを強調しています。最も必要とされる唯一の部品と製造プロセスは、その特定のコンポーネントに大きく依存しています。

＃2アセットレベル：

資産レベルのデジタルレプリカは、生産段階で使用される機器の特定の部分のデジタルレプリカを開発します。

＃3システムレベル：

メーカーが生産ライン全体を即興で作成する必要があるときはいつでも、システムレベルのデジタルレプリカが実装されます。

＃4プロセスレベル：

プロセスレベルは、製品のライフサイクル全体を調べます。製品/プロセスの設計と開発から製造または生産、流通、そしてエンドユーザーが製品を使用する方法に始まります。その結果、現在および将来の製品の開発に役立ちます。

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デジタルツインコンセプトデザインプラン：

＃1構築：

このフェーズには、物理​​オブジェクトとその周囲からの洞察を測定するさまざまなセンサーを物理オブジェクトに装備することが含まれます。測定値は2つのカテゴリに分類されます：

1. 色の均一性、トルク、変位、引張強度など、機器の物理的性能に関連する操作上の測定値。
2. 気圧、周囲温度、湿度レベルなど、物理的な機器の操作に影響を与える外部データ。

これらの測定値は、エンコーダーを使用して安全なデジタルメッセージに変換できます。これらのデジタルメッセージは、機器のデジタルレプリカに転送されます。

＃2通信：

この特定のフェーズでは、物理プロセスとデジタルプラットフォーム間のリアルタイムのシームレスな双方向接続を実現します。ネットワーク接続は、物理的な機器の仮想的な対応物をサポートするために含まれる重要な要素です。さらに、次の3つの要素が含まれます。

1. エッジ処理：

   このインターフェースは、センサーをプロセス履歴者と接続し、センサーからのデータを処理してプラットフォームに渡します。これにより、独自のプロトコルが変換され、データ形式がわかりやすくなり、ネットワーク通信が減少します。エッジ処理は、エンドポイントで取り込まれたデータを処理することにより、ネットワーク通信を高速化します。

2. 通信インターフェース：

   通信インターフェースは、処理されたデータ（情報）をセンサー機能から統合機能に転送するのに役立ちます。デジタルツインの構成に応じて、洞察を生み出すセンサーは、採掘作業、自宅、駐車場、ほぼすべての場所など、どこにでも配置できます。

3. エッジセキュリティ：

   新しいセンサーと通信の導入は、急速に進化している新しいセキュリティの脅威をもたらします。 IP対応の資産が時間の経過とともに増大するにつれて、デジタルツインを安全に有効にするための新しいソリューションの必要性が必要になります。ファイアウォール、暗号化、アプリケーションキー、およびデバイス証明書の使用は、最も一般的なセキュリティアプローチです。

＃3集計：

データ集約は、データウェアハウス/リポジトリへのデータの取り込みをサポートできます。データウェアハウス/リポジトリは、簡単に処理して分析用に準備できます。データの集約と処理は、クラウドまたはオンプレミスの両方で実行できます。

＃4分析：

実行されるもう1つのフェーズは、データの分析です。この段階では、データ全体が徹底的に調査され、想定されます。ほとんどの場合、データアナリストと科学者は、高度な分析プラットフォームを使用してデータから洞察を生成し、インテリジェントな意思決定を実現します。

＃5洞察段階：

分析から生成された洞察は、視覚的表現を備えたダッシュボードに表示されます。これにより、物理世界のアナログとデジタルツインモデルのパフォーマンスのわずかな違いが1つ以上の次元で強調されます。調査が必要になる可能性のある領域を示します。

＃6行為：

ここで、前のステップで生成された実用的な洞察を活用し、それらを物理的な資産にフィードバックします。インサイトは、コマンドをデコードするデコーダーを通過し、機器の制御と移動を担当するアクチュエーターに送られます。洞察は、サプライチェーンを制御するバックエンドシステムでも更新できます。

デジタルツインテクノロジーで基礎を築く方法は？

＃1機会を見つける：

最初に、デジタルツインテクノロジーのメリットを享受できる製造ユニットの領域を想定し、ゼロにすることが重要です。必要性と適切なシナリオは製造ユニットごとに異なる可能性がありますが、次のような特徴がある可能性があります。

1. 選択する物理的な機器は、仮想的な対応物の作成に資金を投入するための製造プロセスの重要な要素である必要があります。
2. 製品–プロセス関連の問題を解決できます。これにより、企業または顧客のいずれかの価値が失われる可能性があります。

機会を絞り込んだら、機会をさらに評価して、デジタルツインの利点を提供できるプロセスの要因を認識する必要があります。

＃2プロセスを検出する：

次のステップは、可能な限り最高の価値があり、成功率が高いパイロットデジタルツイン構成を認識することです。組織の変更管理の要因と運用を検討して、パイロットの最適な候補を特定できます。多くの場合、企業は非常に複雑な機器またはプロセスのデジタルツインを構築することによって間違ったアプローチを選択し、課題に直面する可能性があります。代わりに、深くするのではなく、広くすることに焦点を当てる必要があります。つまり、最大の価値とサポートを推進する組織全体にデジタルツインを広く展開します。

＃3初心者の場合は、絞り込みます：

範囲を制限するために、パイロットは任意の事業部門または製品のサブセットにすることができます。限定された範囲は、少なくとも企業にとって価値を示す必要があります。パイロットの開発を進めるとき、実装者は順応性があり、オープンな考え方を持っている必要があります。不可知論的なエコシステムは、データとの適応性と統合を可能にし、新しいパートナーやテクノロジーを活用します。

データ（構造化および非構造化）および任意のデータソース（新しいセンサーまたは外部データソース）にとらわれないようにしたい場合は、拡張をサポートするのに十分なスケーラブルなエンドツーエンドのソリューションが必要になります。

＃4パイロットを展開します：

パイロットが成功すると、さらにスケーリングできます。次に、パイロットを拡張してそのメリットを享受できる機会を特定する必要があります。隣接するプロセス、または類似していてパイロットと相互接続しているプロセスをターゲットにすることから始めたい場合があります。パイロット開発中に発生した間違いから学び、迅速にスケーリングします。

もちろん、デジタルツインの採用によって得られる価値を株主や大企業に伝えることを忘れないでください。

＃5評価：

実装後にこれらのソリューションを監視および測定することで、デジタルツインによって提供される価値を測定できます。将来のデジタルツインプロセスに繰り返し変更を加え、結果を観察して、デジタルツインの可能な限り最良の構成を特定することができます。

まとめ：

一言で言えば、最先端のテクノロジートレンドであるデジタルツインテクノロジーは、産業用IoTアプリケーションの展開において重要な役割を果たすと結論付けることができます。この新しいテクノロジーは、業界への収益の向上、機器やプロセスの問題によって発生する不要なオーバーヘッドの削減にも役立ちます。デジタルツインテクノロジーのトレンドは、メンテナンス費用を大幅に削減するのにも役立ちます。さらに、組織内の生産ラインの一貫性も向上します。最終的に、この技術トレンドは、業界の究極の目的である顧客サービスも改善します。

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