デジタルツイン解説：イノベーション加速とコスト削減を実現

「デジタルツイン」の概念は約30年前から存在していますが、当初の予測がこのテクノロジーが現在どこまで到達しているかを予見できていたとは考えにくいでしょう。

例えば、今春開催予定の第36回アメリカズカップでは、宇宙時代の超高速AC75単胴ヨットが披露されます。試験では、あるチームがデジタルツイン技術を用いて、新しいAC75艇におけるセーラーのパフォーマンスをエミュレートしました。これは、従来のテスト手法と比較して、プロトタイプ開発を劇的に加速させる偉業でした。

現在、都市計画、医療、自動車設計などの分野で導入されているデジタルツインは、製造部門にも大きな可能性を秘めています。安全性の向上、生産性の改善、効率の向上という製造業の継続的な探求を支援します。

鍵はデータにあり

新たな地位を得たことで、「デジタルツイン」という用語は、関連するさまざまな技術革新の包括的な用語になりつつあります。拡張現実、強化されたユーザーインターフェース、3Dモデリングなどがその例です。

さらに、「デジタル糸」という概念もあります。これは、資産のライフサイクル全体を通じて、接続されたデータフローと資産データの統合ビューを可能にする通信フレームワークを指します。製品やシステムの誕生から廃棄までの記録として、デジタル糸は従来サイロ化されていた機能間での洞察を可能にします。

これらの革新がすべて関連機能を含む可能性はありますが、真のデジタルツインの核心は、純粋かつ単純に「データ」にあります。デジタルツインの本質は、物理オブジェクトをリアルタイムで表現するデジタルデータの生成または収集です。

これを製造業に当てはめ、その核心要素を人間の特性に例えると：運用設備が筋肉、接続性が神経系、そしてデジタルツインが「脳」となります。

私たちが直感的に脳の能力を使って、現実世界で記憶、記録、分析、処理、予測を行うように、デジタルツインも収集されたデータを分析し、デジタル世界で同じことを行えます。製造の世界では、デジタル糸とデジタルツインに寄与するデータ入力が運用機能を最適化し、スループットの増加と効率の改善に役立ちます。

意識を持つ工場

製造業では、リアルタイム工場データの最大90%が未活用のままですが、デジタルツインは、プロセス洞察のためにその情報をより良く活用するための強固な基盤を提供します。

我々のオウル「意識を持つ工場」での経験から、運用設備に埋め込まれたインテリジェンスを活用し、デジタルツインを通じてこれらの洞察を評価する第一線の知識を得ています。

例えば、生産環境の監視。ここでは、多様なデータソースを活用し、湿度と温度の偏差を観察し、調整やメンテナンスが必要な場所を特定する自動アラームをトリガーできます。

デジタルツインはまた、接続された機械とデータソース全体で自動リアルタイムプロセス分析を提供し、エラーの検出と修正を高速化します。また、組立プロセスのリアルタイム監視により、各ロボットセルのステータスと進捗を中央ユーザーインターフェースからいつでも確認でき、個々の製品レベルまでの可視性を実現します。

インフラが重要

もちろん、このレベルの洞察を現実にするためには、インフラ要件が必要です。

組み込みインテリジェンスは、デジタルツインの第一の前提条件です。モノのインターネット（IoT）は、製造施設内のセンサーの数を文字通り爆発的に増やしています。そして、このデータ生成能力の向上は、設計段階でますます生産設備に組み込まれるようになっています。生成されるデータを処理し標準化する能力も、何が生成されているかを理解するための分析ノウハウによって補完される必要があります。

正しい種類の柔軟で堅牢な接続性も不可欠です。これは通常、Wi-Fiの性能を超える産業グレードの接続性を意味します。ますます多くの製造業者が、データを大量に消費する運用テクノロジーに必要な信頼性、セキュリティ、高帯域幅を提供するため、4G/LTEおよび5Gプライベートワイヤレスネットワーキングに移行しています。

デジタル化とインダストリー4.0のジャーニーの一環として、製造業者は人工知能（AI）、機械学習、自動化、拡張知能にも注目しています。しかし、これらすべての目を引く機能には、一つの突出した接続性の必須条件があります：低レイテンシ。

リアルタイムかつ相互接続

この点において、4G/LTEは、デジタルツインを効果的にする種類の低レイテンシと高速応答時間を提供するために必要なワイヤレス接続の最低基準です。データを瞬時に配信し、即座なオペレーターの対応を可能にします。これにより、データを光の速さで処理する必要性が浮き彫りになり、エッジコンピューティングが必須となります。

5Gは、標準が進化し、サポートエコシステムが発展するにつれて、製造業にさらなる可能性を秘めています。5G標準は継続的な開発中であり、後続のリリースでは、時間に敏感な通信などの新機能が搭載されます。これにより、デバイス間の通信と制御のより厳密な同期、位置特定とローカライゼーションの改善が実現されます。

さらに、システム相互接続も考慮する必要があります。生産施設で使用されているさまざまな標準とプロトコル間での通信と統合の必要性が浮き彫りになります。ここでは、ネットワーク接続がシンプルで合理化された「データ交換」を提供する必要があり、産業用コネクタがシステム同士を効果的に会話させる方程式の重要な部分として機能します。

メリット

ベンダーがこれらのインフラ要件に迅速に対応している今、製造業者にとっての潜在的なメリットは莫大です。工場現場で起きていることをデジタルツイン化することで、支援プロセスの自動化、リアルタイムレポート、工場パフォーマンスの改善、優れた品質保証、高速応答時間がすべて可能になります。

デジタルツインアプローチは、変化する製品需要と受注パイプラインに応じて、ワークフローとリソースの構成方法を柔軟にモデル化するための優れた方法を製造業者に提供します。

デジタルツインは私たちにはるかに多くのことを可能にしますが、人間の手を置き換えるものではありません。インダストリー4.0の目標は、人間の知性を置き換えるのではなく、拡張することです。デジタルツインは製造プロセスへの人間の洞察を拡張し、アメリカズカップだけでなく、データを活用して業界が安全性、生産性、効率性の向上をどこで実現できるかを特定することにおいても、「順風満帆」を可能にすると言えます。

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