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COLUMN実績班長のコラム

2022.03.18

デジタルツインとは|シミュレーションとの違いやメリット・活用事例を解説

2018年に開催されたサッカーワールドカップにおいて、フィールド上の試合データをリアルタイムに活用する、デジタルツイン技術が導入されました。わかりやすく説明すると、2台のカメラを使って選手の位置データをリアルタイムで処理して閲覧可能な状態にし、チームが戦術を練るために情報活用するイメージです。

製造業における業務改善を検討しているのであれば、デジタルツイン技術の導入は大きなメリットをもたらす可能性があります。DXやデジタルツイン技術の導入をお考えの方にとって、今回の記事は必見の内容です。

デジタルツインとは

デジタルツイン(Digital Twin)とは、点群データなど膨大な情報をもとに、現実の世界をコンピュータ上で再構築する技術のことです。いわばミラーワールド(鏡像世界)をデジタル上に存在させ、そこに構築した3Dモデルを活用することでさまざまなシミュレーションが可能となるのです。特に製造業においては、製造ラインの改善モデルを事前にシミュレーションしておくことで、コスト削減や開発期間の短縮も期待できます。

また、IoT技術と連携を取りながらリアルタイムで情報を読み込ませれば、製品の故障など未来予測も可能となるでしょう。これまでにないデジタル体験をもたらし、業務効率化や付加価値向上を行えるのがデジタルツインの特徴なのです。

デジタルツインの構築に必要な技術

デジタルツインの構築には、IoTの活用によるデータ収集、AR(拡張現実)やCAE(解析技術)などの要素が必要です。昨今は、現実世界とデジタル空間が相互に連携した社会の構築に向けて、CPS(サイバーフィジカルシステム)とIoTの活用が推進されています。デジタルツインには「デジタルの双子」という意味があるように、現実世界とデジタル世界を繋げることで、産業の活性化などが見込めるのです。

参照:総務省「デジタルツインの現状に関する調査研究の請負成果報告書」

デジタルツインの市場規模が拡大している背景

いつからデジタルツインという言葉が使われ始めたのか、気になる方も多いかもしれません。その起源を遡ってみると、デジタルツインは、2002年にアメリカのミシガン大学から提唱され始めた概念です。

まだ歴史的には浅いとも言えるデジタルツインですが、なぜ日本において市場規模が拡大しているのか疑問に感じるところです。疑問に対する結論の背景には、社会全体がDXを推進していたり、IoT化が普及したりしていることが挙げられます。製造業では、アメリカのボーイング社などが、デジタルツイン技術を活用し始めています。

シミュレーションとの違い

そもそもシミュレーションという言葉には、「物理的・社会的等のシステムの挙動を、コンピュータもしくは他のシステムで模擬すること」という意味が含まれています。つまり、シミュレーションではデジタル空間以外に現実空間でも模擬テストを行いますが、デジタルツインではデジタル空間上でしか模擬テストを行わないという違いがあります。

また、混同されやすい用語の一つにメタバースがあります。デジタルツインは、現実世界の鏡像となる世界をデジタル空間に構築して、現実世界へフィードバックを行います。一方、メタバースでは現実世界と異なるケースもある仮想空間上で、自らの分身となるアバターを介してサービス利用するという違いがあります。

デジタルツインを導入するメリット

企業がデジタルツインを導入することによるメリットとして、以下の2つがあります。

  • 誰もが進捗状況を確認できるようにしておく
  • 作業進捗の見える化をしておく
  • 進捗報告の定義を明確にする

業務効率化

デジタルツインを導入する利点の一つに、業務効率化が挙げられます。例えば、定期的に行っていた生産設備の整備作業も、リアルタイムのモニタリングにより必要箇所のみの整備で済ませられます。

また、製品のモニタリングを常時行えるため、故障を事前に察知して迅速なメンテナンス対応が可能です。業務の進め方が効率的になる上に、予知保全サービスの充実にも繋がるでしょう。

付加価値向上

デジタルツインの導入は、付加価値向上の効果も期待できます。従来の製造プロセスでは、まず設計を行い、それを元にプロトモデルを実際に製作する必要性がありました。しかし、デジタルツインを活用することで、デジタル空間上でのシミュレーションが実施できるため、開発期間の短縮やコスト削減や品質改善などが見込めます。

デジタルツインのデメリット・課題点

デジタルツインには業務効率化などのメリットがある一方、課題点やデメリットもあります。まず1つ目の問題点は、リアルタイムでのモニタリングを可能にするため、バーチャルセンサーの導入、IoT活用が不可欠であるなど、デジタルツインの実現には費用がかかることです。続いて2つ目の問題点は、都市におけるデジタルツイン導入などでは、個人情報の流出リスクがあることです。これらの課題点・問題点をクリアした上で導入することで、メリットの最大化が期待できるでしょう。

DX(デジタル トランス フォーメーション)推進企業における重要性

社会的にDX推進が行われている中で、企業に対するデジタルツインの導入は重要なポイントとなります。そもそも製造業におけるDXでは、デジタル技術を活用した業態変革、新規ビジネスモデルの創出などが目的です。そのため、デジタルツイン技術を導入することにより、開発や生産プロセスの変革、予知保全などが可能となり、結果的にDX推進へと寄与するのです。

世界規模でもデジタル技術導入が活発化していますので、デジタルツインは今後ますます欠かせない技術になっていくといえます。自社のソリューションに変革をもたらすためにも、デジタルツイン導入を検討しましょう。

デジタルツインを活用している主な産業

デジタルツインを活用することで何ができるのか。使い道の方法を知るためにも、現在デジタルツインを活用している産業について紹介します。

  • 製造業
  • 都市開発
  • 医療
  • 建設

製造業

製造業において、デジタルツインは製品の製造段階で活用されています。現実の工場をデータ化し、デジタル空間上に構築することで、フロントローディングも可能となります。

フロントローディングは、手順の前工程へ作業を前倒しすることです。業務効率化のみならず、最終的にはロジスティクスの変革、サプライチェーンにおけるサービス向上なども期待できるでしょう。

都市開発

都市開発では、デジタルツインシティを構築することで、人流や交通、気象などのシミュレーション、モニタリングが可能となります。また、従来の都市計画ではハードウェア優先で、実際に暮らす人々が都市に適応しながら暮らす環境でした。

しかし、人口増減や現代的な価値観などのニーズに沿った都市運営を目指す「スマートシティ」が推進されていることも伴い、デジタルツインを都市開発に導入することは、現代のまちづくりに欠かせません。

医療

医療の分野では、人間のデジタルツインを作成して、健康状況やヘルスケアのサポートを実施しています。また、医療機器では予知保全が可能となることで、機械の耐用年数の延長も可能となりました。

さらに、製薬会社による個人の治療シナリオの検証も進められており、個人ごとに適した治療法を選ぶために今後活用される可能性もあります。将来的には、治験などに役立てられることも期待できます。

建設

建設現場においては、工事の進捗状況のほかに、作業人員や気象の情報などを取り入れて生産性向上や作業効率化に活用されています。2020年1月には、大阪の大型ビル建設においてデジタルツイン技術が全面的に活用されました。建物・不動産の建設で活用すれば、遠隔からも工事進捗状況が把握できるため、飛躍的な業務効率化へと繋がるでしょう。

製造業においてデジタルツインを実現するなら実績班長がおすすめ

デジタルツインの活用には、少なからず課題点もあります。特にリアルタイムでのモニタリングを必要とするため、バーチャルセンサーの導入やシステムの導入に必要なコストがかかります。これらを解決する手段として、「実績班長」を導入することをおすすめします。以下3つの項目では、「実績班長」をおすすめする理由を詳しく解説します。

【実績班長がおすすめの理由】
  • 安価なパッケージ型によって容易にIoTが実現
  • リアルタイムにモニタリングできる
  • 仕様変更による実工数を把握できる

安価なパッケージ型によって容易にIoTが実現

「実績班長」を導入することで、納期短縮とコスト削減の実現にも繋がるでしょう。その理由として、国内外を問わずさまざまなERP・生産管理システムと連携実績がある点が挙げられます。基幹システムであるERPと、「実績班長」のMESを並行して運用できることに加えて、導入ベースは安価で円滑に導入できるパッケージ型であるため、簡単にIoTが実現できるとともに、導入・運用によるコスト削減も可能なのです。

リアルタイムにモニタリングできる

「実績班長」を活用すれば、品質管理などの情報がリアルタイムで取得できます。例えば、製造現場における外観検査の結果をその場で記録できる上、品質情報はデジタル化されるためリアルタイムで把握できます。不具合品の流出が削減できるため、工場全体の品質向上にも繋がるでしょう。また、多様な検査項目を1つのシステムで管理できるのも「実績班長」の魅力です。

仕様変更による実工数を把握できる

「実績班長」を使えば、製造の途中で仕様変更・使用材料のメーカー変更が発生して工数が加算された場合も、柔軟に実工数を把握できます。設定方法もシンプルであり、システムに「工程追加」を設定するだけで、追加工数や人員をしっかりと明確化できます。また、大ロット製品を連続して生産する工場においては、出来高を途中で計上することも可能で、工程の進捗管理もスムーズに行えます。

実績班長の導入事例

「実績班長」を導入することで、実際にどのような効果がもたらされるのでしょうか。ここからは、「実績班長」を導入した企業の事例を2つ紹介します。

導入事例1:アサヒ飲料株式会社 群馬工場

【導入前の課題】
  • 現場社員の声の反映
  • 伝票の電子化
  • 記録遅れなどの予防
【導入後の効果】
  • 電子化による入力文字の読み間違いを防止できた
  • チェック、記録遅れを大幅に削減できた
  • 予防保全を的確に実現できた
  • 現場からの反発がないシステム導入を実現できた

アサヒ飲料株式会社群馬工場では、「実績班長」の導入前に「伝票の電子化」や「現場社員の声を反映」などの課題がありました。全体の品質向上という目的もある中で「実績班長」を実際に導入したところ、「チェック、記録遅れの大幅削減」に成功しています。

また、走り書きを後から読み返せないという事例もなくなり、「電子化による入力文字の読み間違い防止」にも繋がりました。同社では、小型のタブレットタイプを採用しているため持ち運びしやすく、現場でも使い勝手良く活用されています。

導入事例2:株式会社府中テンパール

【導入前の課題】
  • 費用削減
  • 工場での段取り替えにかかる時間の把握
  • 売上に対する実工数の見える化
  • コスト分析のためのデータ取得
【導入後の効果】
  • 低コストでシステム導入ができた
  • モデル工程に沿った管理ができた

株式会社府中テンパールでは、導入前の課題として、パッケージシステム採用による「費用削減」や「工場での段取り替えにかかる時間の把握」などがありました。パッケージシステムの「実績班長」を導入することで、「低コストでのシステム導入」へと繋がり、正確なデータ収集が可能となりました。

従来は、ストップウォッチやビデオを使っていた作業時間の把握も、「実績班長」の導入により作業者別に正確に把握できるようになっています。同社では、収集したデータを活かして作業者の選任化を行い、全体工程としての作業効率化を実現しました。

まとめ

製造業の業務改善を行う上でデジタルツインを活用することは重要なポイントと言えます。製造実行システム「実績班長」は、低コストでの導入も可能で、デジタルツインを含めたDX推進において大いに役立つシステムです。

総務省による5Gを活用した未来型のスポーツ観戦の構想発表や、三越伊勢丹ホールディングスによるバーチャル空間のアバターを介した購買体験の検証なども行われています。あらゆる産業やエンターテインメントにおいて、デジタルツインを軸とした社会的な変革は、今後ますます進んでいくことが予想されますので、これを機にぜひ製造実行システム「実績班長」の導入を検討してみてください。

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