デジタルツインの可能性を実現する
デジタルツイン、そしてそれがもたらす効率化とイノベーション促進の可能性は、業界の出版物、ホワイトペーパー、ブログなどで依然として頻繁に取り上げられています。ガートナーは、デジタルツインを2019年の戦略的テクノロジートレンドトップ10の1つに挙げ、2021年までに産業企業の半数以上がデジタルツインを利用して製品ライフサイクル全体で10%の効率向上を実現すると予測しています。フォーブス誌は、「デジタルツイン技術の爆発的な普及が目前に迫っている」と予測する記事を掲載しました。デジタルツインを活用する企業は、競争優位性を獲得できるだけでなく、重要なプロセスのサイクルタイムを大幅に短縮できるというメリットも得られます。
しかし、人材、テクノロジー、プロセスへの多額の投資を保護しながら、デジタル ツインの約束を実現するにはどうすればよいでしょうか。
新しいテクノロジーについて議論する際に「破壊的イノベーション」という言葉が最もよく使われる時代において、製品開発や運用に新たなデジタルアプローチを取り入れるために、システム設計、プロセス、プラットフォームを完全に刷新することは、途方もなく困難に思えるかもしれません。
デジタルツインの旅
幸いなことに、そうする必要はありません。デジタルツインの導入は、既存のシステムやプロセスからの進化であり、組織はその過程のあらゆる段階でメリットを得ることができます。
ステップ1：識別
この旅の最初のステップは、物理学ベースのデジタル ツインが企業の R&D プロセスと組織にもたらす可能性のあるメリットを特定することです。
ステップ2: ユースケースを作成する
効率性やイノベーションの可能性という観点から、デジタルツイン中心のアプローチから最も大きなメリットを得られるプロジェクトを優先し、ユースケースの作成という第2フェーズに進める必要があります。ここでは、設計プロセスにおけるデジタルツインの潜在的な適用範囲が明確化され、実装手順が合意されます。
ユースケースが作成された後、デジタルツインの導入プロセスは、概念実証（PoC）、サブシステムデジタルツイン、フルデジタルツインという2つまたは3つの段階で構成されます。これらの各段階は、企業が自社の環境におけるデジタルツインの活用方法を学び、具体的なシミュレーション結果を得る機会を提供します。また、各段階は次のイテレーションの構成要素となるため、導入プロセス全体を通して投入された時間とリソースへの投資はすべて最終成果につながります。
ステップ 3: 概念実証
PoC（概念実証）段階は、一般的に、機械の特定の側面に焦点を当てたデジタルツインの簡略版として定義されます。例えば、自然環境における振動式土壌締固め機の油圧システムの挙動などが挙げられます。PoCは、3D CADモデル、油圧回路図、パワートレイン特性など、既存のシステム環境に存在するデータに基づいて構築されます。このデータは、物理ベースのデジタルツインの基盤となるリアルタイムシミュレーションのモデリングに使用されます。PoCの利点の1つは、シミュレーションによって具体的な結果が得られ、それを分析して研究開発に活用できることです。同時に、PoCは設計チームにデジタルツイン開発プロセス、およびリアルタイムシミュレーションを実行するために必要なソフトウェアとツールを紹介します。
PoC が正常に完了した後、通常、次の 2 つのルートのいずれかが実行されます。特定のコンポーネント/サブシステムのシミュレーションをさらに詳しく調べるサブシステム デジタル ツイン、または環境内のマシン全体の動作を分析および予測するためのフル デジタル ツインです。
ステップ4a: サブシステムデジタルツイン
サブシステムデジタルツインは、機械、環境、作業プロセスの定義をより正確にモデル化することで、PoCで行われた特定のシミュレーションを深化させる優れた方法です。これらのモデルは、例えばサブタスクの自動化、コンポーネントレベルの分析、予防保守アルゴリズムを作成するためのトレーニングデータの生成などに活用できます。コンポーネントサプライヤーにとって、サブシステムデジタルツインは特に最適なソリューションです。実機との完全な統合を必要とせずに、製品の正確な分析と最適な運用を可能にします。
ステップ4B: 完全なデジタルツイン
最後に、完全なデジタルツインとは、完全な制御システムに接続された機械、環境、作業プロセスの正確な仮想表現です。これにより、現実世界の対応物の動作の分析と予測が可能になり、製品ライフサイクル全体にわたってメリットをもたらします。これには、研究開発における早期の顧客関与と仮想プロトタイピング、関係者への効率的なトレーニング、予知保全などのAI主導のイノベーションの実装を支援するツールなどが含まれます。
デジタルイノベーションへのスムーズな道
物理ベースのデジタルツインは、先行者にとって大幅な効率化と競争優位性をもたらす可能性を秘めています。製品ライフサイクルへの導入は、既存のシステムやプロセスに大きな混乱をもたらすものではありません。例えば研究開発において、ユースケースを慎重に優先順位付けし、各ステップがメリットをもたらし、次のステップへの基盤となるようなデジタルツインの導入に着手することで、既存システムへの投資を保護しながら、チームがデジタルツインを中心とした研究開発アプローチを徐々に導入していくことができます。デジタルイノベーションへのスムーズな道筋が開かれているため、デジタルツインが組織にもたらす可能性を逃す理由はありません。
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