重機業界の技術開発のペースが加速する一方で、メーカーは世界的な要件やスマートで接続された製品の出現に対応するために、生産性の向上と設計の複雑さの増大という要求に直面し続けています。
環境に応じてインタラクティブに反応する、よりインテリジェントな機械を開発するには、多様なセンサーが必要です。GPS受信機とアンテナ、傾斜センサー、慣性計測装置（IMU）、位置センサーから、機械自動化のためのレーダー、LiDAR、カメラベースのセンサーまで、これらのデバイスは膨大な量のデータを収集します。例えば、 シスコの推定 2019 年末までに、IoT は年間 500 ゼタバイトを超えるデータを生成し、その後もその数は直線的ではなく指数関数的に増加すると予想されています。
データの収集と保存は課題となるが、 OEMはどのようにしてこの量のデータを分析し、その結果を最終的に機械の挙動を予測し、運用効率を最適化することができるのでしょうか？ここで、 物理ベースのデジタルツイン 役立ちます。現在、ほとんどのデジタルツイン実装は、実機のリアルなコピーとしてスタンドアロンインスタンスとして実行されます。このアプローチは、例えば製品ライフサイクルにおける製品設計やトレーニングの段階などで特に有用です。機械稼働中のデータ分析のために、デジタルツインは物理領域と仮想領域をシームレスに繋ぐ2つの構成、デジタルツインオンラインとデジタルツインオンボードで実行できます。
製品データを使用したオンラインデジタルツイン
クラウドにデジタル ツインを実装し、それをリアルタイムの製品データと組み合わせることで、実際の製品データとデジタル ツインで生成されたデータを比較できるようになります。
デジタルツインは実際の制御ソフトウェアに接続できるため、オペレーターやアルゴリズムからの入力を使用して、機械のデジタルインスタンスと物理インスタンスの両方を操作できます。同時に、実機のセンサーデータを仮想環境内のシミュレートされたセンサーと比較することで、2つの値の差分を分析できます。この分析は、現場での重大な故障を防止したり、予防保守プログラムの一環として主要コンポーネントのメンテナンスや交換が必要な時期を認識したりするために使用できます。
製品に搭載されたデジタルツイン
機械に搭載されたデジタルツインのインスタンスを実行することで、物理インスタンスと仮想インスタンスをリアルタイムで比較できます。オンボードデジタルツインの主な利点は、分析をエッジで計算できるため、結果のみがクラウドに送信されることです。これにより、リアルタイムで送信する必要があるテレマティクスの量が大幅に削減され、帯域幅と中央処理能力の必要性が軽減されます。また、オンボードデジタルツインのアプローチでは、計算されたデータを入力として使用してオペレーターの入力を補助および評価できるため、マシンインザループアプローチが実現します。
オンラインでもオンボードでも、物理ベースのデジタル ツインは、機械の設計方法に大きな影響を与えることができます。
デジタルツイン技術と製品開発におけるその活用の詳細については、 電子書籍をダウンロード: R&Dの中心にあるデジタルツイン。