デジタルツインとは？できることや導入のメリットを紹介

デジタルツインとは？

デジタルツインの仕組み

デジタルツイン（Digital Twin）とは、現実空間に存在するモノ・設備・システム・環境の状態を、IoTなどで収集したリアルタイムデータを用いて仮想空間上に再現し、分析・予測・最適化を行う技術および仕組みのことを言います。

デジタルツインの仮想空間の特徴は、実在している現実世界を双子のようにそっくり再現していることです。「メタバース」は、デジタルツインと同様インターネット上に作られた仮想空間を意味する言葉ですが、実物を再現しているとは限らない、という違いがあります。

デジタルツインの目的とCPSで果たす役割

現実世界を仮想空間に再現するデジタルツインは、CPS（サイバーフィジカルシステム）の中核を担う技術です。

CPSとは、現実世界（フィジカル空間）と仮想空間（サイバー空間）を連携させ、より高度な制御を実現する仕組みのことです。具体的には、次のサイクルを繰り返します。

デジタルツインは、このうち「分析」の段階を支えます。現実世界では、コストや安全面の制約から何度も試すのが難しい条件変更も、仮想空間なら繰り返し検証できます。

デジタルツインの活用事例

医療・都市計画・製造業で盛ん

デジタルツインは、医療現場や都市計画などリアルでのシミュレーションが難しい業界を中心に広く使われています。

現在、デジタルツインが最も盛んに活用されているのは製造業です。製品の設計から工場での製造、運用、保守に至るまで、さまざまなプロセスで利用されており、特に工場の生産管理で効果を発揮しています。

工場のラインや機器から得られるリアルタイムデータをもとに工場全体を仮想空間に再現すると、稼働状況をリアルタイムに監視でき、ボトルネックの特定や迅速なカイゼンが可能になると言われています。ただし、この「工場丸ごとリアルタイム化」という理想には、実務の現場ならではの落とし穴もあります。その落とし穴については、後ほど専門家のアドバイスとして詳しく解説します。

製造業におけるデジタルツインのメリット

コストカット・リードタイム短縮

工場で実際にシミュレーションを行うには、通常の生産をストップしてプログラムを変更する必要があります。ラインへの影響を最小限にするために、夜間の工場に生産管理の担当者が集まって実施するケースも少なくありません。

仮想空間では実際の生産活動に影響を与えることなく、日中に遠隔からシミュレーションを実施できるため、コスト・時間を削減することができます。

品質向上・安全性向上

時間やコストの兼ね合いで制限されていた試作品の制作やテストを、仮想空間では繰り返し実施できるようになります。またデジタルで実施されるため、短時間で正確にテスト結果の集計や分析ができることも、製品の品質や安全性の向上に繋がっています。

設備保全

デジタルツインを活用することで、現実空間にある製品や設備の状態をリアルタイムで正確に把握することができます。

機械の故障を予測し、事前にメンテナンスや部品交換をする予知保全を通じて、補修コストの削減とダウンタイムの短縮が可能になります。

技術継承

製造業では作業員が経験によって身につけていく技術の言語化が難しく、ベテランの退職にともない貴重な技術が継承されないことが現場の課題になっていました。

技は先輩から見て盗むもの、と言われるようなベテランの作業内容が稼働データになって蓄積され、ノウハウが暗黙知から形式知に転換されることで、技術継承がしやすくなるというメリットがあります。

ただし、こうしたメリットは「工場のすべてを仮想空間に再現しなければ得られない」わけではありません。むしろ全工程のリアルタイム化を目指した結果、コストとデータ量ばかりが膨らみ、成果が出ないまま止まってしまうケースも少なくありません。では、成果を出している現場は何が違うのでしょうか。

工場DXで成果が出るのは「全部リアルタイム」をやめた現場だった

「すべての工程をリアルタイムに仮想空間へ再現する」という壮大なデジタルツイン構想は、多くの場合、コストに見合わない現実に直面します。なぜなら、秒単位の膨大なデータを見せられても、工場幹部は意思決定できないからです。

ポイント①　経営・現場でデータの鮮度は違う。疎結合でいい

現場オペレーターはリアルタイムのアラートを必要とします。しかし、工場長や経営層が意思決定に使うのは日次・週次にまとめられた情報です。システム同士をリアルタイムで常時接続する密結合な設計は、コストと複雑性が跳ね上がります。まず問うべきは、「その情報の鮮度は本当に必要か？」です。日次バッチやCSVで連携する疎結合の設計でも、経営判断には十分なことがほとんどです。

ポイント②　全体像は「1日1回」。リアルタイムはボトルネックだけに絞る

工場全体の状況把握は、1日1回の集計で十分です。すべての工程・全品目をIoT化しようとすると、データのゴミ山ができるだけで、何も見えなくなります。成果を出している現場に共通するのは、「経営インパクトの大きいボトルネック工程・品目にだけ」センサーや管理リソースを集中投下する設計思想です。絞ることで、コストは下がり、見えるべきものが見えるようになります。

デジタルツインを支えるIoT

デジタルツインには、IoT、AI、AR・VR、5G、CAEといったデジタル技術が活用されています。

当社のスマートマットクラウドも重量IoTを使い、経営のボトルネックとなる重要な資材の動きに照準を合わせ、リアルタイムに可視化・最適化を行うシステムです。

在庫のデジタルツインは全部見ることより「ボトルネックを見ること」

当社の在庫管理・工程改善システム「スマートマットクラウド」は、スマートマットの上に管理したいモノを載せるだけで、重さで在庫数をリアルタイムに把握できるIoTシステムです。設置に工事は不要。現場への負担をかけずにスモールスタートできます。

スマートマットクラウドを工場内のすべてのモノに敷き詰める必要はありません。私たちが推奨するのは、経営に直結する「D・C・S品目」への選択と集中です。

「ボトルネックが見える」ことで、意思決定が変わる

D・C・S品目の在庫の動きがリアルタイムで可視化されると、工場幹部の意思決定の質と速度が変わります。「なんとなく多めに持っておく」から「データに基づいた需給予測」へ。生産計画の精度が上がり、ラインの安定稼働と在庫の最適化が同時に実現できます。

IoTの価値は「数える手間を省くこと」ではなく、「工場幹部の意思決定を変えること」にあります。スマートマットクラウドは、そのための経営情報インフラとして機能します。

不良やミスの予兆検知・予防

BOMと異なる投入を、投入前に検知。組み付け部品の数え間違い、添加剤の投入ミスなどのヒューマンエラーを防ぎます。

戦略在庫の適正化

一般的なカンバンと違い、部品の需給がリアルタイムで見える化。需給の過不足が解消され、戦略在庫が最適化されます。もちろん、カンバン管理体制下へのサポート導入も可能です。

生産リードタイムの短縮

データに基づいて特定されたボトルネック工程のモノの流れをピンポイントで可視化するため、無駄のない的確な現場カイゼンが可能に。結果として、最小限のコストで生産リードタイムを最短化します。

スマートマットクラウドを活用したDX推進の成功事例

▼DX推進の成功事例として社内でも高評価を獲得（NTTフィールドテクノ 静岡設備部）

スマートマットクラウドの導入により、リアルタイムで正確な在庫情報が共有できることで欠品リスクがゼロに。DX推進の成功事例として社内外の評価が高まり、他拠点からの問い合わせや導入検討が相次ぐなど波及効果が生まれた。

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