サンタクララ、2023年6月7日-CEO兼共同創設者、ヴァツァル・シャー - 製造業は、可能な限り最高の生産能力で操業を維持するために、あらゆる種類の機械や資産を管理するという課題に直面しています。インダストリー4.0に対応した最新の設備では、製造業経営者にとってこの目標を達成するための最大の課題の1つは、すべての機械がその潜在能力を最大限に発揮できるようにすることです。
製造技術に新たなイノベーションがもたらされるにつれ、データ駆動型のデジタルツインは、製造業のデジタルエコシステムを可視化し最適化するための主要なソリューションの1つとなっている。今日の開発チームは、AI対応システム、機械から収集した運用技術（OT）データ、あるいは組立ラインやサプライチェーンのシミュレーションを活用し、組織全体のパフォーマンスを俯瞰している。このようなデジタル・ツインを活用することで、製造業者はプロセスのテスト、拡張、改善を行うことができ、時間、リソース、コストを削減することができる。
この記事では、デジタル・ツインとは何か、デジタル・ツインがどのように製造プロセスを補強し、より良いタスクの実行とシステム機能の向上を実現するのか、そしてインダストリー4.0とそれ以降におけるデジタル・ツインの活用の現状を探る。
一言で言えば、デジタルツインは資産の視覚的表現である。言い換えれば、プロセス、システム、マシン、オブジェクトのデジタルモデルである。what-if」シナリオと呼ばれることもあるデジタルツインは、オペレータにシステムの仮説実験を行ったり、さまざまなオペレーションをテストしたりする方法を提供し、最終的には目的主導型のデータモデルの作成とメンテナンスを簡素化する。
メーカー、企業、医療機関は、製品開発プロセスに関連する多くのオプションを試すために、今日デジタルツインを活用している。デジタルツインを適切に使用すれば、システムの視覚的な表現によって、データの収集、文脈化、分析を合理化することができます。デジタル・ツインを実験的に使用する多くの利点には、次のようなものがあります：
製品設計と開発の改善
システム内のボトルネックを特定する能力
予知保全の向上とダウンタイムの削減
生産とサプライチェーン・マネジメントの効率化
品質管理と製品テストの強化
プロセス全体にわたるシステムKPIの可視性と透明性の向上
企業やメーカーは、インフラやユースケースによって、デジタルツインの展開の成熟度はさまざまだ。しかし、デジタルツインモデルが完全に成熟すれば、リアルタイムで資産を監視し、メンテナンスの問題を予測するために使用することができる。例えば製造業では、デジタル・ツインは産業資産とみなされるものを視覚的に表現したもので、プログラマブル・ロジック・コントローラー（PLC）から産業機械、組立ライン、さらには完全な現場まで、あらゆるものが含まれる。
デジタル・ツイン・モデルが実際にどのように見えるかの例を挙げよう。ある製造工場が、組み立てラインの機能を最適化するためにデジタル・ツインを使いたいとする。同じ組立ラインに、エネルギー監視用、予知保全用、生産最適化用の3つの異なるデータモデルを持たせることができる。これらのモデルはそれぞれ、組立ラインからの静的データと動的データの両方を使用し、特定のアプリケーションに関連するエンタープライズ・リソース・プランニング（ERP）や製造実行システム（MES）からのコンテキスト情報を持ち、効率やアラート、その他のKPIを測定する出力を生成する。これらの出力は、それ自体がシステムの全体的な機能を語る上で価値がありますが、より大きなデータモデルへの入力としても機能します。例えば、小規模な組立ラインのデジタルツインは、製造施設全体のデジタルツインの入力になり得る。
データモデルとして、デジタルツインは無限のユースケースを提供できるが、そのひとつが製品開発だ。デジタルツインは、新製品の長所と短所をモデル化した機能的なプロトタイプとして機能する。機械学習と人工知能を使用することで、デジタル・ツイン・モデルを強化し、現実世界のシナリオを再現することができる。
製品開発チームやエンジニアリングチームは、デジタルツインで製品やユーザーの行動を観察することで、製品開発の取り組みや、時には製品戦略全体の指針を得ることができます。製品開発チームにとって、このwhat-ifシミュレーションは、生産前に製品の破損や課題を特定し、全体的な開発努力のサイクルを節約します。
メーカーにとって、デジタル・ツインを活用するメリットは、導入コストをはるかに上回る。デジタルツインは、複雑な機械の大規模システムの可視性と理解を向上させるだけでなく、製品の設計と反復の方法を改善する。さらに、デジタル・ツインは、製造オペレーターに、システムのメンテナンスやダウンタイムがいつ必要になるかを洞察させるため、予期せぬ問題でシャットダウンするのではなく、これらのサイクルを計画することができる。最終的には、生産効率の向上、全体的なサプライチェーン管理の改善、純利益の増加につながる。
インダストリー4.0の未来は、メーカーが利用可能なソリューションをいかに活用するかにかかっており、デジタル・ツインはその中でも最も強力で実用的なツールのひとつである。
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