CADとIoTが結びついて出来るデジタルツインとは

デジタルツインと製造業

デジタルツインとは

デジタルツインとはこの訳の通り、現実に存在するものについてデジタル的に双子のような存在を作り上げ、バーチャル上で再現することです。

例えば、実際の機械がある動作をすると、PCの画面内ではデジタルツインが全く同じ動作をします。これを考えただけでも、さまざまな分野で応用の可能性が大きいことが分かります。実際に多岐にわたる分野での活用を想定した研究が進められています。

そのなかでも特に注目されているのが、製造業での活用です。通常では予測が難しい変化点やトラブルの可能性を、デジタルツインによって事前にテストしたり、各工程に必要となる時間を確認したりすることができます。

さらにVRやARの技術と結び付き、多くの企業がデジタルツインを活用した取り組みを始めています。

世界で進むデジタルツインへの取り組み

製造業へのIoT活用をインダストリアル・インターネットとして提案したアメリカのゼネラル・エレクトリック社は、航空機のエンジン保守にデジタルツインを活用しています。フライトデータや天候の情報に加え、航空機のエンジン各所に設置されたセンサーからの情報をもとに、エンジンごとのバーチャルモデルがデジタルツインとして作られます。これにより、従来は困難だったエンジンごとの状態をリアルタイムで把握することを可能としています。

また、ドイツの工業製品メーカー、ティッセンクルップ社では、マイクロソフトのシステムを使いデジタルツインを活用したエレベーター設計を進めています。施工する建物を測量し、デジタルツインで再現、それをもとに設計を進めることで施工期間の60%の短縮に成功しています。また、このデジタルツインとMRの技術を織り交ぜ、仕上がりイメージをバーチャル上で再現し、顧客に対し視覚的に提案する取り組みも進められています。

デジタルツインは身近にも

このように、世界的に注目されるデジタルツインですが、「現実とバーチャルが対になっているシミュレーション」は、従来からありました。これとは何が違うのでしょうか。また、デジタルツインの導入には具体的にどのようなメリットがあるのでしょうか。

常にアップデートされるシミュレーションモデル
従来からあったシミュレーションモデルとデジタルツインについて、最も大きな違いといえるのが常にモデルがアップデートされることです。常に最新の状態でシミュレートされるため、高い精度での状態把握やテストが可能となります。
より高度な製造・物流管理のシミュレーション
デジタルツインのシミュレーションによるデータを用い、より高度な製造管理ができるようになります。また実物と同様の倉庫やマテリアルハンドリングを再現することで、より高度な物流管理へつなげるためのシミュレーションが可能です。
バーチャル上であらゆる環境テストが可能
現実では損害が大きすぎたり、危険が伴ったりするような環境テストも、バーチャル上では損害なくテストすることができます。これによりあらゆる環境や事象に対する対策を作ることが可能です。
総合的な製品ライフサイクル設計の検証
原材料の入荷、製造工程、保管、出荷といった製品のライフサイクルをデジタルツインにより検証することで、製品の付加価値を高めるためのプランニングが可能となります。

これらを考えると、デジタルツインは大げさなものではなく、より身近で活用できるものだと分かります。そしてこれはVRやAR、MRの技術を通して、ヘッドマウントディスプレイ等の身近なハードウエアで活用できるようになってきているのです。

CADとIoTの融合

このようにさまざまな変革をもたらすと期待されるデジタルツインは、CADとIoTが融合した姿とも表現されます。

デジタルツインは、IoTにより取得した情報を通し、現実からバーチャルへと事象を再現します。これまでも工場や設備のためのCADはありましたが、これにIoTを組み合わせ連続した事象を再現できるのが、デジタルツインの効果です。

またデジタルツインでは、工場内の電気系統、制御盤や設備などもバーチャル上に再現することが可能です。これまで機械設計CADと電気CAD、そして建設系CADはそれぞれ別の分野として発展してきました。これらがデジタルツインを通し、ひとつのシミュレーションモデルとして結び付く可能性を持っているのです。

デジタルツインはCADの進化した姿

デジタルツインとはどのようなものか、デジタルツインがどういった分野で応用されているかをご紹介しました。3D CADは物の形を設計するためのものでしたが、これからは総合的・連続的な製造モデルを設計するためのものになっていく可能性もあります。デジタルツインはCADの進化系、たどりついた究極の形のひとつかもしれません。

参考：