デジタルツインとは、物理またはデジタル・オブジェクトやシステムの詳細な仮想レプリカです。デジタルツインは、設計ファイルと似ていますが、センサーや IoT（モノのインターネット）デバイスを介した、対象物自身からの直接的な観察やフィードバックに基づく、現実世界のリアルタイムの変化も組み込まれています。デジタルツインは、建物や機械、オフショア掘削プラットフォームだけでなく、パリのノートルダム大聖堂を再建したり、NASA 火星探査機の技術的課題を解決したりするために作成することもできます。
デジタルツインの仕組み
デジタルツイン・ソフトウェアは、ツイン化されるシステムの仮想モデルを作成し、2D ダイアグラムからビデオフィード、ヘッドセットで体験する仮想現実まで、あらゆるものを視覚的に表現します。
多くのモデルとは異なり、デジタルツイン・モデルは静的ではありません。このモデルは、組み込みセンサーやカメラなどのデバイスを使用して、システム自体または関連する外部システムからのデータ・ストリームをセットアップし、現在の状態や運用指標に関する情報を提供します。これらのデータ・ストリームが組み込まれているため、デジタルツインはシステムをリアルタイムで反映できます。データ管理と処理の助けを借りて、デジタルツインは、利害関係者に変化を警告し、今後のイベントを予測し、システムの健全性を高レベルで見ることができます。
進行中のプロセスをミラーリングすることに加えて、デジタルツインは、アーカイブとコンテキストの両方の、物理的なツインに関する全てのデータを 1 か所にまとめます。デジタルツインは、個々の機械部品に至るまで、使用中の各物理オブジェクトに関する詳細なメタデータを保存します。例えば、オフィスビルのデジタルツインには、ビルの HVAC システムに関するサービス記録を含めることができます。
この種のデジタルツインは、構成要素として機能する小さなデジタルツインの階層で構成できます。例えば、工場のデジタルツインには、さまざまな二次プロセス、使用中のあらゆる機器、さらには勤務中の人員も含まれる場合があります。工場のデジタルツインは、それ自体が、企業の製造サイトや企業全体のより大きなデジタルツインの一部となる可能性があります。
オフィスビルや交通システムなどの複雑な資産を所有または運用する組織は、運用を改善し、コストを削減し、より競争力のある製品を提供する方法を必要としています。高速コンピュータ・ネットワーク、高度なデータ処理、特に IoT 技術により、デジタルツインはより多くのデータを取り込み、かつてないほど迅速に知見を得ることができます。
デジタルツインでできること
デジタルツインには無限の目的があります。次のような用途があります。
- プラットフォームによるプロトタイプ作成と設計
- システムの監視とトラブルシューティング
- システムのテスト
- データ分析によるプロセスの最適化
- 新規採用者や既存の従業員のトレーニング
- 仮想現実環境の構築
- デジタルツインを信頼できる唯一の情報源に指定
デジタルツインが与える影響
- 建築、エンジニアリング、建設（AEC）業界：コンピュータ支援の設計とビルディング・インフォメーション・モデリング（BIM）の発展として、AEC の資産所有者と管理者は、建物とシステムの詳細なデジタルツインを作成することで利益を得ます。これらのデジタルツインは、大規模で複雑な建築プロジェクトを予定どおり、予算内で運用するのに役立ちます。
- ロジスティクス：デジタルツインは、相互依存システムの複雑な組み合わせや、港湾施設や海運施設にとって予測不可能な外部要因を管理するために必要な高レベルのビューを提供します。
- 製造：デジタルツインは、システムの監視と運用、製造プロセスの追跡、性能の分析に使用される製造分野で広く使用されています。
- スマートシティ：シンガポールやロンドンを含む世界中の都市は、交通パターンの監視、成長の分析、公衆衛生のマッピング、計画決定の影響の予測に使用できるデジタルツインを使用して、都市圏全体のモデリングを行っています。
デジタルツインの構築と管理における課題
広く利用可能な IoT 技術は、デジタルツインのメリットをより多くの業界やユースケースにもたらしていますが、技術的、物流的、さらには法的課題も残っています。
- データ管理：デジタルツインは、データに基づいて動作しますが、冗長性のない適切な場所へのデータ送信とボトルネックの発生を防ぐことは困難です。
- IT、ネットワーク・アーキテクチャ：成功するデジタルツインには、IoT デバイスのデータ負荷や使用パターンを処理できるネットワーク、もしくは複数のネットワークの組み合わせが必要です。デジタルツインは、遅延を低減し、ネットワーク性能を最適化するためにエッジ・コンピューティングを必要とする場合もあります。
- 知的財産：リッチなデジタルツインに必要なデータの幅広さと詳細さにより、機密性の高い企業データへのアクセスに関して矛盾が生じることは避けられません。おそらく、相互共有の可能性があれば、企業はこの貴重なデータを複数の資産所有者や管理者の間で安全に共有する方法について合意に至るでしょう。
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