デジタルツイン:それらは何であり、どのように機能しますか?

デジタルツインは、プロセスまたは物理オブジェクトのデジタルバージョンです。ジェットエンジン、車、建物、さらには都市のデジタルレプリカにすることもできます。デジタルツインは、プロセスを複製してデータを収集し、実際のシステムのパフォーマンスを予測します。デジタルツインを使用すると、仮想世界で複雑な一連のアクティビティを計画および実行してから、それらを現実世界に公開できます。

デジタルツインがどのように機能するかを見てみましょう。

デジタルツインはどのように設計されていますか?

デジタルツインは、データを収集し、それをテストするための計算モデルを作成することによって設計されています。

データ収集

仮想モデルを作成するには、デジタルツインにはオブジェクトまたはプロセスに関するデータが必要です。このデータは、製品のライフサイクルに関するものである可能性があります。データには、設計仕様、製品情報、または製造プロセスが含まれる場合があります。また、リアルタイムのフィードバック、履歴分析、保守記録などの情報に関連している可能性もあります。

モデリング

データが収集されると、それを使用して計算分析モデルが作成されます。これらのモデルは、エンジニアリングシミュレーションと人工知能アルゴリズムに基づいてアクションを規定できます。モデルは、3D表現と拡張現実(AR)技術を介して表示し、すべての調査結果を視覚的に表示できます。これはすべて、物理的なオブジェクトまたはプロセスをよりよく理解するのに役立ちます。

デジタルツインはどのように機能しますか?

デジタルツインは、必要に応じて複雑にすることも単純にすることもできます。使用するデータの量によって、モデルが実際の物理バージョンをどのように表すかが決まります。

デジタルツインには3つの異なるタイプがあります。

デジタルツインプロトタイプ(DTP)

DTPは、物理的な製品が作成される前に実装されるデジタルツインです。これは、製品の物理バージョンを作成するために必要な設計、分析、およびプロセスで構成されています。

デジタルツインインスタンス(DTI)

DTIは、すでに製造されている製品用に設計されたデジタルツインです。ライフサイクル全体を通じて物理オブジェクトにリンクされたままで、さまざまなユースケースでテストを実行します。

デジタルツインアグリゲート(DTA)

DTAは、多くのDTIの集合体です。これは、さまざまな条件下での物理的な製品の機能を判断するのに役立つ情報を収集するのに役立ちます。

デジタルツインとIoT

デジタルツインの概念は新しいものではありませんが、モノのインターネット(IoT)の普及により人気が高まっています。 IoTは、インターネットを使用して接続され、データを交換するデジタルデバイスのネットワークを表します。

高度なデータ分析機能により、デジタルツインはIoTの展開を最適化して最大の効率を実現できます。ビッグデータを管理する能力と破壊的技術の出現により、デジタルツインの採用が引き続き推進されます。

なぜデジタルツインが重要なのですか?

企業は、今日の絶え間なく変化する市場環境における課題を克服するというプレッシャーにさらされています。デジタルツインを導入することで、物理システムとデジタルシステムの相互に関連するデータセット間の関係を調査することで、貴重な洞察を得ることができます。

これに加えて、デジタルツインは次のようないくつかの利点を提供できます。

  • 事故や計画外のダウンタイムのリスクを減らしながら、製造プロセスを最適化します。
  • 製品の品質問題を減らすための効率の向上。
  • 予知保全を使用して機器や設備を維持します。
  • 仮定のテストと検証。
  • リモートでの機器のトラブルシューティング。
  • 生産性を向上させ、より効率的なサプライチェーンを構築します。
  • 物理的に近くにない機器を取り扱うように従業員をトレーニングします。
  • カスタマーエクスペリエンスを改善し、製品のパフォーマンスに関するより良い洞察を得るのに役立ちます。
  • 複数のプロトタイプの必要性を排除し、総開発時間を短縮します。

デジタルツインアプリケーション

デジタルツインは、さまざまな業界で幅広い用途に使用されています。

建設

リアルタイムデータを使用することにより、デジタルツインはスマートシティの実際のパフォーマンスを示す動的モデルを提供します。これは、資源効率、コスト削減、および建設に持続可能な慣行を導入する効果的な方法を提供するのに役立ちます。

デジタルツインは、現代の都市が直面する多くの複雑な課題に対するソリューションをさらに提供できます。たとえば、都市のデジタルツインを使用して、危機時の災害計画と緊急対応をシミュレートできます。

製造

製造において、デジタルツインは運用の強化とメンテナンスコストの削減に役立ちます。製造業者は、資産の仮想表現を作成することから始め、次にそのデータをキャプチャしてそのパフォーマンスを決定します。これにより、製造がより生産的かつ合理化されます。

自動車

デジタルツインは、車の仮想レプリカを作成して、車のパフォーマンスの分析と改善に役立てることができます。これらのデジタル車両表現は、物理的な対応物の行動および運用データを収集します。このようなデジタルツインは、電気自動車やハイブリッド車などの新製品モデルの実装とテストに役立ちます。

小売り

小売部門では、デジタルツインは、顧客向けの仮想ツインを作成することにより、顧客体験を強化する上で重要な役割を果たします。これらのデジタルツインは、消費者向けにカスタマイズされたエクスペリエンスを作成するのに役立ちます。彼らはさらに、より良い店内計画を支援することができます。

航空宇宙および防衛

デジタルツインは、航空宇宙および防衛分野で使用され、パフォーマンスを向上させ、製品設計を改善します。米国航空宇宙局(NASA)は、デジタルツイン使用して、宇宙空間にある航空機システムの保守、運用、および修理を行っています。 米軍はデジタルツインを使用して、弾薬に使用されている半導体とチップの完全性を確認しています。

健康管理

医師は、臓器や患者のデジタルツインを使用して、シミュレートされた環境で安全に医療処置を行うことができます。医療専門家は、デジタルツインを使用して、新しいワクチンや薬を発売する前に仮想臨床試験を実施することもできます。

デジタルツインはさらに、予測医療のための強力なツールになる可能性があります。これは、同様のプロファイルを持つ患者に関するデータに基づいて患者のリスクを評価するのに役立ちます。

未来のデジタルツイン

デジタルツインは、組織がより高いレベルに到達するのをすでに支援しています。これらは、現代の顧客の変化する好みに対応するカスタマイズされたソリューションの提供を支援します。それらは多くの利点を提供しますが、デジタルツインはさらに改善することができます。

たとえば、デジタルツインモデルの機能は、コグニティブコンピューティングを使用することで改善できます。これにより、デジタルツインのテストを改善して、より頻繁に実行する必要のある製品テストを決定できます。自然言語処理(NLP)、音響分析、機械学習などのテクノロジーも、デジタルツインの将来を改善する上で重要な役割を果たします。

デジタルと物理の世界をデジタルツインでつなぐ

デジタルツインは、さまざまな業界で大きな変革を見せています。製品やプロセスをテストするためにそれらを実装すると、時間とお金の両方を節約できます。

デジタルツインは、組織が隠された価値を解き放つのに役立つ洞察を提供し続けます。将来的には、より多くの企業がデジタルツイン機能について学び、競争上の優位性を得るためにそれらを展開したいと考えるでしょう。