デジタルツイン

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デジタルツインとは、物理的な製品や資産システムの仮想表現であり、リアルタイムの構成を反映します。さらに、デジタルスレッドを介して、設計、製造、運用、保守に関連するすべての製品情報をナビゲートするために使用でき、その一意の物理構成の生涯にわたって発生した情報を提供します。

デジタルツイン技術の歴史

デジタルツインは、製品ライフサイクル管理（PLM）の基礎として最初に構想されました。デジタルツインのアイデアは、1991年のデビッド・ゲラーンターの著書「Mirror Worlds」に初めて登場しました。しかし、最初の実用例は、2010年にNASAが宇宙船シミュレーションを改善するための試みの一環として行われました。

デジタルツインはどのように機能するのか

ビジネス成果を向上させるためにデジタルツインを使用するためのユースケースは無限にあります。製造業者として、構築された製品の構成ができるだけ正確で詳細であることを確認する必要があります。これにより、すべてのシリアル化された電気、電子、機械、およびソフトウェアコンポーネントをキャプチャし、それらをエンジニアリングパーツおよび関連する履歴とリンクすることによって、製造された各製品の正確で一意の表現を開発する最初の機会が生まれます。このようにして、製品をすべて関連するデジタルスレッド情報にリンクします。CADモデル、シミュレーション、要求事項、変更命令などは、必要なユースケースをサポートするための価値に基づいて考慮されます。また、運用および保守においても独自のデジタルツイン構成を作成することができます。これは、製品の構成を正確に記録し、時間の経過とともにどのように変更されるかを管理することから始まります。目標は、製品が製造される時点で製品メーカーがデジタルツイン構成を持ち、その構成が時間の経過とともに変更されるまで管理し続けることです。最終的には、その個々の物理製品が廃棄され、リサイクルされるまでです。

デジタルツインの種類

デジタルツインには無数の使用方法がありますが、最も一般的なデジタルツインの4つのタイプは次のとおりです：

コンポーネントデジタルツイン： 「部品ツイン」とも呼ばれることがあります。コンポーネントデジタルツインは、センサーやスイッチのような小さなシステム要素を複製します。これにより、これらのデバイスの性能とシミュレーションテストを監視することができます。
製品または資産デジタルツイン： 資産または製品デジタルツインを実装することで、エンジニアはパフォーマンスを監視し、改善が必要な問題を検出し、生産性を向上させるためのフレームワークを得ることができます。また、エンジニアが洞察を得て、改善の可能性がある領域を特定する新しい方法も提供されます。
システムデジタルツイン： 「ユニットツイン」とも呼ばれます。システムデジタルツインは、システムレベルの資産を複製します。システムデジタルツインは特定の製品の資産のセットをカバーし、リアルタイムの監視とシミュレーションにより、戦略的意思決定に役立つ貴重なデータを提供します。
プロセスデジタルツイン： プロセスデジタルツインは、システムツインを単一のエンティティに接続し、異なるシステム間の協力を探求します。これにより、工場のプロセスとワークフローの最も広範な視点が提供され、より深く、より微妙なデータ分析が可能になります。

デジタルツインの利点とメリット

メンテナンス組織は、デジタルツインを使用して高度な戦略をサポートできます。Arasを使用することで、管理されている資産の一意のデジタルツイン構成ごとにビューを持つことができます。資産の運用状況を詳細に調べて、予定外のダウンタイムが発生する前に今後のメンテナンス要件を特定することができます。
デジタルツインは、製品ライフサイクル全体でのコラボレーションを向上させ、企業が戦略的な新市場に迅速にピボットするのを助けます。
Aras Digital Twin Coreなどのアプリケーションを使用することで、組織は物理的な資産の構成変更のペースをデジタルで管理し、特定の部品に特徴を追加して、運用イベントに基づいてメンテナンスが発生する時期を定義できます。これにより、組織は複雑な資産のための製品サービス戦略を採用し、規制要件を満たすか、サービスレベル契約に基づいて稼働時間を保証するメンテナンス計画を作成できます。
デジタルツイン構成を構築および管理することで、物理的な資産が変更されるたびに独自の重要な情報にアクセスできます。
デジタルツインを構築することで、基本的な追跡可能性が確立されます。新しいシリアル化されたコンポーネント情報で変更を記録し、デジタルツイン構成を最新の状態に保ち、古いコンポーネントをそのデジタルスレッドの追跡可能性の一部として表示できます。
デジタルツインを使用して未来を予測できます。特定の資産の個々の構成とシミュレーションを使用して、部品を交換したりソフトウェアを更新したりした場合に何が起こるかを予測できます。
デジタルツインはどの業界のどの資産にも適用できます…

デジタルツインは、メーカーや資産集約型産業の他の分野に大きな利益をもたらします。デジタルツインは、任意の業界の任意の資産または資産システムの構成をモデリング、適応、および拡張することを可能にします。これにより、フィールド上の各一意の物理資産のコンテキストを作成することで、予測保守、パフォーマンスの最適化、さらにはオーバー・ザ・エア（OTA）のソフトウェアアップデートなどの複雑なシナリオをサポートするための不正確さと関連コストを排除できます。デジタルツインを使用してビジネス成果を改善する方法には無限の可能性がありますが、いくつかの例を以下に示します：

製造業： 設計、エンジニアリング、および製造段階で作成された製品データをリンクし、変更が発生したときにキャプチャする技術が利用可能です。これをデジタルスレッドと呼びます。多くのメーカーは、部門間でデジタルスレッドを作成することの重要性を認識しています。すべてが製品製造の最終段階で最終製品に接続される必要があります。このデジタルツイン構成は、すべての製品データの履歴、決定、決定者とその理由をリンクし、CADモデル、シミュレーション、および要求事項を含みます。
原子力： Aras Innovatorは、PLMをバックボーンとして設計および管理された最初の原子力発電所によって実装された唯一のデータソースの基盤を提供します。これにより、設計および製造中に作成されたすべての製品データの追跡可能性を備えた、納品時の原子炉のアズビルトデジタルツイン構成を提供することができます。
石油およびガス： PLMは、エンジニアリングプロセスの改善に重要であり、より洗練されたフィールドサポートおよび予測保守を可能にするアズビルトデジタルツイン構成を提供します。例えば、石油およびガスや発電において、変更が頻繁であり、製品が多く、製品間の関係が存在します—システムのシステムを作成します。これらの企業は、変化のペースに追いつくために、より自動化された構成を必要としています。
航空機設計および保守： デジタルツイン構成を構築することで、資産の運用段階にモデリングおよびシミュレーション技術を導入する機会が生まれます。これらの機能は、運用データを比較し、現在の資産の挙動とその継続する場合の将来の状態をシミュレートするために使用できます。これにより、組織は運用および保守の決定の精度を向上させて航空機フリートを最適化し、OEMが次世代航空機の将来の製品改善をサポートするために使用できます。

デジタルツインの追加のユースケース

業界ベースのユースケースを超えて、製品ライフサイクル全体にわたるユニークな要件に基づいてデジタルツインを構成することも可能です。例えば：

顧客要求デジタルツイン： 顧客が製品または製品システムを受け取ったとき、時間の経過に伴う製品の保守方法に基づいて、表示したい忠実度を拡張または縮小することができます。
ビジネスモデルデジタルツイン： この概念は、フィールドで最終製品をサポートするために提供されるサービスレベル契約にリンクされたデジタルツインの構成方法に柔軟性を提供します。これにより、アップグレードの販売をサポートするために全体の構成にアクセスできるようになります（製品機能購入を参照）。メーカーが「製品をサービスとして」提供する場合、ビューは保証された稼働時間に基づいて管理する必要があるものに基づいている可能性があります。
サプライチェーンデジタルツイン： 同じ製品のサプライチェーンを管理する場合、異なるデジタルツイン構成ビューが必要になる場合があります。OEMは、サプライチェーンのコンポーネントレベルの非常に詳細なビューを持っている可能性があります。対照的に、所有者/オペレーターは、メンテナンス中に部品を再注文するためにベンダーと連携して操作および保守する方法に基づいて、異なるビューを必要とする場合があります。
ターゲットシナリオデジタルツイン： 企業が財務的または運用的に達成しようとしている目標に応じて、デジタルツイン構成は変化し、目標に合わせて適応できます。たとえば、予防保守から予測保守に移行する場合、より高い忠実度のビューが必要です。対照的に、フィールドで動作するソフトウェア定義製品がある場合、OTA（オーバー・ザ・エア）更新が必要な資産とその時期を判断するために、各資産のソフトウェア関連の構成のみを表示することを望むかもしれません。

デジタルツイン技術の未来

フィールドで複雑な製品を管理する機会が生まれると、既存の技術を改善する必要があることを認識する企業が増え、変化のペースに追いつくのが困難になります。デジタルツインを使用して未来を予測することができます。特定の資産の個々の構成とシミュレーションを使用して、部品を交換したりソフトウェアを更新したりした場合に何が起こるかを予測できます。優れた成果を上げられないことは、ブランド、収益性、ビジネスの持続可能性に影響を与えます—これはデジタルツインを使用して変革する機会を作り出します：

デジタルツインは、管理されている資産の各ユニークなデジタルツインへのビューを提供します。彼らは、予期しないダウンタイムが発生する前に、今後のメンテナンス要件を特定するために、任意の資産の運用状況を調査することができます。これは、処方保守として知られています。最終的には、メーカーが潜在的な故障に対処する時期を決定することを可能にします。
デジタルツイン技術は、製品ライフサイクル全体での革新を可能にし、顧客が製品をどのように操作しているか、品質問題、またはよく要求される新機能を理解することにより、新しい市場機会に迅速に対応するのを助けます。
PLMは、意図されたものを「追跡」するだけでなく、将来の複雑な製品を設計する際にエンジニアを支援します。PLMにおける設計意図の公開は、製品ライフサイクル全体で多くの利点をもたらし、多くはフィールド上の資産に物理的に行かずにコンテキストでデジタルツインを生成する能力を含みます。提案された製品アップデートの影響を分析するために使用したり、予防保守にIoTデータを活用したり、特定の製品バリアントでワイヤレスでサービスを有効化/無効化したりすることができます。人工知能（AI）は、より賢明な検索を可能にし、複雑なデータからタスク固有のレポートを生成したり、要件や規制をコンテキストを失わずに言語間で翻訳したりすることで支援できます。
デジタルツインと持続可能性：デジタルツインは、環境、社会、ガバナンス（ESG）コンプライアンスの課題に対応するのに役立ち、より持続可能な製品や実践の機会を明らかにします。さらに、製品メーカーや顧客自身がデジタルツインにリンクされたデジタルスレッドデータを使用して、報告および規制要件をサポートできます。