近年IoTやAIなどの関連技術の進化やコロナによる行動制限などを背景に、デジタルツインの活用が幅広い業界から注目を集めています。

デジタルツインの活用には、設備・製品の品質・効率向上はもちろん、技術継承や新たな収益機会の獲得など様々なメリットが存在する一方で、留意するべきデメリットも存在します。

そんななか、「デジタルツインの活用を検討している」、「デジタルツインを活用するメリットを幅広く理解しておきたい」という方も多いのではないでしょうか？

そこで今回は、デジタルツインのメリット/デメリット・リスクを業界別の活用事例10選とともにわかりやすく紹介します。

• デジタルツインのメリットやデメリットについて体系的に学びたい
• デジタルツイン導入のリスクについて学びたい
• デジタルツインを具体的にどの様に活用されているのか知りたい

本記事を読めば、デジタルツイン活用のメリットを効率良くキャッチアップできると思いますので、ぜひ最後までご一読ください。

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そもそもデジタルツインとは

デジタルツインとは一言でいうと、リアル空間から収集したデータをもとに、バーチャル空間上に全く同じ環境をまるで双子のように再現する技術のことです。

建物や設備に搭載されたIoTなどから集約した様々なデータをもとに、リアル空間に存在する都市全体や建物、設備をバーチャル空間上に再現し、AIなどを用いた分析を行うことで、効率的かつ正確なシミュレーションを行うことができます。

デジタルツインは幅広い対象や用途で活用が進んでおり、都市や建物、製品などの計画/設計・製造・運用・アフターフォローといった各プロセスのシミュレーションに活用されています。

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デジタルツインが注目される２つの理由

近年デジタルツインが注目される理由は大きく以下の2つです。

• ①関連テクノロジーの発展
• ②コロナウイルスによる対面や現場での活動の制限

それぞれの理由についてわかりやすく紹介していきます。

①関連テクノロジーの発展

関連テクノロジーの発展により効率的かつ正確なシミュレーションが可能となったことで、ビジネスにより大きなインパクトをもたらすようになってきました。

関連テクノロジーの発展の例としては、IoTセンサーの性能向上や普及により、収集できるデータの種類や量が増加してきたこと、AI技術の発展により収集したデータを基にしたシミュレーションの精度が向上したことなどが挙げられます。

②コロナウイルスによる対面や現場での活動の制限

また、コロナウイルス感染拡大の影響により、リアルな現場での作業や対面での打ち合わせなどの活動が制限をうけたことで、より多くの業務をデジタルにシフトしようという動きが加速しました。

　
これらの理由から、都市計画を行う政府や建設会社、メーカーなどを筆頭に、幅広い業界での活用が進んでいます。

デジタルツインをビジネスに活用する５つのメリットと２つのデメリット

デジタルツインをビジネスに活用する５つのメリット

デジタルツインを活用するメリットとして主に以下の５つが挙げられます。

• ①品質の向上・リスクの削減
• ②オペレーションの効率化・標準化
• ③シミュレーションのリードタイムやコストの削減
• ④アフターサービスの充実
• ⑤技術の継承

それぞれのメリットについてわかりやすく解説していきます。

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①品質の向上・リスクの削減

デジタルツインは、生産管理の最適化や業務効率の向上に活用することができます。物理的な製品を仮想的に表現したもので、物理的なシステムと統合し、継続的なデジタル上での実験が可能です。

これにより、需要に応じた人員の再配置や、リードタイム短縮のためのプロセスの置き換えなど、さまざまな方法で最適化を図ることができます。また、物理的な試験より先にデジタルな試験を行い、多くの関係者が視覚的に確認をすることができるため、製品の品質の向上やリスクの削減に寄与します。

②オペレーションの効率化・標準化

デジタルツインは、生産ラインの運用における重要なソリューションの１つです。常時あるいは一定の間隔でセンサー情報をデジタルツインに送ることで、トラブルの予測や故障の予防に役立てることができます。

　
また、現場の状況が変化した際にも、迅速なシュミレーションに基づく対応が可能となるため、最小限の時間・リソースで現場での対処を実施できます。加えて、定期メンテナンスの頻度を減らし、ダウンタイムのリスクを低減することも可能です。

③シミュレーションのリードタイムやコストの削減

デジタルツインの活用により、デジタル上で仮説検証を行うことで、これまで物理的な試作品や試作ライン、物理的な検証に費やしていた時間を最小限に抑え、さらにコストも抑えながらシミュレーションのスピードを向上させることができます。

④アフターサービスの充実

デジタルツインを活用することで出荷後の製品に関する情報収集、シュミレーションを行う事が可能です。この情報があれば、仮に製品に問題があったとしても、サプライヤーは適切なタイミングでアフターサービスを提供しやすく、お客様のニーズに迅速に対応することができます。これが顧客満足度の向上につながり、LTVの最大化が期待できます。

⑤技術の継承

デジタルツインを活用し、卓越した技術を持つ作業員が遠隔地から作業指示を行ったり、各作業員の仕事の進め方のデータが可視化・集約されることで、今まで共有されていなかった価値あるノウハウを、デジタルツインを通じて他社員に継承していくことができます。

デジタルツインをビジネスに活用する２つのデメリット

デジタルツインを活用するデメリットとして主に以下の2つが挙げられます。

• ①高額な費用負担
• ②導入と管理に高度な技術力が必要

それぞれのデメリットについてわかりやすく解説していきます。

①高額な費用負担

デジタルツイン活用のデメリットとして、高額な費用負担が挙げられます。システムを構築するための初期投資、システムのメンテナンス、運用自体の費用に加えて、デジタルツインによるシミュレーションの基となるデータの収集にも費用が発生します。

特に、デジタルツインは現実を忠実に再現するために複数のデータを統合してシミュレーションを行うため、収集する必要のあるデータの種類が多くなりやすく、データ収集の費用がかさみやすい点は注意が必要です。

②導入と管理に高度な技術力が必要

デジタルツイン活用のデメリットとして、導入と運用/保守の両方に高度な技術力が必要という点が挙げられます。特に、デジタルツインを長期的に自社ビジネスに活用することが想定される場合、必要となるシミュレーションが都度変化する度にシステムの改修が必要となります。

自社にデジタルツインに精通した人材を持たない場合、システムの運用/保守に必要な人材を常に外注する必要があります。その際、外注先とのコミュニケーションの質が低い場合、自社に最適なデジタルツイン活用に繋がらない可能性があります。

デジタルツインを活用する上で検討するべき４つのリスクとその対処法

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①投資額の回収期間についてのリスク

検討するべきリスクとして、投資額を適切な期間で回収できないリスクが挙げられます。デジタルツインは前述の通り導入/保守/運用のための費用負担が大きくなるためです。

このリスクへの対処法として、小規模なものから段階的に導入し効果測定を行うことで、精緻に本格導入の際のリターンを算定し、導入にかかる費用と見合うものかどうかを慎重に検討する必要があります。

②デジタルツインへの過度な依存のリスク

検討するべきリスクとして、デジタルツインによって得られた予測結果に意思決定を委ねすぎてしまうリスクがあります。

このリスクへの対処法としては、デジタルツインによって得られた予測結果を人によって評価したり、予測された未来と実際に起こった現実がどれほど一致しているかどうかをレビューしたりする仕組みを構築することが効果的です。

③データのセキュリティについてのリスク

検討するべきリスクとして、収集したデータの流出や不正利用のリスクが挙げられます。現に情報セキュリティに多額の投資をしている国家や大手企業でもサイバーテロの被害を受けていることから、クラッキングされにくいセキュリティを作るだけでなく、クラッキングされた際のリスクヘッジも行うことが現実的です。

このリスクへの対処法としては、セキュリティ関連のシステムに十分な投資を行うことに加えて、収集/保管するデータを必要最低限にとどめることが効果的です。

④予測の正確性についてのリスク

検討するべきリスクとして、シミュレーションされる予測の精度が想定よりも低いリスクが挙げられます。

このリスクへの対処法としては、得られた予測結果に対するレビューと収集対象のデータを定期的に検証し、必要に応じて見直していく仕組みを構築する事が挙げられます。

業界別デジタルツインの活用事例１０選

業界別のデジタルツインの活用事例として以下の10事例が挙げられます。

• 製造業界：BMW、テスラ、ダイキン
• 建設業界：鹿島建設、大林組
• 小売業界：Amazon、PepsiCo
• 都市開発：シンガポール、国土交通省、トヨタ

それぞれの事例についてわかりやすく紹介していきます。

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製造業界：BMW、テスラ、ダイキン

➀BMW：バリューチェーンの各プロセスのデジタルツインを構築

BMWはバリューチェーンの各プロセスのデジタルツインを構築し、効率化のためのシミュレーションを行っています。BMWの製造する多くの車両が顧客の要望を受けたカスタマイズ車両であることから、顧客の要望をいかに生産ラインに的確に反映するかが生産性に直結します。

そこで、BMWのエンジニアはNVIDIA Omniverseを活用した工場全体のデジタル・ツインを使って、各モデルの生産工程のどこをどのように改善すればよいかを迅速に把握することができます。

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②テスラ：車両を遠隔で自動アップデート

テスラの販売する車両にはデジタルツインを活用したシステムが標準搭載されており、車両が自動でアップデートされる仕組みを構築しています。各車両に搭載されたセンサーが車両の状態や走行状況、周辺環境などのデータを基に車両にとって最適な走行方法を分析し、自動でソフトウェアがアップデートされる仕組みとなっています。

この仕組みにより、車両診断を店舗で行う必要がなくなり、ユーザーは店舗に出向く手間、テスラは車両診断にかかるコストの大幅な削減に成功しています。

③ダイキン：製造ラインのロス削減へ

空調製品を生産するダイキン工業は、堺製作所臨海工場（大阪府堺市）向けに、デジタルツイン機能を搭載した新しい生産管理システムを開発しました。デジタルツインでは、部品の流れや組み立て、塗装、プレスなどの工程状況を再現します。

この工場では、デジタルツインを活用することで、生産ラインの停止原因を事前に予測し、迅速に対応することができます。このシステムは、製造設備や組立作業、ワークフローなどの状態を監視し、仮想空間上に再現します。そして、過去に発生した事象を詳細に分析し、将来起こりうる事象をシミュレーションすることで、潜在的な問題を予測します。

　
デジタルツイン生産管理システムの導入の結果として、2021年度には2019年度比で30%以上のロス削減を見込んでいるとのことです。

建設業界：鹿島建設、大林組

④鹿島建設：国内初、建築の全フェーズでデジタルツインを実現

2020年に鹿島建設はオービック御堂筋ビルの新築工事において、プロジェクトの全フェーズにおいてBIMによるデジタルツインを活用することで、プロジェクトの各フェーズにおける建物データの連携・共有を可能にしました。

企画・設計フェーズでは周辺環境へのビル風のシミュレーション、建物内のシミュレーションに、施工フェーズでは工事プロセスのデジタル化と進捗管理、MRの活用による、実際の施工状況の確認に、維持管理フェーズでは、ファシリティマネジメントのデータへの連携、日常の点検から得られた情報を収集し、その後の建築の企画・開発への活用になど、多岐にわたるユースケースでデジタルツインを活用しました。

デジタルツインを活用することで、建物自体の高品質化はもちろん、企画・設計から竣工後の管理・運営までの一連の建物にまつわる情報をデジタル化し、お客様に提供することが建物の更なる価値向上に繋がると考えているとのことです。

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⑤大林組：４D施工管理システムを開発

大林組は建築物の3Dモデルに建設現場周辺の地形やクレームの位置などの施工現場の状況を、デジタル上のモデルにリアルタイムに反映する「４D施工管理システム」を開発しました。

このシステムは、北海道で2023年3月の開業を控える「エスコンフィールドHOKKAIDO」の建設現場で実証が進められています。この実証では、クレーンに設置したセンサーからの位置や方角のデータを基に、クレーンの動作に関するデータをリアルタイムに収集し、デジタルツインに反映することで、施工の品質向上はもちろん、各業者の作業の出来高の算出にも活用されています。また、現場に設置された入退場システムから取得した作業員の入退場データを基に、各作業を担当する作業員の工数を測定し、作業の効率化に繋げる試みも行われています。

小売業界：Amazon、PepsiCo

⑥Amazon：グローバル規模での倉庫の配送オペレーションを最適化

Amazonはグローバルで50万台以上の倉庫内の配送ロボットのオペレーションの最適化にNVIDIA Omniverseを活用しています。

AIを活用したデジタルツインを構築し、倉庫の設計と流れを最適化しています。

⑦PepsiCo：流通センターの効率化とコスト削減

PepsiCoは、流通センターの効率化とエネルギー消費量の削減にNVIDIA Omniverseを活用しています。

AIを活用したデジタルツインを構築し、機械と作業員の作業を最適化することで、ダウンタイムとエネルギー消費量を減らすことに成功しています。

都市開発：シンガポール、国交省、トヨタ

⑧シンガポール：世界初 国全体をデジタルツイン化

シンガポール政府は、自然や建物、道路や人・車などのあらゆるデータを集約し、国全体のデジタルツイン化に世界で初めて成功しました。この空間は「バーチャルシンガポール」と呼ばれ、都市計画へのデジタルツインの活用事例として世界中から注目を集めています。

バーチャルシンガポールに活用されるデータは、政府機関やインターネット、IoTからのリアルタイムデータなど幅広いソースから集められています。

この取り組みの成果は、最適な都市計画の策定や自然災害のリスク評価・対策、国民への最適な交通ルートの提案など多岐にわたり、国全体のDX化の基盤となっています。

⑨国交省_都市づくりのDXを推進

2020年度より国土交通省は、「ProjectPLATEAU」で都市づくりのDXを推進しています。日本全国の都市で3D都市モデルを構築し、オープンデータとして公開することで、誰もが自由に都市データにアクセスし、防災やまちづくり、AR/VRなどさまざまな用途に活用できるようになります。

都市の3Dモデルは、都市計画・開発の様々な場面で利用することができます。例えば、交通の流れやバス停の混み具合、駐車場の空き状況、建物や公共施設に必要なスペースの把握、交通システムから排出されるCO2の量、自然災害の評価など、都市空間が持つさまざまなデータ・機能・特徴を把握することができるのです。

2021年には全国都市の３D都市モデルの整備が完了し、そのモデルを様々な地方公共団体や民間企業が活用し、数多くの未来のまちづくりにむけた実証実験が行われています。

⑩トヨタ：次世代の街・サービスづくりにデジタルツインを活用

トヨタ自動車は、自動運転などの様々な技術・サービスの実証実験を行うスマートシティである「Woven City」を静岡県裾野市の自社工場跡地に建設しています。

トヨタはこのスマートシティにおける都市やサービスの設計・運営のシミュレーションにデジタルツインを活用しています。街の様々な箇所に設置されたセンサーや自動車、住民の利用するデバイスなどから収集された膨大なデータを1つのデータプラットフォームに統合することで、モビリティや医療、教育など様々なサービスの構築・改善に繋げる計画とのことです。

成果につながるデジタルツイン戦略/企画の策定に向けた３つのポイント

成果につながるデジタルツイン戦略/企画の策定に向けたポイントとして以下の3つが挙げられます。

• ①自社の課題・活用目的の明確化
• ②経営課題を踏まえた骨太なデジタルツイン戦略の策定
• ③UXに軸足を置いたデジタルツインならではの体験設計

それぞれについてわかりやすく紹介していきます。

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①自社の課題・活用目的の明確化

現在デジタルツイン活用に取り組む企業には、デジタルツインを活用すること自体”が目的化してしまっている企業が見受けられます。
その結果、商品プロモーションやブランディング、新たな収益源の獲得などの、期待していた成果を上げられないという結果に終わってしまいます。

そのため、「活用によりどのような経営課題を解決したいのか？」「課題解決の打ち手としてなぜデジタルツインではないといけないのか？」といった自社の経営課題や活用目的の明確化が、成果につながる戦略/企画策定の大前提となります。

②経営課題を踏まえた骨太なデジタルツイン戦略の策定

現在デジタルツイン活用に取り組む企業には、デジタルツイン活用の取り組みが単発で終わってしまっている企業が見受けられます。

その結果、活用のPDCAが回らない、デジタルツイン活用が小粒な施策の１つに留まってしまうなど大きな収益機会の獲得に繋がらないという結果に終わってしまいます。

そのため、中長期での事業の目指す姿や足元の実証的な取り組み計画を策定するなど、骨太なデジタルツイン戦略の策定が重要となります。

③UXに軸足を置いたデジタルツインならではの企画/体験設計

企業側の都合が中心で設計された、ユーザーバリューやユーザビリティの低いデジタルツインをリリースしてしまった場合、ユーザーが価値を感じず、継続的な利用をしてくれないという結果に終わってしまいます。

そのため、ユーザー目線で”デジタルツインならでは”の価値ある体験を届けることのできる企画や体験設計が重要となります。

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