Digital Twin

What is Digital Twin Technology?

デジタルツインとは、そのまま「デジタルの双子」を意味します。フィジカル空間の情報をIoTなどを活用して、ほぼリアルタイムでサイバー空間に送り、サイバー空間内にフィジカル空間の環境を再現します。このサイバー空間上に物理世界の情報を全て再現することから“双子（ツイン）”と表現されているというわけです。

デジタルツインの環境を活用することで、フィジカル空間のモニタリングを行える他、シミュレーションなどを行うことができます。つまり、このサイバー空間でシミュレーションを行った結果から、現実世界における将来の故障や変化を予測できるというわけです。この点がデジタルツインで最も大きく期待されている点だといえます。

そもそも、デジタルツインが注目を集めるようになったのはIoTの普及があったからです。従来は物理世界の情報をデジタル化するためには、入出力作業などで人手が必要となり、その負担が大きかったためサイバー空間に入力されるデータの量はある程度限定されており、フィジカル空間をそのまま再現するようなことは難しいものでした。しかし、IoTにより、データを自動的にリアルタイムで取得し続けることが可能となりました。その結果、ある一定の指標のもとでは、物理世界を仮想世界に再現することが可能となり、デジタルツインが実現できるようになったのです。

IoTと一緒に語られる仕組みとして「サイバーフィジカルシステム（CPS）」がありますが、デジタルツインともほぼ同義で使われています。どちらも概念ですので、明確な違いはないのですが、あえて違いを見いだすと、CPSはより個別の指標におけるデータ活用のサイクルを示しており、デジタルツインはそのデータの集合体としてサイバー空間に再現した物理モデルを意味しているといえます。

(IoT活用の基本的な仕組みとなる「CPS（サイバーフィジカルシステム）」)

Service model beyond the Digital Twin

デジタルツインの先にあるサービスモデル

もう一歩話を進めます。デジタルツイン化が進むとどういう世界になるのかというと、「モノ」による価値の大部分が「データ」で説明できるようになります。そうなると「モノを売る」ということにあまり意味がなくなり、「価値を売る」という「モノからコトへ」のビジネスモデル変化が進みます。つまりデジタルツイン化は「製造業のサービス化（サービタイゼーション）」の土台になるものなのです。

サービス化の例としては、既によく知られているものとして、GEやロールスロイスなどによる航空機エンジンの事例があります。エンジンを販売するのではなく、そのエンジンの時間ごとの出力に対して課金する「パワーバイジアワー（Power By The Hour）」という仕組みが既に導入されています。これにより、従来は航空機メーカーにモノを納入して終わりというビジネスモデルだったのが、航空キャリアと直接契約するビジネスモデルへと変化しています。さらにここで得られたデータをベースに燃料使用データの分析結果を基に操縦プロセスの変更を行うなどのコンサルテーションサービスなども展開し、新たなビジネス創出にもつながったといいます。

こうしたサービスビジネス化の前提として、製品のパフォーマンス情報が取得できていなければ、実現できません。まずはデジタルツインを構築してこそ実現できるのだといえます。

ここまでデジタルツインの説明をしてきましたが、いかがだったでしょうか。デジタルツインは概念であくまでも明確な定義があるものではありません。しかし、IoTなどの進展により、サイバー空間とフィジカル空間はより密接した関係を作り出せるようになり、そのために“双子”といえるほど、近いモデルを仮想空間に作ることができるようになりました。そして、その“双子”のモデルを有効活用するということがこれからの時代に大きな価値を生み出すと見られているのだといえます。

A Digital Twin is a virtual system that can fully describe a physical one. It constantly receives data from its counterpart’s sensors, consults external sources, and obtains manual inputs from its stakeholders. The Digital Twin uses all this information to make various computations, such as analyses, predictions, and simulations, and then possibly sends the results back to the physical system.

Originally developed to improve manufacturing processes, digital twins are being redefined as digital replications of living as well as nonliving entities that enable data to be seamlessly transmitted between the physical and virtual worlds. Digital twins facilitate the means to monitor, understand, and optimize the functions of all physical entities and for humans provide continuous feedback to improve quality of life and well-being.