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製造業だけじゃない?デジタルツインの活用事例



近年話題のデジタルツイン(Digital Twin)。
デジタルツインとは、現実の物や出来事を仮想世界にデジタル化して再現するという技術です。
主に製造業で活用されていますが、最近ではそれ以外の事例も増えてきています。
今回はデジタルツインの活用事例をそれぞれ詳しくご紹介いたします。

デジタルツインについてはこちら。







1. 製造業での活用事例
デジタルツインは主に製造業において、シミュレーションを行う目的で導入される事例が多く見られます。
具体的にどのように活用されているのかをご紹介いたします。

航空機のエンジン
デジタルツインを活用して航空機に搭載されているエンジンをモニタリングしているという事例があります。
飛行中のエンジンもモニタリングできるため、トラブルが発生した場合でも目的地に到着する前に検知し、対応することが可能です。
デジタルツインによってどの箇所が問題なのかをすぐに究明できるため、交換するべき部品をあらかじめ用意しておくことができます。

自動車の開発
自動運転に向けて近年様々な機能が搭載された自動車が誕生していますが、交通環境や車両周辺の情報を提供してくれるデジタルツインを搭載しているものもあります。
デジタルツインによって渋滞や駐車場の空きスペースなどの情報を提供してくれ、ドライバーの状況を把握し休憩を勧めるなどのサポートを行います。

エレベーターの設計
デジタルツインを活用してエレベーターを設計するという事例もあります。
施工予定の建物を測量してデジタルツインで仮想空間に再現し、それをもとにしてエレベーターの設計を進めることで、従来の施工時間と比べて大幅に短縮することに成功しています。
また、仮想世界を現実世界と融合させることで体験できる技術であるMRを組み合わせることで、仕上がった際のイメージを視覚的に提供することもできます。
MR(Mixed Reality):日本語では「複合現実」と言います。仮想世界を現実世界に映し出すARとは異なり、現実世界の情報を仮想世界に映し出すことが可能です。




2. 仮想空間を活かした事例
現在製造業では商品開発や設計のシミュレーションなどデジタルツインが広く活用されていますが、それ以外でも仮想空間を活かした事例があります。

FIFAワールドカップ
2018年のFIFAワールドカップでデジタルツインの技術が活用されています。
ピッチ上にいる選手の動きをデジタル化して再現することで分析が可能になり、采配に役立てるというものです。
カメラとデジタルツインを連動させリアルタイムで動きを可視化し、選手の身体にデバイスを取り付けるなどしてフィジカルコンディションを取得することができれば、選手交代に活かされるのではないかと考えられています。

バーチャル・シンガポール
デジタルツインの技術は人や物、建物などの情報をリアルタイムで収集し、仮想空間に写像することによって現実に近い世界を再現することができます。
シンガポールではこの技術を用いて、国全体をバーチャル化する「バーチャル・シンガポール」というプロジェクトが進められています。建物だけでなく社会インフラや交通機関なども再現し、そこにリアルタイムな位置情報などを加えることで都市そのもののデジタルツインを創り出そうとしています。
これによってインフラ整備や都市計画が効率的に行われることが期待されています。




3. その他の事例
デジタルツインを活用したその他の事例について解説いたします。

災害時
デジタルツインを導入することで災害が起こった際の状況をリアルタイムに3Dで俯瞰することができ、状況に合わせた避難指示や救助活動を行うことができます。
さらに、復旧の際にもどこで何の資源が足りていないかなど、状況が正確に把握できるため迅速に救援物資を配分することができます。
デジタルツインで元の地形を再現しておけば、復旧の計画もスムーズに行うことができるでしょう。

スマートダム
台湾で実施されているスマートダムの事例をご紹介します。
ダムをデジタルツインで仮想空間に再現することによって周辺の地形やダムの水位、放出量などをリアルタイムに把握することができる仕組みが開発されています。
ドローンで上空からダムを撮影し、5G通信でリアルタイムに映像を確認できます。

渋滞の緩和
実際のデータを使って仮想世界でシミュレーションできるデジタルツインの技術を活用することで渋滞緩和に役立つのではないかと考えられています。
リアルタイムに渋滞している道路のデータを収集し、信号機のタイミング切り替えや、高速道路の進入規制を設けるなど、仮想空間でシミュレーションを行うことで渋滞緩和の対策を考えることができます。

医療現場
医療現場でもロボット技術やAIによる健康管理などの開発が進められている中で、デジタルツインの活用も期待されています。
デジタルツイン技術で人体の情報をデジタル化し、一人ひとりに応じた臓器や骨を3Dプリンターで作り出すことも可能になるかもしれません。




4. 弊社の目指すデジタルツイン
デジタルツインは製造業だけでなくインフラ業、医療現場など、多岐にわたります。
これまで様々な活用事例についてご紹介してきましたが、ここでは弊社の目指すデジタルツインについて触れていきます。

下記図は、弊社の目指すデジタルツインをインフォグラフィック化したものです。


デジタルツインとは、IoT(モノのインターネット)を利用したリアルタイム情報が、5Gにより円滑にクラウドに収集され、ビッグデータ化した情報と仮想空間地図との融合により様々なシミュレーションができるソリューションです。


BIM/CIMと、GISの融合
アメリカでは、建築業界にデジタルツインを取り入れようとする、BIM(Building Information Modeling)という考え方が生まれました。 国内でも、土木工事にも取り入れる考え方である、CIM(Construction Information Modeling/Management)が進められてきています。

これら二つの考え方に、弊社の強みであるGIS(地理情報システム)とビジュアライゼーションを融合させることで、地形モデルや都市モデルを使ったデジタルツイン化のお手伝いができるのではないかと考えています。
ビジュアライゼーション(Visualization):情報を可視化し、よりわかりやすく効果的に表現すること。

BIM(Building Information Modeling):コンピューター上に作成した建物や施設の3Dモデルに、コストや仕上げ、管理情報などの属性を付与し、施工から維持・管理までのあらゆる工程でそれらの情報を活用するワークフローです。建築ビジネスをより効率的に行うことができると言われています。

CIM(Construction Information Modeling/Management):建築業界におけるBIMの考え方を、土木工事でも活用しようという考え方です。品質の確保や環境性能の向上、トータルコストの縮減が可能になると言われています。




5. 弊社でお手伝いできること
弊社は 日本全国の地図データベース を持っており、さらには施設の計測・3Dモデル化が可能ですので、施設を仮想空間に再現したいという方のお手伝いができます。
また、 お持ちのデータをGISデータに変換する作業も承っておりますので 、例えばお手持ちの住所データを地図上にアドレスマッチングし、仮想空間に再現することもできます。


実際に、Unity上に3Dモデルを表示した例をご紹介いたします。

ドイツのベルリンの3D都市モデルです。
こちらのサイト で配布されている、CityGMLと地形データを使用して再現しました。

ベルリン市 駅と衣料品店
ベルリン市中心部 南から
ベルリン市 ショッピングモール
※この3Dモデルのライセンスは Berlin Partner für Wirtschaft und Technologie GmbH にあります。


こちらは、マーターポート(Matterport)で計測したデータを元に再現した弊社のエントランスです。


このように、実際に歩き回ることができる施設モデルの作成が可能です。


また、既存施設の展示にお困りの方には、再現した施設を元に展示設計のご提案もさせていただきます。

展示設計のご提案の流れについてご紹介いたします。
1.施設のモデルデータ作成
マーターポート を使って現在の施設を計測します。
計測したデータを元に3Dモデルを作成し、施設モデルをUnity上に反映します。

2.打ち合わせ
Unity上やVRで施設モデルの中を歩いてご確認いただき、展示方法や設計をご提案いたします。
また、展示のデザイン検討やコンサルティングを行います。

3.見積もり
ヒアリング結果を元にお見積もりいたします。

4.納品
展示物を制作し、成果物として納品いたします。




6. まとめ
デジタルツインはスポーツや災害対策、都市計画など製造業以外でも仮想世界を利用して様々な分析やシミュレーションを行うことができ、さらなる発展が期待されています。
日本でもデジタルツインを活用して都市計画を行っている事例があり、今後さらに広まっていくことが予想されます。

弊社が属する地図業界は、紙地図などの出版地図、PC、スマホ等で観る2D地図から自動運転、物流などで使われるドローン自動飛行用の地図やAIが利用するための地図データ及び点群位置情報など、人が利用する地図から様々な物が利用する地図へと変化しています。
地図の作り方・更新方法も、現地調査が中心でしたが、スマホ等の座標値からの自動作成や衛星写真からAIの機械学習による地図作成が進められており、3次元の点群データを利用した仮想空間地図時代へ移行しています。

最先端のICT(Information and Communication Technology:情報通信技術)やノウハウ、斬新なアイデアを活かしてイノベーションの創出に挑戦し、未来を切り拓いていけるよう、弊社は日々研究を続けています。

デジタルツインとは?概要とメリットを詳しく解説!

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