デジタルツインとは？ ビジネスメタバースを使った新しいワークプレイスのメリットも解説
製造業を中心に大きな注目を集める「デジタルツイン」は、仮想空間に現実と同じ空間を忠実に再現し、コスト削減や効率の向上など様々なメリットをもたらしてくれます。製造業以外にも様々な企業で活用されはじめており、私達の働き方を大きく変えると期待されています。
この記事ではデジタルツインについて、そのメリットの数々や事例のほか、ワークプレイスとしての活用方法も紹介します。
デジタルツインとは
デジタルツインとは、仮想空間上に現実と同じ空間を再現する仕組みのこと。総務省では以下のように定義しています。
インターネットに接続した機器などを活用して現実空間の情報を取得し、サイバー空間内に現実空間の環境を再現することを、デジタルツインと呼びます。
デジタルツインは、2002年に米ミシガン大学のマイケル・グリーブスによって広く提唱された概念です。現実世界と対になるふたごをデジタル空間上に構築し、モニタリングやシミュレーションを可能にする仕組みの事を言います。
今後、都市開発や医療分野など様々な業界での活躍が期待されているデジタルツインの技術ですが、現在最も注目されているのは製造業界。たとえば製造工程のデータをもとに製造現場を仮想空間に再現し、製造シミュレーションを実施することで、どんな不具合が発生するか予測できるのです。
AIやIoTなどの技術革新を用いて製造プロセスの最適化を図る「第4次産業革命」の中核を担うテクノロジーとして位置づけられています。
デジタルツインとシミュレーションの違い
上記でデジタルツインを用いたシミュレーションの事例を紹介しましたが「従来のシミュレーションとどう違うの？」と疑問に思った方もいるかもしれません。その最大の違いは「リアルタイム性」です。デジタルツインでは、常にセンサーで取得したリアルタイムデータをもとにシミュレーションするのに対し、従来のシミュレーションでは「ある時点でのデータ」を用います。
データの精度が違えば、シミュレーションの精度も違います。デジタルツインでは現実空間から収集したデータを分析しますが、従来のシミュレーションはいくつかの仮説をベースに行われてきました。デジタルツインが浸透することで、より精度の高いシミュレーションが可能になり、製造効率などを飛躍的に上昇することができるのです。
| デジタルツイン | シミュレーション | |
| リアルタイム性 | 高い（常にリアルタイム） | 低い（ある時点でのデータ） |
| 精度 | 実際のデータを基にしているため高い | 仮説ベースのため低い |
デジタルツインとメタバースの違い
仮想空間と聞いて多くの人が思い浮かべるのが「メタバース」ではないでしょうか。デジタルツインとメタバースは何が違うのか。その答えはいくつかありますが、その一つは再現するのが現実世界のコピーかどうかという違いです。
デジタルツインが現実世界を忠実に再現するのに対し、メタバースはオリジナルの空間を創造したり、現実世界をベースにアレンジを加えることもあります。
また、メタバースは基本的にアバターが存在し、その視点で行動できるため没入感が高く、エンターテイメントとの相性がいいのが特徴です。一方でデジタルツインではアバターの存在は必要なく、俯瞰的な目線で利用するのが一般的です。
| デジタルツイン | メタバース | |
| 再現する空間 | 現実空間 | オリジナル空間も含む |
| アバター | 無 | 有 |
デジタルツインに使われる技術
デジタルツインは単独の技術ではなく、複数の技術の組み合わせで構成されています。どのような技術が使われているのか見てみましょう。
IoT
IoT（Internet of Things）とは、ものとインターネットを繋ぐ技術の総称です。かつてはインターネットに繋がるのはPCやスマホに限られていましたが、現在は車や家電などの「もの」が直接インターネットに繋がっています。
デジタルツインでは、仮想空間に現実世界を忠実に再現するため、リアルタイムのデータが欠かせません。IoT機器を通じてデータを収集し、リアルタイムで仮想空間に反映しているのです。
たとえば工場の生産設備などにIoT機器を取付け、カメラで画像データを収集したり、センサーによって温度や速度、振動などのデータを収集しています。
AI
IoTが収集した膨大なデータを処理するのに必要なのがAI技術です。どんなに大量のデータを収集しても、それを分析しなければシミュレーションには活用できません。
特に大量のデータを学習することで、データ同士の相関関係やルールを導き出すディープラーニング（深層学習）という技術が主に使われます。
5G
5G（5th Generation）は、高速大容量・低遅延通信・多数同時接続を特徴とした第5世代移動通信システムのこと。デジタルツインを実現するためにIoTを多用しても、インターネット回線が遅ければ、それらのデータを即座に仮想空間に反映できません。
日本では2020年春から提供されており、デジタルツインの実現において不可欠だと言われています。
デジタルツインのメリット
デジタルツインを活用することで、以下のようなメリットを得られます。どのような内容かそれぞれ紹介していきます。
製品の品質向上
デジタルツインを活用することで、仮想空間で何度も試作品を作り改良を重ねられるため、品質の向上を期待できます。現実空間では物理的に難しいような実験も可能になり、より高度な検証プロセスも設けられるでしょう。
設備保全オペレーションの改善・向上
デジタルツインによって、製造設備の情報をリアルタイムで収集することで、不具合や故障を高確率で検知できます。故障するまえに部品交換やメンテナンスを行うことで、効率的な設備保全が可能になるでしょう。
また、いざトラブルが発生した際にも、データの分析・処理を行うことで「どの段階で」「何が起きた」のか、原因を速やかに特定できます。従来の原因究明プロセスを大幅に短縮できるでしょう。
コストの削減
仮想空間で試作品を作れれば、実際に試作品を作るのに比べて原材料費や人件費を大幅に削減できます。また、トラブルを予防することで製造工程の無駄を減らしたり、コスト削減に大きく貢献してくれるでしょう。
製造リードタイムの短縮
デジタルツインによって最適な生産スケジュールを組めれば、発注から納品までにかかる期間「リードタイム」の短縮も可能です。作業員の稼働状況や需要変動を加味して最適な人員配置を行ったり、製造プロセスを改善していくことで生産効率を飛躍的に高められるでしょう。
顧客満足度の向上
デジタルツインは製品の開発・製造過程だけでなく、出荷後の管理にも活用されます。商品出荷後の状態をシミュレーションすることで、故障時期を予測して適切なタイミングメンテナンスを提案したり、顧客が抱える不安を再現することで、適切なアフターサービスが可能になります。
社会実験への対応
デジタルツインは企業が抱える問題だけでなく、社会問題の解決にも有効です。たとえば起こりうる自然災害を予測できれば、適切な対応策を講じ被害を最小限に抑えられるでしょう。現実世界では実験できないことも、仮想空間ではシミュレーションできるため、様々な社会課題の解決に応用できます。
デジタルツインを活用した働き方の改善事例
デジタルツインについて製造業におけるシミュレーションを中心に紹介しましたが、近年では勤務環境としてデジタルツインを取り入れる動きも出てきました。
ただし、労働環境の一環として使うには、従来の3Dのデジタルツインでは不都合もあります。このような背景もあり、2Dでオフィスを再現する事例が増えてきたので、その一部を紹介していきます。
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事例①戸田建設×ovice「デジタルツインスマートオフィス」
戸田建設とoViceが共同で開発した「デジタルツインスマートオフィス」の取り組みでは、戸田建設の実際のオフィスと同じレイアウトを用意し、センサーが取得した社員の位置情報と連動してアバターが動くようにしています。
また、ovice上の様々なオブジェクトが物理オフィスのシステムと連携しています。そのため、空調・照明・ブラインドなどの機器類、カメラ映像やデジタルサイネージ、温湿度やCO2濃度などの環境情報、トイレの空き状況からゴミ箱の満空情報など様々な情報が確認可能です。ビル情報と連携した様々なサービスがデジタル空間上に提供されています。
バーチャルオフィスに表示されるのは、出社した社員だけではありません。出社した社員のアバターが表示されるエリアの周辺には、リモートワークの社員がアバターで出勤するためのエリアも用意されています。出社した社員もリモートワークの社員もバーチャルオフィスでは一体感を持ってコミュニケーションでき、ハイブリッドワークにおけるコミュニケーション課題を解決すると期待されています。
「デジタルツイン＝3D」というイメージを持っている方も多いですが、今後は戸田建設のように2D空間を利用する企業も増えていくでしょう。3Dに比べて通信環境への負荷が少なく、ストレスなく利用できるのも大きな魅力になるはずです。
※画像出典：戸田建設 YouTube（CEATEC ONLINE戸田建設）
事例②KOKUYO『DIGITAL ORIENTED WORKPLACE』
コクヨも東京品川オフィスTHE CAMPUS全体を「ovice」上で再現し、デジタルツイン環境の整備、検証を開始しました。『DIGITAL ORIENTED WORKPLACE』と名付けられたこのプロジェクトでは、様々な場所で働く人々をシームレスに繋げるためのもの。新たな働き方や仕組みに関する実験を行い、それらの効果を評価するシステム構築を進めていきます。
オフィス空間の映像からリアルタイムにワーカーのアクティビティを推定する技術や、音声からコミュニケーションの質を評価するシステムなどを使いながら、分散したワークプレイスをデジタルで繋ぐ検証を行っています。
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デジタルツインがハイブリッドワーク成功の鍵に
製造業界でのシミュレーションのために使われてきたデジタルツインですが、働き方改革の一環としても活用の道が広がっています。
オフィスで働く人達とリモートワークの人たちが一緒に働く「ハイブリッドワーク」では、個人が自分の働き方を選べることにより、パフォーマンスを最大化できると期待されていました。しかし、このような働き方の場合、出社した人とリモートワークの人の間でコミュニケーションがうまく行かない事態も見られています。その結果、パフォーマンスを上げるための取り組みが、逆に組織全体のパフォーマンスを下げてしまうというケースも。
デジタルツインを使った新しい環境では、メタバースでメンバーが“つながる”ことが可能になります。相手の様子がうかがえたりコミュニケーションがとりやすくなったりします。異なる場所で勤務する人同士での、コラボレーション成功の鍵となるでしょう。
オンボーディングや、営業チームと営業支援チームの連携強化、「細かな確認事項」のための時間削減など、様々な目的でoviceは使われています。それぞれのケースを紹介。
