デジタルツイン

デジタルツインの仕組み

デジタルツインは、物理オブジェクトを正確に反映するように設計された仮想モデルです。 研究対象（例えば、風力タービン）には、重要な機能面に関連する各種センサが搭載されている。 これらのセンサは、物理的物体の性能の様々な側面、例えばエネルギー出力、温度および気象条件などに関するデータを生成する。その後、これらのデータは処理システムに転送され、デジタルコピーに適用される。

このようなデータを取得すると、仮想モデルを使用してシミュレーションを実行したり、パフォーマンスの問題を調査したり、可能な改善策を生成したりすることができます、これらはすべて、価値のある洞察結果を得て、それを元の物理オブジェクトに再適用するためのものです。

デジタルツインのタイプ

デジタルツインには、製品の拡大率によってさまざまなタイプがあります。 これらのデジタルツインの最大の違いは、アプリケーションの領域にあります。 同じシステムまたはプロセス内に、異なるタイプのデジタルツインが同時に存在することはよくあります。 さまざまなタイプのデジタルツインを見て、それらの違いと適用方法について見てみましょう。

アセンブリツイン/サブアセンブリツイン

コンポーネントツインは、数値ツインの基本単位であり、機能コンポーネントの最小例です。 アセンブリツインはほぼ同じですが、重要度がやや低いアセンブリに属します。

資産双生児

2つ以上のコンポーネントが一緒に動作すると、いわゆるアセットが形成されます。 アセットツインでは、これらのコンポーネントの相互作用を調査し、処理可能な大量のパフォーマンスデータを作成し、実行可能な洞察結果に変換することができます。

システムツインまたはユニットツイン

さらに拡大すると、システム・ツインまたはユニット・ツインが含まれ、さまざまな資産がどのように集約されて機能的なシステムを形成しているかがわかります。 システムツインでは、資産間の相互作用を確認したり、パフォーマンス最適化に関する推奨事項を取得したりすることができます。

プロセス・ツイン

プロセス・ツイン（マクロ・レベルの拡大）では、システムがどのように協調して生産設備全体を構築するかを示します。 効率を最大化するために、それらのシステムはすべて同期して動作していますか。あるいは1つのシステムの遅延が他のシステムに影響を与えることはありますか？ プロセス・ツインは、全体的な効率に最終的に影響を与える正確な時間管理シナリオを特定するのに役立ちます。

デジタルツインテクノロジーの歴史

1991 年、David Gelernter 出版された ミラーワールド》(Mirror Worlds) で初めてデジタルツインテクノロジーの理念を打ち出した。 しかし、はい Michael Grieves 博士（当時ミシガン大学で教鞭をとっていた）は 2002 年にデジタルツインの概念を初めて製造業に応用し、デジタルツインソフトウェアの概念を正式に発表した。 最終的には、2010 年、米航空宇宙局 (NASA) の John Vickers 新しい名詞「デジタルツイン」が導入された。

しかし、実際にはもっと前に、デジタルツインを利用して物理的な対象を研究するという核心的な考え方が実証されていました。 実際にはこのように前世紀には 60 年代、NASA 宇宙探査ミッションでデジタルツイン技術が最初に使用され、飛行中の各宇宙船は正確に地上版に複製されて供給されました NASA 乗組員研究やシミュレーションに使う。

デジタルツインのメリットとメリット

研究開発の促進

デジタルツインを使用すると、製品の調査と設計をより効率的に行うことができ、潜在的なパフォーマンス結果に関連する大量のデータを生成できます。 これらの情報から得られる洞察は、企業が生産を開始する前に必要な製品改善を行うのに役立ちます。

効率性の向上

デジタルツインは、新製品の生産が開始された後でも、製造プロセス全体で最高の効率を達成し、維持するために、生産システムを実際に反映して監視するのに役立ちます。

製品の終末期管理

デジタルツインは、リサイクルやその他の手段によって最終処分する必要がある、ライフサイクルが終了した製品をどのように処分するかをメーカーが決定する際にも役立ちます。 デジタルツインを使用することで、メーカーはリサイクル可能な製品素材を特定できます。

デジタルツインの普及

発電設備

ジェットエンジン、機関車エンジン、発電用蒸気タービンなどの大型エンジンは、デジタルツインを使用することで、特に定期的なメンテナンススケジュールの作成などの活動において大きなメリットを得ています。

構造体及びそのシステム

大規模な建造物や海上掘削プラットフォームなどの大規模な物理構造体は、特に設計プロセスにおいて、デジタルツインによって改良されることがあります。 また、これらの構造体内で動作するシステム（HVACなど）を設計する場合にも、デジタルツインは非常に有用です。

製造プロセス

デジタルツインは、製品のライフサイクル全体を反映するように設計されています、そのため、デジタルツインは、設計から完成品、および中間のステップまで、製造のさまざまな段階で製品のガイダンスやアドバイスを提供することが一般的になっています。

医療サービス

デジタルツインを使用して製品を描画して反映することができるように、医療サービスを受ける患者にもこの技術を適用することができます。 さまざまな健康指標を追跡し、重要なインサイト成果を生成するために、同じタイプのセンサデータシステムを利用することができます。

自動車産業

自動車は多くの共同作業の複雑なシステムを表しており、デジタルツインは自動車の設計に広く使用されており、車両の性能を向上させるだけでなく、生産性を向上させることができます。

としけいかく

土木技師をはじめとする都市計画活動に携わる人々は、デジタルツインを使用することで大きな助けを得ています。デジタルツインリアルタイム表示可能 3D および 4D 空間データは、拡張現実システムをさまざまな組み込み環境に統合します。