データの量が増えると、現実の世界で重要な意思決定を行うために使用できる有用な情報の量も増えます。 データポイントの要約、モデル、およびシミュレーションは、これらの決定に役立ちます。 ビッグデータの時代、tこれに対する究極の次のステップは、デジタルツインの概念です。
デジタルツインは、物理的なオブジェクトまたはプロセスの仮想表現です。 これらは、特定のオブジェクトまたはサービスが実世界でどのように実行されるかを予測できるシミュレーションです。
さまざまな業界が、あらゆる種類の改善を行うために、自社の製品やサービスのデジタルツインの実装を検討し始めています。
デジタルツインの歴史と、今日最も一般的に使用されているシミュレーションとの違いを見てみましょう。 また、デジタルツインが、ヘルスケアから製造業、さらには都市全体に至るまで、さまざまな業界にどのように革命をもたらすことができるかについても見ていきます。
デジタルツインとは?
歴史
「デジタルツイン」という用語は、2010年にNASAのドキュメントに最初に登場しました。デジタルツインは、「利用可能な最良の物理モデル、センサーの更新、フリート履歴を使用する、車両またはシステムの統合されたマルチ物理、マルチスケールの確率的シミュレーション」として説明されました。 、など、その空飛ぶ双子の生活を反映するために。」
この技術は後に米空軍に影響を与えました。 デジタル双子 航空機の機体の疲労と損傷を予測します。 彼らはこの技術を機体デジタルツインと呼び、個々の航空機のライフサイクル全体で仮想ヘルスセンサーとして機能することを目的としていました。
デジタルツインvsモデル
デジタルツインの重要な側面のXNUMXつは、ツインが実世界で対応するオブジェクトを持っている必要があるということです。 デジタルツインは単なる青写真や回路図ではありません。
デジタルツインの現代的な定義では、デジタルモデルと物理的オブジェクトが同時に考えられることが最善であると考えられています。 これらの双子は、時間が経つにつれて一緒に「成長」します。
製造へのデジタルツインアプローチには、プロトタイプ段階を過ぎてもデジタルツインが含まれます。 プロトタイプから取得したデータは、デジタルツインを改善するために使用できます。 改善されたモデルは、将来のプロトタイプのパフォーマンスを予測できます。
デジタルツインの特徴
- 接続性
デジタルツインには接続が必要です。 デジタルツインとその実際の対応物との関係には、信頼できるデータフローが必要です。 デジタルツインテクノロジーは、モノのインターネット(IoT)と機械学習(ML)を使用して、複数のソースからのセンサーから継続的に送信されるデータを分析できます。 - 均質化
利用可能な計算能力の向上により、さまざまなソースからのデータのほぼ均質化を実現できるようになりました。 また、必要なすべてのデータがXNUMXつのエンティティにキャプチャされるため、はるかに簡単に共有できます。 - 再プログラム可能性
デジタルツインテクノロジーにより、フィードバックに基づいてサービスと製品をリアルタイムで再プログラミングできます。 MLを使用すると、より多くのデータが収集されるにつれて、意思決定においてさらにインテリジェントになるデジタルツインを実現できます。 - モジュール性
デジタルツインテクノロジーを使用してキャプチャされた大規模で複雑なシステムは、設計のモジュール性の恩恵を受けます。 DTを使用すると、メーカーはデバイス内のどの特定のコンポーネントのパフォーマンスが低下しているかを確認できます。
デジタルツインアプリケーション
デジタルツインは、ほぼすべての業界に適用できます。 このような強力なモデルは、特定の製品またはサービスの設計、製造、および運用段階を改善する可能性があります。 以下は、デジタルツインテクノロジーを特定のセクターに適用する方法の例です。
1。 航空
デジタルツインを使用することで、企業は設計から運用まで、製品のライフスタイル全体のデジタルフットプリントを取得できるようになりました。
たとえば、航空宇宙会社 ボーイング 航空機の設計にデジタルツインを使用しています。 飛行機のすべての部品のシミュレーションを実行して、将来どのように、いつ故障するかを予測できます。
このタイプの モデルベースのエンジニアリング 研究開発を加速し、統合システムを可能にします。 現在、設計、製造、運用の各段階が並行して実行され、相互にデータを共有しています。
2.サプライチェーン
実際に使用できるデジタルツイン サプライチェーン サプライ チェーンの動作の詳細なモデルを作成します。 デジタルツイン オンザフライでの調整と、サプライチェーン全体の非常に詳細なビューを可能にします。
サプライチェーンのデジタルツインは、リアルタイムの情報フィードを使用します。 今後の出荷、車両の場所、在庫などのデータは、サプライチェーンの現在の状態を評価するのに役立ちます。 これらのデジタルツインは、製品の在庫がない場合など、特定のイベントが発生したときに特定のアクションを実行するようにプログラムできます。
COVID-19のパンデミックに照らして、サプライチェーンのデジタルモデルはリスクを軽減するのに役立ちます。 デジタルツインにより、ワクチン、ラボサンプル、その他の医療機器などの重要な資産を正確に追跡および配信できます。
ワクチンなどの資産は、輸送中に特定の温度を必要とします。これは、デジタルツインを使用して監視できます。
3。 健康管理
医師はデジタルツインテクノロジーを使用して、特定の患者に合わせてカスタマイズできる仮想臓器をすぐに作成できます。 ドイツのハイデルベルク大学病院の心臓病クリニックの科学者たちは、すでにデジタルツインのシミュレーションを開始しています。 ハート。 仮想心臓は、患者の心臓病の進行と薬物治療への反応を予測するために使用できます。
これらのデジタルツインを使用すると、医師は決定を下す前に心臓手術の成功率を確認できます。 デジタルツインのようなより複雑なリスクモデルは、特定のリスクグループのソリューションだけでなく、特定の患者に適合するソリューションを見つけることができます。
4.デジタルツインシティ
スマートシティの需要が高まるにつれ、まもなく都市で膨大な量のデータが収集されるようになります。 スマートシティは、交通データ、連絡先追跡、環境指標から、あらゆる種類の都市活動を追跡することを目的としています。
その結果、このデータが利用できるようになると、まもなく都市全体からデジタルツインを作成できるようになります。
による アーラップ、「都市のデジタルツインの約束は、シミュレーション環境の提供、ポリシーオプションのテスト、依存関係の引き出し、ポリシー領域間のコラボレーションを可能にすると同時に、市民やコミュニティとのエンゲージメントを向上させることです。」
このすべてのデータは、シナリオプランニングと将来の災害の防止に使用できます。
成功したデジタルツインシティは、情報提供に役立ちます 政策決定の決定 同じように。 天気、交通パターン、国勢調査データに関するデータにより、地方自治体の役人によるより多くのデータ主導のイニシアチブが可能になります。
都市が市民に役立つポータルを提供できる場合、都市のデジタルツインは、実際の都市のニーズと要件を把握することもできます。
まとめ
デジタルツインテクノロジーは、さまざまな業界がより良い意思決定を行えるように支援しています。
ヘルスケアや航空業界など、リスクが高い場合、企業はリスクを確実に軽減するためにデジタルツインに投資する用意があります。
サプライチェーン管理などの複雑なセクターは、システム内のほぼすべてのレベルの詳細を表示できるというメリットがあります。
さらに、これらのセクターは、現実世界からより多くのデータが収集されるにつれて、AIと機械学習を使用してシステムを改善する可能性があります。
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