デジタルツインとは？仕組みからビジネス活用まで徹底解説

デジタルツインとは？

デジタルツインとは、物理的な物体やシステム、あるいはプロセスを仮想環境上に再現したデジタルモデルのことです。単なる図面やスナップショットとは異なり、実際のデータに基づき、現実の変化と同期して進化する「デジタルの複製」と言えます。現実世界のデータを仮想モデルに結びつけることで、パフォーマンスの監視、シミュレーションの実行、さらには実環境で変更を行う前の結果予測が可能になります。

この概念は航空宇宙産業から始まりましたが、今やその活用範囲は大きく広がっています。現在、デジタルツイン技術は製造、ヘルスケア、都市計画、エネルギー、そしてビジネスプロセス管理など多方面で活用されています。ジェットエンジンをモデル化する場合でも、受注から入金のワークフローをモデル化する場合でも、「デジタルレプリカを作成し、実データを流し込み、より良い意思決定に役立てる」という本質は同じです。

デジタルツインはすでに広く普及しています。2023年のStrategic Market Researchの調査では、約75%の企業が何らかの形でデジタルツインを導入していることが明らかになりました。市場規模は、2025年の245億ドルから2032年には2,590億ドルを超えると予測されています。

デジタルツイン技術の歴史

デジタルツインの概念は1960年代にまで遡ります。当時、NASAは宇宙任務の前に状況をシミュレートするため、宇宙船の物理的なレプリカを構築していました。1970年のアポロ13号の危機に際しては、地上ベースのシミュレーターを使用して損傷した宇宙船をモデル化し、救出シナリオを評価したことで知られています。

2002年、ミシガン大学のマイケル・グリーブス博士が、継続的なデータ交換によって物理的な製品と仮想的な対応物をリンクさせる「製品ライフサイクル管理」のフレームワークを提示し、この概念を定式化しました。そして2010年、NASAのエンジニアであるジョン・ヴィッカーズによって「デジタルツイン」という用語が正式に提唱されました。

それ以来、デジタルツインのモデリングは、IoTセンサー、クラウドコンピューティング、AI、シミュレーションエンジンの進化に支えられ、物理的なハードウェアのミラーリングから、システムやプロセス全体の複製へと大きく進化を遂げています。

デジタルツインの仕組み

デジタルツインは、実体とその仮想レプリカの間に継続的なループを確立することで機能します。

1. データ収集: 現実世界の物体やプロセスからデータを収集します。物理設備ならIoTセンサー、ITシステムならイベントログ、ERP、CRM、ワークフロープラットフォームなどの運用データがこれにあたります。
2. 仮想モデリング: 収集したデータを用いて仮想モデルを構築します。モデルは実体の構造、挙動、ルールを再現します。製造ラインならマシンの順序やスループットを、ビジネスプロセスならアクティビティ、判断ポイント、リソース、所要時間をマッピングします。
3. 同期: 継続的または定期的なデータ更新により、デジタルツインは現実の状況と接続されます。これにより、仮想モデルが単なるスナップショットではなく、常に現在の状況を反映するようになります。
4. シミュレーションと分析: 最新の状態に保たれた仮想モデル上でシミュレーションを実行します。「リソースを増やしたらどうなるか？」「このステップを省いたら？」「サプライヤーを変えたら？」といった「what-if」シナリオを、実際の運用を止めることなく仮想環境でテストできます。
5. フィードバックとアクション: デジタルツインから得られた洞察を現実世界へフィードバックします。シミュレーション結果に基づき、どの改善策を実施するかを決定。このサイクルを繰り返すことで最適化を続けます。

デジタルツインの種類

デジタルツインには、その対象や詳細度によっていくつかの種類があります。

• コンポーネント・ツイン: 個別の部品を複製します。たとえば、パイプラインのバルブ一つ、あるいはワークフロー内の特定のステップ一つが対象となります。
• アセット・ツイン: 複数のコンポーネントで構成される機能単位をモデル化します。ポンプシステムや、特定の部門のワークフロー（ステップ、受け渡し、判断ポイントの集合体）などがこれにあたります。コンポーネント間の相互作用を捉えます。
• システム・ツイン: 複数のアセットがより大きなシステムの中でどう機能するかを捉えます。生産ライン全体、物流ネットワーク、あるいは複数部門にまたがるビジネスプロセスなどが該当します。
• プロセス・ツイン: 最も広範な視点を提供します。生産施設全体、サプライチェーン、あるいは企業経営全体がどのように連携するかをモデル化します。たとえば「受注から入金（Order-to-Cash）」のプロセス・ツインは、関連するすべてのチームやシステムを横断して、注文から最終的な入金までの全工程を捉えます。

ビジネスプロセス改善において、最も重要なのは「プロセス・ツイン」です。 ここでProcess Mining 、プロセスモデリング 、プロセスシミュレーション が一つに融合し、強力な運用モデルを構築します。

ビジネスプロセスにおけるデジタルツイン技術

デジタルツインは、タービン、建物、車両などの物理的資産に関連付けて語られることが多いですが、実はビジネスプロセスにおいて非常に強力な効果を発揮します。受注管理、調達、カスタマーサポート、請求、採用など、あらゆる組織の根幹となるプロセスは、膨大なデジタルデータを生成しています。これこそが、デジタルツインが真価を発揮するために必要な要素です。

ビジネスプロセスのデジタルツインとは、組織内の実際の業務の流れを仮想化したモデルです。実際の活動の順序、各ステップの所要時間、関与するリソース、そして発生する分岐（バリエーション）を正確に捉えます。ワークショップなどで描かれる静的なフロー図とは異なり、実際のデータに基づいて構築され、常に最新の状態にアップデートできるのが特徴です。

ビジネスプロセスのデジタルツインがなぜ重要か

• 透明性の確保: プロセスが「あるべき姿」ではなく、「実際に」どう動いているかが見えます。非効率な業務や場当たり的な対応、ボトルネックが明白になります。
• 精度の高い予測: 変更を加える前にシミュレート可能です。「ステップを自動化したら？」「人員を増やしたら？」「ルールを変えたら？」といった疑問に、安全な環境で答えを出せます。
• 継続的な改善: 実際のデータが常に反映されるため、改善策が時間の経過とともにどのようなインパクトを与えたかを追跡できます。
• リスクの最小化: プロセスの大幅な変更を本番導入する前に、仮想環境で入念にテストできます。

ビジネスプロセスのデジタルツインを構築する方法

ビジネスプロセスのデジタルツイン構築に、物理的なセンサーやIoTデバイスは必要ありません。必要なのはデータ、モデル、そしてシミュレーションエンジンです。

1. Process Miningで現状のプロセスを捉える: あらゆるプロセスのデジタルツインにおいて、基盤となるのは「業務の現状」を正しく理解することです。Process Mining は、ITシステム（ERP、CRM、ヘルプデスク等）からイベントログデータを抽出し、実際のフローを再構築します。ヒアリングや推測に頼らず、データから直接、実際の経路や所要時間を発見します。これが「As-Is（現状）」のデジタルツインとなります。ProcessMind を使えば、データをアップロードするだけで、ボトルネックや手戻り、パフォーマンス指標を含んだマップを即座に視覚化できます。
2. BPMNでプロセスをモデリングする: 現状を把握したら、プロセスモデリング によってそれを整理し、定式化します。BPMN（ビジネスプロセスモデルおよび表記法）は、構造化されたプロセス図を作成するための標準規格です。アクティビティ、ゲートウェイ、判断ポイント、リソース割り当てを含む理想的なフローを定義します。マイニングされたデータと組み合わせることで、ビジネスルールが統合された完全なデジタルツインが完成します。ProcessMindはマイニングとモデリングを一つの画面で操作可能です。詳細はプロセスモデリングとProcess Miningの相乗効果 をご覧ください。
3. シミュレーションでwhat-ifシナリオを実行する: プロセスのデジタルツインは、プロセスシミュレーション エンジンと組み合わせることで真価を発揮します。「ボトルネックに人員を補充したら？」「承認を自動化したら？」「注文が30%増えたらどうなるか？」といった問いに、シミュレーションが答えます。実際の所要時間分布やリソース能力を用いて何千回もの試行を行い、実装前にサイクルタイムやコストの予測値を算出できます。

デジタルツイン・ソリューション選定のポイント

ビジネスプロセス向けのデジタルツイン・ソリューションを評価する際は、以下の機能に注目してください。

ProcessMindなら、これらすべての機能を一つのクラウドワークスペースで活用できます。詳細は機能紹介 および料金プラン をご覧ください。

デジタルツインの活用事例

デジタルツイン技術は、幅広い業界で活用されています。代表的な例をいくつかご紹介します。

製造業

生産ラインのシミュレーション、工場レイアウトの最適化、設備の故障予測、廃棄物の削減などに活用されています。物理的な変更を行う前に、新しい機械の導入や工程変更、シフトパターンの違いによる影響をテストできます。

サプライチェーンと物流

調達から生産、倉庫、配送に至る商品の流れをモデル化します。サプライチェーンのデジタルツインにより、混乱の予測、在庫の最適化、代替サプライヤーや配送ルートの評価が可能になります。

ヘルスケア

病院では、患者の動線改善、スタッフのシフト管理、リソース配分の最適化にデジタルツインが使われています。臨床現場では、患者個別のデジタルツインを用いて、実際の治療前に治療計画をシミュレートすることも可能です。

都市計画とスマートシティ

都市環境のデジタルツインを構築することで、交通パターン、インフラ整備の影響、環境への負荷などをシミュレートできます。IoTセンサーからのリアルタイムデータに基づき、常に街の現状を反映したモデルを維持します。

エネルギー・公共インフラ

エネルギー企業は、風力発電所、送電網、再生可能エネルギー設備などの監視と最適化にデジタルツインを活用しています。

ビジネスプロセスの最適化

受注から入金、調達から支払い、顧客オンボーディング、ITサービス管理など、あらゆる組織のコアプロセスにおいてデジタルツインを作成し、最適化を図ることができます。

デジタルツイン、シミュレーション、プロセスモデルの違い

これらの用語は似ていますが、それぞれ役割が異なります。

プロセスモデルが「設計図」、シミュレーションが「エンジン」だとすれば、デジタルツインは、モデル、リアルデータ、シミュレーション、そして継続的なフィードバックを統合した「システム全体」であると言えます。

ビジネスプロセスをデジタルツイン化するメリット

プロセスのデジタルツインを構築することで、以下のような具体的なメリットが得られます。

• 意思決定の迅速化: シミュレーションに基づく「what-if分析（もしも分析）」により、数ヶ月ではなく数分でアイデアをテストできます。
• リスクの低減: 実際の経営資源を投入する前に、プロセス変更の影響を仮想環境で検証できます。
• 効率の向上: ボトルネック、手戻り、無駄を特定して排除できます。
• リソース配分の最適化: 要員配置のシナリオをシミュレートし、コストとパフォーマンスの最適なバランスを見つけます。
• 継続的な改善: デジタルツインを最新データで更新し続けることで、進捗を追跡し、状況の変化に柔軟に対応できます。
• 部門間の連携強化: 視覚化されたデジタルツインを共有することで、部門を超えたチーム全体が業務の流れ（エンドツーエンド）を正しく理解できます。

2025年のHexagonの調査によると、デジタルツインを導入した組織の半数以上が少なくとも20%のROI（投資利益率）を達成しており、全体でも10%以上のリターンを報告しています。

プロセスのデジタルツインを始めるための6ステップ

プロセスのデジタルツインを作成するために、多額の予算や専門のデータサイエンスチームは必要ありません。以下の手順でスタートできます。

1. プロセスを選定する: 受注から入金（Order-to-Cash）、調達、カスタマーサポートなど、ビジネスへの影響が大きく、データが豊富なプロセスを選びます。
2. データをエクスポートする: システムからイベントログデータを抽出します。多くのERPやCRMは、ケースID、タイムスタンプ、アクティビティ名を含むCSVまたはXLSXファイルを出力可能です。
3. アップロードと発見: ProcessMind のようなProcess Miningツールにデータをアップロードし、実際のプロセスフローを自動的に可視化（発見）します。
4. モデルを洗練させる: BPMNモデリングを活用して、発見されたプロセスを整理し、構造化します。
5. シナリオをシミュレートする: what-ifシミュレーションを実行し、リソースの追加、ステップの自動化、ルーティングルールの変更などの改善案をテストします。
6. 実行と反復: 有望な変更を実装し、新たなデータをデジタルツインにフィードバックして結果を追跡。さらなる改善へと繋げます。

デジタルツイン技術の未来

デジタルツイン技術は急速に進化しており、今後の展望として以下のトレンドが注目されています。

• AI搭載型デジタルツイン: 生成AIや機械学習との統合により、異常検知の自動化、予測の最適化、さらには自然言語を用いた対話形式でのモデル分析が可能になります。
• Digital Twin as a Service (DTaaS): クラウドベースのプラットフォーム普及により導入のハードルが下がり、大規模なインフラ投資なしであらゆる企業が活用できるようになります。
• プロセス特化型ツイン: 業務のデジタル化に伴い、物理資産だけでなく「オペレーショナル・エクセレンス（運用の卓越性）」を実現するための標準ツールとして、プロセスのデジタルツインが定着していきます。
• 接続されたツインエコシステム: 製品、プロセス、サプライチェーン、施設など、複数のデジタルツインが連携することで、企業活動全体をエンドツーエンドで可視化できるようになります。

より身近でプロセスに焦点を当てたデジタルツインの普及は、あらゆる組織が継続的な改善と競争優位性を手にするチャンスを意味しています。

ProcessMindができること

ProcessMind は、ビジネスプロセスのデジタルツインを構築するためのプラットフォームです。Process Mining、プロセスモデリング、プロセスシミュレーションを一つのクラウド環境で統合し、以下のステップをサポートします。

• 発見: 実際のデータに基づき、プロセスが「実際に」どう動いているかを可視化します
• モデリング: BPMNを使用して、理想的なプロセスを定義します
• シミュレート: what-if分析によって変更による影響を予測します
• モニタリング: 時間の経過とともに改善状況を監視し、継続的な成長を支えます

物理的なセンサーや複雑なシステム統合は不要です。データをアップロードするだけで、プロセスのデジタルツイン活用をスタートできます。

詳細はProcess Mining機能 、料金プラン 、または無料トライアル からご確認ください。