デジタルツインとは？意味・種類・活用例を解説
物理資産から業務プロセスまで、デジタルツインの仕組みを解説します。
デジタルツインとは？定義、種類、ビジネスでの活用例
デジタルツインとは、現実の資産、システム、プロセスを仮想的に表し、その動作に関するデータと結び付けたものです。デジタルツインにはさまざまな種類があります。資産ツインではCADモデルやIoTセンサーのデータを使うことがあり、プロセスツインではイベントログを使って、ケース、アクティビティ、リソースを通じた業務の流れを表します。設備ではなく業務のワークフローを把握したい場合、プロセスツインを使うと、現在の流れを確認し、シミュレーションで変更した場合の影響を検討できます。
デジタルツインの定義
デジタルツインとは、現実の対象を仮想的に表現し、その動作に関するデータと結び付けたものです。この定義は物理資産や接続されたシステム、業務プロセスに当てはまりますが、種類によって使うデータも答えられる問いも異なります。
資産ツインは、エンジニアリングモデルや設備データを使って、機械や生産ラインを表すことがあります。プロセスツインは、業務の進行に伴って記録されるイベントデータを使い、アクティビティやチーム、システムを通じた業務の流れを表します。
現実のデータと結び付いている点が、デジタルツインと静的な図の違いです。データは継続的に、または一定の間隔で更新されます。更新の頻度は、用途と利用できるデータによって異なります。
この違いは、手法を選ぶ際に重要です。資産ツインでは、エンジニアリングモデルやセンサー、設備のテレメトリーデータを使うことがよくあります。プロセスツインでは、アクティビティやタイムスタンプ、案件を記録し、実際の業務を示すイベントログを使います。どちらも分析やシミュレーションに役立ちますが、プロセスツインに物理資産のモデルやIoTセンサーは必要ありません。
デジタルツインの発展の歴史
宇宙ミッションに備えて実物の複製やシミュレーションを使う考え方は、少なくとも1970年のNASAによるアポロ13号の対応にさかのぼります。2002年、Michael Grieves博士は、製品のライフサイクル全体を通じて実物と仮想モデルを結び付ける枠組みを提唱しました。NASAのエンジニア、John Vickers氏が2010年に「デジタルツイン」という用語を作りました。
デジタルツインの仕組み
デジタルツインは、現実の対象を表すモデルと、その動作に関するデータを結び付けます。これにより、現状を分析し、変更案を検討できます。
用途によって詳細は異なりますが、基本的な手順は共通しています。
- **関連するデータを収集する。**資産ツインでは、センサーの測定値や設備のテレメトリー、エンジニアリングデータなどを使います。プロセスツインでは、ERP、CRM、ワークフローシステムのイベントログなどを使います。
- **仮想表現を作成する。**答えたい問いに合った詳細度で、資産やシステム、プロセスをモデル化します。プロセスの表現には、アクティビティや判断ポイント、リソース、所要時間などを含められます。
- **仮想表現をデータと結び付ける。**現実の情報源からデータを更新し、モデルの関連性を保ちます。更新は継続的または定期的に行われます。
- **動作を分析する。**期待した性能と実際の結果を比較し、違いを調べたり、シミュレーションで起こりうる結果を検討したりします。
- **分析結果を意思決定に役立てる。**変更を実施する前に、その影響を評価できます。ただし、ツインが実際の業務を変更するわけではありません。
プロセスツインでは、イベントデータが実際に起きたことを示す根拠になります。プロセスマイニングは、そのデータから実際の業務フローを再構成します。その後、プロセスモデルとシミュレーションを使い、キャパシティの調整や振り分けルールの変更など、変更案を検討できます。
デジタルツインの種類
デジタルツインは、部品や資産、接続されたシステム、業務プロセス、組織を表現できます。適切な種類は、答えたい問いの範囲によって異なります。
| 種類 | 表現する対象 | 主なデータ |
|---|---|---|
| 資産ツイン | 機械、車両、建物などの物理資産 | CADデータやエンジニアリングデータ、IoTセンサー、設備のテレメトリー |
| システムツイン | 生産ラインや公益事業のネットワークなど、接続された資産や部品 | システムを構成する資産やシステムのデータ |
| プロセスツイン | 受注から入金までや調達など、業務プロセス内の作業の流れ | ケースID、アクティビティ、タイムスタンプ、リソース情報を含むイベントログ |
| 組織ツイン | プロセスやリソース、それらの関係を含む組織の運営状況 | プロセス情報と組織情報の組み合わせ |
コンポーネントツインは、バルブや機械部品など、個々の要素に焦点を当てます。より大きな資産ツインやシステムツインの一部となることもあります。これらの分類は重なる場合があります。たとえば、生産ライン全体を表すシステムツインに、個々の機械を表す資産ツインが含まれることがあります。
人やシステム、業務の相互作用を知りたい場合は、プロセスツインが適しています。詳細な物理モデルではなく、プロセスデータを使います。
組織のデジタルツインとは何ですか？
**組織のデジタルツイン（DTO）**は、1つのプロセスにとどまらず、プロセス、リソース、組織構造、それらの関係を含む組織全体へと対象を広げた考え方です。対象範囲も出発点も異なるため、このページではプロセスのデジタルツインを扱い、組織全体の視点については別のガイドで説明します。組織のデジタルツインのガイドでは、段階的な構築方法、継続的に更新する仕組み、最初にモデル化するプロセスについて解説しています。
多くの企業にとって、デジタルツインは最終的な目標です。ただし、一度にそこへ到達しようとするのは得策ではありません。まずプロセスを文書化し、相互につないで全体のアーキテクチャを構築します。次にデータを加えて測定できるようにし、最後に、その状態を継続的に更新されるものにします。
デジタルツイン技術を業務プロセスにどう適用するか
プロセスツインは、イベントデータを使って、業務のアクティビティやシステムを通じて仕事が実際にどのように進むかを表します。
業務がシステムを通じて進むと、プロセスの記録がデジタルデータとして残ります。イベントログには、ケースID、アクティビティ、タイムスタンプのほか、関係するリソースやシステムの情報が記録される場合もあります。プロセスマイニングでは、こうした記録からプロセスの実際の流れを再構成します。
プロセスツインでは、ケースがたどった経路、アクティビティや引き継ぎにかかった時間、遅延や繰り返しが発生した箇所を確認できます。インタビューだけをもとに作成した図とは異なり、実際に観測されたイベントデータから始めます。プロセスモデルで構造とコンテキストを加え、シミュレーションでさまざまなシナリオを検討できます。
これは、設備などのアセットツインとは異なります。プロセスツインは、機械の物理的な状態をモデル化するものではなく、センサーデータも必要としません。業務のアクティビティやシステムを通じて、仕事がどのように進むかを表します。
業務プロセスのデジタルツインが重要な理由
プロセスツインを使うと、自社のプロセスのデータを根拠に、業務上の課題を調べられます。
- **実際の流れを把握する。**イベントデータに記録された経路と、想定しているプロセスを比較します。
- **遅延や手戻りを見つける。**ケースが滞留する箇所、アクティビティの繰り返し、想定外の経路を特定します。
- **変更案を検討する。**キャパシティや経路を変更するシナリオなどを、シミュレーションで評価します。
- **プロセスのパフォーマンスを追跡する。**重要業績評価指標（KPI）と更新されたデータを使い、プロセスが時間とともにどう変化するかを確認します。
ツインを使っても、提案した変更が実際にうまくいくとは限りません。データを体系的に調べ、実行する内容を決める前に仮説を検証できます。
プロセスのデジタルツインを構築する方法
すでに利用しているシステムのイベントデータがあれば、プロセスのデジタルツインを始められます。業務プロセスの分析にIoTセンサーは必要ありません。以下の7つの手順では、1つのプロセスのデジタルツインを構築します。組織全体に対象を広げる手順は異なり、組織のデジタルツインのガイドで説明しています。
- **対象のプロセスを1つ選びます。**チームにとって重要で、利用可能なイベントデータがあるプロセスから始めます。受注から入金まで、調達、カスタマーサポートなどが例です。
- **イベントログを準備します。**ケース識別子、アクティビティ名、タイムスタンプを確認します。分析したい内容によっては、リソース名、コスト、その他の属性も役立ちます。プロセスマイニング用イベントログの作成については、ガイドをご覧ください。
- 実際の流れを把握します。プロセスマイニングを使って、ケースがたどった経路を再構成し、所要時間、ばらつき、手戻りを調べます。
- **プロセスをモデル化します。**プロセスモデルを使うと、流れを把握しやすくなり、分析したい構造を表現できます。BPMNでは、アクティビティ、ゲートウェイ、判断ポイントを記述できます。
- **シナリオを設定します。**キャパシティを変更した場合やプロセスルールを調整した場合に何が起きるかなど、具体的なWhat-ifの問いを定めます。前提条件も明確にします。
- **シミュレーションを実行し、結果を確認します。**データとモデルで確認できる範囲で、サイクルタイム、処理量、待ち時間などの指標を使って、シナリオを現在のプロセスと比較します。
- **実際に試すことを決めます。**結果を意思決定の材料にします。変更後は、新しいプロセスデータを確認して何が起きたかを把握します。
ProcessMindでは、プロセスマイニング、プロセスマッピング、ダッシュボード、KPI、プロセスシミュレーションをまとめて利用できます。実際のプロセスデータでProcessMindをお試しください。
プラットフォームに求める機能
プロセスツインを構築する際は、イベントデータを理解しやすいプロセスの表示につなげ、変更案の評価に役立つ機能を備えたプラットフォームを選びましょう。
| 機能 | できること |
|---|---|
| プロセスマイニング | イベントデータから実際の流れを再構成する |
| プロセスマッピングとBPMN | プロセスの構造を文書化し、流れを検討しやすくする |
| プロセスシミュレーション | モデルと前提条件を使って仮定のシナリオを検討する |
| ダッシュボードと重要業績評価指標（KPI） | プロセスのパフォーマンスを追跡し、分析結果を共有する |
| データの準備 | 業務システムのイベントデータを分析用に整理する |
| コラボレーション | 関係者とプロセスの表示や分析結果を共有する |
ツールを評価する際は、機能が手元のデータや解決したい課題に合っているか確認してください。プロセス分析ツールは、詳細なアセットツインを構築するためのエンジニアリングソフトウェアの代わりにはなりません。
What-if分析の仕組みを見るか、プロセスシミュレーションについて詳しく見ることができます。
デジタルツインの実際の活用例
デジタルツインはさまざまな業界で使われていますが、物理的な資産、接続されたシステム、業務プロセスのどれを対象にするかによって、モデルやデータは異なります。
製造業
アセットツインやシステムツインは、設備や生産ラインを表します。チームはエンジニアリングデータや設備データを使ってパフォーマンスを調べたり、生産ラインの変更案をシミュレーションしたりできます。
プロセスツインが扱うのは、別の問いです。作業指示、検査、生産案件が、組織のプロセスをどのように進むかを示します。これらの表示は互いを補完できますが、同じモデルではありません。
サプライチェーンと物流
システムツインは、接続された施設、輸送、在庫の流れを表す場合があります。プロセスツインでは、注文、調達、フルフィルメントの案件が、業務システムやチームをどのように進むかを確認できます。
イベントデータを使うと、こうしたワークフローの遅延やばらつきを特定できます。
医療
プロセスツインは、患者の受け入れ、予約、請求など、管理業務や運用業務の流れを分析するのに役立ちます。ケースが滞留する箇所や、異なる経路をたどる箇所を確認できます。
患者ごとの臨床ツインは別の用途であり、異なるデータやモデル、安全対策が必要になる場合があります。
都市と公益事業
都市や公益事業のアセットツイン、システムツインは、エンジニアリングデータやセンサーの測定値を使って、インフラやネットワークを表します。プロセスツインを組み合わせると、サービス依頼や保守案件など、関連する業務がチームやシステムをどのように進むかを確認できます。
エネルギー
エネルギー関連の組織では、タービンなどの設備をアセットツインで表し、接続されたインフラをシステムツインで調べることがあります。イベントデータがあれば、プロセスマイニングを使って、保守計画やサービス業務などの業務プロセスを別の視点から分析できます。
デジタルツインとシミュレーションの違い
デジタルツインは、現実の対象を表すモデルとデータを結び付けます。一方、シミュレーションはモデルを実行し、起こり得る結果を検討します。
シミュレーションでは、要員数やプロセスルールを変えた場合など、複数のシナリオを比較できます。現在の業務データに接続せずにモデルを実行することもできます。
デジタルツインとは、現実の資産、システム、プロセスに関するデータと結び付いた仮想表現です。シミュレーションを含む場合もありますが、シミュレーションだけではデジタルツインとはいえません。
プロセスツインでは、イベントデータを使って実際の流れを記述します。プロセスモデルで構造を表し、シミュレーションで変更案を比較できます。結果は、モデル、入力データ、設定した前提条件によって異なります。あくまでシナリオの推定値であり、実際に起きることを保証するものではありません。
プロセスの変更を評価する場合は、What-if分析の実施方法をご覧ください。
ProcessMindが担う役割
ProcessMindは業務プロセスの分析と改善を支援します。CADモデルやIoTセンサーのデータからアセットツインを構築するツールではありません。
ProcessMindでは、イベントデータの分析、プロセスフローのマッピング、重要業績評価指標（KPI）の追跡、ボトルネックの特定、仮定に基づくシナリオのシミュレーションができます。プロセスツインのワークフローでは、これらの機能を組み合わせます。
- 発見イベントデータから、仕事の実際の流れを把握します。
- マッピングチームが理解し、話し合えるようにプロセスを図にします。
- 分析ダッシュボードと重要業績評価指標（KPI）で、プロセスのパフォーマンスを分析します。
- シミュレーション変更案を検討し、シナリオを比較します。
まずは、1つのプロセスと、すでにお持ちのイベントデータから始めてください。シミュレーション機能の対象範囲については、プロセスシミュレーションをご覧ください。
1つのプロセスからデジタルツインを構築
よく知っているプロセスのイベントデータから始めましょう。データを使って現在の業務の流れを確認し、シミュレーションで変更案を検討します。
次のステップとして、What-if分析の仕組みを見るか、プロセスシミュレーションについて詳しく見ることができます。
