デジタルツインの意味：デジタルツイン技術ガイド

デジタルツインとは？

デジタルツインとは、物理的な物体、システム、プロセスを仮想環境で再現するデジタルモデルです。単純な図や一時点のスナップショットとは異なり、現実の対象の変化に合わせて更新される、データに基づく複製モデルです。現実のデータを仮想モデルに接続することで、性能を監視し、シミュレーションを実行し、現実世界で変更を加える前に結果を予測できます。

この概念は航空宇宙分野で始まりましたが、現在はその範囲を大きく広げています。デジタルツイン技術は、製造、医療、都市計画、エネルギー、ビジネスプロセスマネジメントなどで利用されています。ジェットエンジンをモデル化する場合でも、受注から入金までのワークフローをモデル化する場合でも、基本的な考え方は同じです。デジタル上の複製を作成し、実際のデータに接続し、その結果をより良い判断に役立てます。

デジタルツインソリューションは、すでに広く導入されています。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利用していることが分かりました。デジタルツイン市場は、2025年の245億米ドルから2032年には2,590億米ドルを超える規模へ成長すると予測されています。

デジタルツイン技術の歴史

デジタルツイン技術の起源は1960年代にさかのぼります。当時、NASAはミッション前に状態をシミュレーションするため、宇宙船の実物大レプリカを作成していました。1970年のアポロ13号の事故では、NASAが地上のシミュレーターで損傷した宇宙船をモデル化し、救出シナリオを検討しました。

2002年、ミシガン大学のMichael Grieves博士は、継続的なデータ交換によって物理的な製品と仮想上の対応物を結び付けることで、この概念を体系化しました。博士はこれを「製品ライフサイクル管理」フレームワークと呼びました。NASAの技術者John Vickersは、2010年に「デジタルツイン」という用語を提唱しました。

それ以降、デジタルツインモデリングは、物理的なハードウェアの再現から、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を利用したシステム全体やプロセスの再現へと広がっています。

デジタルツインの仕組み

デジタルツインは、物理的な対象と仮想上の複製の間に継続的な循環を作ります。

1. **データ収集：**現実の物体やプロセスからデータを収集します。物理設備のIoTセンサー、ITシステムのイベントログ、ERP、CRM、ワークフロープラットフォームの業務データなどが情報源になります。
2. **仮想モデリング：**収集したデータを使って仮想モデルを構築します。モデルには、物理的な対象の構造、動作、ルールを反映します。製造ラインであれば、機械の順序や処理量をモデル化します。業務プロセスであれば、アクティビティ、判断ポイント、リソース、時間をマッピングします。
3. **同期：**デジタルツインは、継続的または定期的なデータ更新によって現実の情報源と接続されます。これにより、仮想モデルを静的なスナップショットにせず、現在の状態に合わせて維持できます。
4. **シミュレーションと分析：**最新の仮想モデルを使って、リソースを追加した場合、工程を削除した場合、サプライヤーを変更した場合などをシミュレーションできます。こうしたWhat-ifシナリオは、実際の業務に影響を与えず、仮想環境で実行できます。
5. **フィードバックと実行：**デジタルツインから得た分析結果を現実の業務に反映します。チームはシミュレーション結果をもとに変更内容を決め、改善を実施し、サイクルを繰り返します。

デジタルツインの種類

デジタルツインは、対象範囲と詳細度によって異なります。

• コンポーネントツイン（パーツツインとも呼ばれます）は、パイプラインの単一のバルブやワークフローの特定の工程など、個々の部品を再現します。
• アセットツインは、複数のコンポーネントで構成される機能単位全体をモデル化します。バルブ、配管、モーターで構成されるポンプシステムや、工程、引き継ぎ、判断ポイントを含む部門のワークフローなどが例です。コンポーネント同士の相互作用を示します。
• システムツインは、複数のアセットがより大きなシステムの中でどのように組み合わさるかを捉えます。生産ライン、物流ネットワーク、複数の部門にまたがる業務プロセスなどが該当します。
• プロセスツインは、最も広い範囲を対象とします。生産施設、サプライチェーン、企業全体の業務運用にまたがるシステム全体の連携をモデル化します。受注から入金までのプロセスツインであれば、関係するすべてのシステムとチームを対象に、注文の受付から入金までの全工程を捉えます。

業務プロセスの改善では、プロセスツインが最も関連性の高い種類です。プロセスマイニング、プロセスモデリング、プロセスシミュレーションを組み合わせ、業務運用のデジタルツインを作成します。

業務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、車両などの物理的な資産と結び付けて語られることが多い一方、特に有用な用途の一つが業務プロセスです。受注管理、調達、顧客サポート、請求、採用など、すべての組織はプロセスによって運営されています。こうしたプロセスは大量のデジタルデータを生み出すため、デジタルツインに必要な情報をすでに備えています。

業務プロセスのデジタルツインとは、組織内で実際に業務がどのように流れているかを表す仮想モデルです。アクティビティの実際の順序、各工程にかかる時間、関係するリソース、発生するばらつきを捉えます。ワークショップで作成した静的なプロセス図とは異なり、実際のデータから構築され、継続的に更新できます。

業務プロセスのデジタルツインが重要な理由

• **透明性：**想定している進み方ではなく、プロセスが実際にどのように動いているかを確認できます。デジタルツインによって、非効率な作業、回避策、ボトルネックが明らかになります。
• **予測：**変更を実施する前に、その影響をシミュレーションできます。工程を自動化した場合、チームメンバーを追加した場合、ルールを変更した場合にどうなるかを、安全に検証できます。
• **継続的な改善：**現実のデータがデジタルツインに流れ込むため、変更の影響を時間の経過に沿って追跡できます。
• **リスク低減：**プロセスの変更を展開する前に、仮想環境で検証できます。

業務プロセスのデジタルツインを構築する方法

業務プロセスのデジタルツインを作成するために、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、シミュレーションエンジンです。

1. **プロセスマイニングで現在のプロセスを把握します。**業務プロセスのデジタルツインは、現在どのように業務が行われているかを理解することから始まります。プロセスマイニングでは、ERP、CRM、ヘルプデスク、ワークフローツールなどのITシステムからイベントログデータを抽出し、実際のプロセスフローを再構築します。インタビューや推測に頼るのではなく、データから実際の経路、ばらつき、所要時間を直接明らかにします。これが「現状」のデジタルツインです。ProcessMindを使えば、イベントデータをアップロードするだけで、ボトルネック、手戻りのループ、パフォーマンス指標を含むプロセスのビジュアルマップをすぐに確認できます。
2. **BPMNでプロセスをモデル化します。**現在のプロセスを理解したら、プロセスモデリングで内容を整理し、正式なモデルにします。BPMN（Business Process Model and Notation）は、明確で構造化されたプロセス図を作成するための標準です。アクティビティ、ゲートウェイ、意思決定ポイント、リソースの割り当てなど、目指すフローを定義します。マイニングしたデータと組み合わせることで、実際のプロセスに業務ルールと構造を加えた、完全なデジタルツインになります。ProcessMindでは、マイニングとモデリングを1つのインターフェースで行えます。詳しくは、プロセスモデリングとプロセスマイニングを組み合わせる効果についてのガイドをご覧ください。
3. **シミュレーションで仮説シナリオを検証します。**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に接続すると、さらに役立ちます。ボトルネックに人員を追加した場合、手作業の承認を自動化した場合、経路ロジックを変更した場合、または注文量を30％増やした場合に何が起こるかを確認できます。プロセスシミュレーションでは、実際の時間分布、リソース容量、到着パターンを使い、モデル上で何千もの仮想プロセスインスタンスを実行します。実際に変更する前に、サイクルタイム、処理量、リソース使用率、コストを定量的に予測できます。

デジタルツインソリューションで確認すべき主な機能

業務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、次の機能を確認してください。

ProcessMindなら、これらの機能をすべて1つのクラウドベースのワークスペースで利用できます。機能と料金をご覧ください。

デジタルツインの実際の活用例

デジタルツイン技術は、さまざまな業界で利用されています。代表的な例を紹介します。

製造業

製造業では、デジタルツインを使って生産ラインをシミュレーションし、レイアウトを最適化し、設備故障を予測して、廃棄を減らしています。工場のデジタルツインを使えば、新しい機械、作業順序の変更、異なるシフトパターンが与える影響を、現場を変更する前に検証できます。

サプライチェーンと物流

サプライチェーンのデジタルツインでは、調達、生産、倉庫保管、配送にわたる商品の流れをモデル化します。組織は、混乱を予測し、在庫を最適化し、代替サプライヤーや経路を評価できます。

医療

病院では、デジタルツインを使って患者の流れ、スタッフの勤務計画、リソース配分を最適化しています。臨床現場では、患者ごとのデジタルツインを使い、治療計画を実施前にシミュレーションできます。

都市計画とスマートシティ

都市計画では、都市環境のデジタルツインを構築し、交通パターン、インフラの変更、環境への影響をシミュレーションします。これらのモデルは、IoTセンサーからのリアルタイムデータを使い、都市の状況を継続的に反映します。

エネルギーと公益事業

エネルギー企業では、デジタルツインを使って風力発電所、電力網、再生可能エネルギー設備を監視し、最適化しています。

業務プロセスの最適化

どの組織でも、受注から入金まで、調達から支払いまで、顧客のオンボーディング、ITサービス管理など、中核となる業務プロセスのデジタルツインを作成できます。

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

これらの用語は密接に関係していますが、それぞれ意味が異なります。

プロセスモデルは設計図です。シミュレーションはエンジンです。デジタルツインは、モデル、実データ、シミュレーション、継続的なフィードバックを組み合わせた完全なシステムです。

業務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には、次のような具体的なメリットがあります。

• **意思決定の迅速化：**シミュレーションに基づく仮説分析により、数か月ではなく数分でアイデアを検証できます。
• **リスクの低減：**実際のリソースを投入する前に、プロセス変更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、無駄を見つけて減らせます。
• **リソース配分の改善：**人員配置のシナリオをシミュレーションし、コストとパフォーマンスの適切なバランスを見つけられます。
• **継続的な改善：**新しいデータでデジタルツインを更新し、進捗を追跡しながら改善を続けられます。
• **部門間の認識統一：**共有されたビジュアルなデジタルツインにより、部門をまたぐチームが業務の流れを最初から最後まで理解できます。

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では10％を超えるリターンが報告されており、半数以上が少なくとも20％のROIを達成しています。

初めてのプロセスデジタルツインを始める方法

プロセスのデジタルツインを作成するために、大きな予算や専任のデータサイエンスチームは必要ありません。次の手順で始められます。

1. **プロセスを選ぶ：**受注から入金まで、調達、カスタマーサポートなど、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、CRM、ワークフローツールでは、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ファイルをエクスポートできます。
3. アップロードして把握する：ProcessMindなどのプロセスマイニング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明らかにします。
4. **モデルを整える：**BPMNモデリングを使い、明らかになったプロセスを整理し、注釈を付け、構造化します。
5. **シナリオをシミュレーションする：**リソースの追加、手順の自動化、経路ルールの変更など、改善案を仮説シミュレーションで検証します。
6. **実行して繰り返す：**有望な変更を実施し、新しいデータをデジタルツインに戻して結果を追跡し、改善を続けます。

デジタルツイン技術のこれから

デジタルツイン技術は急速に進化しています。今後を形作る主なトレンドは次のとおりです。

• **AIを活用したツイン：**生成AIと機械学習により、デジタルツインの機能は高まり続けています。異常の自動検知、予測型の最適化、ツインモデルとの自然言語による対話が可能になります。
• **サービスとしてのデジタルツイン（DTaaS）：**クラウドベースのデジタルツインプラットフォーム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、規模を問わず組織がツインを導入できるようになります。
• **プロセスレベルのツイン：**より多くの組織がワークフローをデジタル化するにつれ、プロセスのデジタルツインは、物理資産に限らず業務の卓越性を支える標準的なツールになりつつあります。
• **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、施設にまたがる複数のデジタルツインが連携し、企業全体を最初から最後まで可視化できるようになります。

利用しやすく、プロセスに焦点を当てたデジタルツインへの移行により、どの組織でも継続的な改善と競争優位の実現にこの技術を利用できるようになります。

ProcessMindの位置づけ

ProcessMindは、業務プロセスのデジタルツインを作成するために設計されています。プロセスマイニング、プロセスモデリング、プロセスシミュレーションを、1つのクラウドベースのプラットフォームに統合しています。

• 実際のデータから、プロセスが実際にどのように実行されているかを把握
• BPMNで理想的なプロセスをモデル化
• 仮説分析で変更をシミュレーションし、結果を予測
• 継続的に監視し、時間の経過に合わせて改善

センサーや複雑な連携は必要ありません。データをアップロードして、プロセスのデジタルツインの構築を始められます。

プロセスマイニングの機能について詳しく知りたい方は、料金をご覧いただくか、ProcessMindを無料でお試しください。