デジタルツイン（Digital Twin）

デジタルツインの概要

デジタルツインは、1960年代の宇宙探査であるアポロ13号ミッションを通じて、NASA によって初めて導入された概念です。この概念の背後にある基本的な発想は、航行する宇宙船を複製して地上版を作り出すことで、NASA のミッション管制官がシミュレーションを適時に調整・修正し、実際の対応物の状況に合わせ、乗組員を無事に帰還させるための戦略を調整できるようにすることでした。

要するに、デジタルツインは、物理的な物体、システム、または環境の仮想的な複製として理解できます。リアルタイムのデータで更新され、シミュレーションと機械学習に支えられることで、現実世界の対応物とまったく同じように見え、動作するようになります。これは、もしもの（what-if）シナリオを可視化し、潜在的な結果や問題を予測して、意思決定を支援する助けとなります。

デジタルツイン：建設業界の背骨（画像出典：AECMagazine）

ボトムアップの階層に従って、複雑さのレベルが増していく 4 種類のデジタルツインがあります。

• パーツツイン（部品ツイン）またはコンポーネントツインは、デジタルツインの基本レベルであり、部品の物理的、機械的、電気的な特性を提供します。
• プロダクトツイン（製品ツイン）またはアセットツインは、異なる部品が互いに、またその環境とどのように相互作用するかを反映します。
• システムツインまたはユニットツインは、異なるアセットの組み合わせが一つの機能するシステム全体を形成する様子の概観をもたらし、運用と性能に関する改善を提案します。
• プロセスツインは、さまざまなシステムのつながりを示し、生産設備全体を効果的に作り出します。

建設業界におけるデジタルツインの応用とメリット

Global Construction Perspectives と Oxford Economics が述べているように、建設業界は2030年までに世界最大級の産業の一つになると見込まれているにもかかわらず、欧州建設セクター観測所（European Construction Sector Observatory）の分析報告によれば、この業界は経済の中で最もデジタル化が進んでいないセクターの一つです。

建設セクターは、低いプロジェクトパフォーマンス、熟練労働者の不足、そして持続可能性や安全性に関するその他の問題など、さまざまな技術的・管理的課題に長らく直面してきたことが広く認められています。そのため、デジタルツイン技術が登場し、正式に立ち上げる前にシミュレーション内ですべての新しいアセットをテストできる能力によって、設計・施工の両段階で業界全体に変革をもたらしています。そうすることで、あらゆる建物の安全性、持続可能性、性能を一定のレベルで保証し、実際の建設現場での望ましくない状況を最小化できます。

BIM（ビルディング・インフォメーション・モデリング）プロジェクトにおいて、デジタルツインは分析能力を高めるうえで不可欠な役割を果たし、その結果、次のようにプロジェクトチームに多くのメリットをもたらします。

• 建設現場とその仮想的な表現との間の、リアルタイムかつ常に更新される双方向のデータの流れによって、コラボレーションを強化します。
• 実際の行動を起こす前にシミュレーション内でテストを行い、予測分析によって潜在的な不具合を見つけ、望ましくない状況を適時に防止できる能力によって、リスクを最小化します。
• より良い協力と効果的なリソース・アセット管理のおかげで、建設プロジェクトのパフォーマンスを向上させます。
• 現代的な監視システムと高度なセンサーに基づいて、安全とセキュリティを促進します。
• 構造上の破損リスクを予測し、適切な是正措置を講じることで、運用・保守段階を最適化します。

Markets and Markets が発表した報告によれば、デジタル変革の強い影響のもと、デジタルツイン市場は2026年までに482億ドルに成長すると見込まれています。デジタルツインが BIM の能力に大きく貢献することは、疑いようがありません。特に、スマートホームやスマートシティの構築に向けた戦略的な技術トレンドとともに、デジタルツインは、建設業界におけるプロジェクトのライフサイクル全体、さらには都市モデリングの分野をも変革することを約束できます。