デジタルツインとは？シミュレーションとの違いや活用するメリットをわかりやすく解説

2025.06.19IT

近年、製造業をはじめとするさまざまな業界において、デジタルツインという言葉を耳にする機会が増えています。デジタル化が進む現代において、現実世界と仮想空間を結びつける重要な技術として注目を集めているデジタルツインですが、従来のシミュレーション技術とは何が異なるのか疑問に思う方も多いでしょう。
今回の記事では、デジタルツインの基本的な概念から、活用するメリット、デジタルツインを構成する技術要素、実際に活用している業界までわかりやすく解説します。

デジタルツインとは

デジタルツインとは、現実世界で収集した情報を仮想空間上に再現する技術のことです。単なるデジタルモデルではなく、現実世界とほぼ同じ環境を仮想空間に構築し、まるで双子のように再現することから「デジタルツイン」と呼ばれます。IoTやAIなどの技術を駆使して現実世界の対象物、システム、プロセスなどの情報をリアルタイムで収集し、仮想空間に忠実に再現します。さらに、仮想空間上で分析・処理し、シミュレーションやモニタリング、予測したデータを現実世界にフィードバックすることで、現実世界での運用改善や最適化を実現させるという仕組みです。デジタルツインは幅広い領域での実用化が進んでおり、デジタル化やDXを加速させる重要な位置付けとなっています。

シミュレーションとの違い

シミュレーションは、あらかじめ設定された仮定に基づいて、特定の現象を予測・分析する手法です。一時的なモデルであることが多く、継続的に運用しないケースが一般的です。一方で、デジタルツインは現実世界の情報を常時収集し、仮想空間での分析結果や予測を現実世界へ反映させるため、継続的な運用サイクルを実現しています。シミュレーションが「もしも」という条件の下で模擬実験を行うのに対し、デジタルツインは。現実世界と仮想空間の双方で連携して改善や最適化を図るという点で明確な違いがあります。

メタバースとの違い

メタバースは、インターネット上に構築された仮想空間で、ユーザーはアバターを使って他のユーザーとの交流、ゲーム、買い物などを体験できる「もう一つの世界」のことです。メタバースとデジタルツインは、どちらも仮想空間を活用するという点では共通しています。ただ、メタバースはアバターを通じたコミュニケーションを目的としているのに対し、デジタルツインはシミュレーションを行うソリューションとして活用されるという違いがあります。

人のデジタルツインとは

人のデジタルツインとは、人間の持つ身体的特徴や生理学的機能といった外面、価値観や嗜好、感性などを含む内面、あるいは、その両方をデジタル空間で再現した仮想モデルのことです。個々の記憶や経験などを備えることで、まるで本人かのような価値観や思考を持ちながら、外部からの働きかけに反応することができます。例えば、医療分野では、患者の治療効果や副作用予測を含めた事前シミュレーションなどに活用されます。このように人のデジタルツインによって、現実世界の本人に代わって仮想空間でシミュレーションや分析を行うことで、より効果的かつ個人に特化したサービスの提供が実現可能です。

デジタルツインのメリット

デジタルツイン技術を導入することで、企業はさまざまなメリットを得ることができます。

生産性の向上

デジタルツインを活用することにより、生産性の向上が期待できます。従来の製造プロセスでは、予期しないトラブルや作業遅延に対して、迅速な対応が困難なケースが多く見られました。しかし、デジタルツインを活用することで、製品の受注から納品までのプロセスを事前にデジタル空間で把握することが可能です。仮想空間での予測・分析を通じて、従業員の適切な配置と最適な生産計画の立案が実現します。

品質の向上

デジタルツインは、製品の品質向上においても効果を発揮します。従来の製品開発では、試作品の製造、評価、設計変更、再製造に多大なコストと時間を要していました。デジタルツインでは、実際に製品を製造する前に、仮想空間上で製品の試作を繰り返しシミュレーションすることが可能となります。これにより、品質問題の早期発見や改善を実現でき、品質向上に大きく貢献します。

コスト削減

デジタルツインを活用することで、コストの大幅な削減が可能となります。製品開発においては、最適解に到達するまで何十回もの試作・検証が必要とされ、多大な人件費、設備費用、時間的リソースなどがかかっていました。これらの作業を仮想空間上で実行することにより、さまざまなコスト削減を実現できます。

デジタルツインを構成する技術

デジタルツインの実現には、複数の最新技術が組み合わされています。以下では、デジタルツインを構成する主要な技術要素について解説します。

IoT

IoT（Internet of Things）とは、さまざまなモノをインターネットに接続し、データを収集・送信する技術です。設備や機器に組み込まれたセンサーやカメラなどで、現実世界の情報をリアルタイムに取得する重要な役割を果たしています。取得した情報は、インターネットを介してデジタルツイン技術に反映されるため、デジタルツインを支える重要な基盤となっています。

AI

AI（Artificial Intelligence：人工知能）とは、機械学習や深層学習などを駆使し、大量のデータから高精度な予測・分析を実現する技術です。具体的には、過去の運用データや故障履歴をAIに学習させることで将来の運用状態を予測し、故障予測、点検スケジュールの調整、品質管理の最適化など、包括的な分析が可能となります。

AR・VR

AR（Augmented Reality：拡張現実）・VR（Virtual Reality：仮想現実）は、デジタルツインの可視化と操作性の向上において重要な役割を担う技術です。ARは、現実世界に仮想的なデジタル情報を重ね合わせることで、作業の効率化を実現します。VRは、仮想空間をまるで現実であるかのように体験できる技術です。仮想空間内でデジタルモデルを操作することで、あらゆる角度からのシミュレーションや予測結果を検証するのに非常に効果的です。

5G

5Gとは、第5世代移動通信システムのことで、大容量、超高速、低遅延などが特徴の通信技術です。デジタルツインでは、大量のデータの送信と反映、かつ現実世界と仮想空間の同期が重要となります。5Gは、これまで実現困難だったリアルタイムなデジタルツインを可能とし、デジタルツインの実用性向上が期待できる技術要素です。

CAE

CAE（Computer Aided Engineering）とは、製品の設計・開発のプロセスにおいて、コンピュータを活用してシミュレーションや解析を行う技術です。物理法則に基づいた高精度なシミュレーションモデルを構築し、さまざまな解析手法を用いて現実世界を数学的に再現します。CAEは、デジタルツインを高精度に実現するための必須の技術要素です。

デジタルツインが活用される業界

現在、デジタルツインは幅広い業界で実用化が進んでいます。以下では、特に導入効果が高い3つの業界における活用事例について解説します。

製造業

製造業は、特にデジタルツインの導入が進んでいる分野の一つです。製品の試作から設計、製造、保守までの多岐にわたるシーンで活用されています。具体的には、製造段階では仮想空間での製品のシミュレーションや性能評価、生産段階では工場全体のデジタル化による製造プロセスの最適化、予知保全においては稼働データや温度データに基づいた故障予兆の検知などが挙げられます。

医療

医療業界におけるデジタルツインの活用では、個別化医療や予防医療の実現において大きく貢献しています。医療センサーやカメラとの連携、患者一人ひとりのデータに基づいたデジタルツインの構築により、個々に応じた治療計画の立案が可能となっています。また、患者の健康状態のリアルタイム監視、手術のシミュレーション、医療設備・機器のメンテナンスの分野でもデジタルツインの活用が進んでいます。

都市計画

都市計画では、デジタルツインを活用して複雑な都市システム全体をデジタル化し、持続可能で住みやすい都市の実現を目指した取り組みが進んでいます。交通インフラや建築物、エネルギー管理、自然災害、都市開発など多岐にわたるデータを加味し、総合的なシミュレーション・予測分析に活用されています。

まとめ

デジタルツインは、製造業、医療、都市計画をはじめとする幅広い分野で実用化が進んでおり、現代のデジタル社会において重要な役割を果たしています。今後もデジタル技術の進歩に伴い、デジタルツインの導入拡大がますます期待されています。企業としてはデジタルツインの理解を深め、持続的な成長に向けた活用を進めていくことが重要です。

アイ・ラーニングでは、デジタルツインの活用を実現したいと考えている企業の方に向けて、必要な知識やスキルの習得に役立つさまざまな研修をご用意しています。従業員のデジタルツインへの理解を深めたい、デジタルツインの構築・運用に役立つAIやIoTスキルなどを身につけたいという場合は、ぜひお気軽にご連絡ください。

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アイ・ラーニングコラム編集部

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