デジタルツイン

デジタルツインとは

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デジタルツインとは

デジタルツインとは、物理空間にある現実の機器や設備の稼働状況、環境情報をなどをリアルタイムで収集する一方、仮想空間上に機器や設備を構築し、これらのデジタル情報(モデル)を用いてシミュレーションを実施することで、設計の改善や環境に応じた動作指示、故障予測などを可能にするソリューションです。デジタルツインによって、効率的な設計開発や運用管理コストの最適化などが期待されています。

近年 IoTの登場により、広範囲に分散されたモノの情報を詳細かつリアルタイムで取得することが可能になりました。デジタルツインは概念ではなく実際に現場レベルで活用する段階となっています。

【さらに詳しく】 デジタルツインの概要(ビデオ)

ANSYS の提唱するデジタルツイン

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デジタルツインの例

デジタルツインを実現するには、仮想空間上に理想モデルとするプロトタイプを作成し、現実世界で起こり得る詳細な物理現象を高い精度でシミュレーションすることが必要です。また、複数の物理現象を持った様々なコンポーネント設計のシミュレーションモデルを統合し、システム検証を行い、そして現実の物理空間から測定データを取り込んで仮想空間上に再現することで、保守点検や故障予知といったことが可能になります。ANSYS は、高い精度でコンポーネントレベルのシミュレーションを実施できるCAEツールに加え、縮退技術によって高い精度を保ったままシステムに取り込むことができるシステムシミュレーションプラットフォームにより、包括的にデジタルツインを利用するための環境を提供します。

【さらに詳しく】 ANSYS Twin Builder についてはこちら

設計・製造ソリューション展(DMS;2019/2/6~8)にて、デジタルツインの事例をANSYS ブースにてご紹介しました。また、PTCジャパン株式会社様 と共同で発表も行いました。


デジタルツインを活用した効果的な設計

製品開発のサイクルは短くなる傾向にあり、設計者が想定できるCAE や試作での検証ですべての条件を網羅することが難しくなりつつあります。ANSYS が提唱するデジタルツインを活用することで、実際に使用されている製品の環境や使用状況をデータとして吸い上げ、開発にフィードバックすることができます。その結果、耐久性を伸ばしたり使い勝手を良くするといった、製品の市場競争力を高める開発が可能になり、同時に無駄を省いてコストダウンできるようにもなります。

デジタルツインを活用した効果的な設計

具体的には、デジタルツインによって下記に挙げるような効果が期待できます。

  • 質の高い製品や保守サービスを提供することが可能に
    設計と保守メンテナンス担当の間ではマニュアルなどのドキュメントを介してのみ情報が伝達されるため、設計でCAE を使ってシミュレーションを行っていても保守には活用されていないのが現状です。デジタルツインの環境を構築する事で、下記のベネフィットを実現します。
    1. 設計で作成したデータを活用して、より質の高い製品や保守サービスを提供するとともに、保守メンテナンス用に縮退モデル(ROM)を作成
    2. 保守担当者が瞬時に状況を判断して対応できるように、ユーザーフレンドリーなGUI を作成、利用可能
    3. 保守担当者が実際に装置を使って試すことなく、安全にシミュレーションを使って対応方法を試すことが可能
  • AI にはない設計者視点のトラブル対応が可能に
    AI ではセンサーからの情報で学習し、トラブルのパターン化で判別します。このため直接的な原因がわかるものには対応できますが、なぜそうなったのかという根拠の調査は別途調査する必要があります。また、トラブルの初期段階で判定することはできますが、予測を実現するためには多くのトラブルからの学習が必要です。ただし、装置が使われている環境や、使用頻度などは装置毎に違うため理想的なデータをAI に提供することは非常に困難です。ANSYS のデジタルツインなら、センサーが取り付けられない内部の温度や寿命などまで縮退技術を利用したシミュレーションで判別可能なので、環境や使用頻度をセンサーで取得する事で装置の部品ごとの耐久性まで予測することが可能です。


事例

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ANSYS X PTC

ANSYS は、パートナーであるPTC と共同でモータのデジタルツイン事業を完成させました。モータに組み込まれたセンサーからの情報がないため、モータの稼働時に電流と電圧を計測するPOCとVoltage Conducer を追加しています。デモの詳細をビデオにてご覧ください。

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ANSYS X PTC
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ANSYS X SAP

ANSYS とSAP 社のパートナーシップによる製品「SAP Predictive Engineering Insights enabled by ANSYS」は、SAP Cloud Platform 上で動作させることで、スピード/可用性/柔軟性を最大限に高めることができる、デジタルツインを実行するためのプラットフォームです。ANSYS Twin Builder を、SAP 社のデジタルサプライチェーン/製造/資産管理製品群に組み込んでおり、産業資産を時間ベースでメンテナンスする代わりに、予測と処方的分析に基づいたメンテナンスを行って、製品サイクルタイムの短縮と収益拡大を図ることができます。

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ANSYS X SAP
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ANSYS X GE Digital Foundry

GE は海洋風車 GE Haliade 150-6MW をモニターして分析するためにデジタルツインを用いています。各アラームをオペレータが確認しなければなりませんが、風車は洋上にあるため確認は困難で多額の費用が必要です。ヨーイング制御システムにデジタルツインを適用したデモをビデオにてご覧ください。

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ANSYS X GE Digital Foundry


ホワイトペーパー

シミュレーションベースのデジタルツインと
モノのインターネットによる製品やプロセスのパフォーマンスの改善

この資料では、シミュレーションベースで行うデジタルツインの適用範囲や、具体的なデジタルツインの事例としてポンプのデモンストレーションなどを詳しく説明しています。デジタルツインの効果や具体的な事例をお探しの方は、下記フォームより資料をお申込みください。

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