デジタルツイン導入成功事例集

製造業における製品ライフサイクル管理デジタルツイン：設計・製造・保守連携による効率化と意思決定高度化の成功事例

Tags: 製造業, デジタルツイン, PLM, 製品ライフサイクル, 予知保全, 効率化

はじめに：製品ライフサイクル管理（PLM）におけるデジタルツインの可能性

製造業において、製品の企画・設計から製造、販売、保守、廃棄に至るまでの全過程を一貫して管理する製品ライフサイクル管理（PLM）は、競争力強化の鍵となります。しかし、従来のPLMシステムは、各段階でのデータが分断されがちであり、製品の「リアル」な状態や運用データを設計や製造にフィードバックすることが困難でした。このような課題に対し、デジタルツイン技術は、製品の物理的な状態をデジタル空間に忠実に再現し、リアルタイムデータを活用することで、製品ライフサイクル全体の最適化に貢献します。

本記事では、ある製造業企業が、このデジタルツインをPLMプロセスに導入し、設計・製造・保守の各段階を連携させ、顕著な効率化と意思決定高度化を実現した成功事例を紹介します。

導入前の課題：分断された情報と非効率な運用

この企業がデジタルツイン導入前に直面していた主な課題は、以下の通りでした。

  1. 設計・製造・保守間の情報分断: 設計段階で作成されたデジタルデータ（CAD/CAM、BOMなど）は、製造プロセスやフィールドでの保守・運用データと十分に連携していませんでした。これにより、設計変更が製造現場に正確に伝わらなかったり、フィールドでの不具合情報が設計改善に活かされにくかったりしました。
  2. 製品性能予測と品質管理の限界: 製造された製品の実際の性能や耐久性は、設計仕様や限られたテストデータに基づいて予測されていました。製品が顧客環境でどのように使用され、どのような劣化が発生するかをリアルタイムで把握する仕組みがなく、品質問題の予兆検知や原因特定に遅れが生じました。
  3. 非効率な保守・サービス活動: 顧客先での製品稼働状況や状態が可視化されておらず、定期的な点検や故障発生後の対応が中心でした。予兆保全への移行が進まず、保守コストの増加や顧客満足度の低下を招いていました。
  4. 意思決定の遅延: 製品に関する重要な意思決定（設計変更、生産計画調整、保守リソース配分など）を行う際に、リアルタイムの包括的なデータが不足しており、過去のデータや経験則に頼らざるを得ませんでした。これにより、変化への対応が遅れ、ビジネス機会を逸するリスクがありました。

これらの課題は、製品ライフサイクル全体でのコスト増加、リードタイムの長期化、品質問題、顧客満足度の低下という形で現れていました。

デジタルツインソリューションの概要：製品のデジタルレプリカ構築

課題解決のため、この企業は「製品デジタルツイン」を中心としたソリューションを導入しました。このソリューションの主な特徴は以下の通りです。

このソリューションが選ばれた理由は、製品の「生きた情報」を設計・製造段階にフィードバックできる点、そして保守段階での予兆保全を実現できる点にありました。製品個体の状態を詳細に把握し、その情報をライフサイクル全体で共有・活用することで、従来のシステムでは不可能だった深い洞察と迅速な意思決定が可能になると判断されました。

導入プロセスと実施内容：データ統合と部門連携の推進

デジタルツインソリューションの導入は、以下のステップで段階的に進められました。

  1. パイロットプロジェクト: 特定の製品ラインを選定し、IoTセンサーの取り付け、データ収集基盤の構築、基本的なデジタルツインモデルの開発と可視化に着手しました。ここでは、データ収集と統合の技術的な課題（異なるデータ形式、通信安定性など）や、関係部門間の連携の難しさに直面しました。
  2. データガバナンス体制の構築: 複数ソースからのデータを正確かつ継続的に収集・管理するためのデータガバナンスルールと体制を整備しました。データの品質確保とセキュリティ対策が重要な焦点となりました。
  3. デジタルツインモデルの高度化: パイロットプロジェクトで得られた知見を基に、分析モデルの精度向上、シミュレーション機能の追加、既存システムとのAPI連携強化を進めました。
  4. 部門横断的な連携強化: 設計、製造、保守サービス、IT部門が参加するワーキンググループを定期的に開催し、ユースケースの検討、課題の共有、ソリューションの改善に取り組みました。特に、設計部門がフィールドデータを活用して設計改善を行うプロセス、製造部門がリアルタイム性能データを品質管理に活かすプロセスなどを定義し、システムに反映させました。
  5. 全製品ラインへの展開: パイロットでの成功を確認した後、他の製品ラインへの横展開を進めました。製品特性に応じたセンサーの選定やモデルのカスタマイズが必要となりました。

導入プロセス全体を通じて、最も困難だったのは、これまで縦割りだった部門間の壁を越え、製品データをライフサイクル全体で共有・活用するという意識改革を促すことでした。経営層の強いコミットメントと、各部門リーダーの積極的な参画により、この課題は克服されました。

導入による成果：コスト削減と競争力向上

デジタルツインソリューションの導入により、この企業は多岐にわたる顕著な成果を達成しました。

これらの成果は、単なるコスト削減に留まらず、製品の信頼性向上、顧客満足度の向上、そして市場における競争力の強化に直結しました。導入前の「分断された情報と非効率な運用」という課題は、製品デジタルツインによる「情報の統合と最適化された運用」へと変革されました。

成功要因とポイント：経営戦略としてのデジタルツイン

このデジタルツイン導入事例が成功に至った主な要因は以下の通りです。

  1. 経営層の強力なリーダーシップ: デジタルツイン導入を単なるITプロジェクトではなく、製品開発、製造、サービス全体のビジネス変革を推進する経営戦略として位置づけ、必要な投資と組織改革を断行しました。
  2. 明確なユースケース定義と段階的導入: 漠然とデジタルツインを導入するのではなく、「製品ライフサイクル全体での可視化と最適化」という明確な目標を設定し、効果が測定しやすいパイロットプロジェクトから着手しました。これにより、早期に成果を出し、全社展開への勢いをつけました。
  3. 部門横断チームによる推進: 設計、製造、保守サービス、IT部門など、製品ライフサイクルに関わる全ての部門からメンバーを選出し、横断的なプロジェクトチームを編成しました。これにより、部門間の連携を密にし、現場のニーズをソリューションに反映させることができました。
  4. データ活用のための基盤整備とガバナンス: デジタルツインの基盤となるデータ収集、統合、管理のための技術基盤をしっかりと構築し、データの品質とセキュリティを確保するためのガバナンス体制を確立しました。
  5. 技術とビジネスの両面からのアプローチ: 先端技術の導入に積極的であると同時に、それが具体的なビジネス価値にどう繋がるのかを常に意識しました。テクノロジーベンダー（架空）との密な連携により、業界特有の課題に対応できるソリューションを共同で開発しました。

これらのポイントは、デジタルツイン導入を検討する他の企業にとっても、成功に向けた重要な示唆となります。特に、経営戦略としての位置づけ、明確な目標設定、部門横断的な推進体制の構築は、技術導入そのものと同じくらい、あるいはそれ以上に重要です。

事例からの示唆と展望：PLMとデジタルツインの未来

この事例から得られる重要な示唆は、デジタルツインが単なる物理的資産の監視ツールではなく、製品ライフサイクル全体を最適化し、新たな価値を生み出すための強力なプラットフォームとなり得るということです。設計者はフィールドデータを基に改良設計を迅速に行い、製造担当者はリアルタイムの製品性能を見ながら製造プロセスを微調整し、サービス担当者は故障前に顧客にアプローチしてダウンタイムを防ぐことが可能になります。

このトレンドは、他の産業、特に複雑な製品やインフラを扱う分野（航空宇宙、重工業、医療機器など）にも広く応用可能です。製品デジタルツインは、将来的に、サプライヤーやパートナー企業とも連携し、より広範なエコシステム全体での最適化へと進化していく可能性があります。また、AI技術との組み合わせにより、さらに高度な予測、自律的な判断支援、そして製品そのものの自律的な最適化も視野に入ってきます。

テクノロジーコンサルタントとしては、クライアントの製品ライフサイクル全体を俯瞰し、設計、製造、保守の各段階でデジタルツインがどのような価値を提供できるかを具体的に提案する視点が不可欠となります。単なる技術導入ではなく、データに基づいた組織変革、プロセス改革を支援することが、クライアントの真の成功に繋がるでしょう。

まとめ：製品デジタルツインによるライフサイクル最適化

本記事では、製造業における製品ライフサイクル管理（PLM）にデジタルツインを導入し、設計・製造・保守の連携による効率化と意思決定高度化を実現した成功事例を紹介しました。導入前の課題であった情報分断と非効率な運用は、製品デジタルツインによるリアルタイムデータの収集・統合・分析によって克服されました。

主な成果として、設計変更回数の削減、初期不良率の低減、製造歩留まりの向上、予兆保全によるダウンタイム削減、保守コスト削減などが挙げられます。これらの成功は、経営層のリーダーシップ、明確なユースケース設定、部門横断的な推進体制、データガバナンスの確立といった要因によって支えられました。

この事例は、デジタルツインが製造業のPLM領域において、製品ライフサイクル全体にわたる可視化と最適化を実現し、競争力強化に貢献する可能性を示しています。今後、他の産業への応用や、AIとの連携による更なる進化が期待されます。テクノロジーコンサルタントは、この流れを捉え、クライアントのビジネス変革を支援する強力なツールとしてデジタルツインを活用していくことが求められます。