近年、多くの業界で注目を集めている「デジタルツイン」。

現実のモノや空間を仮想空間上に再現し、シミュレーションや最適化を可能にする革新的な技術です。

製造業や建設業をはじめ、医療、教育、農業、自治体など、幅広い分野で導入が進んでいます。

本記事では、日本国内の先進企業や自治体による活用事例を業界別に12選ご紹介し、それぞれの導入効果や今後の可能性をわかりやすく解説します。

デジタルツインとは？基礎からわかりやすく解説

現実に存在するモノや空間から得られた情報をもとに、それとほぼ同一の状態を仮想空間内に構築する技術を「デジタルツイン」と呼びます。

英語の直訳では「Digital Twin（デジタルの双子）」を意味し、まるで現実の対象物に対する仮想上の分身のようなものです。

IoT機器などによって取得された大量のデータをAIが処理し、シミュレーションや予測分析を行うことで、現実世界に対して迅速な改善策やフィードバックを提供することができます。

これにより、未来の変化にも柔軟かつ早期に対応できるようになります。

調査会社BCC Researchが2022年2月に発表した報告書「デジタルツイン：世界市場2026年予測」（発行元：リサーチステーション合同会社）によると、2021年時点での市場規模はおよそ49億ドルであり、2026年には約502億ドルに拡大すると見込まれています。

これにより、年平均成長率は実に59.0％に達するとの予測が示されています。

デジタルツインが注目される背景と5つのメリット

ここでは、デジタルツインが注目されている背景を紹介します。

それではここから、1つずつ詳しく解説します。

1.現場の可視化によるリアルタイム把握

センサーやIoT機器を通じて現場の情報を即座に取得し、仮想空間に反映することで、現場の状況を常に把握できるようになります。

これにより、遠隔地からでも正確な判断が可能になり、異常発生時の迅速な対応が実現します。

2.試作工程の短縮とコスト削減

従来、製品開発では試作を重ねるごとに時間や人件費がかかっていました。

しかしデジタルツインを活用することで、現実の試作に代わって仮想環境内で設計検証が行えるため、物理的な試作品の数を大幅に減らすことができます。

その結果、試作期間の短縮とコストの圧縮が可能になります。

3.品質向上とリスクの最小化

デジタルツインでは、仮想空間上で何度でもトライアンドエラーを繰り返すことができるため、製品や工程に潜む細かな問題点を事前に発見できます。

また、製造ライン全体の検証も行えるため、実運用時のトラブルを未然に防ぐ対策にもつながります。

4.故障予測と設備保全の高度化

現場の機械や設備から収集したデータをもとに、異常傾向を解析することで、将来起こり得る故障を予測する「予知保全」が実現できます。

これにより、計画的なメンテナンスが可能になり、突発的な停止や修理による損失リスクを抑えることができます。

5.遠隔支援と技術継承の促進

デジタルツインを活用すれば、作業現場に足を運ばずとも、遠隔地から的確な支援や指示が行えるようになります。

また、作業手順を3Dモデルや映像で記録することで、ベテラン技術者のノウハウを体系的に保存・共有することができ、技能継承の効率化にも寄与します。

【業界別】デジタルツインの活用事例12選

ここでは、デジタルツインの活用事例12選を徹底解説します。

それではここから、1つずつ詳しく解説します。

活用事例①製造業：トヨタ自動車のスマートファクトリー

トヨタ自動車では、工場全体をデジタルツイン化することで、生産効率と品質向上を両立しています。

実際に導入された愛知県の高岡工場では、IoTセンサーから取得したリアルタイムデータを仮想空間上でシミュレートしました。

これにより、不具合発生率を約20％削減、エネルギー使用量も月平均15％削減することに成功しています。

従来の改善活動「カイゼン」にデジタルを融合させた新たなスマートファクトリーのモデルとして、今後は海外拠点にも展開が予定されています。

活用事例②建設・インフラ：清水建設のトンネル管理

清水建設は、山岳トンネル施工における安全管理にデジタルツインを導入しました。

施工現場に設置したセンサーで地盤変位や水位を常時モニタリングし、3Dモデル上でトンネル内部の挙動を可視化しています。

特に「北陸新幹線・金沢延伸区間」では、変位予測制度の精度向上により、危険兆候の検出時間を従来の1/3に短縮可能にしています。

また、保守コストも年間約25％削減されたと報告されています。

BIMとの連携により、施工から維持管理までを一元化する仕組みが構築されつつあります。

活用事例③スマートシティ：福岡市の災害シミュレーション

福岡市は、豪雨や地震といった災害時の対策強化を目的に、都市インフラのデジタルツインを構築しています。

2023年には市内の中心部約15km²を対象とした3D都市モデルを整備し、最大1時間先の浸水予測を行う「AI×リアルタイムシミュレーション」を開始。

これにより、避難指示の発令タイミングが平均で15分早まり、災害時の被害低減につながっています。

今後は市民参加型の防災訓練や、学校教育への活用も計画されています。

活用事例④物流業：大手運送会社の倉庫最適化

某大手物流会社は、首都圏にある大型物流倉庫でデジタルツインを導入し、作業工程と倉庫レイアウトの最適化を図っています。

デジタルツインによるシミュレーションで、人と自動搬送ロボットの動線を再設計した結果、ピッキング時間を従来の1件あたり平均45秒から30秒へと短縮。

業務全体の処理能力も約1.5倍に向上しました。

また、混雑エリアの自動検知機能により、物流ピーク時の滞留率が25％以上改善しています。

活用事例⑤医療・介護：大学病院のバーチャル手術トレーニング

東京大学医学部附属病院では、複雑な手術の事前検証や若手医師の技術向上を目的に、患者ごとのCT／MRIデータを基にしたデジタルツインを活用しています。

2022年度には、実施されたバーチャル手術トレーニングの件数が年間250件を超え、誤操作の発生率が30％以上低減。

術前に臓器の形状や血管位置を3D空間で確認できるため、手術時間の平均が約18分短縮されたという実績もあります。

将来的には遠隔地の医師と共有しながらのチーム手術シミュレーションも期待されています。

活用事例⑥教育：工業高校の3D教材

福井県内の工業高校では、機械加工や電子制御の実習にデジタルツイン型教材を導入。

学校の設備や機械を仮想空間上で忠実に再現し、VR内での操作・学習を可能にしています。

2023年度の調査では、導入クラスの理解度テストの正答率が平均15％向上し、機械トラブル発生件数も実習中で40％削減されました。

また、遠隔地からでも授業に参加できるオンラインVR授業との併用により、授業欠席者の復習率が90％を超えるなど、高い教育効果が報告されています。

活用事例⑦観光業：京都市の観光名所再現プロジェクト

京都市はコロナ禍を契機に、清水寺や伏見稲荷などの主要観光地を3Dスキャンで再現し、バーチャル観光体験を提供するデジタルツインプロジェクトを推進しています。

2023年にはオンライン観光プラットフォームの月間訪問者数が12万人を突破し、実際の観光予約に繋がる転換率が19％に達するなど、観光業復興の一助となっています。

また、視覚障害者向けに触覚VRや音声ガイドとの連携も進められており、ユニバーサル観光の実現にも貢献しています。

活用事例⑧農業：北海道のスマート農業

北海道の大規模農場では、作物管理の効率化を目的に、圃場ごとに気象・土壌・生育データを統合したデジタルツインを構築。

ドローンと地上センサーの連携により、生育状況や病害リスクを自動解析し、収穫量予測の精度が約30％向上しました。

特に小麦とじゃがいもの栽培では、施肥の最適化によって化学肥料の使用量が年間18％削減され、環境負荷低減にも寄与しています。

農業従事者の高齢化対策として、遠隔操作やマニュアル教育にも活用が進んでいます。

活用事例⑨航空業界：ANAの整備工程最適化

ANA（全日本空輸）は、航空機の安全かつ迅速な整備を実現するため、整備対象機体のデジタルツインを導入。

3Dモデル上で各部品の交換履歴・摩耗状況を一括管理することで、整備時間を平均で17％短縮。

さらに整備士のARゴーグル活用により、ヒューマンエラーの発生率も約40％削減されました。

新人整備士向けには、仮想空間でのトレーニングも実施されており、実機に頼らない技能習得支援として評価されています。

2025年までに国際線機体の8割に導入予定です。

活用事例⑩エネルギー業界：東京電力の設備管理

東京電力パワーグリッドは、送配電設備の老朽化に対応するため、設備のデジタルツイン化を推進。変電所や鉄塔、ケーブル網の状態を3Dで可視化し、故障予兆をAIで分析。

これにより、従来平均36時間かかっていた復旧対応時間が、最大で70％短縮されました。

また、異常検知精度が85％を超えるようになり、不要な現場点検件数も月あたり40件以上削減。

今後は再生可能エネルギーとの統合制御にも応用が期待されています。

活用事例⑪自治体：仙台市の道路管理

仙台市は、道路・橋梁・信号システムを統合した都市インフラのデジタルツインを構築し、維持管理の効率化を進めています。

車両カメラや路面センサーから得られるデータをAIが解析し、補修が必要な箇所を自動抽出。

導入後、年間1,200件超の異常報告が自動で可視化され、点検人員の作業時間が平均35％削減されました。

また、積雪時の除雪優先ルートもリアルタイムで最適化されるなど、住民サービスの向上にも寄与しています。

活用事例⑫小売業：イオンの店舗管理

イオングループでは、大型店舗の運営効率向上を目的に、フロア全体のデジタルツインを構築。

顧客の動線・滞在時間・売場温度などをリアルタイムに可視化し、商品の陳列位置や空調設定の最適化を実施しています。

ある千葉県内のモールでは、売上トップ3の売場をデジタルツイン分析に基づき再配置したところ、売上が月間で12％増加。

照明・空調の自動制御で、年間電力使用量も8.4％削減され、コスト削減にもつながっています。

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まとめ｜デジタルツインは“未来の現実”をつくる技術！まずは3Dモデルから

本記事では、デジタルツインの活用事例12選を1つずつ詳しく解説しました。

またデジタツインが注目されている背景やメリットなども合わせて紹介しています。

デジタルツインは、現実空間を仮想空間に再現し、リアルタイムの分析や予測を可能にする技術です。

製造・建設・医療・農業など多様な分野で導入が進み、品質向上やコスト削減、故障予測などの成果が現れています。

市場規模も2026年には500億ドル超とされ、今後さらに普及が加速する見込みです。

高精度な3Dデータと柔軟な運用体制が、導入成功の鍵となります。

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