【2026】製造業のデジタルツインとは？工場の活用事例やメリットを解説

製造業の現場では「生産効率を上げたい」「コストやムダを減らしたい」「人手不足や技術継承が不安」といった悩みが絶えません。こうした課題に直面し、現場改善に頭を悩ませている方も多いのではないでしょうか。

デジタルツインは、工場や設備を仮想空間で再現し、リアルタイムに課題を“見える化”して最適化を図る革新的な技術です。
本記事では、製造業のデジタルツインの基本や導入メリット、活用事例まで詳しく解説します。

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デジタルツインとは？

デジタルツインは現実世界の資産やプロセスを仮想空間にリアルタイムで再現し、データ連携やシミュレーションを可能にする技術です。

製造業でデジタルツインが注目される理由

デジタルツインが製造業で注目される理由は、現場の課題解決に直結するからです。日本の製造業は、少子高齢化による人手不足や、グローバル競争の激化、品質要求の高度化など、多くの課題に直面しています。
そのなかで、インダストリー4.0の潮流が世界的に広がり、デジタル技術の活用が不可欠になっています。デジタルツインは、生産ラインや設備の最適化、予知保全、サプライチェーン全体の効率化など、幅広い領域で現場の生産性と競争力の向上を支えています。
従来のような経験や勘に頼る運用から、データに基づく科学的な現場マネジメントへと、ものづくりの現場が大きく変わり始めているのです。

製造業におけるデジタルツインの構成要素

デジタルツインは、さまざまな技術が連携して初めて機能します。ここでは、製造業での主な構成要素について解説します。

IoTとリアルタイムデータ連携

IoTは、デジタルツインの基盤となる技術です。工場内の設備や生産ラインに設置したセンサーから、温度、振動、稼働状況などのデータをリアルタイムで取得します。このデータは、ネットワークを通じてクラウドやサーバーに集約され、仮想空間のデジタルツインに反映されます。
こうしたリアルタイムデータ連携により、現場の状況を即座に把握でき、異常の早期発見や迅速な対応が可能になります。たとえば、機械の温度上昇や振動の変化を検知し、故障の予兆をつかむこともできます。
IoTによるデータ収集は、現実世界と仮想空間をつなぐ重要な役割を果たしています。

3Dモデリングと可視化技術

デジタルツインのもう一つの柱が、3Dモデリングと可視化技術です。BIMやCAD、GISなどの設計データをもとに、工場や設備、製品の3Dモデルを作成します。そうして、現場のレイアウトや設備配置、製品構造を仮想空間で忠実に再現できます。
さらに、リアルタイム3Dエンジンを活用することで、インタラクティブな可視化やシミュレーションが可能となります。具体的には、作業員が仮想空間内で設備の動作を確認したり、ラインの変更後の影響を事前に検証したりできます。
3D可視化は、現場の理解を深め、意思決定を迅速にするためのツールです。

AIとシミュレーション

AIや機械学習は、デジタルツインの高度化に欠かせません。収集した膨大なデータをAIで解析し、異常の兆候を自動で検知したり、最適な運用シナリオを提案したりします。
また、what-ifシミュレーションを活用すれば、現実世界で発生しうるさまざまな課題やトラブルを仮想空間で事前に検証できます。たとえば、設備の故障や生産計画の変更が全体にどのような影響を与えるかを、シミュレーションで確認できます。
AIとシミュレーションの融合により、現場の意思決定がより科学的かつ迅速に行えるようになります。

製造業におけるデジタルツインのメリット

デジタルツインの導入は、製造現場に多くのメリットをもたらします。ここでは、主な利点について具体的に説明します。

品質向上・リスク削減

デジタルツインを活用すると、製品や設備の状態をリアルタイムで監視でき、異常を早期に発見しやすくなります。
また、仮想空間での試験や検証を通じて、現実のリスクやコストを大幅に減らせます。たとえば、設備の新しい運用方法を仮想空間で試し、問題がないか確認した上で現場に導入できます。
このように、デジタルツインは品質向上とリスク削減の両立に貢献します。

オペレーションの効率化・標準化

デジタルツインを使えば、作業手順や生産計画を仮想空間で事前に検証できます。最適な運用方法を見つけやすくなり、現場全体の効率化が進みます。
さらに、作業員への3Dトレーニングや遠隔支援も実現でき、教育の効率化や作業の標準化が進みます。
現場のノウハウを仮想空間で共有できるため、属人化の解消にも役立ちます。

コスト削減・開発リードタイム短縮

デジタルツインを活用することで、試作や設計変更をデジタル空間で何度も繰り返せます。その結果、実際の試作回数が減り、コストや期間を圧縮できます。
また、ダウンタイムや不良品の発生も抑制できるため、全体のコスト削減につながります。
製品開発や生産プロセスのスピードアップを実現し、市場投入までのリードタイムを短縮できます。

アフターサービスの充実・技術継承

デジタルツインを使った遠隔保守やメンテナンスが可能です。現場に行かなくても、仮想空間で設備の状態を確認し、必要な対応を指示できます。
また、ベテラン技術者のノウハウをデジタル化し、若手への伝承を支援します。技術継承の課題も解消しやすくなるでしょう。

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製造業にデジタルツインを導入する方法

デジタルツインの導入には、段階的なプロセスと現場特有の課題への対応が求められます。ここでは、導入の流れと主な課題について解説します。

デジタルツインを導入する手順

デジタルツイン導入は、次のようなステップで進めます。

1. IoTセンサーやネットワークを整備し、現場からデータを収集できる基盤を構築
2. 設計データや現場情報をもとに、3Dモデルや仮想空間を作成
3. データ連携や可視化、シミュレーション機能を実装
4. AIを活用した最適化や予測モデルを導入し、現場の課題解決に役立てる
5. 実運用と改善のサイクルを確立し、継続的な現場改善を目指す

このように、段階的にシステムを構築し、現場のニーズに合わせて拡張していくことが重要です。

製造業のデジタルツインの課題

デジタルツイン導入には、いくつかの課題も存在します。
まず、初期投資やシステム統合の難易度が高い点が挙げられます。既存の設備やシステムとの連携をどう進めるかがポイントです。
また、データの品質やセキュリティの確保も重要です。正確なデータを安定的に取得し、外部からの不正アクセスを防ぐ対策が求められます。
さらに、人材育成や組織横断的な推進体制の構築も不可欠です。現場の担当者だけでなく、IT部門や経営層も巻き込み、全社的な取り組みとする必要があります。

製造業でのデジタルツインの活用事例3つ

デジタルツインは、国内外のさまざまな製造業で導入が進んでいます。ここでは、代表的な事例を紹介します。

先進的な事例として、BMWや日立建機などの事例を取り上げます。

BMW：グローバル工場の3Dデジタルツイン化

BMWは、世界中の自動車工場を3Dスキャンし、仮想空間で生産ラインの最適化や新設計の検証を実施しています。その結果現場ごとの違いを吸収しつつ、グローバルでの生産効率向上を実現しています。

参考：BMW

日立建機：建設現場のリアルタイムデジタルツイン

日立建機は、建設現場全体の進捗管理や機械の自律運転にデジタルツインを活用しています。リアルタイムデータをもとに、現場の状況を把握し、効率的な運用を実現しています。

参考：日立建機

国内製造業の多様な活用

日本国内でも、デジタルツインの活用が広がっています。
たとえば、東芝はMR（複合現実）を活用して現場作業の効率化を進めています。川崎重工は工場全体をメタバース化し、遠隔地からの管理やシミュレーションを実現しています。ダイキンは製造ラインのロス削減に取り組み、旭化成は遠隔地からの作業指導で従業員の負担を軽減しています。
これらの事例は、デジタルツインが現場の課題解決や新たな価値創出に貢献していることを示しています。

参考：東芝

製造業のデジタルツインが可能なUnity Industry

Unity Industryは、製造業のデジタルツインを支援するソリューションです。リアルタイム3D技術を駆使し、現場の課題解決や業務効率化を後押しします。

Unity Industryとは

Unity Industryは、ゲームエンジンとして世界的に知られるUnityを産業分野向けに最適化したリアルタイム3D開発スイートです。
製造業や自動車、建築、エネルギーなど多様な分野で、デジタルツインやシミュレーション、VR/ARコンテンツの開発を支援します。
Unity Industryの導入によって、現場のデジタル化が加速し、より高精度な仮想空間の構築が可能です。

Unity Industryには、製造業向けに特化した多くの機能があります。
たとえば、40種類以上の3D・CAD・BIMファイルをインポートでき、多様な設計データを統合できます。 リアルタイム3Dによる高精度なビジュアライゼーションも可能で、現場の状況を直感的に把握できます。
また、PCやモバイル、HMDなど幅広いプラットフォームに対応しており、現場やオフィス、遠隔地でも同じ仮想空間を共有できます。 AR/VR/MRによる没入型体験も提供でき、インタラクティブな操作やシミュレーションも簡単に行えます。

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Unity Industryの導入メリット

Unity Industryを導入することで、現場のデジタルツイン構築がより効率的に進みます。 専門知識がなくても直感的に3Dモデルを操作・編集できるため、現場担当者も積極的に活用できます。
また、大規模プロジェクトにも対応したサポート体制（Industry Success）があり、安心して導入を進められます。 開発効率の向上やコスト削減、短期間での市場投入も実現しやすくなります。 さらに、専任アドバイザーによるオンボーディングやトレーニング支援も充実しているため、現場への定着もスムーズです。

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製造業のデジタルツインについてまとめ

製造業におけるデジタルツインは、現場の課題解決や競争力強化に不可欠な技術となりつつあります。IoTやAI、3Dモデリングなど複数の技術を組み合わせることで、生産性向上やコスト削減、品質管理の高度化が実現できます。
Unity Industryを活用すれば、リアルタイム3D技術による高精度なデジタルツイン構築と効率的な運用が可能です。デジタルツインとUnity Industryを組み合わせることで、製造業はより柔軟で効率的な現場運用や新たな価値創出を実現できます。今後、こうした先進技術の活用が、ものづくり現場の進化と持続的な成長を支えていくでしょう。