製造現場における労働安全衛生システム最適化ツールとしてのデジタルツイン

現代社会において、デジタル技術は製造や管理を含む人間のあらゆる活動分野でますます重要な役割を果たすようになっています。有望な方向性の一つとして、実際のオブジェクトやプロセスの仮想モデルである企業のデジタルツイン（Digital Twin、DT）の活用が挙げられます。これらのモデルは、最新の情報技術と数学的手法を用いて構築され、企業の現状に関する正確かつ最新のデータを取得し、将来の発展を予測することを可能にします。

デジタルツインとは何か？

デジタルツイン（以下、DT）とは、システムのさまざまなコンポーネントの数学的モデルのセットで構成され、センサーから継続的に情報を収集する学習型システムです。この情報は実際の試験結果に基づいて修正され、システムはライフサイクル全体を通じてその挙動を予測します。デジタルツインにより、現実世界における実際のオブジェクトの挙動をシミュレートすることが可能になります。

デジタルツインの概念は、リアルタイムのモニタリング、モデリング、予測という明確な利点を持つ革新的な統合ツールとして、約20年前に初めて提唱されました。本質的には、実際のオブジェクトとデータをやり取りする仮想のコピーです。それ以来、この用語は一般的になり、デジタルツイン自体も年々新たな機能を獲得しています。

リアルタイムのモニタリングとデータ収集におけるデジタルツインの能力は、シミュレーション環境内での物理的オブジェクト同士の相互作用、および企業情報システム内の外部環境との相互作用に依存します。データ分析は、ビッグデータ処理アルゴリズムと機械学習ツールに基づいています。これらの技術の組み合わせと、1つまたは複数のプロジェクトでの実装には、技術的な能力、深い知識、そしてスキルが必要です。

最近までデジタルツインの構築は非常に困難な課題でしたが、モノのインターネット（IoT）、5Gネットワーク、クラウドコンピューティング、人工知能（AI）といったデジタル技術の飛躍的な発展により状況は一変し、今日、デジタルツインは主要なテクノロジートレンドの一つとなっています。

デジタルツインはどのように機能するのか？

デジタルツインは、実際のオブジェクト、その仮想コピー、およびそれらの間での継続的なデータ交換という3つの主要コンポーネントで構成されています。そのユニークな点は、入力データの設定に、同時に動作している実際のデバイスのセンサーからの情報が使用されることです。運用はリアルタイム（オンライン）でもオフラインでも可能であり、その後、デジタルツインの出力データと実際のデータを比較し、異常を検知してその原因を特定することができます。

HSE担当者にとってのデジタルツイン活用のメリットとは？

HSE担当者にとって、デジタルツインはリスク分析、製造現場の安全確保対策の計画と管理、および従業員教育の分野で新たな可能性を切り拓きます。

• リスクアセスメント： デジタルツインを使用すると、企業のあらゆる固有の特徴やさまざまなコンポーネント間のつながりを考慮した詳細なモデルを作成できます。これにより、リスク分析を実施して最も脆弱な箇所やプロセスを特定できるほか、異常事態の防止や従業員の負傷リスクを低減するための対策を策定することが可能になります。
• 対策の計画とモニタリング： デジタルツインは、設備の更新、新技術の導入、作業手順の変更など、計画されているHSE対策の効果を事前に評価する機会を提供します。これにより、最も効果的なソリューションを選択できるだけでなく、導入のすべての段階で対策の進捗状況を追跡することが可能になります。
• 従業員教育： デジタルツインは、従業員教育のためのシミュレーターとして活用できます。これにより、現実に極めて近い環境で従業員を訓練することができ、教育の効率を高め、実際の業務におけるミスの可能性を低減します。さらに、デジタルツインの使用は、仮想モデルによって人間や環境へのリスクなしに試験を実施できるため、HSEに関するテストや調査のコストを大幅に削減できます。

しかし、デジタルツインの活用には、HSE分野の専門家であっても情報技術に関する一定の知識とスキルが求められることを改めて指摘しておく必要があります。したがって、これらの可能性を十分に活用するためには、HSE担当者に対して追加のトレーニングを実施し、スキルアップを図る必要があります。

このように、企業のデジタルツインはHSE分野において有望な方向性であり、業務効率の向上と職場環境の改善を可能にします。