建築業界はデジタル変革の真っ只中にあり、デジタルツインは新しいプロジェクトや開発を設計、管理するための「ホットな」テクノロジーです。
物理資産の仮想表現の使用は、特に航空宇宙産業や海洋探査産業において何年も前から行われています。
コンピュータ支援設計 (CAD) アプリケーション、特に物理的なオブジェクトの3D視覚化を作成できるアプリケーションの登場以来、物理的な世界の仮想表現を持つというアイデアが生まれました。
現在、IoTデバイスと接続性が大規模に導入され、デジタル ツインの概念が農業、輸送、自動車、医療、建設など、多くの業界に導入されつつあります。
デジタルツインが建築業界に到来
不動産管理者やITプロフェッショナルにとって最大の課題は、既存の建物や新しい建物に存在するレガシー システムです。建物の耐用年数が少なくとも半世紀であることから、ほとんどの最新施設に導入されている自動化システムは、長年、場合によっては数十年にわたって稼働するように設計されています。
新しい建物、特にオフィス用の建物が納品されると、建築業者は、通常CDまたはDVDの形式で、すべての仕様と操作マニュアル、および多くのサブシステムに関する印刷された書籍を所有者に引き渡します。建物の管理者とメンテナンス担当者は、文書を検討し、必要に応じてメンテナンス作業と修理を実行できるように準備する必要があります。
建物のデジタルツインの概念は業界にとってまだ目新しいものであり、機能的なデジタルモデルの作成にテクノロジー企業に協力を求めるのは、先見性のある企業だけです。幸いなことに、エネルギー効率の向上の必要性と強力な分析およびセンサーデータの可能性により、この破壊的技術への関心が高まっています。
こうした傾向により、入居者にとってコストとエネルギーを節約する機会が生まれ、競争の激しい市場で新たな人材を引き付け、維持できるようになります。高度なテクノロジーにより、オーナーはコストを削減し、建物内でユニークな体験を提供できるようになります。
MicrosoftやSiemensなどの企業は現在、IoTセンサーとデジタル ツイン テクノロジーを使用して関係者を支援し、単一の画面でシミュレーションを実行し、設計を完成させ、問題を迅速に特定できるようにしています。他の多くの業界と同様に、建設業者は現在、自社の分野でデジタル経済を導入する上でテクノロジー企業に支援を求めています。
テナントにとって、こうした傾向は、競争の激しい市場で新たな人材を引き付け、維持するだけでなく、コストとエネルギーを節約する機会も生み出します。所有者にとって、高度なテクノロジーはコストを削減し、建物内でユニークな体験を提供する機会を提供します。
デジタルツインの破壊
モノのインターネット (IoT) と接続デバイスの急増により、ほとんどのシステムとスペースに、機器や操作に関する情報を継続的に送信できる多数のセンサーを装備することが可能になりました。さらに、エレベーターの起動、照明の変更、部屋やスペースの温度の調整など、ほとんどの操作を中央制御システムから実行できるようになりました。
3D CAD表現とリアルタイム接続を使用することで、このテクノロジーを使用して建物全体のリアルな画像を作成し、モデルを使用して潜在的な問題を検出して強調表示し、複雑な制御パネルの代わりにモデル上で通常の制御機能を実行できるようになりました。
幸いなことに、何年も前に建築業界全体が紙からデジタルへと移行したため、以前は「設計図」と呼ばれていたものはすべて、現在では詳細なCAD図面やモデルになっています。さらに、多くの HVAC、サーモスタット、エレベーター、ゲート、セキュリティ システム、その他の建物システムには、 イーサネット、 Wi-Fi、セルラー ネットワーク、または LPWANを介した接続が組み込まれています。
シミュレーションと予防保守はデジタルツインの最も重要な利点です
デジタル ツインにより、組織はリアルで没入感のある環境で物理的な資産と対話できるようになります。
「シミュレーションは、デジタルツインを備えた重要なキラーアプリの1つです。「何かのデジタルレプリカを作成したら、起こり得るシナリオをシミュレートし、目標を定めて洞察を見つけられるようになることが、デジタルツインの重要な部分です」と、MicrosoftのAzure IoT担当コーポレートバイスプレジデントであるSam George氏は言います。 「ある意味では、建物や工場、エネルギー供給などにIoTデバイスを設置することで、そのことを知る機会が得られます。しかし、多くの点で、これらの環境をデジタル ツインでモデル化すると、建物自体がアプリケーションになります。そして、私たちは物理的な世界とやりとりすることに慣れているので、組織内の誰にとってもそれは非常に簡単にわかります。」
デジタルツインや拡張現実などのテクノロジーを使用することで、建築設計者は環境をシミュレートして空間の最適な使用方法を決定し、外部表面への天候の影響を計算し、換気および気候制御システムを最適化し、より持続可能な環境を作り出すことができます。
「当社は、デジタルツイン内のさまざまなソースからのデータを統合し、分析を強化し、効率性を高めるための行動をとることを期待しています。エネルギー効率を最大化して、コストと温室効果ガスの排出を削減します」と、ブルックフィールド・プロパティーズのグローバル企業開発責任者であるケビン・ダネヒ氏は語っています。 「古い建物や新しく取得した建物では、エネルギーと温室効果ガスの排出量を20パーセント以上節約できる可能性があります。」
ビル管理者は、さまざまなシステムのパフォーマンスを監視し、潜在的な問題の兆候を早期に検出し、将来の問題を回避するために必要な予防保守を実行できます。さらに、データ収集が進むにつれて、メンテナンス操作を調整することで、時間の経過に伴うコンポーネントとシステムのパフォーマンスを「予測」できるようになります。
このレベルの接続性を実現し、デジタル ツインの可能性を活用できるようにするには、業界の関係者がシステムをオープンにして協力する必要があります。
「一つは、接続の容易さが必要だということだと思います。「あらゆる種類のシステムをできるだけ迅速かつ簡単に、そしてできるだけ少ない労力で接続できるようにする必要があります。そうして初めて、そのデータから価値を引き出すことを実際に考え始めることができるからです」と、シーメンスのSaaSセールス担当グローバル責任者であるElisa Rönkä 氏は述べています。「それでも、自我システムよりもエコシステムを重視するアプローチのような、この種の非独占的なアプローチもあります。さまざまなプレイヤーを招待してそのデータを活用し、発明し、新しいソリューションと価値を生み出すことができます。」
3Dビデオゲームからデジタルツインまで
デジタル ツインにより、組織はリアルで没入感のある環境で物理的な資産と対話できるようになります。特にビデオゲーム向けの主要な3D開発プラットフォームとして人気があることで知られるUnity Technologiesは、現在、多くのアプリケーション向けにリアルな3D表現を実現する多様なサービスを提供しています。
Unityやその他の企業は、拡張現実と仮想現実、および「メタバース」の可能性を利用して、建物全体やその他のインフラストラクチャを管理することに賭けています。
Unityの垂直部門担当ゼネラルマネージャー兼副社長のJulien Faure氏は、次のように述べています。「リアルタイム3Dのデジタル ツインにより、最も必要としている人々にサービスを拡大することができます。 現場作業員からカスタマー サービス担当者まで、たとえばHoloLens 2を使用して拡張現実でガイドしたり、メンテナンス タスクをキャプチャしてマスター モデルにフィードバックしたりすることができます。」
「物理環境のデジタル フットプリントを作成することで、どのように生産されているか、どこにリスクがあるか、潜在的な災害をどのように回避できるかを理解するのに役立ちます」と、 Siemens CIOのHanna Hennig は述べています。「私はデジタルツインを強く信じています。これはクラウドなどのテクノロジーによってのみ可能となり、膨大な量のデータを処理して、より少ない資源でより多くを生産することで持続可能性を向上させる方法を理解することができます。」
