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Unityで実現するデジタルツインとは?メリット・活用例などをご紹介!

  • 2024/01/20
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AIちゃん
AIちゃん

Unityとデジタルツインはどんな関係性なんだろう?

有村先生

デジタルツインの3Dモデルの多くはUnityで作られているんです!。今回は、デジタルツインとUnityについて詳しく解説していきます。

目次

デジタルツインとは?

デジタルツインとは、実際の空間にある情報をIoTなどで集め、そのデータをもとにバーチャル空間に現実世界を再現する技術を指します。

現実世界をバーチャル空間へコピーした、言わば「鏡の中の世界(ミラーワールド)」であり、この相似性から「デジタルの双子(デジタルツイン)」とも表現されます。

IoTなどで現実空間から収集した膨大なデータをもとに、仮想空間上でAIが分析やシミュレーションを実施し、現実空間へフィードバックすることで、変化にいち早く反応し、事前に問題発生を防ぐことが可能となります。

デジタルツインのメリット

現在、デジタルツインはすでに製造業、建設業、物流業などの産業課題解決に活躍し、社会課題の解決などにも期待を集めています。具体的には、製造ラインの一部を変更する場合など、事前にデジタルツイン上でテスト運営することで、開発期間やコストの削減が見込めます。また、IoTを活用してリアルタイムの情報も取り込んでいくことで、商品の故障予知に役立てることもできます。

有村先生

ここではデジタルツインの主なメリットをご紹介します。

試作期間の短縮・コスト削減

これまでのモノ作りでは、製品を完成させるまでに何度も試作を繰り返す必要があり、コスト(時間、人員、費用)が大きな負担になっていました。一方デジタルツインでは、現実の環境を反映した仮想空間で試作を行うことができるため、試作期間が大幅に短縮され、かつコストを大きく削減することが可能になるのです。

品質の向上・リスク低減

全てが仮想空間で完結するデジタルツインはトライアンドエラーが容易にできるため、製品の試作をローコストで繰り返すことが可能です。これにより、細かな欠陥の洗い出しが可能となり、完成品の品質の向上につながります。また、製造ラインも含めた検証・予測ができるため、製造時におけるリスクの低減も期待できます。

予知保全の実現

製造の現場においても、デジタルツインは大きな力を発揮します。工場設備などで異常が発生した際、ライン上に設置された各種センサーが状況をリアルタイムに正しく伝えることで、遠隔地においても正しい状況判断・原因究明ができます。また、蓄積された情報から将来的な故障の予測し、対策する予知保全も可能となります。

デジタルツインの活躍

デジタルツインの活用例

3D都市モデルを整備・オープンデータ化し誰でも利用可能に(国土交通省「PLATEAU」)

国土交通省は2020年4月、3D都市モデル整備・活用・オープンデータ化のプロジェクト「PLATEAU(プラトー)」を公開しました。国内の3D都市モデルを、デジタルツインとして誰もが利用できるというもので、全国56都市のオープンデータ化を完了しています(2022年6月時点)。仮想空間での街歩き体験を提供する「バーチャル新宿」や、渋谷区のさまざまなデータを可視化してスマートな街作りを目指す「デジタルツイン渋谷プロジェクト」など、街中でもすでにデジタルツインの利活用が始まっています。

モノやサービスが情報でつながる街をつくるための検証に活用(トヨタ自動車)

トヨタ自動車が2021年2月に着工した「Woven City(ウーブン・シティ)」は、モノやサービスが情報でつながる時代を見据え、テクノロジーやサービスの実証実験をする都市です。技術開発や検証をスピーディに行うためのプラットフォームとして、デジタルツインを活用しています。自動運転やモビリティ、ロボットなど新領域のテクノロジーを仮想空間上でシミュレーションします。同社は自動車という業界の枠を超え、社会問題解決のイノベーションに取り組むとしています。2025年に実際の入居が開始される予定です。

デジタルツインで「止まらない工場」を実現しロスを低減(ダイキン工業)

エアコンや化学製品などを製造するダイキン工業は、2018年に建て替えを行った堺製作所臨海工場において、デジタルツインを用いた新生産管理システムの稼働を2020年より開始しています。製造ライン上に設置した各種センサーから取得した生体データ、制御データ、温度・CO2濃度データなどをリアルタイムでデジタルツイン上に反映し、異常予測機能を用いて重大インシデントを未然に防ぐ取り組みを行っています。これにより、前年度比で3割強のロスを削減できる見込みです。

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デジタルツインの市場規模と今後の展望

2022年2月に発行されたBCC Research「デジタルツイン:世界市場2026年予測」によると、デジタルツインの世界における市場規模は2021年では49億ドル、2026年には約502億ドルにのぼるとし、市場での平均年成長率は59.0%に達すると予測されています。

デジタルツインはすでに一定の成果を上げているものの、まだまだ発展途上であり、さまざまな課題が残っています。

現在のデジタルツインは、目的に応じて作成・利用されているため、分野や領域を超えて相互連携させることはむずかしい状況です。

しかし近い将来、実世界のさまざまな対象においてデジタルツイン化が進むことで、分野や領域を超えた大規模なシミュレーションが行われることが予想されます。

そうして多様なモノ・ヒト同士が、実世界の制約を超えてデジタルツイン上で高度に相互作用することができれば、SDGsの目標達成などあらゆる社会的課題の解決につながると期待されています。

有村先生

ここから、いよいよデジタルツインとUnityの関係性について説明していきます。

デジタルツインの物理エンジンはUnityで組まれている

実は、このデジタルツインの実現を、Unityが後押ししています。

ゲーム開発になくてはならないUnity。しかし、そのポテンシャルはゲームだけにとどまりません。Unityを用いてデジタルツインを実現することで、リアル空間では実施が難しいシミュレーションを行えるようになるため、さまざまな産業において活用されているのです。

Unityとは

Unityとは、ユニティ・テクノロジーズ社が提供する、ゲーム開発プラットフォームです。Unityは、3Dゲーム開発の手軽さとその物理エンジンが有名ですが、2Dゲーム開発にも対応しています。

公式サイトでは「Game Engine」とありますが、実際にはゲームエンジンのみならず、開発環境や実行環境も含む「ゲーム開発プラットフォーム」と言った方が正しいでしょう。

Unityの特徴

マルチプラットフォームに対応している

Unityで開発したゲームは、Windows、Mac、Linuxなどのデスクトップや、iOS、Androidなどに対応することができます。

他にも、PlayStation 3/4/、Xbox 360、Wii Uなどのコンソールゲーム、そしてプラグイン(Unity Web Player)がインストールしてあるWEBブラウザーなども多岐にわたって配布・販売、利用することができます。つまり、Unityで作ったゲームはほぼすべての端末で利用できるということです。

アセットストアが充実している

アセットストアとは、ユーザーが自分で作成したプログラムの部品や 3D の素材などを登録して公開・販売する事ができて、他のユーザーはその部品を簡単に利用することができるプラットフォームのことです。

この仕組みによって、豊富な機能拡張ができたり、効率の高い開発を行ったりすることができます。

ノンプログラミングでゲームが開発できる

従来、本格的な3Dゲームの開発などは複雑で困難とされてきましたが、Unityではノンプログラミングで3Dキャラクターを動かすことができます。3Dのゲームステージを設置したり、専門知識がなくても物理エンジンをすぐに導入できたりすることも可能です。

ただ、細部にこだわる場合には、プログラミングが必要になります。

Unityで使うことができるプログラミング言語は、「JavaScript」「C#」「Boo」の3つです。

今までの3Dゲーム開発で必要だった、「C」、「C++」を使ったことがなくても、ゲームを作ることができるというのがUnityが人気を得た要因と言えるでしょう。ただ、「JavaScript」は通常の「JavaScript」とは多少異なり、「Unity用JavaScript」となっているので、注意が必要です。

Unityの活躍

Unityが特に力を発揮するのが、「デジタルツイン」の実装です。

デジタルツインを現実レベルにまで落とし込む手助けをしてくれるのが、Unityが実装している3DモデリングプラグインのPrespectiveです。

Prespectiveとは

PrespectiveはUnityのリアルタイム3D技術をより活用するために誕生したデジタルツイン向け機能の一種で、3Dモデルと外部データを接続し、システムを検証する役割を果たします。オープンプラットフォームとして提供が進められており、多様なデータソースに対して互換性を持っているのが特徴です。

これまでデジタルツインを想定せずに運用してきたCADデータや各種建築データも、Prespectiveを実装することでデジタルツインの実現に役立ち、次世代の建築テクノロジー運用を促進できます。

AIちゃん
AIちゃん

実際にはどんな所で使われているのかな?

Unityの活用例

Cyber Physical System

たとえば、「Cyber Physical Systemhttps://industry.unity3d.jp/case/32/というプロジェクトでは、Unityのサイバー空間上に建設現場を構築し再現することで重機情報や人の動きまで、施工現場のあらゆる情報を可視化し、シミュレーションすることを可能にしました。その結果、大幅な生産性向上を実現しました。

国土交通省のプロジェクト「PLATEAU」

そして、先ほども取り上げた日本全国の3D都市モデルを整備・オープンデータ化する国土交通省のプロジェクト「PLATEAU」公開に伴う、森ビル株式会社の「屋内外をシームレスにつなぐ避難訓練シミュレーション」でも、このPLATEAUのデータを活用し、火災が発生したときの避難シミュレーションをUnityで制作しています。建物を築年数ごとに色分けして倒壊危機の予測をしたり、目的地への避難ルートを確認したりすることが可能になりました。

有村先生

これらで活用されている3Dモデルは、すべてUnityで作成されています。

ゲーム開発だけでなく医療分野でのVRシミュレーター開発や自動車業界での設計、さらに建築業界の設計や施工など、様々なシーンでUnityの需要が増えてきています。

今後もUnityが活用される分野は増えていく可能性があることから、将来的にUnityエンジニアの需要はより高まるでしょう。

おわりに

今回は、デジタルツイン、Unity、2つの相互関係についてご説明しました。

デジタルツイン、Unityの活躍がお分かりいただけたのではないでしょうか。

デジタルツインは、製造業を中心にさまざまな領域において最適化や効率化、コスト削減を実現する技術として期待されています。構築にはやや高度な技術を要するなど、まだまだ課題は多くありますが、それが解消されれば私達の生活をより豊かにしてくれる可能性を秘めている技術であり、今後の展開に期待がかかります。

また、それを支えているUnityの需要も、今後ますます高まっていくと予測されています。

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