【2025年最新】製造業DXの切り札「デジタルツイン」とは？FA業界の動向と活用事例を徹底解説！

2025 9/08

2025年7月26日 2025年9月8日

「熟練技術者のノウハウをどう継承すればいいのか…」「激化する価格競争の中で、どうやってコストを削減し、生産性を上げればいいのだろう？」「顧客の多様なニーズに、もっと迅速に応えたい…」

製造業の現場で、このような課題に頭を悩ませていませんか？

人手不足、グローバルな競争激化、サステナビリティへの要求など、現代の製造業は複雑で困難な課題に直面しています。こうした状況を打破する切り札として、今、世界中のFA（ファクトリーオートメーション）業界で熱い視線が注がれているのが**「デジタルツイン」**技術です。

この記事では、そんなデジタルツインの基本から、FA業界における最新動向、国内外のトップ企業による驚きの活用事例、そして導入を成功させるための秘訣まで、網羅的に、そして分かりやすく解説します。

この記事を書いた人

某電機メーカーエンジニア
エンジニア歴10年以上

今さら聞けない「デジタルツイン」とは？なぜ製造業で必要なのか

デジタルツインとは、一言でいえば**「物理世界のモノやコトを、そっくりそのままサイバー空間に再現した“デジタルの双子”」**のことです。

単なる3Dモデルと侮ってはいけません。デジタルツインのすごいところは、工場内の機械や生産ラインに取り付けられたIoTセンサーからリアルタイムで送られてくる膨大なデータと常に同期し、物理世界の「今」の状態を寸分たがわず再現し続ける点にあります。

この技術がなぜ今、これほどまでに注目されているのでしょうか。その背景には、IoTセンサーの低価格化、AI（人工知能）やVR/AR（仮想/拡張現実）といった関連技術の飛躍的な進化があります。これらの技術がパズルのピースのように組み合わさったことで、かつては夢物語だったデジタルツインが、ついに現実的なソリューションとして花開いたのです。

世界のデジタルツイン市場は、年平均30%以上という驚異的なスピードで成長しており、その中でも製造業が最大の牽引役となっています。これは、デジタルツインが製造業の抱える根深い課題を解決する強力な力を持っていることの何よりの証拠です。

デジタルツインがもたらす7つの革命的メリット

デジタルツインを導入することで、具体的にどのようなメリットが得られるのでしょうか。ここでは代表的な7つの効果をご紹介します。

コスト削減と効率化 仮想空間での試作品製作やシミュレーションは、現実世界に比べてはるかに低コストかつ短時間で実行できます。高価な物理プロトタイプを何度も作る必要がなくなり、開発・製造コストを大幅に削減できます。
開発リードタイムの劇的短縮 ある事例では、デジタルツインの活用により、製品の市場投入までの期間が50%も短縮されたと報告されています。仮想空間で設計と生産準備を同時に進めることで、変化の速い市場ニーズに素早く対応できるのです。
品質向上とリスク低減 設計段階で製品の弱点を洗い出したり、生産ライン稼働前に潜在的なトラブルを予測したりできます。これにより、製造現場でのリスクを未然に防ぎ、製品品質を安定させることが可能です。
「止まらない工場」へ！予知保全の実現 設備の稼働データをリアルタイムで監視・分析し、「この部品は、あと〇日で故障する可能性が高い」といった故障の予兆を検知します。これにより、突発的な故障による生産停止（ダウンタイム）を未然に防ぎ、計画的なメンテナンスが可能になります。
熟練の技を未来へつなぐ技術継承 デジタルツインは、熟練技術者が持つ暗黙知のノウハウや判断プロセスをデータとして可視化し、形式知として共有・継承する強力なツールとなります。経験の浅い作業員でも、熟練者と同等の判断を下せるよう支援します。
新たな収益源を生むアフターサービス 製品出荷後も、顧客先での稼働データを収集・分析。最適なメンテナンスを提案したり、ソフトウェアを遠隔でアップデートしたりすることで、新たなサービス事業を創出できます。これは、従来の「売り切り」モデルからの脱却を意味します。
サステナビリティへの貢献 エネルギー消費量やCO2排出量をシミュレーションで最適化し、環境負荷の少ない持続可能な製造プロセスを実現します。企業の社会的責任（CSR）への対応という点でも、その重要性は増しています。

【図解】デジタルツインを支える5つのコア技術

デジタルツインは、複数の最先端技術が連携することで成り立っています。ここでは、その中核をなす5つの技術を簡単にご紹介します。

データ収集（IoTセンサー＆コネクティビティ） 温度、圧力、振動などを計測する多種多様なIoTセンサーが、物理世界の「今」をデータ化します。このデータがデジタルツインの生命線です。
仮想モデル化（3Dモデリング＆シミュレーション） 収集したデータとCADデータなどを基に、物理法則に従って動く仮想モデルを構築します。この仮想空間で「もしこうしたらどうなるか？」というシミュレーションを繰り返します。
知能化（AI/機械学習） AIが膨大な稼働データを分析し、人間では気づけないような異常の兆候や最適な稼働パターンを発見します。これにより、予知保全やプロセスの自動最適化が可能になります。
データ処理基盤（クラウド＆エッジコンピューティング） 膨大なデータを効率的に処理するための基盤です。現場（エッジ）でリアルタイム処理を行い、クラウドで大規模なデータ分析や長期保管を行うなど、役割を分担します。
可視化（VR/AR） 分析結果を人間が直感的に理解するためのインターフェースです。VRゴーグルで仮想工場を歩き回ったり、ARグラスを通して現実の機械に作業指示を重ねて表示したりできます。

【国内外の事例】製造現場はデジタルツインでこう変わる！

理論だけでなく、実際にデジタルツインはどのように活用されているのでしょうか。国内外の先進的な事例を見ていきましょう。

設計から保守まで、あらゆる場面で価値を創出

設計・開発： 仮想空間で試作品（デジタルプロトタイプ）を何度もテスト。物理的な試作品の数を減らし、開発期間とコストを大幅に削減します。
生産準備： 新しい生産ラインの立ち上げを、まず仮想空間で実施（バーチャルコミッショニング）。制御プログラムのバグ出しや設備の干渉チェックを事前に行い、現地での調整期間を劇的に短縮します。ある事例では、プログラミング時間を75%、手戻りを**90%**も削減したと報告されています。
製造・運用： 工場全体の稼働状況をリアルタイムで監視し、生産のボトルネックを特定。常に最適な状態で工場を稼働させ続けます。
保守・サービス： まさにテスラ社がその代表例です。彼らは車両のデジタルツインを活用し、遠隔からのソフトウェアアップデート（OTA）によって常に車の性能を最新の状態に保ち、新たな価値を提供し続けています。

世界のトップ企業はこう動いている

シーメンス（Siemens）： 「製品」「生産」「実績」の3つのデジタルツインを連携させ、設計から保守まで一貫した最適化ループを構築。自社の工場で材料循環を40%削減するなど、その効果を自ら証明しています。
ロックウェル・オートメーション（Rockwell Automation）： 物理エンジンを搭載した高精度なシミュレーションソフト「Emulate3D」を核に、バーチャルコミッショニングで絶大な強みを発揮。リスクゼロでの設備立ち上げを目指します。
三菱電機： FAとITを連携させる「e-F@ctory」構想を推進。自社工場でデジタルツインを活用し、完全自動化ラインをあえて「人とロボットの協働ライン」に見直すことで、省スペースと多品種少量生産への柔軟性を両立させるという興味深い成果を上げています。
ファナック（FANUC）： 得意とするCNC（数値制御装置）とロボットに特化。実機の動きを寸分たがわず再現する「高忠実度」のシミュレーターを提供し、オフラインで作成したプログラムがほぼ手直しなしで実機で動くレベルの信頼性を誇ります。

導入の前に知っておきたい「3つの壁」と乗り越え方

これほど強力なデジタルツインですが、導入への道は平坦ではありません。成功のためには、事前に「3つの壁」の存在を認識し、対策を練ることが不可欠です。

技術の壁：データ、統合、セキュリティ
- 課題： 異なるメーカーや年代の設備が混在する工場では、データの形式がバラバラ。また、既存の基幹システム（ERP/MES）との連携も一筋縄ではいきません。さらに、サイバーセキュリティ対策は最重要課題です。
- 対策： 全社的なデータ管理ルール（データガバナンス）を策定し、データの品質を担保することが第一歩です。
組織の壁：人材、ROI、文化
- 課題： 機械、IT、データサイエンスなど複数の専門知識を持つ人材は希少です。また、多額の初期投資に対する費用対効果（ROI）を事前に証明することも難しく、既存のやり方に固執する現場の抵抗も大きな障壁となり得ます。
- 対策： まずは課題が明確で効果を測定しやすい領域でスモールスタートし、成功体験を積み重ねることが重要です。その成功事例が、全社展開への説得材料となります。
パートナーシップの壁
- 課題： 全てを自社だけでやろうとすると、膨大な時間とコストがかかります。
- 対策： 自社にない知見や技術を持つベンダーやシステムインテグレータなど、信頼できる外部パートナーを積極的に活用しましょう。成功の鍵は、単なる発注先ではなく、ゴールを共有できるパートナーシップを築くことです。