デジタルツインの作り方は？デジタルツインの業界別活用事例も紹介
「デジタルツインの作り方が知りたい」「製造業で予知保全に使えるのか気になる」という方は多いのではないでしょうか。
デジタルツインとは、現実世界の設備やシステムをデジタル空間にそっくり再現し、リアルタイムで同期させる仮想モデルのことです。特に製造業では、生産ラインの最適化や設備の予知保全で導入が進んでいます。
とはいえ、「どうやって作るのか」「どこから設計すればいいのか」「自社でも導入できるのか」が分からず、一歩を踏み出せない企業も少なくありません。
本記事では、デジタルツインの作り方5STEPと設計の進め方、導入タイミング、業界別の活用事例、費用相場までを解説します。製造業での予知保全・設備管理の具体例もあわせて紹介するので、ぜひ参考にしてみてください。
この記事の結論（30秒で読める）
- デジタルツインとは: 現実の設備をデジタル空間に再現し、センサーで常時同期する仮想モデル
- 作り方: 計画→データ収集→モデル作成→現実と同期→検証運用の5STEP
- 費用相場: 1ラインのスモールスタートで30万〜、工場全体の最適化で数百万〜数千万円規模
- 失敗しないコツ: 1フロア・1ラインの小規模から始め、効果検証してから拡大する
製造業での予知保全の全体像はデジタルツインとは？製造業の設備管理・予知保全の基礎ガイドで、費用の詳細はデジタルツインの費用相場で解説しています。まずは無料相談から検討する方も増えています。
そもそもデジタルツインとは何？
デジタルツインとは、現実世界の物理的な対象物やシステムをデジタル空間に再現した仮想モデルのことです。センサーから収集した実データを常時同期させる点が、単なる3Dモデルとの決定的な違いといえます。
例えば製造業では、工場の生産ラインをデジタル上に再現することで、生産効率の最適化やトラブルの予測が可能になります。また都市開発では街全体をデジタル化し、環境変化をシミュレーションすることで、より効果的な都市計画を立てられるでしょう。
また、デジタルツインとシミュレーションは、どちらも仮想空間で現実世界を模倣する技術ですが、明確な違いがあります。それぞれの違いは次の表をご覧ください。
| 内容 | デジタルツイン | シミュレーション |
|---|---|---|
| 対象 | 実際に存在する設備・建物 | 設計図に基づいた仮想の対象 |
| 目的 | 状態の常時監視、性能評価、予知保全 | 設計の検証、完成イメージの確認 |
| データ元 | リアルタイムのセンサーデータ | 設計図、3Dモデル |
| 更新頻度 | 常時（リアルタイム同期） | 都度（実行時のみ） |
一般的に、シミュレーションは対象を作る前の設計段階で様子を事前確認するものです。一方でデジタルツインは、現実の対象をデジタル上に再現し、常に最新の状態を確認できるようにするものだといえるでしょう。
デジタルツインの基礎や製造業での位置づけは、デジタルツインとは？製造業の設備管理・予知保全の基礎ガイドで詳しく解説しています。あわせて製造業のデジタルツイン活用事例もご覧ください。
デジタルツインの作り方5STEP
デジタルツインは、①計画→②データ収集システムの構築→③デジタルモデルの作成→④現実世界との同期→⑤検証と運用の5STEPで作成します。製造業なら1ラインから始めるのが失敗を防ぐ王道です。
ただし、デジタルツインを個人や自社だけで一から作るのは、難易度がかなり高くなります。専門技術や知見、センサー・BIMなどの環境構築が必要になるためです。
もしデジタルツインの作成に不安がある方は、制作実績3,000件以上の株式会社Advalayが相談に乗りますので、お気軽にお問い合わせください。
| STEP | 内容 | 期間の目安 |
|---|---|---|
| STEP1 | 計画をたてる | 2〜4週間 |
| STEP2 | データ収集システムの構築 | 1〜3ヶ月 |
| STEP3 | デジタルモデルの作成 | 2週間〜2ヶ月 |
| STEP4 | 現実世界とデジタル空間をつなげる | 1〜2ヶ月 |
| STEP5 | 検証と運用 | 継続 |
それぞれのSTEPを詳しく解説していきます。
STEP1：計画をたてる
まず、デジタルツインを導入する目的と対象を明確にしましょう。目的が曖昧なまま進めると、収集すべきデータや必要な精度が定まらず、費用対効果が見えなくなってしまいます。
例えば製造業で設備の予知保全を目指す場合、どの設備のどんな異常を検知したいかを先に決めます。振動・温度・稼働率などのうち、どの指標をデジタル化し分析するかを具体化することが重要です。
また、BIMなどのソフトウェアの選定や、センサー技術の導入範囲なども計画に含めましょう。
弊社Advalayでご相談をいただく際も、この計画段階で「対象範囲」と「見たい数値」の2点を先に固めていただくと、その後の見積もり精度が大きく変わります。逆にここが曖昧なまま3Dスキャンから着手すると、あとで必要なデータが足りず再撮影になるケースが実際にあります。
STEP2：データ収集システムの構築
STEP1での計画に基づき、現場や既存設備からデータを収集するシステムを構築します。デジタルツインの精度は、このデータ収集の質でほぼ決まるといえるでしょう。
例えば製造ラインなら、設備に温度センサーや振動センサーを設置し、稼働状況をリアルタイムでモニタリングします。建設現場であればドローンで進捗状況を空撮で記録するなど、対象に合わせた収集手段を選びます。
あわせて、作業員のデバイスから安全管理データを収集するシステムを導入するケースもあります。
STEP3：デジタルモデルの作成
収集したデータをもとに、対象設備やプロジェクトのデジタルモデルを作成します。3Dスキャンや点群データを活用すれば、現実に忠実な高精度モデルを短時間で構築できます。
例えば工場設備の3Dモデルを作成し、稼働時の負荷や熱、動線などの要素をシミュレーションします。このモデルには使用部材の特性やコスト情報なども含められ、変更の影響をすぐに確認できるのが特徴です。
弊社で工場1フロア（約1,500㎡）を3Dスキャンした際は、現地撮影が1日、点群データの処理・モデル化に約2週間というのが実測値でした。既存の図面が古く現況と食い違っている工場ほど、3Dスキャンからモデルを起こすメリットが大きくなります。
また施工や生産段階では、機械の動きや資材の配置なども含めた4Dモデルを作成し、工程の最適化を図ります。3Dスキャンの詳しい手法は3Dスキャンとは？仕組みと活用方法で解説しています。
STEP4：現実世界とデジタル空間をつなげる
デジタルモデルと実際の設備・現場のデータをリアルタイムで同期させるシステムを構築します。この同期こそが、デジタルツインをシミュレーションと分ける核心部分です。
例えば稼働中の設備の場合、空調・電力・エレベーターなどの稼働状況を常時反映させます。建設中であれば、現場の進捗をデジタルツインにリアルタイムで反映させ、スケジュールや費用の管理に活かします。
STEP5：検証と運用
完成したデジタルツインの精度を検証し、実際の運用を開始します。運用後も実データとの差分を確認し、モデルを調整し続けることで精度が高まっていきます。
例えばオフィスビルのデジタルツインなら、室内環境や利用者の動線をシミュレーションし、実際の使用データと比較して精度を確認します。必要に応じてモデルの調整や機能の追加を行いましょう。
また、長期的な設備の劣化予測や改修計画の立案にもデジタルツインを活用することで、最適化を図れます。
デジタルツインの設計で押さえるべき4つのポイント
デジタルツインの設計では、①目的の解像度、②データの粒度、③システム連携、④更新の運用体制の4点を最初に決めます。この4点が曖昧なまま作り始めると、完成後に「見たかった数値が見られない」という手戻りが発生します。
ポイント1：目的の解像度を「1つの指標」まで落とす
「生産性を上げたい」という粒度では設計できません。「A号機の軸受け異常を発生3日前に検知する」まで具体化すると、必要なセンサー（振動）とサンプリング周期（1秒間隔）が自動的に決まります。
ポイント2：データの粒度を過剰にしない
精度は高いほど良い、というわけではありません。点群の密度を上げるほどデータ量とサーバー費用が増え、表示も重くなります。設備管理が目的なら数mm精度で十分で、ミクロン単位は不要なケースがほとんどです。
ポイント3：既存システムとの連携方式を先に確認する
生産管理システム（MES）やSCADAとの連携可否は、設計初期に必ず確認します。API連携ができない古い設備の場合、後付けのIoTゲートウェイが必要になり、その分の費用が追加で発生します。
ポイント4：誰がモデルを更新し続けるかを決める
デジタルツインは作って終わりではありません。設備の入れ替えやレイアウト変更のたびにモデルを更新する担当者と頻度を、社内で決めておく必要があります。ここを決めずに導入し、1年後に現況と乖離して使われなくなるのが最も多い失敗パターンです。
デジタルツインを導入するタイミングは？
デジタルツインを導入する際は、まず小さなプロジェクトから始めるのがおすすめです。いきなり工場全体に適用するのではなく、1ライン・1フロアで効果を検証してから拡大するのが成功の定石だといえます。
例えば製造業なら、特定の1ラインに限定してデジタルツインを構築し、予知保全や稼働率改善の効果を検証します。成功事例をもとに徐々に対象範囲を拡大し、最終的に工場全体へ適用していくとよいでしょう。
また、設計者や施工者、設備管理者など、関わる全ての専門家の理解と協力を得るため、研修を実施することも重要です。
導入に適したタイミングは、次の3つのいずれかに当てはまるときです。
- 設備更新・ライン増設の計画があるとき: 新設備の設計データをそのまま活用でき、初期コストを圧縮できる
- ベテラン担当者の退職が近いとき: 属人化した設備知識をデジタル上に形式知として残せる
- 突発停止によるロスが月単位で発生しているとき: 予知保全の投資対効果が計算しやすい
このように、デジタルツインは設計・施工・運用の全段階で活用でき、品質向上や工期短縮、コスト削減など様々な効果が期待できます。導入判断の目安についてはデジタルツインの費用相場と導入ステップもあわせてご覧ください。
デジタルツインの業界別活用事例7選
デジタルツインは製造業だけでなく、建設・不動産・物流・小売・医療・都市開発の各分野で活用が進んでいます。ここでは業界別に7つの活用パターンを紹介していきます。
| 業界 | 活用内容 | 主な効果 |
|---|---|---|
| 製造業 | 生産ラインの予知保全 | 突発停止の削減、保全コスト最適化 |
| 製造業 | ライン増設のレイアウト検証 | 手戻りの削減、立ち上げ期間短縮 |
| 建設業 | 施工進捗の可視化 | 工程管理の精度向上 |
| 不動産 | 竣工後の建物管理 | 修繕計画の立案、遠隔での物件確認 |
| 物流 | 倉庫の動線最適化 | ピッキング効率の改善 |
| 小売 | 店舗レイアウトの効果検証 | 什器配置の判断材料 |
| 都市開発 | 街区全体のシミュレーション | 環境影響の事前評価 |
事例1：製造業｜生産ラインの予知保全
設備に振動・温度センサーを設置し、デジタルツイン上で稼働状態を常時監視します。過去の故障データと照合することで、異常の兆候を故障前に検知できるのが最大のメリットです。
突発停止が減ることで、生産計画の変更や緊急対応にかかる人件費も抑えられます。
事例2：製造業｜ライン増設時のレイアウト検証
新しい設備を導入する前に、既存工場を3Dスキャンしてデジタルツイン化し、仮想空間上に新設備を配置して干渉チェックを行います。搬入経路や作業スペースの問題を、着工前に洗い出せます。
図面上では収まっているのに実際は配管に干渉した、というよくある手戻りを防げるのがポイントです。詳しくは製造業のデジタルツイン活用事例で解説しています。
事例3：建設業｜施工進捗の可視化
ドローンや3Dスキャナで現場を定期的に記録し、BIMモデルと重ね合わせて進捗を確認します。遠隔地の現場でも、実際に足を運ばずに出来形を把握できます。
発注者への進捗報告にもそのまま使えるため、説明資料の作成工数も削減できるでしょう。ドローン測量の活用方法もあわせてご覧ください。
事例4：不動産｜竣工後の建物管理
竣工時に建物全体を3Dスキャンしてデジタルツイン化し、設備の位置や配管ルートを記録します。改修工事の際に壁を壊さずに内部構造を確認できるため、調査費用を抑えられます。
事例5：物流｜倉庫の動線最適化
倉庫全体をデジタルツイン化し、作業員の移動データと在庫配置を重ねて分析します。出荷頻度の高い商品を動線の短い位置へ移すなど、根拠のあるレイアウト変更が可能になります。
事例6：小売｜店舗レイアウトの効果検証
店舗を3Dスキャンし、什器の配置パターンを仮想空間で複数試します。実際に什器を動かす前に見え方や通路幅を確認できるため、改装の失敗リスクを減らせます。
事例7：都市開発｜街区全体のシミュレーション
街区単位で建物・道路・地形をデジタル化し、日照・風・人流をシミュレーションします。再開発計画の環境影響を事前に評価でき、住民説明の資料としても活用されています。
デジタルツインの費用相場は？
デジタルツインの費用相場は、対象範囲によって30万円程度から数千万円まで大きく変動します。1ラインのスモールスタートなら比較的低コストで始められ、工場全体の最適化になるほど高額になる傾向です。
| 導入規模 | 費用目安 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 小規模（1フロア・1ラインの3Dモデル化） | 30万〜100万円 | 現況の可視化、レイアウト検証 |
| 中規模（センサー連携あり・1ライン） | 300万〜800万円 | 予知保全のトライアル |
| 大規模（工場全体・基幹システム連携） | 1,000万〜数千万円 | 全社最適化、全設備の統合管理 |
費用の内訳は、大きく「初期構築費」と「運用費」に分かれます。初期構築費には3Dスキャン・モデル作成・センサー設置・システム構築が含まれ、運用費にはサーバー利用料・ライセンス費・モデル更新費が含まれます。
見落としがちなのが運用費です。初期構築だけで予算を使い切り、翌年以降の更新費が確保できず放置される事例が少なくありません。3年程度のトータルコストで判断することをおすすめします。
より詳しい内訳や見積もりの読み方はデジタルツインの費用相場と導入ステップで解説しています。
デジタルツインの導入で失敗する3つのパターン
デジタルツインの導入失敗は、①目的が曖昧、②いきなり全体に適用、③更新体制がない、の3パターンにほぼ集約されます。事前に知っておくだけで回避できるものばかりです。
失敗1：目的が曖昧なまま「とりあえずデジタル化」する
「DXの一環で」という理由だけで始めると、完成後に誰も使わないモデルができあがります。まず解決したい課題を1つに絞り、その課題が解決したかを測る指標を先に決めましょう。
失敗2：いきなり工場全体に適用する
初期投資が大きくなり、失敗したときの損失も大きくなります。1ライン・1フロアで効果を検証し、投資対効果が確認できてから範囲を広げるのが鉄則です。
失敗3：モデルを更新する体制がない
設備の入れ替えやレイアウト変更を反映しないと、デジタルツインは現況と乖離していきます。更新担当者と更新頻度を導入時点で決めておくことが、長く使い続けるための条件です。
デジタルツインの導入方法・依頼先の選び方
デジタルツインの導入方法は、①自社内製、②SaaS型ツールの利用、③専門会社への外注の3つです。自社の目的と社内リソースによって、適した選択肢が変わります。
| 導入方法 | 向いているケース | 費用感 |
|---|---|---|
| 自社内製 | 情報システム部門とCAD人材が社内にいる | 人件費のみ（ただし立ち上げに半年〜） |
| SaaS型ツール | 設備監視など目的が限定的 | 月額数万〜数十万円 |
| 専門会社へ外注 | 3Dスキャンからモデル作成まで必要 | 30万〜数千万円 |
目的別の推奨パターン
- まず現況を可視化したい場合: 3Dスキャンによる空間のデジタル化から始めるのが最短です。センサー連携なしなら30万円台から着手できます
- 予知保全を実現したい場合: センサー選定とデータ分析の知見が必要なため、製造業の実績がある専門会社への外注をおすすめします
- 設備の稼働監視だけで足りる場合: SaaS型の設備監視ツールで十分なケースが多く、3Dモデル化は不要です
依頼先を選ぶ3つの判断軸
- 同業種の実績があるか: 製造業と不動産では必要な精度も設計思想も異なります
- 3Dスキャンから内製できるか: 撮影を外注している会社は、品質管理とスケジュールの両面でリスクがあります
- 運用フェーズの支援があるか: 構築して納品するだけの会社か、更新まで伴走する会社かを必ず確認しましょう
弊社Advalayは、3,000件以上の制作実績をもとに、撮影からモデル作成まで一気通貫で対応しています。「まず何から始めるべきか」の段階からご相談いただけます。お問い合わせはこちらから、ご相談は無料です。
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よくある質問
Q1. デジタルツインは自社だけで作れますか？
技術的には可能ですが、3Dスキャン機材・点群処理ソフト・センサー連携の知見がすべて社内に必要になります。CAD人材と情報システム部門が揃っている企業でも、立ち上げに半年以上かかるのが一般的です。まずは可視化部分だけを外注し、運用は内製する分業型が現実的な選択肢になります。
Q2. デジタルツインの導入期間はどのくらいですか？
1ラインのスモールスタートで、計画から運用開始まで3〜6ヶ月が目安です。内訳は計画2〜4週間、データ収集システム構築1〜3ヶ月、モデル作成2週間〜2ヶ月、同期システム構築1〜2ヶ月となります。既存図面が整備されている場合はモデル作成期間を短縮できます。
Q3. デジタルツインとBIMの違いは何ですか？
BIMは建物の設計・施工情報を統合した3Dモデルで、主に建設段階で使われます。デジタルツインはBIMを含みつつ、竣工後もセンサーで実データを同期し続ける点が異なります。BIMを「静的な設計情報」、デジタルツインを「動的な運用情報」と捉えると整理しやすいでしょう。
Q4. 古い工場でもデジタルツインを導入できますか？
導入できます。むしろ図面が古く現況と食い違っている工場ほど、3Dスキャンで現況を取得するメリットが大きくなります。ただし旧型設備はAPI連携できないケースが多く、後付けのIoTゲートウェイが必要になるため、その分の費用と工期を見込んでおきましょう。
Q5. 費用対効果はどう判断すればいいですか？
突発停止による損失額を先に算出するのが分かりやすい方法です。1回の停止で発生する機会損失と復旧人件費を、年間の発生回数で掛け合わせます。この金額と3年間のトータル導入コストを比較し、回収年数で判断します。
Q6. スモールスタートの最小構成はどこまでですか？
センサー連携を含めず、対象範囲を1フロアに絞った3Dモデル化が最小構成です。この段階でも現況の可視化・レイアウト検証・遠隔での確認は可能で、30万円台から着手できます。効果を確認してからセンサー連携に進む流れが、投資リスクを抑える王道です。
Q7. 導入後の運用費はどのくらいかかりますか？
サーバー利用料・ライセンス費・モデル更新費を合わせて、初期構築費の10〜20%程度が年間の目安です。センサー数が多いほどデータ保存費が増えるため、中規模以上の構成では運用費も含めた3年間のトータルコストで検討することをおすすめします。
デジタルツインの総まとめ｜さらに深く知るためのガイド
本記事では、デジタルツインの作り方5STEPを軸に、設計のポイント・業界別の活用事例7選・費用相場・依頼先の選び方までを解説しました。
デジタルツインは「作ること」より「使い続けること」のほうが難しい技術です。だからこそ、目的を1つの指標まで落とし込み、1ライン・1フロアの小さな範囲で効果を検証してから広げる進め方が、結果的に最短ルートになります。
より深く知りたいテーマがある方は、下記の関連記事もあわせてご覧ください。
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まとめ：1ラインからデジタルツインを始めよう！
デジタルツインは、計画→データ収集→モデル作成→現実との同期→検証運用の5STEPで作成します。設計時は目的の解像度・データの粒度・システム連携・更新体制の4点を先に固めることが、手戻りを防ぐポイントです。
費用は1フロアの可視化なら30万円台から、工場全体の最適化なら数千万円規模まで幅があります。まずは1ライン・1フロアの小さな範囲で効果を検証し、投資対効果を確認してから拡大していきましょう。
弊社Advalayは、3Dスキャンによる空間のデジタル化を3,000件以上手がけてきた専門企業です。撮影からモデル作成まで一気通貫の体制のため、品質管理とスケジュールの両面でご負担をかけません。
製造業のお客様には設備管理・予知保全の観点から、建設・不動産のお客様には竣工後の維持管理の観点から、それぞれ最適な進め方をご提案しています。「自社の場合は何から始めるべきか」の段階からで構いませんので、お気軽にご相談ください。ご相談は無料です。
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