デジタルツインと積層造形は、パーソナライズされたカスタマイズの需要の下で消費財産業のアップグレードを促進します。

出典: アリアンツ・アジア・パシフィック著者: ディン・ジエ

パーソナライズされたカスタマイズに対する新たな消費者の需要とビジネスモデルに対応するには、新しいサービス指向の製造業を確立する必要があります。産業リソースを統合し、継続的に最適化するプロセスでは、モデルベースのデータとエンティティの相互作用が重要であり、デジタルツインが大きな役割を果たします。

付加製造 - 3D 印刷技術は、デジタル資産の実現を容易にし、さまざまな最適化アプリケーションの実現可能性を向上させるだけでなく、完全にデジタル化された製造プロセスにより、デジタルツインのデータ資産が大幅に充実し、デジタルツインの価値が高まります。これは、情報化（デジタル化とインテリジェンスのより高い段階への移行）と工業化（付加製造技術のブレークスルー）の深い統合でもあり、業界のサービス指向の変革を促進するでしょう。

このコラム記事では、消費財製造分野に焦点を当て、産業ユーザーよりも大規模な消費者グループのパーソナライズされたカスタマイズニーズを満たすために、デジタルツインと積層造形技術をどのように適用するか、また、消費者のアップグレードとサービス指向の製造における新しいトレンドに対応するかを探ります。

消費財カスタマイズ産業チェーンの構成と特徴<br /> 消費財と複合機器製造の産業チェーンには、大きく異なる特徴があります。

まず第一に、顧客の違いがあります。車や靴を購入する消費者は、エンジンを購入する航空会社ほど専門的ではありません。消費者の数は膨大で、自分が何を望んでいるのか分かっていないことがよくあります。人々のグループによって消費の需要や習慣は大きく異なります。たとえば、男性と女性の消費習慣の違いは、ボーイングとエアバスの需要の違いよりも明らかに大きいです。

さらに、購入方法にも違いがあります。ほとんどの消費者は、繰り返し定期的に購入し（スーパーマーケットでの買い物など）、決断が早く、怠け者で、衝動的で、友人や外の世界の影響を受けやすいという特徴があります。今日では、電子商取引プラットフォームはますます重要な購入チャネルになっています。

さまざまなニーズを持つ多数の消費者（Hemaより）
サプライチェーンと物流も大きく異なります。製品は比較的単純で価格に敏感であるため、サプライヤーの参入障壁は高くなく、競争は激しいです。また、少量大量注文の場合、サプライチェーンと物流は、迅速な納品、低コスト、高い不確実性という特性を同時に満たす必要があります。

メンテナンス分野に新たなビジネスチャンスが生まれています。従来、ほとんどの消費者向け製品（自動車を除く）はメンテナンスの需要があまりなく、メーカーにとっては顧客に製品を販売するだけで仕事が終わります。しかし、サービス指向の製造業への変革の過程で、製造業者は、製品の使用中に消費者と接触し続けることが新たなビジネスチャンスをもたらすことを徐々に発見しました。したがって、消費財分野における「メンテナンス」の新しい意味は、製品をリンクとして使用して消費者とのつながりを維持し、保つことです。例えば、ナイキは消費者にスポーツシューズを販売した後、クラブに参加するためのアプリをダウンロードするよう呼びかけ、コーチのトレーニングコースの手配、ランニンググループ活動の組織、関連機器の推奨、新製品体験への参加などを行い、顧客の粘着性を強化し、新たなビジネスチャンスをもたらします。

電子商取引、カスタマイズ、メンテナンスの分野におけるNIKEのアプリレイアウト（APPLE STOREより）産業チェーンにおけるデジタルツインと積層造形の応用
1) マーケティング・電子商取引分野<br /> センサーの増加、アクセサリ（ウェアラブルデバイスなど）の段階的な充実、インテリジェンス（APPなど）の継続的な改善により、モノのインターネット端末としての携帯電話は、ますます多くの種類の消費者情報を収集し、それに費やす時間も増えるでしょう。たとえば、朝起きてから寝るまで携帯電話を持ち歩くような重度の携帯電話中毒者が増えています。携帯電話は消費者自身よりも消費者のことをよく知っているのかもしれません。

ビッグデータに基づく正確な消費者プロファイリングとマーケティング（Li Xianhong 氏より）
消費者心理学などのモデルを通じて消費者のデジタルツインを構築することで、より完全で正確な消費者像を形成するのに役立ちます。消費者デジタルツインには、静的情報（性別、出身地、卒業校など）と動的情報（健康、社会的交流、読書、旅行、食の好み、支払い習慣、財務状況など）を含む複数の分野のサブボディが含まれており、これらは各分野の専門モデルに基づいて各分野のサブボディに構築されます。これらのサブフィールドのデータモデル、データ収集、およびアプリケーションは、比較的成熟していることが多いです。たとえば、健康情報や運動計画、ソーシャルネットワークや新しい友達の推薦、読書の好みや知識の支払い、旅行の習慣やルート計画などです。高次のデジタルツインを構築する価値は、これらのモデルとデータを統合して適用することにあります。

構築された消費者デジタルツインは、さまざまな次元に従って簡単に分類できる必要があります。同じカテゴリの消費者は、同じ（高い確率）または異なる消費心理を持っている可能性があります。さまざまな消費者心理に基づいた評価尺度を確立し、消費者習慣に関するデータの収集と蓄積を通じて、消費者習慣の正確な描写を行います。ページの最適化、ターゲットを絞ったプッシュ、正確なプロモーションを通じて、消費者行動に影響を与えます。

付加製造技術は、設計者と消費者の間のやり取りを促進します。消費者は、ジェネレーティブデザインによって駆動される自動設計プロセスに参加し、独自の製品をカスタマイズし、VR および AR テクノロジーを通じてオンラインで仮想製品を観察し、修正することができます。設計が確定すると、3D 印刷テクノロジーによって迅速に製造され、納品されます。

ジェネレーティブデザインの自動車ホイール、消費者参加による自動設計（Ansem Asia Pacificより）
付加製造装置が普及するにつれて、製造業の未来はコミュニティ内の個別製造業にかかっているかもしれません。自動車製造分野では、米国カリフォルニア州のスタートアップ企業である Hackrod が、パーソナライズされた設計と 3D プリントを通じてモビリティソリューションの製造に革命を起こす方法を模索してきました。シーメンスは Hackrod に、設計・開発から車両生産までの全プロセスをスムーズに実行できる統合ソフトウェアパッケージであるデジタルイノベーションプラットフォームを提供しています。ディーラーでホイールやシートカバーの色を選ぶのに苦労したり、必要のない機能にお金を払ったりする必要がないことを想像してみてください。代わりに、購入者は画面上でボディやシャーシを設計したり、内装トリムを決定したりすることができます。消費者がこのビジネスモデルのアイデアをすぐに理解できるように、Hackrod は「LaBandita」と呼ばれる自動車の統合ボディ構造も 3D プリントしました。精密な製造ソフトウェアの制御下で、ガレージサイズの 3D プリンターで La Bandita のボディ構造が層ごとに実現されました。 Hackrod は、大規模な生産ラインを必要とせずに、顧客のニーズに合わせた革新的な自動車を市場に投入する可能性を提供する、まったく新しい工業製造モデルです。

デジタルプラットフォームでサポートされる 3D プリントされたパーソナライズされた自動車 (3D Science Valley より)
2) サプライチェーンと物流<br /> 大量カスタマイズ生産モデルは、サプライチェーンと物流に大きな課題をもたらします。

業界のインテリジェンス化とサービス化の進展により、サプライチェーンシステムはコラボレーションへと移行し、比較的安定したサプライチェーンシステムから、より大規模で、より柔軟で、より多方向で、より社会化されたコラボレーションシステムへと移行し、管理の複雑さが増しています。同時に、拡大し続けるデジタルインテリジェンス技術によって大量のデータが生成され、デジタルツインを構築するための条件が整いました。

サプライチェーンとロジスティクスのデジタルツインを構築し、サプライチェーンをセグメント化することで、モデルに基づいて顧客ごとにプロファイルを作成し、各顧客固有のサプライチェーンプロセスの実行を評価し、物理的および人的リソースの最適な活用を提案することができます。

デジタルツインをサプライチェーンネットワークの最適化に適用すると、リアルタイムのオンライン俊敏性、コミュニケーションとコラボレーションの即時性、参加者間の情報の一貫性、ポイントツーポイントの視覚化、インテリジェントな最適化、全体的な意思決定シミュレーションなどの利点がもたらされます。

サプライチェーンデジタルツインの要素間の関係（SKFより）
効果的なサプライチェーンを確保するための基本的な要素は、制御可能な物流システムです。 DHL の最新トレンドレポート (2019 年) では、デジタルツインテクノロジーが物流分野に価値を生み出すことが示されています。デジタルツインは物流業界ではまだ広く使用されていませんが、主要な実現技術の多くはすでに導入されています。物流業界ではすでに商品を追跡するためにセンサーが使用されており、機械学習と高度な分析を適用してサプライチェーンを最適化し、過去の出荷データや運用データから新たな知識を獲得しています。

サプライチェーンと物流におけるデジタルツイン（DHL より）
積層造形技術は、3つの特定の側面でサプライチェーンと物流を最適化します。1つ目は「オンデマンド製造」で、注文に基づいてデジタルモデルに従って製品を製造し、実在庫と資本のバックログを削減するのに役立ちます。2つ目は「ローカル製造」で、物流ネットワーク上で最速かつ最も安価な場所を選択して、納期とコストの要件を満たすことです。3つ目は「物事がどのように変化しても、本質的には同じまま」で、原材料と物流の種類を簡素化します。たとえば、さまざまなステンレス鋼部品の場合、実際にはさまざまな完成品の在庫を保持するのではなく、ステンレス鋼粉末の在庫を確保するだけで済みます。さまざまな材料を混合して印刷し、積層造形プロセス中に配合を調整することもできます。

したがって、積層造形はサプライチェーンと物流に大きな変化をもたらすでしょう。たとえば、UPS、Fast Radius、SAP が共同で構築した分散製造プラットフォームは、世界および国内のサプライチェーンの絶えず変化するニーズを満たし、オンデマンドの製造およびサプライチェーンソリューションを提供するように設計されています。その中核となるのは、顧客部品のデジタルツイン（データモデルや生産プロセスなどを含む）を安全に保存できる「仮想在庫」です。部品は必要なときに必要な量だけ生産され、選択された製造場所と設備に基づいて生産プロセスが動的に最適化されます。 Fast Radius は、米国ケンタッキー州ルイビルの UPS WorldPort 工場に付加製造センターを設置しました。この戦略的な「滑走路の終点」の立地により、Fast Radius は最大 6 時間の生産時間を節約でき、注文は発注当日に製造および出荷できます。

3) 製品の使用およびメンテナンスエリア<br /> 複雑な機器（航空機エンジンなど）のデジタルツインのメンテナンスモデルも、徐々に消費者向け製品に適用されつつあります。

たとえば、自動運転スマートカーの場合、デジタルツインを構築することで、さらにアップグレードし、道路、ネットワーク、駐車場、燃料補給と充電、メンテナンス拠点などの周囲の環境との相互作用を強化することができます。

テスラは、製造・販売するすべての電気自動車のデジタルツインを作成し、対応するモデルデータを同社のデータベースに保存している。各電気自動車は日々のデータを毎日送信し、デジタルツインのシミュレーションプログラムはそれを使用して、起こりうる異常を検出し、是正措置を提供します。各車両がデータをフィードバックすることで、テスラは毎日160万マイル相当の運転経験を積むことができ、それが継続的な学習プロセスで各車両にフィードバックされます。

各車のツインデータを共有し、急速に進化（テスラより）
増加しているインテリジェントな消費者向け製品のメンテナンス要件は高くありませんが、モノのインターネットのデータ収集端末として、使用中に大量のデータを生成するため、その価値は無視できません。例えば、スマートウォッチ、スマートグラス、スマートスポーツシューズに代表されるウェアラブル製品は、一方では消費者のデジタルツインに付随するデータ収集端末としての役割を果たしています。他方では、製品の知能化と制御性が絶えず向上しており、例えば、4Dプリントされた形状変化型スポーツシューズや適応型可変度数メガネなどが今後も登場し続けるでしょう。

消費財の使用段階における付加製造技術の応用は、主にパーソナライズされた改造やメンテナンスの分野に反映され、消費財に常に新しい外観と活力を与えています。

フォード 3D プリント改造レーシングインテークマニホールド (3D Science Valley より)

リバースエンジニアリングと 3D プリントで 100 年前の Delage-S クラシックカーを復元 (Antarctic Bear 3D Printing より)
著者について: Anshi Asia Pacificの戦略パートナーシップ部門副部長、デジタルツイン研究所のコンサルタント

シックスシグマブラックベルト、TOGAFアドバンス認定（2015年）、ASQおよびAEAのメンバー。製造管理コンサルティング、情報計画と実装で20年以上の経験があり、積層製造エコシステムで3年間の戦略的協力と管理経験があります。フォローを歓迎します：Digital Twin Labサブスクリプションアカウント（DigiTwinLba）

デジタルツインと積層造形は、パーソナライズされたカスタマイズの需要の下で消費財産業のアップグレードを促進します。

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