デジタルツインと積層造形が共同で産業サービスの変革を促進

出典: デジタルツイン研究所原著者: 丁傑

はじめに：パーソナライズされたカスタマイズという新たな消費者需要とビジネスモデルに対応するためには、新たな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。付加製造技術は、デジタル資産の具体化を容易にし、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を高めます。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。

パーソナライズされたカスタマイズの時代が到来しました<br /> 今日では、製品が膨大に豊富にあるため、消費者は完全な発言権を持っています。「人と違うことをしたい」という考えが徐々に新時代の主流の消費概念となり、パーソナライズされた消費の時代が静かに到来しました。少人数グループ（ネットセレブのファンなど）や個人（プライベートカスタマイズ）のパーソナライズされたニーズに応えるDTC（Direct To Consumer）ブランドが続々と登場し、DTCマーケティングモデルはますます主流になっていくでしょう。

しかし、消費者の個別化されたニーズを満たすことは容易ではありません。例えば、電子商取引業界で人気のあるオンラインセレブ電子商取引企業は、トラフィックとユーザーの入り口を持ち、顧客とリアルタイムで交流し、需要を探索して刺激し、商品の事前リリースを通じてユーザーが製品設計に参加できるようにすることができます。しかし、設計能力が不足していることが多く、独自のサプライチェーンシステムを確立することが困難です。メーカーやサプライヤーにとって、インターネットセレブ経済の「フラッシュ」な性質は、サプライチェーンと生産の柔軟性と適時性に対して極めて高い要求を課します。今日流行っているものでも、一週間後には価値のない商品になるかもしれません。

DTC 製品のマーケティング特性とサプライチェーンおよびデータ要件 (Pegasus Ventures より)
パーソナライズされたカスタマイズ産業モデルに直面して、正確なマーケティングとサプライチェーンモデルに基づいて大量のデータのやり取り、販売予測、サプライチェーンの最適化の決定を行う必要があるほか、従来の考え方を打破する製品設計、柔軟な製造などのニーズを実現する必要があります。デジタルツインや積層造形などのテクノロジーは重要なサポートを提供します。

産業界におけるデジタルツインの応用<br /> デジタルツインにおける「ボディ」の意味は、物理世界に対応するデジタル表現として、システムや体系を重視します。例えば、複雑な設備、産業チェーン、経済などはシステムや制度の実体として考えられ、それに対応する「デジタルツイン」が必要になります。

業界におけるデジタルツインの応用分野は、点から面まで多岐にわたり、次の 3 つの主なレベルが含まれます。

製品のライフサイクル全体のデジタルツインを構築: 製品開発と反復的なアップグレードを加速

この点に関してはすでに多くの成熟したアプリケーションや事例が存在するため、詳細には立ち入りません。

産業チェーン全体のデジタルツインを構築：産業の「サービス指向型製造」への変革を推進

サービス指向型製造業は、製造業とサービス業を統合した新しいデジタル産業形態であり、製造業の将来のデジタル変革とアップグレードに向けた重要な方向性です。カスタマイズ生産は、製品の設計、製造、アプリケーションサービスプロセスに顧客を積極的に導入し、顧客のニーズを積極的に発見し、ターゲットを絞ったサービスを提供する「サービス指向製造」の典型的な方法の1つです。企業はプラットフォームに基づいて協力し、上流・下流の顧客に生産的なサービスとサービス生産を積極的に提供し、共同で価値を創造します。

さまざまな分野のデジタルモデルに基づいて、顧客、市場の需要、サプライチェーンと物流システム、保守とサポート、システムエンジニアリングの統合まで、業界チェーン全体のデジタルツインを構築することで、従来の産業からカスタマイズされた生産モデルへの変革を促進し、より俊敏で柔軟な（JIT）ビジネスモデルを実現できます。

例えば、消費財業界では、アディダスなどの大手シューズ企業がスポーツシューズのDTCカスタマイズ生産を実現し、シューズの販売からスポーツ産業、健康産業へと展開しています。

「サービス指向製造業発展特別行動計画ガイドライン」（中国工業制御ネットワークより）

実体経済のデジタルツインの構築：デジタル経済の発展の促進

デジタル経済は、産業経済の発展を促進し、労働生産性を向上させ、新たな市場と新たな産業成長点を開拓し、包括的かつ持続可能な成長を達成する上で重要な役割を果たします。

データ経済の核心は、「石油」や「機械」によって駆動される産業経済とは異なり、「データ駆動型開発」にあります。実体経済のデジタルツインを構築することで、「データ」と「デジタル」を資産化し、完全な金融サービスシステムを構築することができます。意思決定をシミュレーションし、リソースの迅速な最適化と再生を導き、実現することで、社会取引コストを大幅に削減し、最適なリソース割り当ての効率を高め、製品、企業、産業の付加価値を高め、社会生産性の急速な発展を促進することができます。

例えば、アリババは消費者、サプライチェーン、メーカーを結びつけるオンライン電子商取引プラットフォームを構築し、世界の80%の国々のGDPを上回る経済圏となり、完全にデジタル化されたデジタルツインも実現しました。各個人はデジタルツインであり、クレジットやパーソナライズされた金融サービスなどのサービス製品を確立するために作成された正確なポートレートを備えています。

付加製造はデジタルツインの完璧なパートナーです<br /> 積層造形法は、過去30年で発展してきた微積分ベースの製造方法です。設計段階ではデジタルモデルスライスを差別化し、製造段階では材料を精密に制御して統合し、ミクロンレベルで形状を形成します。これにより、まったく新しい製品設計が可能になり、設計者は従来の製造プロセスの制約から解放されます。

付加製造は従来の製品設計の限界を打ち破る（学術委員 Lu Bingheng 氏より）
これにより、製品の軽量化（航空宇宙分野など）、パーソナルカスタマイズ（医療や靴製造分野など）、新製品設計（ハイブリッドグラデーション材料設計やセンサーが組み込まれたスマート製品など）などの分野でデザイナーに無限の可能性が開かれます。

付加製造は従来の製品設計の限界を打ち破る (インターネットより)

仮想から現実へ、デジタル資産の物理的な製造を迅速かつ簡単に実現

積層造形は金型を必要としないため、単品生産とバッチ生産をほぼ同じコストで実現でき、特にパーソナライズされたカスタマイズされた生産モデルに適しています。

付加的な思考に基づく製品設計により、サプライチェーン、製造プロセス、運用および保守の保証が大幅に簡素化されます。たとえば、統合設計により、サプライヤーと在庫の数が減少し、原材料が単純化されます (粉末またはワイヤ)。統合された付加製造装置と除去製造装置は、ネットワークベースの分散製造を実現し、設計スタジオの活発な開発をサポートします。大型装置の現地修理や現地製造では、簡素化されたスペアパーツ保証サービスも非常に価値があります。
したがって、積層造形は、カスタマイズされた生産の柔軟性とジャストインタイム (JIT) を実現するための重要なサポートとなります。

付加製造技術が業界に与える影響（Ansemeria Asia Pacificより）

現実から仮想まで、完全にデジタル化された製造はデジタルツインに貴重なプロセスデータ資産を提供します

積層造形は完全にデジタル化された製造プロセスです。デジタル化は積層造形技術の自然な特性です。積層造形はデジタル化なしには実現できません。

さらに、積層造形データチェーンは、製品設計、シミュレーションの最適化、プロセスパラメーター、処理と製造、パッケージングとテストから、ライフサイクル全体にわたる保守と保証まで、プロセス全体をカバーし、完全にデジタル化されたプロセスを通じて実現されます。したがって、あらゆる付加製造製品は、当然ながら、そのライフサイクル全体を通じて情報を含むデータツインです。

完全にデジタル化された付加製造プロセス（Nexperia Asia Pacific および Deloitte 提供）
オンラインで蓄積された付加製造プロセスデータパッケージ、オンライン材料最適化に基づく付加製造産業制御アルゴリズムなど、付加製造プロセス全体を通じて生成されるデータとアルゴリズムは、コアデータ資産です。付加的プロセスシミュレーション最適化アルゴリズムと装置は比較的分離できます。新しい付加的プロセスデータと材料ベースの最適化アルゴリズムは、オンラインアップグレードを通じて継続的に最適化および改善され、プロセスレベルと製品品質が保証されます。

製品はプロセスパラメータパッケージの制御下で一体的に製造されるため、製品の成形プロセスと品質を厳密に制御・記録することができ、これらのデータは運用・保守の保証、製品の反復・アップグレードに非常に貴重です。

著者について<br /> 丁潔、安市アジア太平洋戦略協力部副部長、デジタルツインラボコンサルタント、シックスシグマブラックベルト、TOGAF上級認定（2015年）、ASQおよびAEA（アメリカ品質協会）会員、製造管理コンサルティングおよび情報計画で20年以上の経験、積層造形エコシステムにおけるBD協力で3年の経験