Azure Digital Twins を発表: クラウド、AI、IoT を活用した空間とインフラストラクチャのデジタル レプリカを実現

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執筆者: Bert Van Hoof (Partner Group Program Manager, Azure IoT)

このポストは、2018 年 9 月 24 日に投稿された Announcing Azure Digital Twins: Create digital replicas of spaces and infrastructure using cloud, AI and IoT の翻訳です。

 

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これまで何年もの間、マイクロソフトのパートナー様とお客様は、Azure Internet of Things (IoT) プラットフォームを使用してさまざまな業界向けの画期的なアプリケーションを生み出してきました。マイクロソフトがその過程で学んだのは、デジタル トランスフォーメーションの取り組みのほとんどは、物理世界のコンテキストからメリットを受けているということです。このため、組織の多くが、人、場所、モノの間で交わされる高度なやり取りをより深く理解したいと思い、そのためのソリューションを求めるようになっています。

そこで注目されたのが「デジタル ツイン」という概念です。これは、さまざまなソースからデータを取り込み、物理環境を仮想空間で再現するというものです。デジタル ツインは従来から、産業用機器 (機械、同一機械の集合設備、エンジンなど) の分野で利用されてきました。デジタル ツインの考え方そのものは、物理環境のモデル化全般に広く応用できるものなので、私たちの生活や仕事のあらゆる面に役立てることができます。人、場所、モノの間の複雑なやり取りや、高い価値を持つ関係性をモデル化できれば、新たなビジネス チャンスや効率化の機会が生まれ、より良いパブリック/プライベート空間を実現できるでしょう。

こうしたことを踏まえ、私たちは自社の IoT プラットフォームに新しいサービスを追加することにしました。マイクロソフトはフロリダ州オーランドで開催中の Ignite カンファレンスにおいて、Azure Digital Twins のパブリック プレビューの開始を発表します。Azure Digital Twins は包括的なデジタル モデルと、空間認識が可能なソリューションを構築するための新たなプラットフォームで、あらゆる物理環境に利用できます。パートナー様やお客様は Azure Digital Twins を使用することで、デジタルなデータ ソースと現実世界から収集したデータを互いに関連付け、繰り返し利用可能でスケーラブルな仮想環境を構築して、一定の空間のコンテキスト内で (連続性のない個々のセンサー レベルではなく) データを照会できるようになります。

Azure Digital Twins は Azure IoT プラットフォームの一部として開発され、Microsoft Azure の特長であるスケーラビリティや信頼性、コンプライアンス、セキュリティ、プライバシーに関する利点をすべて引き継いでいます。このプラットフォームを活用すれば、あらゆる種類の環境をよりスマートな空間へと発展させられる可能性があります。たとえば、オフィス、学校、病院、銀行のほか、競技場、倉庫、工場、駐車場、道路や交差点、公園、広場などにまで活用の幅が広がり、都市の基盤インフラストラクチャや都市全体も例外ではありません。

 

Azure Digital Twins の概要

現在、ほとんどの IoT プロジェクトはモノを中心とするアプローチでスタートされますが、マイクロソフトはそれを 180 度換えました。まず物理環境のモデルを作成して、そのモデルに (既存または新規の) デバイスを接続したほうが、お客様が大きなメリットを得られると気付いたからです。お客様は新たに空間インテリジェンスの機能を手に入れ、空間やインフラの実際の使用状況に関する貴重なインサイトを得られるようになるのです。

プライバシーとセキュリティの管理は、Azure IoT プラットフォームの要とも言える部分です。デジタル モデルが準備できると、Azure Digital Twins は Azure IoT Hub を使用して IoT デバイスやセンサーと接続し、現実世界の最新情報をつぶさに取り込みます。Azure Digital Twins を使用すると、単にデバイスを接続するだけでなく、次世代の IoT ソリューションの構築が可能になります。たとえば、保守の必要性を予測し、エネルギー要件を分析し、利用可能なスペースの使用状況を最適化するほか、より効率的なプロセスを作成することもできます。次に、このプラットフォームの具体的な機能について簡単にご紹介しましょう。

  • 空間インテリジェンス グラフ: 物理環境における人や場所、デバイスの関係性をモデル化し、仮想空間内で具体的に再現する機能です。こうしたデジタル ツインを通じてさまざまなインサイトを得ることで、エネルギー効率、スペースの使用率、入居者のエクスペリエンスなどの向上に役立つソリューションの構築が可能になります。この機能では BLOB ストレージを使用し、グラフ内で再現された空間や人、デバイスに対し、地図、ドキュメント、マニュアル、写真などをメタデータとして関連付けて保管することができます。
  • ツイン オブジェクト モデル: Azure Digital Twins サービスでは、スキーマや各種のデバイス プロトコルがあらかじめ定義されているため、ソリューションのドメイン固有のニーズに合わせて適切なものを選択し、すばやくシンプルにソリューションを構築できます。こうしたオブジェクト モデルは建物の内外のあらゆるスペースに対応し、インフラストラクチャや都市全体にも適用可能です。
  • 高度なコンピューティング機能: ユーザーはデバイスとセンサーから収集した利用統計情報を基に、通知やイベントを発行する関数を定義できます。これはさまざまな使い道が考えられる強力な機能です。たとえば、会議室で PowerPoint を使ったプレゼンテーションを開始したときに、自動で物理環境の照明を暗くし、ブラインドを下ろすといったことができます。さらに、会議終了後にすべての参加者が部屋を出たら、消灯して空調を弱めることも可能です。
  • マルチテナント機能とテナントの階層化によるデータの分離: 組み込みのマルチテナント機能やテナントの階層化機能を利用すれば、データを確実に切り離しつつ、複数のテナントやサブテナントに対してソリューションをセキュアにレプリケートして拡張できます。
  • アクセス制御と Azure Active Directory (AAD) によるセキュリティ: ロールベースのアクセス制御と Azure Active Directory がゲートキーパーとなり、人やデバイスによるアクセスを自動的に制御します。どのようなアクションを許可するかを指定できるため、セキュリティ、データ プライバシー、コンプライアンスの確保に役立ちます。
  • 各種 Microsoft サービスとの連携: お客様やパートナー様は Azure Digital Twins と他の Microsoft サービスを接続することで、さらに多機能なソリューションを構築できます。たとえば、Azure の幅広い分析機能、AI、ストレージ サービスのほか、Azure Maps や Azure のハイパフォーマンス コンピューティング サービス、マイクロソフトの複合現実テクノロジ、Dynamics 365、Office 365 との連携も可能です。

これらの機能を組み合わせれば、パートナー様は高度なリレーショナル モデルを提供すると同時に、プライバシーやセキュリティ、グローバルなスケーラビリティといった重要なニーズに応えられるようになり、より優れた成果物をエンド カスタマーに提供することに集中できます。

 

さまざまな業界でのデジタル ツイン アプリケーションの活用例

Azure Digital Twins は既に多くのお客様とパートナー様によって、幅広い業界で活用されています。以下に示すのは、デジタル ツインの活用例の一部です。これを参考に、さまざまな用途にご利用ください。

設計、建築、ビル運営

デジタル ツインをビルのライフ サイクル全体に使用すると、これまで失われていたデータや、設計、建設、所有者の決定、入居者による利用など、各段階で分断されていたデータを有効活用できるようになります。こうしたニーズへの活用例として、Willow 社が挙げられます。同社はオーストラリアに本社を置くグローバルなテクノロジ企業で、建築の世界で新たなイノベーションのカテゴリを生み出しました。

同社の Willow Twin は、シンプルかつ直観性に優れた物理環境のデジタル レプリカを提供します。Willow Twin は Azure Digital Twins のクラウド、AI、IoT の機能を使用して、ビルのモデリング、リアルタイム データの追跡、デバイスの接続をサポートするソリューションです。Willow は Azure Digital Twins を使用してビルの階層モデルと関連データを保持し、構造設計、保証書、マニュアルなどの詳細情報を他のシステムから取り込むことで、ビルのあらゆる情報を 1 か所で確認できるようにしています。蓄積されたデータとライブ データのすべてを活用し、Willow Twin を通じてアクションへと活かせるインサイトを導き出すことにより、ビルやインフラの運営方法の刷新や、各種資産の利用者のエクスペリエンス向上に役立てられます。

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Willow Twin は、設計や建設、所有者、入居者に関する情報をひと目で見渡すことのできるソリューションです。この例では、thyssenkrupp Elevator 社のエレベーターのテスト タワーをモデル化しています。このモデルを使用すると、オペレーターがビルのあらゆる要素について掘り下げ、デジタルに再現された要素の詳細を確認すると共に、関連する仕様書や運用履歴、保守記録、マニュアルを参照できます。

ドイツのロットヴァイルの共同プロジェクト (英語) に参加した Willow とマイクロソフトは、thyssenkrupp Elevator 社が新しいテスト タワーを建設するにあたって、ビルの中枢神経で生み出される大量のデータを活用できるようにするために協力しています。このプロジェクトの目的は、保守契約とセキュリティを管理するための新たな方法を見出し、各旅行者にパーソナライズされたエクスペリエンスを提供しながら、エレベーターの正常な動作を常に保証することです。

たとえば、送水ポンプが正常に動作しなくなるなど、このテスト タワーで保守サービス上の問題が発生した場合、サービス エンジニアはアプリケーションを使用し、ビルの 3D モデルを確認することができます。エンジニアはこのモデルをさまざまな角度から見渡し、必要に応じて拡大したり回転させたりしながら、デジタルに再現されたポンプの場所を突き止めます。その後、該当する装置の仕様書や運用履歴、保守記録、サービス マニュアルを参照し、問題の原因を特定することで、修理時間の短縮が可能になります。

Willow は Azure Digital Twins を商業/オフィス ビル、工業用スペース、集合住宅開発のほか、鉄道やその関連インフラ、空港、データセンターといったさまざまなセクターの顧客向けに活用していく予定です。

ビルのエネルギー管理

スマート ビル業界の主な関心事は、ビルの運営機能の強化と省エネルギー化です。ソリューション プロバイダーの ICONICS 社は、ビルのエネルギー管理に Azure Digital Twins プラットフォームを採用した最初のパートナー企業で、このプラットフォームが備える事前定義済みのスキーマと高度なコンピューティング機能を活用しています。ICONICS は機器や設備から利用統計情報を収集し、貴重なインサイトを引き出すことで、運営コストの削減とテナントの満足度向上に役立てています。

他のマイクロソフト製品やパートナー エコシステムとの連携が容易である点も、Azure Digital Twins のメリットの 1 つです。たとえば、シアトルを拠点に設備ソリューションを提供する MacDonald-Miller 社では、Azure IoT のサービスと Dynamics 365 for Field Service、ICONICS 社のスマート ビルディング ソフトウェアを使用して、サービス エンジニアの派遣業務を行っています。ビルのシステムで過剰なエネルギーが消費されていることがわかった場合、担当者は適切な情報、ツール、パーツをすべて揃えてから現場に向かえるので、一度の訪問だけで修理を完了することができます。

スペースの使用率とオフィス設計

ビルの効率化を促進するのは、エネルギー消費の削減だけではありません。世界中の企業が注目するもう 1 つの要因として、スペース利用の最適化が挙げられます。Steelcase 社は、オフィス スペースの設計に関して 106 年の歴史を持つ老舗企業で、業務スペースを最大限に活用するためのソリューションを提供しています。

Steelcase は Azure Digital Twins を使用して、Steelcase Workplace Advisor と Find モバイル アプリを作成しました。Steelcase Workplace Advisor は、企業が自社スペースの使用状況を確認し、そこで働く人のニーズに沿ったオフィス環境を構築するための支援ツールです。たとえば、Steelcase が協力したある企業では、事業の成長に伴いオフィスが手狭になり、業務スペースの使用率が全体の 35% しかないことに気付きました。データと分析機能を使用してスペースの利用方法を見直した結果、この企業では短期間のうちに使用率を 51% に改善することができました [1]。

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Steelcase Workplace Advisor は、企業が自社スペースの使用状況を確認できるツールです。この例では、Steelcase Workplace Advisor を使用し、所定の期間のスペース使用率とトレンドを確認しています。

入居者のエクスペリエンス

Azure Digital Twins プラットフォームは、ビルの入居者のエクスペリエンス向上にも活用されています。CBRE 社は、世界最大の商業不動産サービス会社です。同社が作成した CBRE 360 は従業員とテナントのエクスペリエンスを管理するためのプラットフォームで、Azure Digital Twins を活用してデータを分析することにより、自社が管理するスペースの使用状況を把握し、より利用者のニーズに合うよう最適化できます。

CBRE はセンサーを使用し、温度や動きなどの諸条件を測定することで、クライアントが自身の占有するスペースの状況を簡単に把握できるようにし、そこで働く人たちのエクスペリエンスの向上を支援しています。また、CBRE 360 モバイル アプリはユーザーのスムーズな職場生活を後押しし、同僚とのミーティング予定の設定や業務スペースの予約を行えるほか、食事や飲み物のオーダー サービス、ビルの情報サービス、コンシェルジェ サービスなどにアクセスできます。

Rigado 社 (英語) は、サービスとしての IoT エッジを商用ソリューションとしてグローバルに提供している企業です。CBRE とマイクロソフトは Rigado と協力し、こうしたサービスを CBRE の最新鋭ビルに広く展開しています。

入居者エクスペリエンスの向上の事例としては、そのほかにも Winvision 社が挙げられます。同社はマイクロソフトと BeSense (建物をスマート ビル化するためのセンサー システム) を共同開発しているドイツのテクノロジ パートナーでもあります。Winvision では Azure Digital Twins と Office 365 を組み合わせ、オフィスのスペース使用率の管理や部屋の予約に活用しています。

ビル以外の用途

デジタル ツインについては、スマート ビルやスマート オフィスだけでなく、はるかに広い範囲での利用が見込まれています。Harvard Business Review Analytic Services (ハーバード ビジネス レビュー グループの商業リサーチ部門) によると、先進的な考えを持ち、既に全社レベルでスマート スペースの分野に取り組んでいる企業の幹部たちは、新たな市場へも参入のチャンスがあると考えています。こうした企業幹部の大多数 (82%) は、同様のテクノロジはすぐにオフィスや住宅設備以外に広がり、メーカーの工場、病院、小売店、競技場、学校といった他分野の組織や機関にも浸透するだろうと予想しています [2]。

Azure Digital Twins は、前述のような各種のスペースでの利用に加え、さらに多くの用途にも活用できます。たとえば、駐車場や屋外照明、電気自動車 (EV) の充電など、挙げ始めるときりがありません。

Allego 社は充電ソリューションや EV クラウド サービスを提供する大手企業です。同社は Azure Digital Twins を利用 (英語) し、ヨーロッパ全土で約 9,500 か所にのぼる充電スタンドのネットワークを通じて、都市や企業、消費者に対するシームレスな充電環境の提供を実現しています。

同社のソリューションでは、EV の充電に関するユーザーの複雑な好みや配電網の制約を反映した動的なモデルを構築する必要がありました。最終的な目標は、プラグイン EV 車両への最適な充電スケジュールを見極めることです。Digital Twins プラットフォームを使用し、さまざまな充電シナリオのモデリングと最適化が可能となったおかげで、柔軟で信頼性の高い予測可能な充電オプションを顧客に提供できる適切なソリューションを実現することができました。このシステムは、送電系統の運用者がコストのかかるインフラのアップグレードを最小限に抑えるのにも役立っています。

公共インフラおよび発展的な用途

EV の充電のほかに、公共サービスや公共インフラの分野でも Azure Digital Twins の利用が大いに期待されています。Adger Energi はノルウェーの電力会社で、Azure Digital Twins を使用し、送電網の効率的な運用方法を模索しています。具体的には、送電拠点の分散化を進め、機器の制御と電力需要の予測を強化することにより、コストと時間のかかる電力設備のアップグレードを回避したいと考えています。送電拠点の分散化という画期的な手法は、既に業界内で高く評価されており、エネルギー効率化のリーダーとして業界賞を受賞 (英語) しています。

デジタル ツインの可能性はビルだけでなく、キャンパスや都市のモデリングにも広がっています。L&T Technology Services 社 (LTTS) は、スマート キャンパス アプリケーションやスマート シティ アプリケーションを実現するための包括的なソリューションを構築しました。このソリューションを使用すると、コネクテッド キャンパスおよびそのビル インフラ全体を仮想空間で再現できます。さらに、AI によって設備の不具合を検知し、診断とレポートの作成を実行するほか、設備管理者、キャンパスのセキュリティ、ミッションクリティカルな設備に対応したリアルタイムのフィードバック ループと解決ループを提供します。

LTTS が開発した i-BEMS プラットフォームでは、Azure Digital Twins と Dynamics 365 for Field Service を連携させることにより、IoT アラートの送信やチケットの発行、ケース解決の管理をリアルタイムで自動処理し、人の介在を最小限に抑えて、スピーディーな問題解決を促進します。また、LTTS i-BEMS のデジタル ツイン ダッシュボードを使用すると、ビルのエネルギー管理やスペース使用率、業務スペースの構成、テナント エクスペリエンスの管理を最適化することができます。

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Azure Digital Twins を活用すれば、あらゆる種類の環境 (オフィス、学校、病院、銀行、競技場、倉庫、工場、駐車場、道路、公園など) を、よりスマートな空間へと発展させることができます。各環境を結び付ける配電網や、都市全体も例外ではありません。

 

現実世界のデジタル モデル化は始まったばかり

マイクロソフトは今春の初めに、今後 4 年にわたり 50 億ドルを IoT に投資すると発表しました。私たちの目標は、お客様が IoT をよりシンプルな方法で導入できるようにすることです。お客様がどの段階から始めても、信頼できるコネクテッド ソリューションを必ず実現できるようにし、皆様のデジタル トランスフォーメーションを後押ししたいと考えています。

Azure Digital Twins は、このコミットメントを実現しようとするマイクロソフトの継続的な取り組みの中でも大きな役割を担う一例です。デジタル ツイン特有の複雑さを解消し、画期的な空間インテリジェンス ソリューションをスピーディーに作成できるようにすることで、Azure Digital Twins は IoT 分野での新たなイノベーションの誕生に必要となる重要な基盤を企業に提供します。こうして世界中がいっそう緊密につながり、インテリジェントになることにより、人々や企業はさらに多くの事を成し遂げられるようになるでしょう。

Azure Digital Twins のパブリック プレビューは 10 月 15 日より開始され、すべてのお客様がソリューションを構築できるようになります。詳細については、Azure Digital Twins の製品ページを参照してください。

 

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[1] 出典: Harvard Business Review Analytic Services、『Data-DrivenWorkspaces: IoT and AI Expand the Promise of Smart Buildings』

[2] 出典: Harvard Business Review Analytic Services、『Data-Driven Workspaces: IoT and AI Expand the Promise of Smart Buildings』