応用情報技術者試験過去問を解いてみた R6年度春期問70

はじめに

今回も、応用情報技術者試験の過去問を解いていきます。

今回は「IoT活用におけるデジタルツイン」に関する問題です。

デジタルツインは、製造業・建設業・都市開発・自動車など、さまざまな分野で使われている重要な考え方です。

試験では、単に用語を覚えるだけでなく、

デジタルツインとは何か
IoTとどう関係するのか
3Dプリンタや冗長化とは何が違うのか

を整理して理解しておくことが重要です。

問題

問70　IoT活用におけるデジタルツインの説明はどれか。

選択肢

選択肢	内容
ア	インターネットを介して遠隔地に設置した3Dプリンタへ設計データを送り，短時間に製品を製作すること
イ	システムを正副の二重に用意し，災害や故障時にシステムの稼働の継続を保証すること
ウ	自宅の家電機器とインターネットでつながり，稼働監視や操作を遠隔で行うことができるウェアラブルデバイスのこと
エ	デジタル空間に現実世界と同等な世界を，様々なセンサーで収集したデータを用いて構築し，現実世界では実施できないようなシミュレーションを行うこと

解答

正解：エ

解説

デジタルツインの「Twin」は、日本語で「双子」という意味です。

つまり、

現実世界の対象と、それをデジタル空間上に再現したモデルを対にして扱う

という考え方です。

たとえば工場の機械であれば、

温度
振動
圧力
稼働時間
故障状況

といったデータをセンサーなどから収集します。

そのデータをデジタル空間上のモデルへ反映することで、実際の設備に近い状態をコンピュータ上で再現できます。

その結果、

設備の異常監視
故障の予測
保守時期の検討
生産ラインの改善
条件を変更したシミュレーション

などが可能になります。

実際の設備で試すと危険だったり、コストが大きかったりすることでも、デジタル空間上であれば比較的安全に検証できます。

デジタルツインのイメージ

【現実世界】
工場・設備・車・建物
        ↓
  センサーなどで
   データを収集
        ↓
【デジタル空間】
 デジタルツイン
        ↓
監視・分析・予測
シミュレーション
        ↓
【現実世界】
改善・保守・制御へ反映

ポイントは、単にデータを集めるだけではなく、

現実の状態をデジタル空間上にモデルとして再現し、活用する

ところです。

各選択肢の解説

選択肢	判定	解説
ア	×	遠隔地の3Dプリンタに設計データを送り、製品を造形する仕組みの説明です。デジタルツインではありません。
イ	×	システムを二重化して障害時にも稼働を継続させる、冗長化構成に関する説明です。
ウ	×	IoTを利用したウェアラブルデバイスに関する説明です。現実世界をデジタル空間に再現する技術ではありません。
エ	○	センサーで取得したデータを利用して現実世界をデジタル空間に再現し、シミュレーションを行うため、デジタルツインの説明です。

問題の用語解説

デジタルツイン

デジタルツインとは、

現実世界の対象や状態を、デジタル空間上にモデルとして再現する技術

です。

現実側からデータを取得し、その状態をデジタル側へ反映します。

そのため、

「一度作った3Dモデルを眺めるだけ」

というものではありません。

現実の変化に合わせてデジタル側の状態も更新しながら、分析やシミュレーションに活用する点が重要です。

IoT

IoTは、Internet of Thingsの略で、日本語では「モノのインターネット」と呼ばれます。

さまざまなモノをネットワークにつなげて、

データを取得する
状態を監視する
遠隔操作する
自動制御する

といったことを実現します。

デジタルツインとIoTは非常に関係が深く、IoTセンサーなどから収集した現実世界のデータをデジタルツインへ反映する使い方が代表的です。

シミュレーション

シミュレーションとは、現実の状況や変化をコンピュータ上などで模擬することです。

たとえば、

工場の生産条件を変更したらどうなるか
部品が劣化したらいつ故障するか
建物に災害が発生したらどうなるか

などを、実際に試す前に検証できます。

デジタルツインでは、現実世界に近いモデルを使ってシミュレーションを行えることが大きな利点です。

体系的位置づけ

この問題は、応用情報技術者試験では、主に次の領域に位置付けられます。

区分	分類
ストラテジ系	経営戦略
中分類	ビジネスインダストリ
小分類	ビジネスシステム
関連キーワード	IoT、デジタルツイン、スマートファクトリー、シミュレーション

一見すると「センサー」や「IoT」が登場するためテクノロジ系の問題に見えますが、この問題では、こうした技術をビジネスや産業でどのように活用するかという観点が重要です。

今回の問題の重要ポイント

ポイント① デジタルツインは「デジタル空間上の双子」

デジタルツインの「Twin」は双子という意味です。

覚えるときは、

現実世界 ↔ デジタル空間

という対応関係をイメージすると分かりやすくなります。

ポイント② 単なる監視ではない

デジタルツインは、現実の状態を監視するだけではありません。

取得したデータを使って、

分析
予測
シミュレーション

まで行える点が重要です。

ポイント③ IoTとの違いを整理する

試験対策として、ざっくり次のように整理すると覚えやすいです。

技術	主な役割
IoT	現実世界のモノをネットワークにつなぎ、データ取得や操作を行う
デジタルツイン	取得したデータなどを使って、現実世界の状態をデジタル空間上に再現する

つまり、

IoTは「つなぐ・集める」

デジタルツインは「再現して分析する」

と整理すると分かりやすいです。

ポイント④ 3Dモデルとの違い

デジタルツインは、単なる3Dモデルとも異なります。

3Dモデルは形状をコンピュータ上に表現したものですが、デジタルツインでは現実世界のデータを反映しながら、実際の状態に近いモデルとして活用します。

ここは試験でも混同しやすいポイントです。

まとめ

今回のポイントは、

デジタルツインとは、現実世界の対象や状態をデジタル空間上に再現し、監視・分析・予測・シミュレーションなどに活用する技術

ということです。

問題文に、

センサーでデータを収集
デジタル空間に現実世界を再現
シミュレーションを行う

といった表現があれば、デジタルツインを疑いましょう。

また、

IoT＝データを集める・つなぐ

デジタルツイン＝集めたデータなどを使って現実をデジタル上に再現する

という違いを押さえておくと、関連問題にも対応しやすくなります。

参考情報

IPA 独立法人情報処理推進機構応用情報技術者試験過去問 https://www.ipa.go.jp/shiken/mondai-kaiotu/index.html