シミュレーションとデジタルツインで最適化. Optimization with simulation & digital twin

2022年12月。化学工業日報社(主催)、マイクロソフト(共催)の「石油化学業界向け DX 推進セミナー:製造現場に変革をもたらすデジタル技術の活用と推進のポイント」にて、山下 善之教授の『デジタル技術を駆使した 化学プラントの運転・保守』より

デジタルとリアルの融合がプロジェクトを加速する。石油化学業界向け DX 推進セミナー『製造現場に変革をもたらすデジタル技術の活用と推進のポイント』参加レポート – マイクロソフト業界別の記事 (microsoft.com)

天災やパンデミック、軍事侵攻といった想定外のできごとが世界中で起き、人工知能やバイオテクノロジーが予想をはるかに超えて進化している VUCA の時代において、「今まで常識だと思っていたことが常識ではなくなってしまう時代にどういうことを考えるべきでしょうか

いくらでもデータを蓄えられる今の時代に重要とされるのはビッグデータの活用であり、ものづくりの現場においては“サイバーフィジカルシステム”が重要な概念になる

「サイバーフィジカルシステムが実現できたことから、今いろいろなところで“スマート工場”が実現しつつある」

第 3 次 AI ブームと言われる今、これまでの常識を覆すインパクトを持った AI ソリューションが多数開発されていることから、これまでのブームとは異なり、AI の進化が止まることはないだろうと予測。重要な視点として、AI に任せきるのではなく人間が介在することで精度が上がる場合が多いことから、「人間とコンピュータの協働が重要」。リアルとデジタル、ヒトとコンピュータのコラボレーションが、予想不可能な時代を乗り越えるひとつのカギになる

我が国のデジタル化の現状として、2021 年には 81%の企業が DX を計画、そのうち 7 割以上が実際に取り組んでいるというデータを示し、生産性の向上やコスト削減などを期待して、すでに多くのデジタル化事例が報告されている。

化学プラントが DX を進めるための支援策として、経済産業省の「スマート保安」に向けた取り組みがある。カメラ搭載ドローンによる検査を可能とする規制改正や、AI を使ったシステムの信頼性を評価するガイドラインの策定、日タイスマート保安コンソーシアムの設立など、経済産業省主導でさまざまな取り組みが行われており、化学プラントの運転・保守における AI 適用事例が紹介されている「Smart Industrial Safety Digital Catalog」や、デジタル化のどの段階でどの技術を採用すべきか、将来を見越した計画を立てられる「高圧ガス保安分野スマート保安アクションプラン」などが用意されている。

化学プラントのデジタル化に伴って想定される課題とその解決策。データ不足に伴うシミュレーション結果の信頼性という課題については、シミュレータや物理モデルの併用が有効であるとし、機械学習のブラックボックスのモデルと物理モデルのホワイトボックスをつないだグレイボックスモデルの作成や、シミュレーションと並列で動作させるデジタルツインの活用など。

人材育成については、化学プラントにおいてはデータサイエンスの知識だけでなくプラントや計測制御の知識が必要であり、「データサイエンティストがプラントについて学ぶよりも、プロセス技術者がデータサイエンスを学ぶ方がお勧め。

デジタルとリアルの融合がプロジェクトを加速する。石油化学業界向け DX 推進セミナー『製造現場に変革をもたらすデジタル技術の活用と推進のポイント』参加レポート – マイクロソフト業界別の記事 (microsoft.com)