建設業界で今、「デジタルツイン」が大きな注目を集めています。これは、現実世界の情報をリアルタイムで仮想空間に再現し、高度なシミュレーションや現場管理を可能にする技術です。

熟練技術者の不足、インフラの老朽化、そして激甚化する自然災害。こうした社会課題の解決策として、デジタルツインはどのように活用されているのでしょうか。

本記事では、国土交通省が進める国家プロジェクトから、実際の施工現場での活用事例、そしてインフラ整備や災害復旧における今後の展望まで、建設業の未来を左右するデジタルツインの最前線を解説します。

デジタルツインとは、ドローンやセンサーなどから取得した現実空間のさまざまな情報をもとに、まるで双子（ツイン）のようにそっくりな環境を仮想空間上に構築する技術です。

単に3Dモデルを作るだけでなく、現実世界の変化をリアルタイムに反映できるのが、デジタルツインの最大の特徴です。これにより、高精度な現状把握や未来予測のシミュレーションが可能になります。

2002年にアメリカで構想が発表されて以来、ICTやAI技術の進化に伴い、さまざまな分野で活用が期待されています。

【参考】総務省「デジタルツインって何？」

BIM/CIMが建物の設計図やカルテだとすれば、デジタルツインは「生きている双子そのもの」と言えるでしょう。

【参考】国土交通省「BIM/CIMの概要」

【参考】国土交通省「i-Constructionの取組について」

建設業界は、社会の安全と暮らしを支える重要な役割を担う一方、多くの課題に直面しています。デジタルツインが、これらの課題を解決する切り札として期待される理由を3つの側面から見ていきましょう。

これにより、災害に対する社会全体のレジリエンス（回復力）を飛躍的に高めることができます。

【関連記事】災害復興における建設業の使命や役割とは？土木技術で取り戻す被災地の日常

計画的な維持管理によって既存インフラの安全性を確保できれば、将来的な建設コストの抑制にもつながるでしょう。

【参考】国土交通省「社会資本の老朽化の現状と将来」

また、最新技術の導入は、建設業界のイメージを刷新し、若手人材にとって魅力的な職場環境を創出する上でも重要です。

【参考】建設業デジタルハンドブック「建設業就業者の高齢化の進行」

【関連記事】若者の建設業離れは当たり前？離職の理由は企業と若手の認識ギャップにあった

デジタルツインの活用は、一企業の取り組みに留まらず、国や自治体を挙げた国家規模のプロジェクトとして、各国で推進されています。

デジタルツインは、実際の建設現場やインフラ管理の現場をどのように変えているのでしょうか。国内の具体的な事例を見ていきましょう。

先ほど紹介した「VIRTUAL SHIZUOKA構想」は、2021年7月に熱海市で発生した土石流災害で真価を発揮しました。仮想空間上の静岡県を活用して、災害の状況を把握したり、対策を検討したりといった施策が実行されています。

具体的には、災害発生後、ただちに「静岡点群サポートチーム」を結成し、ドローンなどで迅速に現地の3Dデータを取得。事前に整備していたデータと比較することで、土石流の流下範囲や崩壊箇所などを正確に把握し、迅速な復旧計画の立案と二次災害の防止に大きく貢献しました。

【参考】静岡県「静岡県が進める VIRTUAL SHIZUOKA構想 とは？」

長野県の松川ダム掘削工事では、ドローンやレーザースキャナーで取得したデータをもとに、現場の「今」をデジタルツインで再現。総土量約11万㎥におよぶ広大な現場管理の効率化を実現しています。

これにより、建設プロセス全体が効率化され、工期短縮や手戻りの削減といった大きな成果につながりました。

【関連記事】『ICT施工StageⅡ試行工事の検証報告』～施工データの活用とボトルネックの考察～

最後に、デジタルツインが建設業、そして私たちの社会をこれからどのように変えていくのか、その未来像と課題を見ていきましょう。

デジタルツインは、インフラのライフサイクル（計画→設計→施工→維持管理）のすべてをつなぎ、最適化する基盤技術となり得ます。以下のような活用が期待されています。

【設計・施工における活用】

・設計段階で、建物の3Dモデルを作成

・デジタルツイン上での詳細なシミュレーション

・設計ミスの早期発見や手戻りの削減

・施工プロセスを仮想空間上で再現

【維持管理における活用】

・ドローンなどから取得したリアルタイムデータを、デジタルツインへ反映

・インフラの状態を常に監視

・劣化の兆候を早期に発見し、効率的な修繕計画を立案

都市全体のデジタルツインを構築することで、さまざまな災害シミュレーションが可能になります。「VIRTUAL SHIZUOKA構想」のように都市全体のデジタルツインを構築しておけば、ハザードマップが作成できるほか、有事の際の迅速な対応に向けても有効と言えるでしょう。

【防災・減災における活用】

・地震や洪水、土砂災害などのシミュレーションを実施

・災害リスクの高いエリアや避難経路を特定

・より実効性の高い防災計画を策定

【災害復旧における活用】

・被災地の状況を、デジタルツイン上でリアルタイムに把握

・救助活動や復旧作業の優先順位を迅速に判断

空港も、災害時の緊急輸送拠点やエネルギー供給拠点としての役割を担う、重要な社会インフラのひとつです。そのため、空港へのデジタルツイン活用も、防災・減災およびインフラ維持管理の観点から注目されています。

国土交通省の資料によれば、空港におけるデジタルツインは以下のような効果をもたらします。

空港のように大量の人と設備が複雑に関わる施設では、デジタルツインが「運用・管理の見える化」と「持続可能な運営」の基盤となることが期待されています。

【参考】国土交通省「空港施設設計におけるデジタルトランスフォーメーションへの取り組み ～デジタルツイン技術を活用した展開ビジョンについて～」

デジタルツインの可能性は無限大ですが、その普及にはいくつかの課題も存在します。「リアルタイム更新」はその代表例のひとつと言えるでしょう。

デジタルツインは、リアルタイムでのデータ更新を理想としていますが、実際には災害時のセンサー故障や、工事の内容によっては測量機器を設置できない場合が散見されます。また、通信遅延や処理遅延、ノイズや欠損データへの対応といった課題も見逃せません。

そのほかにも、以下のような課題が挙げられます。

データの標準化は、国際的にも議論が進んでおり、ISO 23247（製造業向けデジタルツインフレームワーク）をはじめとする国際標準が整備されつつあります。

また、今後はAI（人工知能）との連携も加速するでしょう。AIがデジタルツイン上の膨大なデータを分析し、最適な施工計画を自動で提案したり、インフラの異常の兆候を自律的に検知したりする未来も遠くありません。

これらの課題を官民一体で解決していくことで、デジタルツインはさらに発展していくでしょう。

【参考】国土交通省「デジタルツインによる冬期道路交通マネジメントシステムの技術開発」

【参考】一般財団法人日本規格協会「海外標準化動向調査（7月）」

デジタルツインは、単なる建設現場の効率化ツールにとどまりません。それは、防災・減災やインフラの維持管理、そして国民の安全・安心な暮らしを守るための、新しい社会基盤そのものです。

デジタルツインの導入には、リアルタイム更新やデータの標準化、人材育成など、まだ乗り越えるべき課題も少なくありません。しかし、官民一体となった取り組みが進む今、この新しい技術はより安全で持続可能な社会を築く原動力となるでしょう。エネルギー効率化やCO₂削減、住民参画型の都市計画といった観点でも、新たな社会インフラとしての役割が期待されています。

建設業の変革を通じて、社会全体のあり方や私たちの暮らしそのものを変えるポテンシャルを持つデジタルツイン。その可能性を現実のものとすることが、次代を担う建設業の大きな役割ではないでしょうか。