IoTとデジタルツインで実現する物流業界の革新

日本の物流業界では、高齢化や人手不足、トラックドライバーの過労問題に加え、交通渋滞や非効率な配送ルートによるコスト増が課題とされています。特に近年では、インターネットショッピングの需要拡大により、業務の効率化が以前にも増して求められている状況です。
従来の方法に頼った物流の管理が限界を迎える中、業界を一変させる技術としてIoT（モノのインターネット）とデジタルツインが注目されています。

これらの先端技術がどのように効率化をもたらし、コスト削減や生産性向上を実現しているのか。本記事では、これからの物流の未来を支える革新の一端をご紹介します。

物流業界における課題、IoTとデジタルツインによる解決策

IoTとデジタルツインを活用することにより、具体的にどのような物流業界の課題を解決できるのでしょうか。ここでは、IoTとデジタルツインによって解決できる課題をご紹介します。

多様化する顧客ニーズへの対応

物流業界では、顧客ニーズの多様化が進んでいます。従来の対面受け取りや日時指定のほか、置き配やポスト投函、コンビニ受け取りなど、配送方法の選択肢は広がっている状況です。
また、オンラインショッピングの普及により、消費者は「翌日配送」や「即日配送」など、迅速な配送を求めるようになりました。さらに自分の荷物がどこにあるのかをリアルタイムで追跡できることを期待しています。

これらの多様化に対応するためには、物流の効率化とリアルタイムでの追跡が必要です。
IoTによって収集されるリアルタイムデータに基づいたデジタルツイン技術を活用することで、交通状況や気象条件を考慮した配送ルートの最適化、配送中の現在位置や商品状態の把握、倉庫内の在庫管理の効率化を実現できます。顧客ニーズの多様化に応え、満足度の向上につなげることができるでしょう。

コスト削減と効率化を実現

IoT技術とデジタルツインは、物流業界におけるコスト削減と効率化に大きく貢献します。例えば、IoTによって収集されたデータを活用し、デジタルツインで可視化することで、倉庫作業や事務作業の分析が可能になり、作業人件費を削減することが可能です。

また、RFIDタグやセンサーを使えば、各商品の位置や数量を自動でトラッキングすることができるようになります。在庫が適切に管理されることで不要な在庫が減り、在庫保管にかかるコストの削減につながるでしょう。さらに需要に応じて適切な在庫数を把握できるため、欠品を防ぎ、品切れのリスクを低減することができます。

さらにIoTから得られる膨大なデータの解析は、物流業務の改善点や効率化ポイントを明確にすることが可能です。
例えば、過去のデータを元に需要の動向を予測し、最適な配送スケジュールや在庫管理を行うことができます。また、配送業務や倉庫作業のパフォーマンスを定量的に評価し、改善点を見つけて効率化を図ることもできるようになるでしょう。

IoTとデジタルツインの基礎知識

IoTとデジタルツインで物流業界における課題解決を実現するためには、どのような技術なのかを把握しておくことが大切です。ここでは、それぞれがどのような技術なのかを解説します。

IoT（モノのインターネット）の概要

IoT（Internet of Things、モノのインターネット）とは、さまざまな実物の機器に通信機能を持たせ、インターネットを通じて接続・連携させる技術です。テレビや冷蔵庫、エアコン、自動車など、従来のデジタル機器以外のアナログ機器もデジタル化され、データの連携が可能になります。

例えば、Apple Watchは腕時計としてだけでなく、スマートフォンと情報を連携するウェアラブルデバイスとして機能します。IoTは、センサーを用いてデータを収集し、インターネットを通じて情報を共有できるのが特徴です。集めたデータはビッグデータとしてクラウド上に蓄積され、AIで分析されて新しいサービスを提供する基盤となります。

デジタルツインの定義と特徴

デジタルツインは、現実世界の物体やシステムをデジタル空間に再現する技術です。IoTやAI、ビッグデータを活用して、現実の状況をリアルタイムで反映し、効率化や問題解決、新しい価値の創造に役立ちます。デジタルツインは、製造業や都市設計、建設、医療など、さまざまな分野で幅広く利用されています。

その特徴は、現実世界のデータを仮想空間に再現し、リアルタイムでシミュレーションや予測を行うことができることです。これにより、新製品や新サービスの開発コストを削減し、品質を向上させることができます。また、自然災害への予防策を講じることも可能です。

デジタルツインの詳細は、以下の記事をご参照ください。
【関連ページ：デジタルツインとは？使われる技術と活用事例を解説】

物流業界におけるIoTとデジタルツインの連携による効果

物流業界では、IoTとデジタルツインの連携が注目されています。IoT技術を用いて、貨物や在庫の位置、状態、温度などをリアルタイムでモニタリングし、デジタルツインを通じて情報にアクセスすることで、在庫管理や配送ルートの最適化が可能です。デジタルツインを活用して、倉庫や配送センターのオペレーションを最適化し、コストを削減できます。

また、リアルタイムデータを活用して、運輸中のリスクをシミュレートし、安全性を向上させることも可能です。さらに、配送時間の予測精度を高め、計画性を向上させることで、顧客満足度を向上できます。

IoTを活用した在庫管理の革新

IoT技術を活用した在庫管理は、従来の手動管理に比べて多くのメリットを得られます。ここでは、IoTを活用した在庫管理の具体的な用途と、その効果について解説します。

リアルタイムの在庫把握による効率化

IoT技術を用いると、RFIDタグやセンサーを活用して在庫情報をリアルタイムで収集・管理することが可能です。在庫の過不足を即座に把握し、過剰在庫や欠品を未然に防げます。

また、リアルタイムデータを基に需要予測を行い、季節や地域に合わせた出荷が可能です。リアルタイムの在庫把握は、企業の在庫管理全体の効率化に大きく貢献するでしょう。

在庫管理の自動化で実現するヒューマンエラー削減

IoTを活用した在庫管理は、手作業によるデータ入力や追跡を自動化することで、ヒューマンエラーを大幅に減少できることがメリットです。

従来の手動管理では、誤入力や情報の不一致が発生しやすかったのがデメリットでした。しかし、IoT技術を導入することで、これらのリスクを軽減できます。さらに、自動化されたデータ収集により、リアルタイム情報を基にした意思決定が実現可能です。

適正在庫の維持とコスト削減

IoT技術を活用することで、在庫レベルを適切に維持し、コストを削減できます。自動化された在庫管理システムは、在庫があらかじめ設定した基準を下回ると、自動で再発注を行うことが可能です。過剰在庫や欠品によるコスト増加を防ぎ、管理コストを削減できます。

また、在庫の正確な管理により、余剰在庫や不良在庫を減少させることも可能です。

デジタルツインによる物流プロセスの最適化

デジタルツインは、物流業界において輸送ルートの最適化や倉庫内作業の効率化など、さまざまなプロセスを改善するために活用されています。ここでは、それぞれの詳細を解説します。

輸送ルートの最適化と燃料コストの削減

デジタルツインは、リアルタイムの交通情報や天候データを活用して、最適な輸送ルートをシミュレーションします。交通渋滞を回避し、燃料費を削減することが可能です。具体的なメリットは、以下のとおりです。

• リアルタイムデータの活用：交通状況や天候をリアルタイムで把握し、迅速なルート変更が可能
• 燃料費の削減：最適なルートを選ぶことで燃料消費を抑え、環境負荷も軽減
• 配送時間の短縮：最適化されたルートにより、顧客への配送時間が短縮され、顧客満足度が向上

倉庫内作業の効率化と労働力最適化

デジタルツインは、倉庫内の在庫管理や作業フローをシミュレーションすることで、倉庫内作業の効率化を支援します。メリットは以下のとおりです。

• 在庫管理の最適化：リアルタイムで在庫の位置や数量を可視化し、過剰在庫や欠品を防止
• 作業効率の向上：ピッキング作業や搬送作業を最適化し、作業時間を短縮
• 労働力の最適化：人材配置を最適化し、人件費の削減を実現

物流業界におけるIoTとデジタルツインの活用事例

物流業界における先進的な企業では、IoTとデジタルツイン技術を活用し、効率化やコスト削減、サービス品質の向上を図っています。ここでは、具体的な活用事例をご紹介します。

Amazonのデジタルツイン活用事例

Amazonで倉庫設計と配送の最適化のために活用されているのが、リアルタイムの3Dコラボレーションとシミュレーションを可能にするNVIDIA OmniverseとAWS IoTとの統合によるデジタルツインです。
自律搬送ロボット「プロテウス」の学習や移動制御、群管理、アームロボットのトレーニングなどを仮想空間でシミュレーションし、実際の倉庫運営に反映しています。
また、全世界にある50万台以上の配送ロボットのオペレーション最適化にも活用し、倉庫設計や物流フローの改善に役立てることで物流コストの削減と業務の迅速化を実現しています。

DHLのデジタルツイン活用事例

DHLはIoTとデジタルツイン技術を活用した先進的な物流システムを開発・実装しており、「物流におけるデジタルツイン」に関するトレンドレポートで発表しました。
そのシステムは、施設の3Dモデルと運用データを組み合わせ、予測や自律的決定を可能にするものです。倉庫施設を仮想空間に再現し、物理的な倉庫と在庫データをリアルタイムに統合することで、オペレーションの効率化と安全性の向上を実現しています。個々のコンテナにはIoTセンサーを設置し、位置情報や損傷状況をモニタリングしながら、収集したデータを機械学習で分析することによってコンテナ配置の最適化も図ることができるようになっています。

ヤマト運輸のデジタルツイン活用事例

ヤマト運輸では、デジタルツイン技術を活用して配送ルートや倉庫内作業の最適化を実現しています。
リアルタイムの交通状況や天候データをデジタルツインに統合し、AIの予測分析にもとづく最適なトラックの運行ルート提案によって、交通渋滞の回避による配送効率の向上と運行コストの削減を図っています。また、配送状況を30分単位で可視化するダッシュボードを導入し、社員や車両のリアルタイム再配置も可能にしました。

倉庫内の在庫配置やピッキング作業では、IoTセンサーとAIを組み合わせた「スマート倉庫」を開発し、荷物の自動仕分けや在庫配置のシミュレーションをしています。無駄な動線を削減し、ピッキング作業の効率向上によって作業員の負担軽減につなげている点がポイントです。さらに、Palantir Technologiesとの協力により、データ分析とAIを活用して需要予測や資源配分の最適化を行い、物流プロセスの効率化を推進しています。
これらの取り組みにより、同社は配送時間の15%短縮と運行コストの10%削減を達成したと報告されています。

国土交通省によるデジタルツイン活用プロジェクト

国土交通省は、物流業界の課題解決を目指し、3D都市モデルやIoTデータを活用したデジタルツイン技術によるプロジェクト「スマート物流」を推進しています。デジタルツイン技術を用いて、交通インフラの最適化や物流フローの見直しを行い、荷物の配送経路や倉庫作業の効率化を図っている状況です。

また、国土交通省のオープンデータプロジェクト「PLATEAU」を技術基盤として、日本の都市の3Dデータを整備・公開し、都市全体の物流最適化に役立てています。AIとデジタルツインの連携により、トラフィック予測や車両メンテナンスの最適化など、物流のさらなる効率化が期待されるでしょう。
2025年度までに実証事業を拡大し、脱炭素化やサプライチェーン全体の効率化を図るべく、官民連携でスマート物流の標準化を目指しています。

導入における課題と対策

物流業界へのIoTとデジタルツインの導入は、リアルタイムデータによる在庫管理の最適化や配送ルートのシミュレーションなどを通じてさまざまな課題を解決する大きな可能性を秘めています。
ここでは、導入時の課題と対策を解説します。

初期投資とコストとROIの考え方

デジタルツインの導入は、初期投資の高さが大きな課題です。センサーなどのIoTデバイス、通信設備やクラウドサーバーなどのネットワークインフラといったハードウェアに加え、デジタルツインによるシミュレーション環境や可視化ツールといったソフトウェアの開発、システム統合など、初期投資コストは高くなる可能性があります。

ただし、長期的には運用コストの削減や効率性の向上により、初期投資を上回る利益をもたらす可能性が十分考えられます。
リアルタイム監視と最適化による運行効率の向上、メンテナンスの最適化によるダウンタイムの削減、需要予測精度の向上と過剰在庫の削減による在庫管理の効率化など、費用対効果の評価につながるコスト削減要素は多いと言えるでしょう。

実際、前述したAmazon、DHL、ヤマト運輸の事例では、配送ルートや倉庫内の在庫の最適化などにより、業務効率が大幅に向上し、コストの削減と配送時間の短縮を実現しています。
さらにデジタルツインとIoTを通じて得られるデータを活用した新たな収益源の創出も考えられるかもしれません。

データセキュリティのリスクと対策

物流業界でIoTとデジタルツインを導入する際は、配送状況や倉庫在庫情報などの機密データをクラウド上で扱うことになるため、日本でもサイバー攻撃やデータ漏洩のリスクが考えられます。特にIoTデバイス経由での不正アクセスや、サプライチェーン連携時における第三者経由の情報流出が懸念されるため、セキュリティ対策の強化が必要です。

基本的な対策として、暗号化されたデータ通信とファイアウォールの導入、厳格なアクセス制御、定期的なセキュリティ評価は必須になります。また、機密データは暗号化保存し、最小権限原則に基づくアクセス制限の適用が求められるでしょう。
人的リスクに対処するためには、定期的なセキュリティ研修を実施し、インシデント対応マニュアルの整備も必要です。

従業員教育と組織変革の重要性

従業員教育と組織変革もデジタルツインの導入において非常に重要です。従業員が新しい技術を理解し、操作できる必要がありますが、技術的専門知識の不足が課題となります。
そのため、従業員の教育とトレーニングを通じて、デジタルツインの活用方法を理解させることが重要です。また、組織変革を促進するために、変化管理を通じて従業員が新しい技術を積極的に受け入れる環境を整えなくてはなりません。

IoTとデジタルツインで物流業界の課題を解決

物流業界では人手不足や業務の複雑化が進む中、その解決手段としてIoTとデジタルツインの活用が注目されています。リアルタイムで倉庫や配送の状況を可視化・最適化し、効率化やコスト削減、顧客満足度向上を実現できるなど、多くのメリットがあります。

シリコンスタジオでは、物流倉庫のレイアウトシミュレーションや自律型搬送ロボット（AGV）の学習・検証環境の構築をはじめ、ゲームエンジン、NVIDIA Omniverseといった3DプラットフォームとIoT機器、クラウドの連携による課題解決のご支援が可能です。ぜひ、シリコンスタジオにご相談ください。

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