Ditmaraの紹介:プロダクショングレードのDigital Twins向けのモジュラーリファレンスアーキテクチャ

Ditmaraは、本番グレードのデジタルツインシステムを設計、通信、構築するためのオープンなデジタルツインリファレンスアーキテクチャです。Gary Hausは、コンピュータグラフィックスと没入型デジタルの30年以上にわたる経験を持つクリエイティブリードで、現在はUnityでシニアソリューションアーキテクト/エンジニアを務めています。彼のキャリアは、アーキテクチャ、エンジニアリング、AEC (建築設計、エンジニアリング、建設)可視化、航空宇宙、防衛、XR、インダストリアルデザイン、ゲーム、ロケーションベースのエンターテインメント、エンタープライズシミュレーションなど、同じパターンに繰り返し遭遇した分野に及びます。チームがゼロからDigital Twinsを構築し、同じインテグレーション問題を再発明し、そこからビルドする共通の青写真はありません。Ditmaraは、その経験の直接的な結果です。業界に欠けていた建築基盤を与えようとする実務家の試みです。

デジタルツインテクノロジーは、概念実証の段階をはるかに超えた段階に進んでいます。製造、スマートシティ、航空宇宙、エネルギー、防衛の分野にわたって、組織は、物理的な現実をリアルタイムでミラーし、シミュレーションと予測を可能にし、インテリジェンスを現実世界にフィードバックするシステムである、運用可能なDigital Twinsの構築に、真剣なエンジニアリングリソースを投入しています。

それにもかかわらず、これらのプロジェクトの大半は、永続的な価値を提供する前に、ストール、予算超過、または孤立したサイロへの断片化を起こしています。

テクノロジーがボトルネックではなく、共有のアーキテクチャ設計図が存在しないのは、です。

だからディトマラを作った

調査結果の概要

• Ditmaraフレームワークは、デジタルツインアーアーキテクチャを、物理システムとデータの取り込みから、リアルタイム3DD、サービス、クラウドインフラストラクチャ、MBSEインテグレーションまでの6つのレイヤーに整理しています。Find it at digital-twin-architectur-haus.web.app
• Ditmaraはエンジンに依存しないため、Unity、その他のエンジン、クラウドプラットフォーム、エンタープライズシステムがデジタルツインスタックにどのように適合するかをチームが評価する際に役立ちます。
• このフレームワークは、製造、航空宇宙、スマートシティ、エネルギー、防衛の各分野のソリューションアーキテクト、システムエンジニア、デジタルトランスフォーメーションのリード、技術的な意思決定者向けに設計されています。

ディトマラとは?

Ditmara、デジタルツインモジュラーリファレンスアーキテクチャは、本番グレードのデジタルツインシステムを設計、通信、構築するための、エンジンに依存しないオープンな6レイヤーフレームワークです。digital-twin-architectur-haus.web.app で自由に入手できる生きたリファレンス文書で、6つの独立したデプロイ可能なレイヤにわたる43のコンポーネントをカバーしています。

名前自体には静かな背景がある。音声学的にレンダリングされたDTMRAはディトマラをもたらす - そのルーツは「名声」を意味する古ゲルマン語の名前にある。参照され、共有され、その上で構築されるフレームワークが適しているように感じました。

ディトマラは商品ではありません。プロプライエタリではありませんベンダーロックが発生しません。構造化された語彙とインテグレーションマップであり、あらゆるエンジン、クラウド、プログラミング言語を使用するすべてのチームが出発点として採用できます。

ディトマラが解決する問題

デジタルツインプロジェクトがキックオフされると、最初に最もコストがかかる作業の1つはアーキテクチャ設計です。センサーが処理パイプラインに接続する方法、CAD/BIMデータが3Dエンジンに流入する方法、AI推論が配置されている場所、システムが物理アセットへのフィードバックループを閉じる方法を決定します。

これをゼロからやってきたチームは、同じパターンを、しばしば非互換に作り変えてきました。その結果、チーム間のコミュニケーションが難しく、拡張も難しく、ベンダー間の移行もほぼ不可能な、プロプライエタリ仕様のサイロ化された実装が横向きしています。

Ditmaraは、経営幹部からソフトウェアアーキテクト、調達チームまで、すべての関係者が読んで推論できる単一のコンポーザブルモデルでこれに対処しています。

6レイヤーのアーキテクチャ

Ditmaraは、デジタルツインの懸念を6つの垂直レイヤーに整理しています。データは現実世界からサービスレイヤーに向かって上向きに流れます。クローズループのフィードバックは下向きに流れます。並行するMBSEインテグレーションレイヤーが並走し、正式なシステムエンジニアリングモデルを運用ツインに接続します。

レイヤー1:物理

フィジカルとデジタルの境界。IoTセンサー、PLC、SCADA、LiDAR、GPS、エッジデバイス、産業用プロトコル（MQTT、OPC UA、Modbus、PROFINET）などが入居している。ここで現実がシステムの中に入ります。

レイヤー2:データ取り込み

正規化と変換のレイヤー。CAD/BIMインポート、PLM/PDMコネクタ、時系列データベース、ストリームプロセッサ、MBSEブリッジ、Cesium（OGC 3Dタイル）またはArcGIS Maps SDK for Unity/Unreal（Esriエコシステム内で運用している組織向け）によるGISインテグレーション。これらは競合するソリューションであり、補完的なものではありません。地理空間データが既に存在する場所に基づいて選択します。

レイヤー3:コア処理

リアルタイム3Dエンジン。Unityは、レンダリング、物理シミュレーション、ランタイムでのAI推論の実行、没入型XRエクスペリエンスの提供など、さまざまな機能を持っています。このフレームワークは設計上エンジンスワップ可能ですが、UnityのHigh Precision Framework、Physics Engine、AI推論(Unity Inference Engine/ONNX)、XR機能により、デジタル ツインのユースケースの大部分で自然に適合できます。

レイヤー4:サービス

Analytics、機械学習、オペレータートレーニング、クローズループコマンドディスパッチ。このレイヤーは、双子が存在する実行可能な知性を生成する。

レイヤー5:クラウドインフラストラクチャ

ホスティング、DevOps、セキュリティ、CI/CD。Azure、AWS、またはオンプレミスで動作します。Version Controlとマルチプラットフォーム分布を管理します。

レイヤー6:MBSE（モデルベース・システム・エンジニアリング）インテグレーション

正式なシステムエンジニアリングブリッジです。SysMLモデルは、システムアーキテクチャと要件を定義します。運用ツインは、実際のデータフィードバックを通じて、これらのモデルを検証し、改良します。すべてのデータアーティファクトは、モデルからセンサー、決定までの完全な系統を維持します。

クローズドループの原理

デジタルツインと3Dモデルや管理画面を隔てているのは、物理アセットとそのデジタル表現との間の双方向の継続的なフィードバックループです。Ditmaraは、このループを後付けではなく、ファーストクラスのアーキテクチャ上の懸念事項として扱います。

フレームワークは、データ全体をマッピングします。物理センサーは取り込みレイヤーにストリームし、正規化とタイムスタンプを付与します。コアエンジンはレンダリングとシミュレーションを行います。AI推論は予測を生成します。サービレイヤーはインサイトを提示し、コマンドをディスパッチします。これらのコマンドは物理システムを作動させます。更新されたセンサーデータが流入します。ループは連続性があり、監査可能で、バージョン管理されています。

エンジンに依存しないことが重要な理由(そしてUnityが依然としてリードしている理由)

DitmaraはUnityを委任していない。できません。エンタープライズ環境のお客様は、複数のエンジン、カスタムスタック、古い機能可視化プラットフォームで運用しています。単一のエンジンを規定することは、採用を制限し、中立的な参照としてのフレームワークの価値を損なうことになる。

とはいえ、レイヤー3はエンジンの選択が決定的になるところで、Unityのこのレイヤーにおける機能は充実しています。Unity推論エンジン(ONNXランタイム)、すべての主要なヘッドセットでのネイティブAR/VR/MRサポート、大規模ストリーミング用のAddressable Assets、物理シミュレーション、CAD/BIMインポート用のアセットトランスフォーマーSDK、地理空間倍精度座標用の高精度フレームワークです。

レイヤー3エンジンの選択を評価するチームには、Ditmaraが適切な質問をするための語彙を提供し、Unityは一貫して優れたAnswersを提供します。

拡張されるように設計されています

Ditmaraはコミュニティ文書です。最初のリリース以来、さまざまな分野のスペシャリストからのフィードバックを取り入れるまでに成長しました。GISプロフェッショナル、システムエンジニア、BIM実践者、産業オートメーションの専門家。それぞれの貢献によってフレームワークの精度は研ぎ澄まされ、その応用範囲も広がりました。

サイトのインタラクティブリングダイアグラム（6つのリングにまたがる43個のコンポーネント）は、デジタルツインコンポーネントの横向きの生きたマップです。各セグメントは、標準、ツール、インテグレーションパターン、レイヤー間の依存関係などを詳細に調べることができます。

Digital Twinsをビルドする場合、レイヤーや業界を問わず、Ditmaraはユーザーに役立つように設計されています。処方箋としてではなく、共有言語として。

詳しくみる

Ditmaraの完全なフレームワークは、次のサイトから自由に入手できます。

digital-twin-architectur-haus.web.app

オープンで進化し続けるリファレンスですコミュニティからの貢献、修正、専門分野の専門知識が、それをより強固なものにしています。