Digitaalinen kaksonen tulkitsee todellisuutta ja tehostaa toimintaa – älykkään mallinnuksen avulla säästetään aikaa ja rahaa

Digitaalisia kaksosia ja niiden mahdollistamaa uutta palveluliiketoimintaa kehitetään LUT-yliopistossa. Tarkoitus on tukea teollisuusyritysten digitaalista murrosta ja kasvua.

Digitaalinen kaksonen. Kuva: Mevea Oy.

Kuva: Mevea Oy

LUT-yliopistossa kehitetään digitaalisia kaksosia teollisuusyritysten kasvun tueksi. Digitaalinen kaksonen (Digital Twin) tarkoittaa esimerkiksi tuotantokoneen virtuaalista kopiota. Tietokoneella tehty kopio voi mallintaa suuriakin kokonaisuuksia, kuten tehdassalia koneineen, tuotantoprosesseineen, järjestelmineen ja työntekijöineen.

Digitaalisen kaksosen kautta voidaan seurata reaaliajassa koneiden tehoja, lämpötiloja, rakenteiden jännitteitä ja vaikkapa kuluvien osien rasituksia. Kopioista saatu data on visualisoitu pitkälle viedyissä järjestelmissä yhdellä silmäyksellä ymmärrettäväksi. Datasta nähdään, miten tuotantoa voidaan tehostaa esimerkiksi puuttumalla koneiden käyttöasteisiin tai häiriötä ennakoiviin tilanteisiin.

Käytännössä digitaalisen kaksosen avulla säästetään aikaa ja rahaa.

"Digitaalinen kaksonen poikkeaa perinteisestä mallinnuksesta siinä, että sitä voidaan hyödyntää niin monessa tuotantoprosessin vaiheessa. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi tuotekehityksessä, markkinoinnissa, kunnonvalvonnassa, perehdytyksessä ja käyttäjäkoulutuksessa", LUT-yliopiston konetekniikan professori Aki Mikkola sanoo.

Digitaalisen kaksosen avulla voidaan myös suunnitella ja testata kustannustehokkaasti ja turvallisesti sellaista, mitä ei vielä ole olemassa, esimerkiksi tehtaan laajentamista. Mallinnuksista nähdään, miten tuotantolinjat, työntekijät, robotit ja trukit mahtuisivat toimimaan suunnitellussa tilassa, tai miten hajautunut hukkalämpö on tehokkaimmin siirrettävissä takaisin kiinteistön energiajärjestelmään.

Digitaalinen kaksonen liittää yhteen raudan ja ohjelmiston

Aki Mikkola ja LUT-yliopisto ovat mukana monitieteisessä Digibuzz-hankkeessa, jossa pyritään löytämään digitaalisten kaksosten ja mallinnuksen parhaimmat ratkaisut teollisuuden hyväksi. Hankkeessa tarkastellaan, millaiset digitaalisiin kaksosiin perustuvat uudet liiketoimintamallit ovat mahdollisia ja miten.

Yksi hankkeen yrityskumppaneista on teollisuudelle verkkosovellusratkaisuja tarjoava Process Genius Oy. Toimitusjohtaja Jani Akkila kertoo, että yrityksen tavoitteena on kehittää Digibuzz-hankkeessa oma digitaalisten kaksosten alusta, jonka pohjalta voidaan luoda, tuotteistaa ja globaalisti markkinoida uusia liiketoimintamalleja.

"Esimerkiksi Rauten kanssa, joka myös on hankkeessa, voisimme luoda paketin, jossa valmistuslaitteiston mukana myydään myös sen digitaalinen kaksonen. Yhteistyöllä optimoitaisiin ja nostettaisiin molempien yritysten palvelutasoa", Akkila sanoo.

LUTin erikoistutkijan Juhani Ukon mukaan myös valmistuskoneen pelkkien tehojen liisaaminen (leasing) tai huoltokokonaisuuksien myyminen voivat olla uudenlaisia teollisuuden palveluita.

"Tehtaan omistaja on aiemmin joutunut pohtimaan, milloin mitkäkin päivitykset ja huollot ovat oikeasti tarpeen. Mallinnuksesta nähdään, mihin osiin on tartuttava ja missä järjestyksessä, jotta tuotanto pysyy tehokkaana", Ukko selventää.

Digitaalisella kaksosella voidaan siis edistää myös oman toiminnan autonomisuutta. Samalla säästetään energiaa, luontoa ja raaka-aineita. Digitaalisen kaksosen kautta, tuotantolinjan komponentteja reaaliaikaisesti seuraamalla, voidaan vaikuttaa jopa elintarvikkeen kilohintaan.

"Samalla päästään käsiksi tuotantoketjun hyödynjakomalliin eli kustannusten ja voiton jakautumiseen osapuolten kesken", Ukko sanoo.

Yrityksiltä uusien digitaalisen mahdollisuuksien hyödyntäminen ei edellytä varsinaisesti uutta osaamista, sanoo Process Geniuksen Jani Akkila.

"Yritykseltä tarvitaan liiketoiminnan substanssiosaaja, joka tuntee tehtaansa ja laitteensa ja tietää parhaiten, minkä asioiden seuraamisesta digitaalisesti on eniten hyötyä", Akkila kiteyttää.

Lisätietoja:

Aki Mikkola
LUT-yliopisto,
aki.mikkola@lut.fi

Juhani Ukko
LUT-yliopisto
juhani.ukko@lut.fi

Digibuzz

  • Digibuzz-hanketta toteutetaan LUT-yliopiston monitieteisellä SIM-alustalla. Mukana ovat Hannu Rantasen suorituskyvyn johtamisen, Lea Hannolan innovaatiojohtamisen, Aki Mikkolan virtuaalisuunnittelun, Jussi Sopasen konedynamiikan sekä Heikki Handroosin älykkäiden koneiden tutkimusryhmät.
  • Hanketta johtaa LUT-yliopisto, tutkimuslaitoksista myös VTT on mukana. Hankkeen toteuttavina yrityksinä ovat Raute Oyj, Mevea Oy, Eurostep Oy, Wärtsilä Finland Oy ja Process Genius Oy.
  • DigiBuzz on osa laajempaa Digital Twin -hanketta, jota Business Finland rahoittaa. LUT-yliopiston osuus on 1,84 miljoonaa euroa.
  • Digitaalisten kaksosten valmistamista ja toimintaperiaatteita opitaan LUTissa muun muassa konetekniikan opinnoissa. Tuotantotalouden koulutusohjelma yhdistää tuotantoprosessit, teknologian ja talouden.

Lue myös:

How Real-Time Simulation is Changing Mechanical Engineering