Mitä ovat digitaaliset kaksoset?

Johdanto

Kuvittele maailma, jossa jokaisella fyysisellä esineellä, järjestelmällä tai prosessilla, kuten kodinkoneella tai teollisuuslaitteella, on digitaalinen vastine – virtuaalinen kaksonen, joka heijastaa sitä reaaliajassa. Tämä on digitaalisen kaksosen ydinajatus, mullistava teknologia, joka koskettaa useita eri toimialoja. Kaksoset keräävät dataa ympäristöstä ja päivittävät digitaalisen kopionsa jatkuvasti vastaamaan todellisuutta, mikä mahdollistaa simuloinnit ja tarkat ennusteet, tarjoten arvokasta tietoa päätöksenteon tueksi.

Tässä blogitekstissä tarkastelen digitaalisten kaksosten määritelmää, keskeisiä komponentteja, ja käyttötapauksia konkreettisin esimerkein sekä digitaalisen kaksoskehityksen mahdollisuuksia muuttaa toimintatapoja yhä enemmän dataohjautuvassa maailmassa.

Digitaalisen kaksosen evoluutio ja markkina

Alun perin digitaalisten kaksosten käyttö keskittyi ilmailu- ja valmistavaan teollisuuteen, jossa ne olivat keskeisessä roolissa monimutkaisten järjestelmien simuloinnissa ja optimoinnissa. Teknologian ja laskentatehon kehittyessä digitaalisten kaksosten käyttö on laajentunut nopeasti eri toimialoille. Tänä päivänä kaksoset eivät rajoitu fyysisiin tuotteisiin tai järjestelmiin, vaan niillä on laaja sovelluskenttä, joita avaan tarkemmin alla. Ne ovat kehittyneet staattisista malleista dynaamisiksi, reaaliaikaisiksi fyysisten kohteiden kuvauksiksi, jotka mahdollistavat monipuolisemmin tuotteiden ja ekosysteemien seurannan, analysoinnin sekä ennustamisen.

Markkinaa tarkastellen, globaali digitaalisten kaksosten markkina kasvaa räjähdysmäisesti: sen odotetaan nousevan 11,5 miljardista dollarista vuonna 2023 jopa 137,63 miljardiin dollariin vuoteen 2030 mennessä. Ilmailusta terveydenhuoltoon, digitaalisista kaksosista on tulossa välttämättömiä työkaluja tehokkaaseen ja tietopohjaiseen toiminnan hallintaan.

Digitaalisen kaksosen keskeiset osat

Mistä digitaaliset kaksoset muodostuvat ja mitkä ovat niiden keskeiset rakennuspalikat? Digitaalisen kaksosen peruselementit ovat:

Tietojen integrointi: Sensorit keräävät tietoa, joka yhdistetään yhtenäiseen alustaan. Tämä reaaliaikainen tieto mahdollistaa kaksosen ajantasaisen toiminnan ja antaa kattavan kuvan kohteen tilasta.

Mallinnus ja simulointi: Kaksoset käyttävät simulaatioita ennakoimaan, miten erilaiset muutokset vaikuttavat kokonaisuuteen. Esimerkiksi valmistavassa teollisuudessa kaksoset voivat ennakoida tuotantolinjojen tehokkuutta ja tuotelaatua.

Reaaliaikainen seuranta ja hallinta: Digitaaliset kaksoset tarjoavat jatkuvan palautteen kohteen suorituskyvystä, mikä mahdollistaa nopeat päätökset ja reaktiot.

Digitaalisen kaksosen eri käyttötapaukset

Miten digitaaliset kaksoset voivat parantaa eri toimialojen toimintaa? Niitä hyödynnetään muun muassa tuotannossa, logistiikassa, rakennusalalla ja terveysteknologiassa optimoinnissa, ennakoimisessa ja hallinnassa. Seuraavaksi tarkastelen konkreettisten esimerkkien avulla digitaalisten kaksosten eri käyttötapauksia eri toimialoilla.

Valmistava teollisuus: Digitaaliset kaksoset mahdollistavat tuotantolinjojen ja koneiden virtuaalisen mallinnuksen, mikä auttaa optimoimaan prosesseja, vähentämään huoltokatkoja ja ennakoimaan huoltotarpeita.

Esimerkiksi Konecranes on kehittänyt Smart Factory -ratkaisun, joka tarjoaa reaaliaikaisen näkymän tehtaan toimintoihin ja kunnossapitoon.

Rakennusala: Rakennusten digitaaliset kaksoset auttavat suunnittelussa, rakentamisessa ja ylläpidossa, parantaen energiatehokkuutta ja tilankäyttöä.

Esimerkiksi YIT hyödyntää älykiinteistöissään digitaalisia kaksosia energianhallinnan ja asukkaiden mukavuuden parantamiseksi sekä rakennusprojektien aikana optimoimaan tekemistä. YIT rakensi esimerkiksi Kruunusillasta digitaalisen kaksosen.

Liikenne ja logistiikka: Digitaaliset kaksoset mallintavat kuljetusverkostoja ja ajoneuvoja, mikä tehostaa reittisuunnittelua ja kaluston hallintaa.

Esimerkiksi: KONE käyttää digitaalisia kaksosia hisseissään ja liukuportaissaan varmistaakseen optimaalisen toiminnan ja ennakoivan huollon.

Toimistot ja kiinteistönhallinta: Digitaaliset kaksoset mahdollistavat kiinteistöjen sisätilojen virtuaalisen mallinnuksen, jolloin voidaan seurata tilojen käyttöastetta, energiankulutusta ja sisäilman laatua reaaliajassa. Tämä auttaa parantamaan tilojen käytettävyyttä ja energiatehokkuutta, sekä optimoimaan kiinteistön ylläpitotoimia.

Esimerkiksi me DSB:llä rakensimme mm. kiinteistöjen hallintaan ja toimistoympäristöjen käyttöön digitaalisen kaksosen nimeltä Empathic Building, joka visualisoi rakennuksen datan sen käyttäjille sekä auttaa heitä liikkumaan tehokkaammin tilassa.

Energia-ala: Energiayhtiöt luovat digitaalisia kaksosia voimalaitoksista ja jakeluverkoista, mikä mahdollistaa reaaliaikaisen seurannan ja tehokkaan energianhallinnan.

Esimerkiksi Fortum hyödyntää digitaalisia kaksosia parantaakseen voimalaitostensa tehokkuutta ja luotettavuutta.

Terveydenhuolto: Terveydenhuollossa käyttötapauksia on kahdenlaisia ja digitaalisia kaksosia voidaan käyttää sekä potilaiden yksilöllisten hoitosuunnitelmien optimointiin, että terveydenhuollon laitoksien sisätilojen hallintaan.

Esimerkiksi Milton Keynesin yliopistollinen sairaala (MKUH) hyödynsi meidän rakentamaa digitaalista kaksosalustaa, jonka tarkoituksena on tehostaa laitteiden ja henkilöstön sijainnin seurantaa sekä ympäristön hallintaa reaaliaikaisilla tiedoilla.

Toista käyttötapausta avaten, esimerkiksi Tampereen yliopiston tutkimusryhmä kehitti akuutin myeloidisen leukemian digitaalisen kaksosen, joka hyödyntää potilaan kliinisiä ja molekyylitason tietoja sairauden seurannassa ja hoidossa.

Ilmailu ja lentokoneiden huolto: Digitaaliset kaksoset ovat erityisen hyödyllisiä ilmailussa, jossa ne mahdollistavat lentokoneiden moottoreiden ja muiden kriittisten komponenttien suorituskyvyn reaaliaikaisen seurannan. Tämä vähentää huoltokustannuksia ja lisää turvallisuutta, koska mahdolliset viat voidaan havaita ja korjata ennakoivasti.

Esimerkiksi Patria hyödyntää digitaalisia kaksosia lentokoneiden huollossa ja suorituskyvyn optimoinnissa, mikä lisää koneiden käytettävyyttä ja parantaa turvallisuutta. Digitaalisten kaksosten avulla Patria voi simuloida lentotilanteita ja suunnitella tarkkoja huoltotoimenpiteitä ilman, että koneita tarvitsee poistaa käytöstä pitkäksi aikaa.

Haasteet ja ratkaisut

Digitaalisten kaksosten käyttöön liittyy monia haasteita, kuten dataintegraation monimutkaisuus, korkeat laskentatehovaatimukset, tietoturva ja mallien monimutkaisuus. Ratkaisuna on investoida tehokkaisiin työkaluihin, kuten pilvipohjaisiin ratkaisuihin ja reunalaskentaan, sekä noudattaa tiukkoja säädöksiä tietosuojan varmistamiseksi. Lisäksi yksi haasteista kehityksessä on kokeneiden kotimaisten osaajien puute, jotka hallitsevat sekä monimutkaisten mallien luomisen, että tarvittavat teknologiat, kuten IoT-alustojen kehityksen ja dataintegraation. Me DSB:llä olemme yksi harvoista toimittajista alalla, joka on erikoistunut IoT- ja digitaaliseen kaksoskehitykseen. Tarjoamme laaja-alaiset IoT- ja digitaalisen kaksoskehityksen palvelut kattaen koko kehityksen elinkaaren aina datan integroinnista, IoT-alustojen sekä sovelluskehitykseen asti.

Digitaalisten kaksosten tulevaisuus

Tulevaisuudessa digitaaliset kaksoset mullistavat teollisuuden eri alat, kuten terveydenhuollon, opetuksen ja kaupunkisuunnittelun. Ne mahdollistavat entistä tarkempia ja personoidumpia ratkaisuja, kuten yksilöllisiä hoitosuunnitelmia ja kestävämpien kaupunkien suunnittelua. Digitaaliset kaksoset tulevat myös tukemaan autonomisten järjestelmien kehitystä, kuten ajoneuvojen ja robottien testausta. Digitaaliset kaksoset muovaavat tapaa, jolla suunnittelemme ja hallinnoimme ympäristöämme, tuoden mukanaan ennennäkemättömiä mahdollisuuksia tehokkuuden ja innovaatioiden lisäämiseen.

Mikäli aihe kiinnostaa sinua tai olet kiinnostunut ymmärtämään lisää digitaalisten kaksosten mahdollisuuksista, ota yhteyttä – keskustellaan, kuinka voimme yhdessä viedä kehityksesi uudelle tasolle!