{"id":5256,"date":"2021-08-16T13:26:06","date_gmt":"2021-08-16T10:26:06","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.elomatic.com\/?p=3066"},"modified":"2023-04-24T09:56:41","modified_gmt":"2023-04-24T09:56:41","slug":"digitaalinen-kaksonen-digital-twin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.elomatic.com\/fi\/digitaalinen-kaksonen-digital-twin\/","title":{"rendered":"Digitaalinen kaksonen \u2013 digital twin"},"content":{"rendered":"\r\n
\r\n
<\/div>\r\n
\r\n <\/div>\r\n\r\n
<\/div>\r\n
\r\n
\r\n
\r\n

16.8.2021<\/p>\r\n

Digitaalinen kaksonen \u2013 digital twin<\/h1>\r\n \r\n\r\n
\r\n \r\n
\r\n
\"Elina<\/div>\r\n\r\n
\r\n

Kirjoittanut<\/p>\r\n

Elina Ala-M\u00e4yry<\/h5>\r\n Tuotantotalouden diplomi-insin\u00f6\u00f6ri<\/span>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n\r\n \r\n <\/div>\r\n \r\n \r\n\r\n\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n<\/div>\r\n\r\n\n\n\r\n
\r\n\r\n\r\n \r\n\r\n
<\/div>\r\n\r\n\r\n
\r\n <\/div>\r\n\r\n
<\/div>\r\n
\r\n
\r\n
\r\n \n\n
\n
\n

Digitaalisen kaksosen (Digital twin) konseptin esitti ensimm\u00e4isen\u00e4 tohtori Michael Grieves vuonna 2003 tuotetiedonhallinnan luennollaan Michiganin yliopistossa (Grieves, 2014). Digitaalisen kaksosen konsepti on yksinkertaisuudessaan fyysisest\u00e4 tuotteesta tehty digitaalinen kuvaus, joka ker\u00e4si dataa fyysisest\u00e4 osasta, ja jonka avulla voitiin siirt\u00e4\u00e4 informaatiota takaisin fyysiseen osaan (Grieves, 2014). Alla kuvassa on esitetty digitaalisen kaksosen perusperiaate.<\/p>\n

\"Digitaalisen
Kuva 1.<\/strong> Digitaalisen kaksosen perusperiaate, mukaeltu (Grieves, 2014)<\/figcaption><\/figure>\n

Digitaalisen kaksosen konsepti on pysynyt yli viidentoista vuoden ajan p\u00e4\u00e4piirteilt\u00e4\u00e4n samana. Grieves (2014) ja Liu et al. (2020) kuitenkin toteavat, ett\u00e4 digitaalisen kaksosen m\u00e4\u00e4ritelm\u00e4 on monipuolistunut ja tarkentunut teknologisen kehityksen my\u00f6t\u00e4. Uudemmat m\u00e4\u00e4ritelm\u00e4t ovat alkuper\u00e4ist\u00e4 m\u00e4\u00e4ritelm\u00e4\u00e4 kattavampia ja niiss\u00e4 on korostettu lis\u00e4ksi esimerkiksi reaaliaikaisuutta (Batty, 2018) tai digitaalisen kaksosen k\u00e4ytt\u00f6kohteita (Madni et al., 2019).<\/p>\n

Madni et al. (2019) toteavat, ett\u00e4 teknologian kehittyess\u00e4 on t\u00e4rke\u00e4\u00e4 m\u00e4\u00e4ritell\u00e4, mit\u00e4 voidaan nimitt\u00e4\u00e4 digitaaliseksi kaksoseksi ja miten digitaalinen kaksonen kehittyy. Mallissa on m\u00e4\u00e4ritelty nelj\u00e4 eri kypsyystasoa; digitaalisen kaksosen esiaste, digitaalinen kaksonen, soveltava digitaalinen kaksonen ja \u00e4lyk\u00e4s digitaalinen kaksonen. Viitekehyksess\u00e4 kukin taso on askel yksinkertaisimmasta mahdollisesta digitaalisesta mallista kohti m\u00e4\u00e4ritelmien monimutkaisimpia ja kehittyneimpi\u00e4 kuvauksia. Digitaalisten kaksosten, eli mallissa tasojen 2-4 mukaisten mallinnuksien keskin\u00e4inen ero on mallin monimutkaisuudessa, datan m\u00e4\u00e4r\u00e4ss\u00e4, siirtonopeudessa ja ajankohtaisuudessa, teknologian autonomisuudessa sek\u00e4 mallin tarjoaman hy\u00f6dynnett\u00e4v\u00e4n informaation m\u00e4\u00e4r\u00e4ss\u00e4. Mallin tasot kriteereineen on esitetty kuvassa 2. Madni et al. (2019)<\/p>\n

\"Digitaalisen
Kuva 2.<\/strong> Digitaalisen kaksosen tasot, mukaeltu (Madni et al., 2019)<\/figcaption><\/figure>\n

Tason 1<\/strong> esi-digitaalinen kaksonen on tyypillinen digitaalinen malli, joka on tyypillisesti ennen fyysisen laitteen valmistusta rakennettava virtuaalinen prototyyppi. Tason 1 virtuaalista prototyyppi\u00e4 voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 tiettyjen valintojen tekemisess\u00e4 ja riskien minimoimisessa suunnittelun aikaisessa vaiheessa. Tason 1 mallilla voidaan simuloida mekaanisia ja tietoteknisi\u00e4 toimintoja, mutta mallilla ei ole fyysist\u00e4 kaksosta, johon se olisi yhteydess\u00e4. (Madni et al., 2019)<\/p>\n

Tason 2<\/strong> digitaalisella kaksosella on fyysinen osa, jolta virtuaalinen osa saa dataa paketeissa, jonka mukaan digitaalinen malli p\u00e4ivitt\u00e4\u00e4 tietojaan. Tason 2 digitaalista kaksosta k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n fyysisen osan skenaarioanalyysien tekemiseen, joista saatua tietoa voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 ennakoimiseen ja fyysisen osan muokkaamiseen skenaarioista saadun informaation perusteella. (Madni et al., 2019)<\/p>\n

Tason 3<\/strong> soveltavassa digitaalisessa kaksosessa on sovellettava k\u00e4ytt\u00f6liittym\u00e4 sek\u00e4 fyysiselle ett\u00e4 virtuaaliselle osalle. K\u00e4ytt\u00f6liittym\u00e4 osaa ottaa huomioon k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4n preferenssej\u00e4 ja valintoja suhteessa monenlaisiin tilanteisiin, mik\u00e4 perustuu valvottuun koneoppimis-algoritmiin. Soveltavan digitaalisen kaksosen virtuaaliseen malliin saadaan dataa jatkuvasti ja ajantasaisesti fyysisest\u00e4 osasta, mink\u00e4 lis\u00e4ksi dataa voidaan tuoda paketeissa k\u00e4yt\u00f6n j\u00e4lkeen. T\u00e4m\u00e4n tason digitaalista kaksosta voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 oikea-aikaisessa suunnittelussa ja p\u00e4\u00e4t\u00f6ksenteossa. (Madni et al., 2019)<\/p>\n

Tason 4<\/strong> \u00e4lyk\u00e4s digitaalinen kaksonen sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 kaikki tason 3 ominaisuudet, mink\u00e4 lis\u00e4ksi siin\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n edistyksellisemp\u00e4\u00e4 koneoppimista. \u00c4lykk\u00e4\u00e4ll\u00e4 digitaalisella kaksosessa on alempaan tasoon verrattuna korkeampi itsen\u00e4isyys, ja se k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 koneoppimista uusien asioiden ja kuvioiden havaitsemiseen. \u00c4lyk\u00e4s digitaalinen kaksonen voi analysoida tarkemmin fyysisest\u00e4 osasta saatavaa dataa. (Madni et al., 2019)<\/p>\n

Merkitt\u00e4vimm\u00e4t erot eri tasojen digitaalisten kaksosten v\u00e4lill\u00e4 riippuvat siis siit\u00e4, onko fyysinen osa olemassa, miten sen ja virtuaalisen osan yhteys toimii ja kuinka autonominen ja itseoppiva j\u00e4rjestelm\u00e4 on kyseess\u00e4. Mit\u00e4 tehokkaammin ja oikea-aikaisemmin data ja informaatio siirtyv\u00e4t fyysisen ja virtuaalisen osan v\u00e4lill\u00e4, sit\u00e4 enemm\u00e4n j\u00e4rjestelm\u00e4n on mahdollista olla autonominen. Suurimmat hy\u00f6dyt digitaalisesta kaksosesta saadaan, kun se toteutetaan korkeimmilla tasoilla.<\/p>\n

Digitaalista kaksosta kehitet\u00e4\u00e4n 2020-luvulla monella eri alalla, kuten rakennusalalla (Khajavi et al., 2019), toimitusketjujenhallinnassa (Tao et al., 2019) ja vaateteollisuudessa (Riedelsheimer et al., 2020). Eniten digitaalisia kaksosia on kuitenkin tutkittu ja kehitetty valmistavassa teollisuudessa (Jones et al., 2020). Madni et al. (2019) mukaan digitaalinen kaksonen voi kuvata systeemi\u00e4, prosessia tai tuotetta. Qi et al. (2019) puolestaan m\u00e4\u00e4ritteliv\u00e4t digitaalisen kaksosen mallinnuksen kohteiksi palvelun, prosessin tai tuotteen. Teollisuuteen liittyv\u00e4ss\u00e4 tutkimuksessa on my\u00f6s todettu, ett\u00e4 digitaalisen kaksosen voi tehd\u00e4 laitteen osasta, laitteesta, tuotannon osasta tai koko tuotannosta.<\/p>\n

Digitaalinen kaksonen on monipuolinen ty\u00f6kalu, joka viitoittaa tiet\u00e4 kyber-fyysiselle interaktiolle (Qinglin & Tao, 2018). Teknologian kehittyess\u00e4 digitaalisen kaksosen perusperiaate on s\u00e4ilynyt samana, mutta digitaalista kaksosta voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 aikaisempaa monipuolisemmin ja laajemmin. Digitaalisen kaksosen tarjoamat hy\u00f6dyt riippuvat k\u00e4ytt\u00f6kohteesta sek\u00e4 digitaalisen kaksosen tasosta. Digitaalisen kaksosen hy\u00f6tyj\u00e4 sek\u00e4 tulevaisuusskenaarioita esitell\u00e4\u00e4n t\u00e4m\u00e4n blogisarjan seuraavissa osissa.<\/p>\n

<\/p>\n