Digitaalisesta kaksosesta on puhuttu jo vuosia. Dassault Systèmes puhuu virtuaalisesta kaksosesta. Siinä luodaan jotain, mitä ei ole vielä olemassa. Tulevaisuudessa suunnittelu useilla aloilla perustuu virtuaaliseen kaksoseen.

Dassault Systèmesin Pohjoismaiden myyntijohtaja Thomas Lindström perustelee konseptia tutun oloisesti. - Autamme asiakkaitamme kehittämään kestävämpiä tuotteita ja ratkaisuja, ja parantamaan toimitusketjuja.

Verkosta löytyvät määritelmät eivät auta tekemään eroa digitaalisen ja virtuaalisen kaksosen välille. Digitaalista kaksosta kuvataan jopa fyysisen objektin tai prosessin virtuaaliseksi esitykseksi. Annetaan siis Lindströmin selittää.

- Digitaalisessa kaksosessa tehdään digitaalinen kopio tai esitys jostakin todellisesta. Tämä voi olla tuote, ratkaisu, talo, mitä tahansa. Siihen voidaan lisätä erilaista informaatiota ja dataa.

- Virtuaalisessa kaksosessa luodaan jotain, mitä ei ole vielä olemassa. Siinä käytetään mielikuvitusta luomaan uusia asioita ja ratkaisuja. Siinä voidaan testata, simuloida ja rakentaa asioita ennen kuin ne ovat olemassa.

Tavallaan digitaalinen kaksonen on osa virtuaalista kaksosta. Jos tehdään digitaalinen kaksonen tehtaasta, voidaan se mallintaa nykyisillä tuotantolaitteilla. Jos halutaan selvittää, miltä tulevaisuuden tehdas näyttää, se ei ole digitaalinen kaksonen vaan virtuaalinen.

3D-MALLISTA LIIKKEELLE

Tyypillisesti liikkeelle lähdetään CAD-datasta. Rakennetaan tehtaan 3D-malli jollakin työkalulla tuotetusta CAD-datasta. Malliin voidaan tuoda esimerkiksi robottien CAD-malleja, tuotantolaitteita tai työvälineitä, Lindström selventää.

Virtuaalisessa kaksosessa on kyse rakentamisesta, mallintamisesta ja simuloinnista, ja se voidaan tehdä hyvin monilla eri alueilla. Lindström ottaa esimerkiksi uuden akkutehtaan, jonka voi mallintaa sen mukaan, miten sen toiminta on ajateltu. Sen jälkeen voidaan simuloida työnkulkua erilaisilla linjoilla. Voidaan optimoida ja tasapainottaa tuotanto, ja nähdä mihin kannattaa sijoittaa varasto, jopa se, miten trukkien kannattaa liikkua.

- Iso etu on se, että virtuaalisia kaksosia voidaan rakentaa rajattomasti. Voidaan testata suuri joukko mahdollisia skenaarioita, jotta oikea malli löydetään.

Lindströmin mukaan tämä on jo täyttä totta. - Monet asiakkaamme rakentavat 3D-malleja. Virtuaalisen kaksosen ei tarvitse olla 3D-malli vaan se voi olla myös datapohjainen ja esittää esimerkiksi toimitusketjua. Tuotteella voi olla vaikkapa sata eri alihankkijaa ja malliin voidaan sisällyttää erilaisia parametreja, jotka kuvaavat vaikkapa alihankkijan tehtaiden sijaintia. Näille voidaan ottaa malliin mukaan vaihtoehtoisia toimittajia.

On ilmeistä, että datan avulla voidaan saavuttaa monenlaisia hyötyjä. Voidaan simuloida, mitä tapahtuu, kun vastaan tulee toimitusvaikeuksia. Mitä tapahtuu, jos jonkun alihankkijan tehdas suljetaan tai Kiinassa tulee vaikeuksia tullissa?

- Voidaan jopa simuloida tuotannon siirtoa Kiinasta takaisin Suomeen, Lindström esittää.

Parhaimmillaan virtuaalinen kaksonen kertoo, mitkä ovat vaikutukset talouteen, toimitusaikoihin tai tuotannon päästöihin. Se voi olla korvaamaton liikkeenjohdon ja liiketoiminnan työkalu.

EI TIEDOSTOJA, VAAN MALLEJA

Dassault Systèmesillä kaikki lähtee 3DExperience-alustasta. Se on yhtiön tärkein tuote, suunnittelu- ja yhteistyöalusta. - Sen sisällä ovat CAD-työkalumme, joissa rakennetaan 3D-mallit. Näitä työkaluja, esimerkiksi Catiaa, useimmat autoteollisuuden asiakkaat käyttävät, Lindström kertoo.

Täysin saman voi tehdä robotille. Voidaan 3D-mallintaa, miltä tulevaisuuden robotti näyttää. Siihen rakennetaan liikeradat, ohjausratkaisut ja koko järjestelmä, joka vaikuttaa robotin toimintaan. Tarkka mallinnus tuottaa "järjestelmien järjestelmän", joka pitää sisällään elektroniikan, ohjelmistot ja laitteistot. Tätä kokonaisuutta voidaan simuloida.

Lindströmin mukaan tälle mallintamisen alueelle on tullut monia pieniä niche-yrityksiä, jotka osaavat tiettyjä osa-alueita. Joillakin on hyvää CAD-osaamista, joillakin tuotanto-osaamista, toisilla kokemusta toimitusketjun rakentamisesta tai simuloinnista. Nämä ratkaisut ovat kuitenkin tiedostopohjaisia. Tämä tuo mukanaan rajoituksia. - Tämä tarkoittaa jotain tiettyä tiedostoformaattia, jolla data pitää tarkistaa tai siirrellä edestakaisin.

- Me olemme kehittäneet alustan, jossa kaikki nämä osa-alueet toimivat samassa tietokannassa. Datarakenteemme on mallipohjainen. Tämän ansiosta robotin kanssa voidaan työskennellä heti, kun datakannassa on jotain. Voidaan ryhtyä luomaan vaikkapa asennusohjeita.

Dassault Systèmesin alusta on avoin eli siihen voidaan tuoda hyvin monenlaisia tiedostoja. - Meillä on paljon erilaisia rajapintoja. Voidaan käyttää esimerkiksi Siemensin CAD-tiedostoja. Muiden työkalujen haittana on kuitenkin tiedostopohjaisuus. Alustallemme voidaan tuoda tiedostoja, mutta enemmän hyötyjä saa, jos työskentelee mallipohjaisen datan kanssa. Tältä osin olemme varmaan viisi vuotta edellä kilpailijoitamme, Lindström arvioi.

TAVALLAAN VANHA IDEA

Virtuaalinen kaksonen on tavallaan evoluution tulosta. Dassault Systèmesillä oli virtuaalisen prototyypin idea jo 1990-luvulla. Tuolloin se tarkoitti tuotteen virtuaalista mockup- eli puumallia. Sen jälkeen tämän idean ympärille on rakennettu koko joukko erilaisia ratkaisuja.

– Me ryhdyimme ensimmäisenä puhu-maan tuotteen elinkaaren hallinnasta ja sitten kehitimme 3DExperience-alustan, Lindström kertoo.

Digitaalisen tai virtuaalisen kaksosen termi tuli enemmän markkinoilta. - Kun siitä alettiin muutama vuosi sitten puhua, huomasimme että meillähän oli jo tällainen ratkaisu olemassa.

Tällainen virtuaalinen suunnittelu on tulossa lähes kaikille eri aloille. Jos puhutaan esimerkiksi älykaupungeista, Dassault Systèmes on rakentanut Singaporen kaupungista virtuaalisen kaksosen.

- Sen avulla voidaan vaikkapa simuloida yhden kaupunginosan liikennettä, kuinka ihmiset liikkuvat, millainen sähköntarve on tai mitä tapahtuu, jos vedenpinta nousee puoli metriä, Lindström kuvaa.

Toinen tärkeä alue on tuotteiden elinkaaren seuranta ja tuotteen kestävyyden arviointi. Siihen virtuaalinen kaksonen on erinomainen työkalu.

- Kenenkään muun työkaluilla ei voida nähdä jo suunnitteluvaiheessa, kuinka paljon sähköä laite tai laitos tulee kuluttamaan, miten se kannattaisi valmistaa, Lindström muistuttaa.

Työkalusta on erilaisia lisenssimalleja erikokoisille asiakkaille. Pienempiä asiakkaita varten on rakennettu kumppaniverkosto. Lisäksi 3DExperience on julkistettu pilviversiona, joten pienelle asiakkaalle on suhteellisen helppoa testata tekniikkaa. Voi kokeilla SaaS-tyyliin asioiden tai tuotteiden mallintamista ja rakentaa, simuloida ja testata omia virtuaalisia kaksosiaan.

- Enää ei tarvita monen miljoonan investointeja, jotta voi käyttää tällaisia työkaluja. Riittää, että rakentaa pilvipohjaisen ympäristön. Se onnistuu hyvin helposti ja tuottaa nopeasti hyötyjä, Lindström päättää.

Kuva: Dassault Systèmes

Artikkeli on ilmestynyt tuoreessa ETNdigi 2/2022 -lehdessä. Sitä pääset lukemaan täällä.

Toukokuun ajan voit myös osallistua kisaan, jossa voit äänestää lehden parasta artikkelia ja voittaa upean OnePlus Nord 2 -älypuhelimen. Lue lisää täällä.