Digitaalisen kaksosen valvomo Metsä Groupin tehtaalla Äänekoskella.
Turvallisuusjohtaminen
Teksti: Reijo Holopainen Kuva: Metsä Group

Digitaalinen kaksonen johtamisen tukena tulkitsemassa todellisuutta ja hallitsemassa riskejä

Digitaalinen mallintamistekniikka on kohonnut tasolle, jossa se toimii dynaamisena, alati kohteensa kanssa mukana elävänä virtuaalisena toisintona, kaksosena. Käyttömahdollisuudet liittyvät muun muassa reaaliaikaiseen turvallisuustekniikkaan ja anturoinnin ansiosta riskien ennakointiin.

Digitaalisen mallin ja digitaalisen kaksosen ero on siinä, että digitaaliseen kaksoseen on aina yhdistetty kohteen reaaliaikainen datavirta. Digitaalinen kaksonen -termiä on käytetty välillä väärin koskien tavallista stabiilien aineistojen kanssa mallintamista ymmärtämättä käsitteen todellista merkitystä täydellisenä, digitaalisena toisintona, jossa tarvitaan tekoälyä ja oppivaa algoritmia. Tämän kaksisuuntaisen dynaamisen raportoinnin alku sijoittuu 1990-luvun jälkipuoliskolle. Etäohjauksen ja ajantasaisen valvonnan mahdollisuudet havaittiin jo lähes 30 vuotta sitten metsäkoneiden etädiagnostiikan kanssa: Lapissa toimineen koneen tila näkyi päätteellä Helsingissä. 

Valmet Automotiven strategia- ja kehitysjohtaja Antti Havola on innostunut hahmottamaan digitaalisen kaksosen kehityksen eräänlaisena suuren kehitystrendin täydentymänä. Paitsi että moottorin dynaamisen mallinnuksen kautta pystyttiin etänä määrittelemään sen vikaantunut toiminto, sen kautta pystyttiin satelliittiyhteyden avulla tekemään etäsäätöjä esimerkiksi pakkasessa yskivän raskaskoneen tyhjäkäyntiin. Reaaliaikaisia säätöjä ja vikadiagnostiikkaa tehtiin satelliittiyhteyden kautta, koska langaton internet oli vasta suunnitteilla. Silloin ei ollut myöskään vielä nykyisen kaltaista 3D-mallia kohteesta. Laitetehot tietokoneissa ja datayhteyksissä eivät olisi siihen edes riittäneet. 

Ilman reaaliaikaisuutta kyseessä on pelkkä digitaalinen malli. Reaaliaikainen datavirtakaan ei vielä tee 3D-rakenteesta kohteensa kaksosta, jos se on yksisuuntainen. ”Yksisuuntaisuudesta datavirrassa puhutaan myös digitaalisena varojana”, sanoo tiiminvetäjä Matti Kutila VTT:ltä. Kaupunkien liikenteen valvonnassa esimerkiksi hyödynnetään monipuolisesti dataa. ”Havaitsemalla ongelmat ajoissa digital shadow -tason järjestelmä voi lisätä turvallisuutta ja auttaa vähentämään kustannuksia osoittamalla edeltä näkymättömissä olevat liikenteen ongelmat”, Kutila lisää. 

Digitaaliseen kaksoseen liitettävä terminologia tuntee käsitteen ”ennakoiva ylläpito”, joka tarkoittaa analyysimenetelmiä ja uudenlaisten riskienhallinnan työkalujen käyttöä erityisesti teollisuudessa. Esimerkiksi ydinvoimaloissa digitaaliset kaksoset ovat toimineet jo pitkään, mutta niitä ei vieläkään käytetä etänä turvallisuussyistä.  Digitaalisen kaksosen myötä massiivisista automaatiojärjestelmistä saadaan käyttötietoa. Digitaalinen kaksonen spesifissä merkityksessä päivittyy sekunnin tai useammin jo sitäkin pienemmän aikayksikön latenssilla reaalimaailman kohteensa kanssa mitaten fyysisen vastineensa suorituskykyominaisuudet. Tästä on merkittävä hyöty riskienhallintaan. 

Digitaalinen kaksonen tuottaa lähtötietojen avulla ennusteita tai simulaatioita siitä, kuinka ajatellut syötteet vaikuttavat kyseiseen fyysiseen kohteeseen tai järjestelmään. Tarkat digitaaliset kaksoismallit keräävät oivalluksia turvallisella etäisyydellä kohteesta ja mahdollistavat signaalitietojen analysoinnin ennen kuin häiriöitä välttämättä edes ehtii ilmetä.  

Suomessa Metsä Fibren teknologiajohtaja Matti Toivonen arvioi, että teollisuudessa automaatioteknologian, jota kutsutaan digitaaliseksi kaksoseksi, merkitys prosessin hallinnassa on merkittävä. Näin edelläkävijöille tarjoutuu valvonnan käyttöön uusia, ennen tuntemattomia työvälineitä. Tuhansien anturien ansiosta koko riskienhallintaprosessi voi toimia reaaliajassa, mutta myös simuloida erilaisia säätöjä, ”entä jos” -malleja.  Automaation älykäs optimointi virtaa toisiinsa yhdistettyihin järjestelmiin, kuten huolto-ohjelmiin ja koko tuotantolaitokseen. ”Häiriöilmoitukset ovat yksi tärkeä toiminto, koska ne tulevat valvomoon reaaliaikaisesti ja ovat heti paikannettavissa”, Toivonen toteaa. 

 


Lue koko artikkeli Turvallisuus & Riskienhallinta -lehden numerosta 6/2023.

Tilaa lehti! 


 

Pysy ajan tasalla turvallisuudesta ja riskienhallinnasta.

Tilaa uutiskirje