Digitaalinen kaksonen moniteknisessä järjestelmässä: Määritelmä ja soveltaminen laivojen päämoottoriin

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan digitaalisen kaksosen käsitettä teollisen, moniteknisen mekatronisen järjestelmän näkökulmasta ja selvennetään, miten digitaalinen kaksonen määritellään nykyisessä kirjallisuudessa. Työ on toteutettu kokoavana kirjallisuuskatsauksena, jossa keskeisenä tavoitteena on tunnistaa digitaalisen kaksosen ominaiset piirteet sekä erottaa se aihetta sivuavista käsitteistä kuten digitaalinen varjo ja digitaalinen malli. Kirjallisuuden perusteella digitaalisen kaksosen määritelmä on edelleen osin epävakiintunut ja käyttö vaihtelee kontekstin mukaan, mutta keskeiseksi erottavaksi tekijäksi nousee automaattinen, kaksisuuntainen tiedonsiirto fyysisen kohteen ja digitaalisen vastineen välillä.

Digitaalisen kaksosen soveltuvuutta havainnollistetaan laivojen päämoottorin tapauksessa. Päämoottori on pitkäikäinen ja monimutkainen järjestelmä, jonka operointiin vaikuttavat samanaikaisesti tehokkuus-, päästö-, ja kunnossapitovaatimukset. Digitaalinen kaksonen voi tukea moottorin optimointia esimerkiksi käyttötilanteiden vertailun, poikkeamien tunnistamisen ja säätöparametrien virtuaalisen testauksen kautta sekä parantaa kunnossapitoa vikojen aikaisella havaitsemisella ja huollon tarkemmalla suunnittelulla. Keskeisiä haasteita ovat datan saatavuus ja laatu, eri osajärjestelmien yhteensovittaminen, tiedonsiirron viiveet, elinkaaren aikainen mallin ylläpito sekä tietoturva. Lisäksi työssä vertaillaan päämoottorivalmistajien digitaalisia ratkaisuita. Tarjotut palvelut ovat laajasti kehittyneitä ja dataohjautuvia, mutta tarkastelun perusteella ne vastaavat useimmiten digitaalisia varjoja tai malleja, eivätkä vielä täysmääräisesti työn teoreettista digitaalisen kaksosen määritelmää.