Miten korjata teollista tuotantoa hidastavia pullonkauloja jo suunnitteluvaiheessa? Tai kouluttaa työntekijät uuteen tuotantoon ennen tehtaan rakentamista? Apuun voivat tulla digitaaliset kaksoset.

Digitaaliset kaksoset ovat tietokonemalleja, jotka ovat todellisten esineiden tai tuotantoprosessien virtuaalisia kopioita. Auto- ja elektroniikkateollisuudessa niitä on hyödynnetty tuotannon tehostamisessa jo pitkään.

Digitaalisten kaksosten käyttö yleistyy monilla muillakin teollisuudenaloilla. Hyödyntämätöntä potentiaalia on kuitenkin runsaasti.

Tätä mieltä on digitaalisiin kaksosiin ja niihin liittyviin tekoälysovelluksiin erikoistunut Siemensin asiantuntija Daniel Klein. Saksalainen Klein työskentelee apulaisjohtajana konsultointiin keskittyvässä Siemens Advantassa, joka auttaa asiakkaita digitaaliseen murrokseen liittyvissä asioissa.

Vauhtia tuotteiden suunnitteluun

Klein tietää, mistä puhuu. Hän on työskennellyt digitaalisten kaksosten parissa tutkijana ja asiakasyritysten neuvonantajana jo 15 vuoden ajan.

”Jo urani alussa digitaaliset kaksoset olivat nouseva aihe, mutta silloin ei vielä puhuttu tekoälystä. Tietokoneiden laskentatehon huima kasvu on mahdollistanut yhä kehittyneemmät tekoälysovellukset”, Klein kertoo.

Teollisuudessa digitaalisia kaksosia ja niihin liitettyä tekoälyä hyödynnetään tuotekehityksessä, tuotannon suunnittelussa ja tuotantolinjojen operoinnissa.

Tuotteiden suunnittelu nopeutuu huomattavasti, kun ennen fyysisen prototyypin valmistamista tuotetta voidaan testata tietokoneella ja tehdä siitä useita versioita.

”Esimerkiksi moottoripyörän runko on mahdollista suunnitella niin, että siinä yhdistyvät sekä kestävyys että raaka-aineita säästävä keveys. Tekoäly pystyy ehdottamaan ratkaisuja, joita ihminen ei osaisi suunnitella.”

Työtehtävät tutuiksi jo ennakolta

Teollisuustuotannon suunnittelussa digitaalinen kaksonen auttaa testaamaan prosessien toimivuutta ja korjaamaan pullonkaulat jo ennen tuotantolinjan rakentamista.

”Uuden tehtaan käynnistämistä nopeuttaa myös se, että tuleva henkilöstö voidaan kouluttaa ja perehdyttää turvallisesti työtehtäviinsä digitaalisen kaksosen avulla”, Klein huomauttaa.

Hyvä esimerkki voisi olla vaikkapa sähköakkujen valmistuksen nollasta aloittava startup, joka haluaa käynnistää tuotannon nopeasti ja kouluttaa jopa satoja työntekijöitä.

Kleinin mukaan teollisuustuotannossa keskeinen digitaalisista kaksosista ja tekoälysovelluksista saatava etu on, että ne auttavat tehostamaan tuotantoa merkittävästi ja säästämään energiaa. Samalla yrityksen hiilijalanjälki pienenee. Tämä pätee lähes kaikilla teollisuudenaloilla.

Tekoälyn kehittämisen hiilijalanjälki

Klein tekee paljon yhteistyötä juoma- ja elintarviketeollisuuden kanssa. Yksi asiakkaista on vuosittain miljoonia kiloja elintarvikkeita valmistava yritys, jonka tuotantolinjoja ei ollut aiemmin optimoitu digitaalisten kaksosten ja tekoälyn avulla.

”Digitaalisen kaksosen avulla yritys pystyy vähentämään hävikkiä merkittävästi. Myös koneiden huollot voidaan ajoittaa niin, että seisokeista on mahdollisimman vähän häiriötä tuotannolle. Näillä muutoksilla yritys saavuttaa valtavia taloudellisia hyötyjä.”

Tekoälyä hyödyntämällä voidaan säästää raaka-aineita ja energiaa, mutta tekoälyn käytöllä on myös oma hiilijalanjälkensä. Digitaalisten kaksosten ja tekoälyn hyödyntämiseen ja kehittämiseen tarvitaan valtava määrä dataa, jonka käsittely syö datakeskuksissa runsaasti sähköä.

EU:ssa noin puolet sähköstä tuotetaan edelleen hiilijalanjälkeä kasvattavilla fossiilisilla polttoaineilla. Pohjoismaissa datakeskusten hiilijalanjälki on huomattavasti pienempi, sillä niiden käyttämästä sähköstä jo noin 90 prosenttia on hiiletöntä vesi-, tuuli-, aurinko- tai ydinvoimaa.

”Digitaalisten kaksosten ja tekoälyn ympäristöhyödyt ovat kuitenkin ylivoimaisesti suuremmat kuin haitat”, Klein toteaa.

Liikkeelle harkituin askelin

Moni teollisuusyritys on nyt ottamassa käyttöön digitaalista kaksosta ja tekoälysovelluksia, koska ne ovat kuuma puheenaihe. Kleinin mukaan liikkeelle pitäisi kuitenkin lähteä harkiten ja suunnitellusti.

Ensin kannattaa analysoida tarkasti oma liiketoiminta ja kartoittaa tuotantoon liittyvät pullonkaulat. Pohjatiedoksi tarvitaan runsaasti dataa.

”Suosittelen etenemään askelittain ja ottamaan digitaalisen kaksosen aluksi käyttöön yhdellä tuotantolinjalla ja ulottamaan sen vähitellen koko tehtaaseen.”

Uuden teknologian käyttöönotto muuttaa väistämättä työntekijöiden toimenkuvia. Kleinin mielestä on tärkeää, että henkilöstö on mukana uudistusten valmistelussa.

”Olen nähnyt suurten tekoälyhankkeiden epäonnistuvan, kun työntekijät eivät ole hyväksyneet uudistuksia ja ovat kokeneet ne uhaksi työpaikoilleen. Uutta teknologiaa ei kannata ottaa käyttöön suin päin, mutta pohdinta digitaalisen kaksosen ja tekoälyn hyödyntämisestä kannattaa aloittaa yhdessä henkilöstön kanssa niin nopeasti kuin mahdollista. Kilpailijatkin miettivät samaa.”