Digitaalisen kaksosen ontologia: Avain tehokkuuteen ja innovaatioihin

Teollisuuden alati muuttuvassa maailmassa kaksi käsitettä erottuvat edukseen: digitaalinen kaksonen ja ontologia. Tässä artikkelissa syvennymme niiden merkitykseen, kehitykseen ja vaikutuksiin teollisuudessa. Olitpa sitten kokenut ammattilainen tai utelias oppija, tämä artikkeli antaa sinulle uusia näkökulmia teollisuuden tehokkuuteen.

Mitä tarkoittaa digitaalisen kaksosen ontologia?

Informaatiotekniikan ja tiedon esittämisen (knowledge representation and reasoning) alalla ”ontologia” viittaa käsitteiden, kokonaisuuksien ja suhteiden muodolliseen ja nimenomaiseen määrittelyyn tietyllä kiinnostuksen kohteella. Pohjimmiltaan siinä hahmotellaan tietopohjan rakenne ja semantiikka järjestämällä käsitteet hierarkiaan ja määrittelemällä niiden ominaisuudet ja keskinäiset yhteydet.

Muiden tekniikoiden ja teknologioiden ohella ontologia toimii keskeisenä osana digikaksosmallien rakennuksessa. Sen käyttö on lisäänyt nopeasti samalla, kun yhä useampi johtaja on omaksunut digitaalisen kaksosen osaksi yrityksen päivittäisjohtamista. Ontologian hyödyntämisessä tavoitteena on hyödyntää uusia mahdollisuuksia kilpailuedun saavuttamiseksi ja toimia tehokkaasti valtavien tietomäärien “datamelun” keskellä.

Digitaalisen kaksosen ontologialla tarkoitetaan rakenteellista viitekehystä tai järjestelmää, joka määrittelee ja jäsentää digitaaliseen kaksoseen liittyviä käsitteitä, suhteita ja ominaisuuksia [1]. Pohjimmiltaan se toimii standardoituna sanastona tai sääntöjoukkona, joka auttaa ymmärtämään, mallintamaan ja jakamaan tietoa digitaalisesta kaksosesta eri sovelluksissa, toimialoilla ja konteksteissa. Ontologialla on ratkaiseva rooli viestinnän, yhteentoimivuuden ja yhteistyön helpottamisessa digitaalisen kaksosen kehittämiseen, käyttöönottoon ja käyttöön osallistuvien sidosryhmien välillä.

Sisällyttämällä ontologia digikaksosen järjestelmään data voidaan järjestää yhtenäisellä ja johdonmukaisella tavalla, mikä helpottaa datan käyttöä, hakua ja analysointia. Ontologia mahdollistaa semanttisen yhteentoimivuuden luomalla yhteisiä sanastoja ja yhteisiä merkityksiä, jolloin eri järjestelmät ja komponentit voivat vaihtaa ja tulkita tietoja tarkasti – vaikka ne olisi kehitetty itsenäisesti tai ne olisivat peräisin eri lähteistä.

Konseptista todellisuuteen: Digitaalisen kaksosen matka avaruuslennoilta tehtaisiin

”Digitaalisen kaksosen ontologian” kehityksen suunnan ymmärtämiseksi on tarkasteltava lyhyesti digitaalisen kaksosen evoluutiota sen tärkeimmillä virstanpylväillä [2]: 

  1. Varhainen käsitteellistäminen (2000-luku): Tänä aikana luodaan virtuaalisia esityksiä fyysisistä esineistä niiden käyttäytymisen simuloimiseksi, suorituskyvyn seuraamiseksi ja kunnossapidon optimoimiseksi.
  2. NASA käyttää digikaksosia avaruuslennoilla (2002): NASA nousee digitaalisen kaksosen edelläkävijäksi käyttämällä teknologiaa avaruuslennoilla REX-ohjelmassa (Remote Exploration and Experimentation). 
  3. Käyttöönotto teollisessa esineiden internetissä (2010-luku): 2010-luvulla digitaaliset kaksoset saavat vetovoimaa teollisuuden eri aloilla, kuten valmistavassa ja energiateollisuudessa, esineiden internetin (IoT) nousun myötä.
  4. Siemensin innovaatiot (2015): Siemens esittelee visionsa digikaksosen konseptista korostaen virtuaalisen ja fyysisen maailman yhdistämistä ennakoivan kunnossapidon mahdollistamiseksi ja tuotteiden suorituskyvyn optimoimiseksi.
  5. Data-analytiikan kehitys (2016-nykyhetki): Data-analytiikan tekniikat, mukaan lukien koneoppiminen ja tekoäly, ottavat suuria kehitysaskeleita.
  6. Laajentuminen uusille toimialoille (2018-nykyhetki): Digikaksosten teknologia laajentuu perinteisten teollisuudenalojen ulkopuolelle esimerkiksi terveydenhuoltoon, älykaupunkeihin ja infrastruktuuriin.
  7. Standardointityö (2020-luku): Standardointielimet ja toimialakonsortiot kehittävät kehyksiä ja ohjeita digitaalisen kaksosen käyttöönotolle yhteentoimivuuden, turvallisuuden ja skaalautuvuuden varmistamiseksi.

Process Geniuksella uskomme, että digitaalisen kaksosen ontologian kehittämisen keskeinen suunta alan yleisissä käsitteissä, kuten teollisuus 4.0 ja teollisuus 5.0, keskittyy kolmeen parametriin: ”yhteentoimivuus, turvallisuus ja skaalautuvuus”.

Kun kaikki edellä mainittu ja teollisuuden digitalisaatioprosessin keskeisten toimijoiden tarpeet otetaan huomioon, voisimme pelkistää ”digitaalisen kaksosen ontologian” tavaksi järjestää ja jäsentää dataa tavalla, joka tuottaa merkitystä. Tämä merkitys auttaa saamaan uusia oivalluksia, joiden avulla datasta voidaan saada konkreettista arvoa.

Voita datamelu ja luo oma ontologiasi

Kun luot täydellisen digitaalisen kaksosen, joka kopioi tietyn toimialueen ja sen sisältämät datalähteet eri järjestelmistä, luot pohjimmiltaan oman ontologiasi.
Jani Akkila, CEO, Process Genius

Tässä yhteydessä on mainittava digitaalisen kaksosen ontologiassa käytetyt luokittelujärjestelmät ja luokitukset: [3]: 

  1. Toiminnallinen luokittelujärjestelmä tai monitoiminen alusta. Tämä luokittelujärjestelmä luokittelee digikaksosen komponentit niiden toiminnallisuuden tai käyttötarkoituksen perusteella järjestelmässä. Esimerkkiluokkia voivat olla tietojen hankinta, tietojenkäsittely, simulointi, analytiikka, visualisointi ja hallinta. 
  2. Toimialuekohtainen luokittelujärjestelmä tai universaali liitettävyystoiminto. Digitaalisia kaksosia sovelletaan monilla eri aloilla, kuten valmistuksessa, terveydenhuollossa, liikenteessä ja älykaupungeissa. Esimerkiksi teollisuudessa toimialakohtaiset luokittelujärjestelmät voivat sisältää tuotantoprosesseihin, laitetyyppeihin ja laatumittareihin liittyviä termejä.
  3. Sovelluskohtainen luokittelujärjestelmä tai toiminnallisuuden määrittely. Kullakin toimialalla digitaalinen kaksonen voi palvella tiettyjä sovelluksia tai käyttötapauksia, joista jokainen vaatii oman luokittelujärjestelmänsä. Esimerkiksi teollisuudessa sovelluskohtaiset luokittelujärjestelmät voivat sisältää ennakoivaan kunnossapitoon, tuotannon optimointiin, toimitusketjun hallintaan ja tuotteen elinkaaren hallintaan liittyviä termejä. 
  4. Hierarkkinen luokittelujärjestelmä tai roolipohjainen toiminnallisuus. Luokittelujärjestelmät voivat olla hierarkkisia, jolloin ylätasolla on laajempia luokkia ja niiden alla tarkempia alaluokkia. Esimerkiksi valmistavan teollisuuden digitaalisen kaksosen hierarkkinen luokittelujärjestelmä voi alkaa laajoilla luokilla, kuten ”Resurssien hallinta”, ”Prosessien optimointi” ja ”Laadunvalvonta”, ja niiden alla olevat alaluokat, kuten ”Laitteiden kunnon seuranta” ja ”Tuotannon aikataulutus”. 

Vuosien kokemuksemme 3D-digitaalisen kaksosen kehityksestä on antanut meille mahdollisuuden luoda alustan, jonka avulla asiakkaamme voivat käytännössä soveltaa digitaalisen kaksosen ontologiaa ja arvioida sen hyötyjä konkreettisissa tosielämän käyttötapauksissa.

Digitaaliset kaksoset, joissa ontologioita käytetään päätöksenteon, tehokkuuden ja innovoinnin parantamiseen, voivat herättää kysymyksiä ja aiheuttaa hämmennystä. Jos haluat kuulla lisää aiheesta tai ratkaisuistamme, niin laita meille viestiä ja autamme mielellämme!

Lähteet:

Janne Pekkala
Head of R&D

Suurimman osan urastaan Janne on ollut mukana kehittämässä ratkaisuja teollisuuden digitalisointiin. Työssään hän on kasvanut startup-yrityksen IT-ongelmien ratkaisijasta asiakaslähtöiseksi johtajaksi. Tällä hetkellä hän toimii Process Geniuksen Senior Managerina ja toimii myös tutkimushankkeiden projektipäällikkönä ja tutkimuskoordinaattorina.

Scroll to Top