# Automaation ja digitaalisen kaksosen hyödyntäminen ja osaamisen kehittäminen - Savonia-AMK

> Kuinka digitaalinen kaksonen toteutetaan kuljettimelle ja korkeavarastolle.

## Johdanto
Savonian Automaatio- ja Tekoäly -tiedoksi (AuToTIE, P-S Liitto, EAKR) -hankkeessa kehitetään ja otetaan käyttöön automaatiota ja digitaalisia kaksosia. Automaatioalalla teknologia uudistuu nopeasti, mikä vaatii osaamisen, välineiden ja ohjelmistojen jatkuvaa päivittämistä. Savonia-ammattikorkeakoululla on keskeinen rooli automaatiojärjestelmien rakenteiden sekä teollisuuden laitteiden ja ohjelmistojen osaamisen kehittämisessä.

## Digitaalisen kaksosen hyödyt teollisuudessa
Teollisuusautomaatiossa hyödynnetään yhä enemmän digitaalisia mallinnustyökaluja. Digitaalisen kaksosen käyttö suunnitteluprosessissa vähentää fyysiseen käyttöönottoon kuluvaa aikaa, sillä virhetilanteet voidaan korjata virtuaalisessa mallissa ennen järjestelmän fyysistä toteutusta. Tämä mahdollistaa tuotannon nopeamman ylösajon.

Käyttöönoton jälkeen digitaalista mallia voidaan tarkentaa tuotannosta kerätyllä datalla, mikä mahdollistaa prosessin optimoinnin ja säätötekniikan kehittämisen tuotannon ollessa käynnissä.

## Tekninen toteutus ja ohjelmistot
Savonialla on käytössään ohjelmistoja älytehtaan digitaalisten kaksosten rakentamiseen. Fyysisestä laitteesta luodaan 3D-simulaatiomalli, jonka toimintoja ja liikkeitä testataan virtuaalisesti.

*   **Siemens NX Mechatronics Concept Designer (MCD):** Käytetään mekaniikan simulointiin, kinematiikan määrittelyyn, antureiden testaamiseen ja törmäystarkasteluun. Työkalussa on valmis rajapinta PLC-ohjaukseen.
*   **Siemens TIA Portal:** Käytetään automaation opetuksessa ja laitteiden ohjelmoinnissa.
*   **SIMIT:** Käytetään simulointialustana.

### Digitaalisen kaksosen kehitysprosessi
1. Digitaalisen kaksosen menetelmien sovelluksien käyttöönotto oppimisympäristöissä (kuljettimet, korkeavarasto, vesiprosessi).
2. NX Mechatronics -CAD/CAM/CAE-suunnitteluohjelmiston käyttöönotto.
3. Ohjelmistojen haltuunotto, mallin rakentaminen ja simulointi.
4. 3D-simulaatiomallin rakentaminen NX Mechatronics Concept Designerilla.
5. Älykkäiden toimintojen lisääminen (TIA Portal, SIMIT, PLC Sim Advanced, WinCC RT).
6. Liikeratojen ja toiminnallisuuden lisääminen 3D-malliin.
7. Automaatiojärjestelmän yhdistäminen digitaaliseen ja fyysiseen malliin.
8. PLC-ohjelman yhdistäminen digitaaliseen ja fyysiseen malliin.
9. Prosessin ohjaus- ja säätösovellusten mallintaminen.

## Haasteet ja yhteistyö
Digitaalisen mallin ja automaation yhdistäminen vaatii useiden ohjelmistojen (TIA Portal, PLCsim Ad, WinCC RT, NX MCD, SIMIT) saumatonta yhteistyötä. Ohjelmistoversioiden yhteensopivuus on kriittistä, ja laitteistohankintojen yhteydessä versiopäivitykset ovat usein välttämättömiä.

Savonia tekee yhteistyötä saksalaisen **Carl Benz instituutin** kanssa, joka on erikoistunut digitaalisten kaksosten rakentamiseen NX-työkaluilla.

## Vaikuttavuus
Digitaalinen kaksonen mahdollistaa ohjelmistojen testaamisen turvallisesti ilman riskiä fyysisistä laitevaurioista, mikä on erityisen tärkeää esimerkiksi korkeavarastolaitteistojen monisuuntaisten liikeratojen kohdalla. Tämä osaaminen siirtyy valmistuvien insinöörien mukana työelämään, edistäen teknologian leviämistä myös maakunnan pieniin ja keskisuuriin yrityksiin.

**Kirjoittaja:**
Pasi Lepistö, lehtori, automaatiotekniikka, Savonia-ammattikorkeakoulu