Digitaalisen kaksosen luonti laitteesta

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tarkastellaan digitaalista kaksosta, sen teoriaa ja esi-merkkitoteutusta todellisesta laitteesta. Työssä luodaan digitaalinen kaksonen AWS-pilvialustalle ja kuvataan sen luomisen vaiheita.

Digitaalinen kaksonen on virtuaalinen esitys todellisista kokonaisuuksista ja prosesseista. Se synkronoi tiedon todellisen maailman kanssa. Työssä käsitellään digitaalisen kaksosen eri tyyppejä sekä kehitystasoja ja kuvataan digitaalisen kaksosen integraatioasteet.

Työssä käsitellään digitaalisen kaksosen visuaalisen esityksen osuutta laitteen tilan esittämisessä käyttäjälle. 3D-mallien rooli digitaalisen kaksosen rakentamisessa, ja niiden luominen fotogrammetrian avulla sekä niiden optimointi, esitellään laajasti.

Työssä luodaan digitaalinen kaksonen AWS IoT TwinMaker -palveluun ja tutustutaan digitaalisen kaksosen elementteihin. Elementtien avulla mallinnetaan fyysisen ympäristön toimintaa. Lisäksi määritellään komponenttityypit, dataliittymä ja käyttöliittymä kaksosen tietojen esittämiseksi.

Työssä toteutettiin informatiivinen kaksonen, joka kuvaa reaaliaikaista sensori-tietoa kompressorin toiminnasta. Kaksosen integraatioaste jää rajoitetuksi, eikä kaksonen pysty ohjaamaan fyysistä järjestelmää.

Toteutuksen kehityskohteiksi esitetään skaalautuva tietoliikenneyhteys, universaali dataliittymä ja mahdollisuus ohjata fyysistä laitetta. Lisäksi fysikaalisen mallin laatiminen mahdollistaisi ennustavan kaksosen, jonka avulla voidaan seurata kompressorin kulumista ja tehokkuutta pidemmällä aikavälillä.

This thesis explored the concept of a digital twin, its theory, and provided an example of its implementation from a real-world device. In the work we created a digital twin on the AWS cloud platform and described the stages of its creation.

A digital twin is a virtual representation of real-world entities and processes that have synchronized data with the physical world. The theoretical part discussed various types and levels of digital twins. The integration aspect was covered as well.

The thesis described the process of creating a digital twin in AWS ioT Twinmaker while a visual representation of the digital twin was done with photogrammetry.

The work gave as a result an informative digital twin that provided real-time sensor data of the compressor. The integration level of the twin remained limited, and the twin couldn’t control a physical system.

The areas for improvement include scalable data transmission, a universal data interface, and the ability to control physical devices. Additionally, creating a physical model would enable a predictive twin to monitor the wear and efficiency of the compressor over an extended period.