Nousevat teknologiat ovat teknologioita, joiden kehitys, käytännön sovellukset tai molemmat ovat vielä suurelta osin toteutumattomia, joten ne nousevat kuvaannollisesti esiin olemattomuuden tai epäselvyyden taustalta. Uusien teknologioiden katsotaan usein pystyvän muuttamaan vallitsevaa tilannetta. Englannin kielessä näistä käytetään termiä ”Emerging Technologies”.
Gartnerin hypekäyrän avulla arvioidaan vuosittain, missä kehitysvaiheessa eri nousevat teknologiat ovat ja kuinka kauan menee siihen, että teknologia alkaa ’mureutumaan’ ja ’kypsymään’ asteelta raw medium well done -asteelle [1].
Kuva 1 Digitaalinen kaksonen hypekäyrän huipulla [1].
Gartnerin hype-käyrä koostuu viidestä eri tasosta:
- ”Technology trigger -tasolla nousevat teknologiat tulevat julkisuuteen ja ns. hypetys alkaa. Tässä vaiheessa valmiita tuotteita ei juuri ole ja kokeilut ovat prototyyppi-asteella. Aikaa, teknologian standardoitumiseen ja vakioitumiseen kuluu tyypillisesti 10−20 vuotta.
- ”Peak of Inflated Expectations -tasolla teknologia on hypekäyrän huipulla. Tästä kestää yleensä 5−10 vuotta teknologian vakioitumiseeen. On myös hyvin tyypillistä, että osa hypetetyistä teknologioista katoaa eikä ota tuulta alleen.
- ”Trough of Disillusionment -tasolla hypetys hiipuu ja varsinaisen tuotekehitys alkaa, jos on alkaakseen. Tästä 2−5 vuoden kuluttua alkaa markkinoille tulla uusia tuotteita ja teknologian standardointityö alkaa. Myös markkinan kasvu on tällöin voimakkaimmillaan ja vuosikasvut saattavat olla jopa 20−50 %. Tämä on myös erinomainen vaihe integroida teknologioita osaksi korkeakouluopetusta, ei ehkä vielä omiksi kursseikseen, mutta osaksi olemassa olevia. Tämä toki vain silloin, jos tällaiset signaalit osataan luotettavasti tunnistaa.
- ”Slope of Enlightenment -tasolla teknologia standardoituu 0−2 vuodessa. Markkinan kasvu alkaa tasoittua, joskin se on vielä voimakasta. Tuotteita alkaa tulemaan markkinoille ja niitä alkavat käyttää muutkin kuin ns. early adopterit – varhaiset omaksujat.
- ”Plateau of Productivity -tasolla teknologia saavuttaa standardoimisvalmiuden sekä alkaa yleistyä myös suurelle yleisölle. Tästä hyvä esimerkki on Ethernet- teknologia, johon nykyinen Internetkin perustuu. Sen kehitys alkoi erilaisilla rinnakkaisilla skenaarioilla 70-luvun taitteessa. Xeroxin kehittämä versio lähti voimakkaimmin kehittymään ja saavutti standardin asteen vuonna 1983, juuri tuon ~15 vuoden kuluttua hypetyksen alkamisesta. Tosin 70-luvulla ei Gartner vielä käyriään julkaissut.
Digi-Salama-hankkeen tavoitteena oli luoda osaamista alueelle, kasvattaa yritysten kilpailukykyä sekä synnyttää hankkeen yrityksistä ja teknologiantarjoajista alueelle teknohub työnimellä ARI (Automatio – Robotics – Industry 4.0). Keinoksi tähän valikoitui viisi raa’assa tai medium miinus -vaiheessa olevaa teknologiaa. Tulokulma näihin oli, että niiden ympärille tehtäisiin 25 teknologiademoa, tavoitteena antaa yrityksille mahdollisuus testata uusia teknologioita ja puntaroida, kannattaako niihin investoida. Yksi näistä nousevista teknologioista oli Digital Twin -teknologia eli digitaalinen kaksonen [2].
Kuva 2 Digitaalisen kaksosen hyötyjä [3].
Digitaalinen kaksonen (Digital Twin, DT) on “kopio” todellisen maailman tuotteesta, prosessista tai fyysisestä kokonaisuudesta. Ajatuksena on, että digitaalinen kaksonen elää saman elinkaaren kuin oikea tuote tai asiakin. Sen hyödyt voidaan jakaa karkeasti neljään vaiheeseen: suunnittelu ja tuotekehitys, valmistus, palvelut sekä elinkaaren loppuosa romuttamisesta kierrätyksen kautta uusioraaka-aineeksi. Tätä asiaa on ansiokkaasti tutkinut mm. Elina Ala-Mäyry opinnäytetyössään (kuva 2) [3 ja 4].
Viisi projektia, viisi näkökulmaa digitaaliseen kaksoseen
Digi-Salama-hankkeessa asiakasyrityksiksi digitaalisen kaksosen osalta valikoitui viisi yritystä: Little Garden, Climbstation, Vedia, Energia Talteen sekä Vantaan Energia. Allekirjoittaneella oli kunnia toimia DT-osuuden teemavastavana sekä hankkeen projektipäällikkönä.
Little Garden viljelee versoja ja yrttejä vertikaalisesti sekä kehittää kokonaisvaltaisesti kaupunkiviljelyn liiketoimintamalleja ja teknologiaratkaisuja. Projektin aiheena oli suunnitella digitaalinen kaksonen robottimekanismista, jonka tehtävä olisi nostaa ja siirtää viljelyalustoja kerrosviljelylinjastossa. Tämä case toi esille, että DT-teknologia sopii mainiosti tuotekehityksen avuksi, mutta nosti myös koulutustarpeen. Asiakas oli tyytyväinen työn laatuun, mutta totesi että tässä on paljon uutta, koska liikuttiin hänelle vieraalla maaperällä.
Yrityksen Climbstation päätuote on liukuhihnaperiaatteella toimiva sisäkiipeilyseinä. Tässä projektissa tutkittiin AR-teknologian hyödyntämistä tuotteessa sekä rakennettiin laitteiston simulaatiomalli, joka taasen osaltaan auttoi kehittämään uuden tuoteversion päätuotteen rinnalle. Selkeästi myös tämä case toi esille, että DT-teknologiasta on hyötyä tuotteen alkuvaiheen konseptoinnissa ja innovoinnissa, koska on mahdollista kokeilla asioita ennen niiden rakentamista.
Vedia yrityksen päätuote on Clean Vehicles Wizard. Se on verkkopohjainen työkalu, jonka avulla pyritään helpottamaan julkisia toimijoita tekemään uudistetun EU:n direktiivin mukaista puhdasta ja vihreämpää ajoneuvohankintaa sekä suunnittelemaan niiden käyttöä CO2-myönteisesti. Tämän projektin tarkoitus oli määrittää, mitkä olisivat sellaisia tietoja, joita ajoneuvon digitaalisen kaksosen tulisi sisältää sekä miten niitä voisi jakaa eri kategorioihin järkevästi. Projektin avulla asiakas sai selville suuntaviivat tuotteen jatkokehityksen kannalta.
Kaukolämpöverkot tuovat lämmön lähes puolelle Suomen rakennuksista. Ilmastonmuutosta vastaan taistellessa Suomen kaukolämpöverkkojen älyllistäminen digitaalisten kaksosten avulla olisi erinomainen ase pienentämään lämmitysenergian aiheuttamia kasvihuonepäästöjä ja tätä kautta edistämään Suomen ilmastotavoitteita [6]. Vantaan Energialle tehdyssä esiselvitysprojetissa tutkittiin ja saatiin selville, että digitaalinen kaksonen lämmönjakeluverkoista on tulevaisuutta, käytössä jo osassa Euroopan maita sekä tärkeä osa Vantaan Energian tulevaisuuden kehitysskenaarioita.
Viidennessä DT-projektissa asiakkaana oli Energia Talteen yhdessä PPP Top Rakennuksen kanssa. Tavoitteena oli kehittää uusi konsepti linjasaneerauksen purkujätteen kierrätykseen. Tuloksen syntyi purkuroope eli purkurobotin digitaalinen kaksonen. Myös tässä tapauksessa teknologia auttoi osaltaan alkuvaiheen tuotekehityksessä ja konseptoinnissa.
Kobotiikan teemavastaava Timo kiipeilyseinän kyydissä. Kuva: Antti Liljaniemi
Digitaalinen kaksonen medium miinus
Kuvassa 4 on esitetty digitaalisen kaksonen -teeman tulosindikaattoreiden yhteenveto. Teknologian ja projektien avulla pystyttiin auttamaan yrityksiä uuden tai parannetun tuotteen kehittämisessä. Lisäksi kolmessa projektissa todettiin projektien vaikuttaneen CO2-mittariin. Projektien perusteella voidaan todeta DT-teknologian olevan kehitysvaiheessa ”medium miinus”. Teknologia on selkeästi olemassa ja kehittymässä, mutta kaukana standardointiasteesta. Käyttökelpoisimmillaan se on tuotteen alkuvaiheen kehityksen tukena, mutta sen hyödyntäminen elinkaaren myöhemmissä vaiheissa vaatii vielä yhteisiä kehitysponnistuksia. Selkeä osaamistarve on kuitenkin olemassa ja teknologian hyödyntäminen voi tuoda kilpailuetua yrityksille sekä myös oppilaille työmarkkinoilla. Ehkä ei kuitenkaan opetuksellisesta näkökulmasta omina kursseinaan vaan ennemminkin integroituna nykyisiin kursseihin.
Seuraavaksi sitten laitetaankin tilaukseen digitaalinen kaksonen well done, ainakin viiden vuoden päästä!
Kuva 4 DT-teeman projektien tulosindikaattorit.
Video 1 Sisäviljelylinjaston digitaalinen kaksonen.
Lähteet:
[1] Gartner, 2018 Emerging Technologies, 2018. Verkkosivusto. Saatavana osoitteessa: https://www.gartner.com/smarterwithgartner/5-trends-emerge-in-gartner-hype-cycle-for-emerging-technologies-2018, Luettu 5.12.2021.
[2] Metropolia AMK, Digi-Salama, 2021. Verkkosivusto. Saatavana osoitteessa: https://digisalama.metropolia.fi/teknologiat/, Luettu 5.12.2021.
[3] Ala-Mäyry, Elina. Blogi, 2019, Verkkosivusto, Saatavana osoitteessa: https://blog.elomatic.com/fi/digitaalisen-kaksosen-hyodyt-ja-kayttokohteet/. Luettu 5.12.2021.
[4] Liljaniemi, Antti. Digitaaliset kaksoset hypekäyrän huipulla. 2020, Verkkosivusto, Robologi. Saatavana osoitteessa: https://blogit.metropolia.fi/robologi/2020/11/03/digitaaliset-kaksoset-hypekayran-huipulla/, Luettu 5.12.2021.
Kirjoittaja:
Antti Liljaniemi työskentelee kone- ja autotekniikan lehtorina Metropolia Ammattikorkeakoulussa.
+358 400 240 756
Metropolia University of Applied Sciences
Finland
Ei kommentteja