Mitä jos pystyisit lyhentämään tuotekehitysaikaa puolella ja vähentämään radikaalisti fyysisten prototyyppien kustannuksia? Entä jos voisit diagnosoida kentällä olevien laitteiden ongelmat etänä ja testata uudet tuotepäivitykset etukäteen luotettavasti ja automaattisesti?
Tuotteet monimutkaistuvat koko ajan: ohjelmiston osuus on lisääntynyt ja laitteiden digitaalisuuden taso jatkaa kasvuaan. Tämä johtaa väistämättä tilanteeseen, jossa kaikkia erilaisista kombinaatioista muodostuvia tuoteversioita on mahdotonta testata järkevästi perinteisillä menetelmillä ilman että koko tuotekehitys hidastuu. Samalla ulkoiset paineet ovat kovat: markkina luo painetta eurooppalaisille laitevalmistajille, sillä kilpailu kovenee, laadusta ei ole vara tinkiä ja tuotteiden markkinoille saamisen nopeus korostuu.
Digitaalinen kaksonen, eli fyysisestä ympäristöstä tai laitteesta tehty virtuaalinen malli, auttaa yrityksiä luomaan parempia laitteita nopeammin, tehokkaammin ja ympäristöystävällisemmin. Samalla se muuttaa myös yritysten tuotekehitystyötä, tuotantoa, huoltotoimintaa ja tuotteiden koko elinkaaren hallintaa.
Digitaalisten kaksosten avulla voidaan kehittää tuotetta, tehdä vikadiagnostiikkaa, testata uusia ohjelmistoja tai toimintoja, suunnitella päivitys- ja huoltokohteita sekä suunnitella ja käyttöönottaa täysin uusia tuotesukupolvia.
Mutta miten tuotteen digitaalista ulottuvuutta käytännössä hyödynnetään tuotteen elinkaaren eri vaiheissa?
1. Konseptointivaihe: ideasta suunnitelmaksi
Tuotteen suunnittelu alkaa virtuaalisesta konseptista, jonka avulla voidaan simulointityökaluja hyödyntäen testata, vastaako tuotteen suorituskyky, ympäristökuormitus, valmistettavuus tai liiketoimintamalli sille asetettuja vaatimuksia. Mallinnus tehdään rakentamalla konsepti mahdollisimman pitkälle valmiista komponenteista ja lisäämällä uudet komponentit riittävällä tasolla.
Tällaisen kevyen konseptin avulla voidaan varmistaa, onko tuotekehitys järkevää aloittaa vai palataanko suunnittelupöydälle iteroimaan ideaa eteenpäin. Digitaalisen mallin avulla varmistetaan myös läpinäkyvyys organisaation eri osapuolten välillä aina päivästä yksi alkaen. Digitaalisen kaksosen hyödyntäminen jo konseptointivaiheessa siirtää tuotekehityksen painopistettä kokeilusta validointiin: tuotekehitys ei enää ala ideasta, vaan datalla tuetusta ja simuloidusta mallista.
Kun digitaalista kaksosta hyödynnetään konseptointivaiheessa, tuotekehitys ei enää ala ideasta, vaan datalla tuetusta ja simuloidusta mallista.
2. Tutkimus ja kehittäminen: toimivia ja testattuja ratkaisuja
Kun tuotekonsepti päätetään toteuttaa, siirrytään tuotekehitysvaiheeseen, jossa digitaalisesta kaksosesta rakennetaan virtuaalinen prototyyppi. Konseptointivaiheessa tehty työ ei mene hukkaan, vaan mallia rikastetaan. Virtuaalista prototyyppiä voidaan hyödyntää tuotteen kehittämisessä ja testaamisessa pitkälle ennen yhdenkään fyysisen prototyypin valmistamista.
Tuotekehitysvaiheen digitalisaatio tarjoaa massiiviset hyödyt, mikäli suunnitteluperiaatteiden muutokset onnistutaan viemään käytäntöön laajassa mittakaavassa. Merkittävimmät hyödyt ovat:
- vähemmän iterointikierroksia ja lyhyempi tuotekehitysaika (time-to-market)
- kriittiset päätökset voidaan tehdä aiemmin (front loading)
- vähemmät fyysisiä prototyyppejä ja pienentyvät kulut
- parempi testattavuus ja tuotteen laadun parantuminen
Mutta mitä muutoksia perinteiseen malliin oikeastaan tehdään? Virtuaaliseen prototyyppiin perustuva tuotekehitys pohjautuu pitkälti simulointiin ja mallipohjaisiin suunnittelumenetelmiin. Tämä tarkoittaa, että paitsi tuotteen muotoilu myös sen mekaniikka-, hydrauliikka-, elektroniikka- ja ohjelmistosuunnittelu tehdään kaikki saman virtuaalisen prototyypin avulla. Tätä prototyyppiä hyödynnetään myös laitteen toiminnallisuuksien testaamiseen sekä digitaalisten palveluiden aihiona.
3. Tuotanto: laadukkaita fyysisiä laitteita
Digitaalisen mallin matka jatkuu asiakaspolusta ja tuotemarkkinoinnista lopulta kohti tilatun tuotteen valmistamista. Tämä polku ja automaattinen konfiguraationhallinta ovat olennaisia osia tuotteen digitaalista elinkaarta.
Valmistettavan tuotteen digitaalinen kaksonen saa syntymätodistuksen, kun tuotantolaitoksessa valmistetusta oikeasta tuotteesta luodaan täydellinen digitaalinen ”kopio”. Tässä vaiheessa yhdistetään tilaustieto, kyseisen tuotteen tuotetieto sekä tuotteen oikea ohjelmisto juuri kyseiseksi tilatuksi tuotteeksi. Kun tuotannosta syntyy dataa, se linkittyy tuotteen digitaaliseen kaksoseen. Näin tuotekehitys saa konkreettista palautetta valmistuksen haasteista ja suoran näkyvyyden siihen, toimivatko suunnitteluratkaisut käytännössä.
Tuotantovaiheessa syntyvä data linkittyy tuotteen digitaaliseen kaksoseen, jolloin tuotekehitys saa näkyvyyden ratkaisujen toimivuuteen ja valmistettavuuden haasteisiin.
Myös tuotannossa digitaalinen kaksonen voidaan luoda jo ennen fyysisen laitteen valmistusta. Tällä tavalla on mahdollista simuloida tuotantoa digitaalisesti etukäteen sekä varmistaa simuloimalla tuotannon läpimeno ja kokoonpanoon toimivuus.
4. Käyttö: digitaalinen kaksonen palveluissa
Aito digitaalinen kaksonen tarjoaa paljon uusia liiketoimintamahdollisuuksia tuotteen käytön aikana. Kun tuotteesta on olemassa täydellinen digitaalinen kopio, on se samalla myös saumaton linkki esimerkiksi koulutuskäyttöön, huollon palveluihin ja erilaisiin IoT-järjestelmiin. Kun pohjadata sekä prosessit ovat kunnossa, digitaalisten palveluiden tarjoamat mahdollisuudet ovat lähes rajattomat.
Elinkaariajattelulla vältytään irrallisten palveluiden rakentamiselta. Tuotteen data on eheää koko elinkaaren ajan, ja esimerkiksi tuotteen käyttödatasta on helposti luotavissa linkki takaisin konseptisuunnittelun ja tuotekehityksen käyttöön. Tällä tavalla kohdennetaan kehityspanokset oikeisiin ominaisuuksiin sekä mahdollistetaan tulevaisuudessa entistä laadukkaammat tuotteet.
Digital Product Lifecycle -malli
Mitä jos voisit digitaalisesti simuloida ja optimoida etukäteen jokaisen vaiheen tuotteesi elinkaaren aikana?
Mikä on digitaalinen kaksonen?
Digitaalinen kaksonen (digital twin) on fyysisen laitteen, järjestelmän tai prosessin virtuaalinen vastine, joka yhdistää tuotteen elinkaaren eri vaiheissa syntyvän datan yhdeksi kokonaisuudeksi. Se on yksi keskeinen ilmentymä digitaalisesta säikeestä (digital thread), jossa tieto kulkee saumattomasti ideasta konseptointiin, tuotekehitykseen, tuotantoon ja käyttöön.
Digitaalinen kaksonen ei ole staattinen malli, vaan kehittyvä kokonaisuus, jonka data rikastuu tuotteen elinkaaren eri vaiheissa. Digitaalisella kaksosella on erilaisia kypsyystasoja ja sen arvo kasvaa, mitä saumattomammin se kytkeytyy tuotteen koko elinkaareen.
