Digitaalinen kaksonen

Termi ”Digital Twin” on näkynyt viime aikoina silloin tällöin ulkomaisissa kirjoituksissa, joissa teemana on ollut tietomallien käyttö ylläpidossa.

Termi on mielestäni hyvä, koska se luo ajatustasolla ympäristön rakennusten analysoinnille ja havainnollistamiselle. Termi sinänsä ei ole uusi, se on ollut jo vuosia käytössä mm. mekaniikkateollisuudessa; https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Twins

Tarvitsemme rakennuksen digitalisen kaksosen, jos aiomme hallita sensoreiden synnyttämää valtavaa tietomäärää ihmiselle ymmärrettävässä muodossa.

Kun keräämme informaatiota rakennuksesta ja sitä analysoimalla luomme uutta tietoa, tarvitsemme tavan visualisoida sitä käyttäjälle. Yksinkertaisin visualisointitapa on esim. värjätä tiloja riippuen mitatusta lämpötilasta. Ihminen ymmärtää, että mitä punaisempi tila, sitä kuumempi se on.

Digitaalinen kaksonen synnytetään API –rajapinnoilla sekä alusta –ajattelulla

Jotta pystymme luomaan digitaalisen kaksosen, tarvitsemme reseptiksi vähintään:
1. Rakennuksen graafisen tietomallin, standardisoidulla tai tiedossa olevalla tietosisällöllä
2. Alustan, joka yhdistää graafisen näkymän pilvipalveluiden tietosisältöihin.
3. Dokumentoidut (tai avoimet) rajapinnat, joilla eri järjestelmät kommunikoivat keskenänsä

Kuva 1: Periaatekaavio dokumentoitujen API:en (esim. https://designer-demo.granlunddesigner.fi/api/index) avulla rakennettuun kehitysympäristöön.

Yksi tärkeä asia on ymmärtää staattinen ja dynaamisen tiedon ero. Staattisesta tiedon esimerkkinä toimii mm. Ilmanvaihdon palvelualue. Se ei muutu, jollei rakennukseen tehdä konkreettisia muutostöitä. Dynaamisen tiedon esimerkkinä toimikoon tilan lämpötila. Sitä mitataan jatkuvasti ja mittaustuloksen perusteella voidaan analysoida, onko tilassa kaikki OK. Jos ei ole, niin staattisen IV-palvelualuetiedon perusteella voidaan päästä käsiksi lisätietoon, esim. IV-koneen ulospuhalluslämpötilaan ja analysoida, onko se kunnossa.

Yksittäisen tilan tai tiloista koostuvan palvelualueen välille muodostetaan siis yhteys, jonka kautta voidaan lähteä automaattisesti selvittämään mahdollisia ongelmakohtia kysymykseen: ”Miksi tilassa on kuuma?”

Analysoinnin perusteella järjestelmän tulee pystyä esittämään käyttäjälle mahdollisia vaihtoehtoja ongelman syyksi. Tietoa kerätään myös ohi rakennusautomaatiojärjestelmän, mm. API rajapinnoilla varustetuista IoT antureista, joista saatujen lisätietojen perusteella digitaalinen kaksonen muodostaa kokonaiskuvan.

Kuva 2: Esimerkki Granlund Manager Metrix –prototyypistä, jossa kiinteistöautomaatiojärjestelmä 

syöttää lämpötiloja pilvipohjaiseen tietomalliin.

Visiona ”Virtuaalinen kiinteistö, jossa käyttäjä ja rakennus kommunikoivat keskenään”

Granlund on julkaissut Innovaatiostrategian vuosille 2017-2021.

Innovaatiostrategian visiona on saavuttaa ”Virtuaalinen kiinteistö, jossa käyttäjä ja rakennus kommunikoivat keskenään”

Kun pystymme yhdistämään virtuaalisen rakennuksen käytettävissä olevaan staattiseen ja dynaamiseen tietoon, pystymme niiden avulla luomaan uutta informaatiota. Kuljemme analysointien avulla kohti raportoivaa kiinteistöä.

Seuraava askel analysoinnista on kiinteistön käyttäytymisen ennustaminen. Tässä vaiheessa pystymme simuloimaan automaattisesti esim. kiinteistön energiankulutuksen ja sisäympäristön olosuhteet seuraavalle päivälle sääennustuksen sekä tulevan ihmiskuorman ja sen aikataulujen perusteella. Tällä tiedolla pystymme ohjaamaan järjestelmää ennakoivasti, ilman manuaalisäätöjä.

Näin olemme matkalla kohta oppivaa kiinteistöä. Kiinteistö kehittää itsellensä vuosien saatossa omaa tekoälyä oppien tekemistään virheistä mm. silloin, kun tehty ennustus ei vastannutkaan kiinteistön todellista, mitattua tilannetta.

Oppiva kiinteistö tarvitsee käyttäjäpalautetta, jonka avulla tuotetaan tilojen käyttäjille optimaalisinta olosuhdetta. Vain käyttäjä voi tietää, mitä hän haluaa – siihen ei edes tekoäly auta. Tämän lisäksi kiinteistön käyttöä anonyymisti seuraamalla ja analysoimalla pystymme muodostamaan kuvan miten käyttäjäjoukko vaikuttaa kiinteistön toimintaan. Jo pelkkä oppiminen siitä, mikä on kiinteistön käyttöaste eri ajankohtina kertoo paljon talotekniselle ohjausjärjestelmälle – puhumattakaan, mitä se kertoo yrityksen johdolle kiinteistön soveltuvuudesta oman liiketoiminnan harjoittamiseksi.

Emme voi kuitenkaan unohtaa kiinteistön fysikaalisia ominaisuuksia, kiinteistön on toimittava kuten se on suunniteltu toimivan. Granlund –konsernin 2020 Strategian missiona on ”Hyvinvointia rakennetussa ympäristössä”.

Tätä tavoitetta toteutamme Innovaatiostrategiassa, kun muistamme että: ”Käyttö ohjaa kaikkea tekemistämme”

Viikon kuva:

Mun duuni seuraavien vuosien aikana: