Digitaalinen kaksonen biotuotantoprosessin tehostajana

Abstract

Valmistavassa teollisuudessa on käynnissä digitaalinen transformaatio, joka tunnetaan yleisesti neljäntenä teollisena vallankumouksena eli teollisuus 4.0:na. Teollisuus 4.0:n tavoitteena on luoda kokonaisuus, jossa valmistavan teollisuuden eri yksiköt vuorovaikuttavat keskenään ja pystyvät tekemään prosessiin liittyviä mukautuvia valintoja ilman ihmisen väliintuloa. Erityisesti biotuotantoalalla on esiintynyt hankaluuksia saavuttaa digitalisaation tavoitteita, johtuen monimutkaisista prosesseista, laitteistojen vaihtelevuudesta ja datapisteiden luomisen korkeasta hinnasta. Yhtenä ratkaisuna biotuotantoprosessien tehostamiseksi ja automatisoimiseksi voidaan käyttää digitaalista kaksosta. Digitaalinen kaksonen on virtuaalinen malli fyysisestä esineestä tai prosessista. Digitaalinen kaksonen pyrkii simuloimaan todellisuutta mahdollisimman tarkasti ja se hyödyntää reaaliaikaista dataa muutosten ennustamiseen. Digitaalisen kaksosen avulla tuotantoprosesseista saadaan nopeampia, halvempia ja laadukkaampia. Biotuotantoprosessien kohdalla tämä tarkoittaa lääkkeiden, polttoaineiden, elintarvikkeiden ja kemikaalien laadun, saatavuuden ja edullisuuden parantamista. Digitaalisen kaksosen laaja-alainen hyödyntäminen biotuotantoprosesseissa kohtaa kuitenkin useita haasteita. Siitä huolimatta teknologinen kehitys, erityisesti edistykset sensoriteknologiassa, tietokoneiden laskentatehossa ja tekoälyanalyyseissä, luo lupaavat edellytykset digitaalisten kaksosten yleistymiselle ja tehokkaalle käytölle tulevaisuudessa. Tämän biotekniikan kandidaatintutkielman tavoitteena on esitellä digitaalisen kaksosen teknologia ja sen hyödyntäminen biotuotantoprosessien tehostamisessa.