Väitös konetekniikan alalta, DI Xinyi Tu

Teollisuudessa on alkanut siirtymä kohti Teollisuus 5.0 -aikakautta, jolle on ominaista ihmisen kekseliäisyyden ja kehittyneiden teknologisten järjestelmien yhdistäminen. Tässä siirtymässä ovat osana digitaalisten kaksosten ja laajennetun todellisuuden (XR) teknologiat, jotka yhdessä mahdollistavat ihmiskeskeisen ja teknologisesti kehittyneen teollisen ekosysteemin. Tämä tutkimus käsittelee näiden mullistavien teknologioiden roolia teollisen metaversumin kontekstissa, analysoiden niiden tuomia haasteita ja mahdollisuuksia digitaalisten ja fyysisten tilojen yhdistämisessä teollisissa ympäristöissä.

Tutkimus käynnistyy XR-sovelluksen kehittämisellä digitaalisiin kaksosiin perustuville teollisille järjestelmille. Tässä tutkimuksessa aikaisempien teollisten XR-ratkaisujen rajoitukset pystyttiin ohittamaan, erityisesti niiden puutteet kaksisuuntaisessa dynaamisessa tiedonvaihdossa digitaalisten kaksosten kanssa. 

Tämän perustan pohjalta tutkimus esittelee uuden lähestymistavan, nimeltään TwinXR, joka edistää digitaalisten kaksosten ja XR-teknologian integrointia eri teollisuuden aloilla. TwinXR-menetelmä validoitiin kahdessa tapaustutkimuksessa prototyyppien toteutusten kautta, ja se mahdollistaa XR-ratkaisun kehittämisen, joka voidaan tehokkaasti skaalata ja mukauttaa useisiin erilaisiin teollisiin ympäristöihin. Hyödyntämällä digitaalisten kaksosten kuvauksia, tämä menetelmä parantaa tiedonhallintaa ja järjestelmien yhteentoimivuutta.

Tutkimus päättyy kattavan arkkitehtuurin esittelyyn teolliselle metaversumille, joka integroi saumattomasti fyysiset tuotantolaitokset osaksi metaversumia digitaalisten kaksosten tiedonvaihdon ja semanttisten mallien tiedon synkronoinnin kautta. Tämä ehdotettu arkkitehtuuri erottuu nykyisistä kuluttajakeskeisistä arkkitehtuureista ja niiden kapeasta XR-painotuksesta, tarjoten yhtenäisen ja yhteensopivan metaversumiympäristön.

Kokonaisuudessaan tutkimus tarjoaa syvällisen tarkastelun teollisesta metaversumista, lähtien yksittäisistä sovelluksista ja laajentuen kohti kattavaa integraatiometodologiaa, päättyen laaja-alaiseen arkkitehtuuriin. Tulokset korostavat teollisen metaversumin merkittävää vaikutusta Teollisuus 5.0 -kontekstissa, jossa digitaaliset kaksoset ja XR-teknologiat yhdistyvät muovaamaan teollisia prosesseja sekä tehostamaan ihmisen ja koneen välistä yhteistyötä.

Tohtoriopiskelija: Xinyi Tu

Vastaväittäjä: Prof. Tauno Otto, Tallinn Univerity of Technology, Estonia

Kustos: Prof. Kari Tammi, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, konetekniikan laitos

Väitöstilaisuus järjestetään Luentosalissa 216, Otakaari 4 ja Zoom-issa (Meeting ID: 681 1363 7164 Passcode: 26662666)

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Tohtoriopiskelijan yhteystiedot:

Tekniikan korkeakoulujen väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49