Leveraging standard manufacturing resource representations in production simulation software: Concept, potential applications and prototypical use cases

Thumbnail Image

Files

master_Hämäläinen_Kusti_2024.pdf (2.16 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Science | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-11-18

Department

Major/Subject

Operations Management

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Industrial Engineering and Management

Language

en

Pages

98

Series

Abstract

Digital Twin (DT) is a concept that includes representing a physical entity virtually, facilitating interaction with the physical entity, and augmenting knowledge of the physical entity using simulation. An asset data interoperability standard entitled Asset Administration Shell (AAS) aims to accelerate the development of DT:s by defining standardized virtual representations for different manufacturing resources, and an Application Programming Interface (API) for interfirm exchange of data. Recent literature has illustrated production line DT:s using an AAS representation. What new applications would a standardized virtual representation or API enable when co-used with a production simulation environment? This thesis aims to define the overlapping application areas of production simulation and AAS, this way identifying use cases for the integration and the consequent technical requirements for the simulation software. This study is conducted using open-ended interviews with ten representatives of six companies, and by building prototypical use cases that demonstrate interoperability between AAS representations and the production simulation software. Based on the interview data, application areas of production simulation and AAS overlap in two areas: interfacing production simulation with product life cycle management (PLM) systems, and enriching the information in AAS representations during early-phase engineering of production systems. Based on the technological experimentation, applications of reusing AAS representations in simulation are limited by the lack of relevant AAS specifications in current state. Generalizable applications for AAS-to-simulation data flows should use complementary Automation Modelling Language (AML) detail models packaged in AAS:s, not make assumptions on the locations of properties in AAS representations, or wait until AAS specifications for the purpose are developed and published.

Digitaalinen kaksonen on käsite, johon kuuluu fyysisen olion virtuaalinen esitys, vuorovaikutus fyysisen olion kanssa, ja sitä koskevan tiedon täydentäminen simuloidulla tiedolla. Laitetietojen yleistoimivuusstandardi Asset Administration Shell (AAS) kiihdyttää teollisten digitaalisten kaksosten kehitystä määrittelemällä standardisoituja virtuaalisia esitystapoja erilaisille tuotantovälinetyypeille, ja ohjelmointirajapinnan (API) yritystenväliseen tiedonvälitykseen. Lähivuosien kirjallisuudessa on esitelty tuotantolinjoja kuvaavia digitaalisia kaksosia käyttäen AAS-esitystapaa. Mitä uusia sovellutuksia standardisoitu virtuaalinen esitystapa tai ohjelmointirajapinta voisi mahdollistaa tehdassimulointiympäristöjen yhteydessä? Tämän diplomityön tavoitteena on määrittää tuotantosimulaation ja AAS:n päällekkäiset sovellutusalueet, näin tunnistaen tarkat käyttötapaukset ja niistä seuraavat tekniset vaatimukset simulointiohjelmalle. Tämä tutkimus on toteutettu avoimella haastattelumenetelmällä kuuden eri yrityksen kymmenen edustajan kanssa, ja kehittämällä kokeellisia sovellutuksia tuotantosimulointiohjelman yleiskäyttöisyydestä AAS-teknologian kanssa. Perustuen haastatteluihin, kaksi sovellutusaluetta ovat yhteisiä AAS:lle ja tuotantosimuloinnille: tuotantosimulointiohjelman yhdistäminen tuote-elinkaaren hallinnan tietojärjestelmiin, ja AAS-esitysten tiedon täydentäminen aikaisessa vaiheessa tehtaiden suunnitteluprosessia. Perustuen teknillisiin kokeiluihin, AAS-esityksiä simulaatiossa hyödyntäviä sovellutuksia rajaa asiaankuuluvien AAS-spesifikaatioiden vähyys nykytilanteessa. Yleistettävien AAS-tietoa simulaatioon tuovien sovellutusten tulisi hyödyntää täydentäviä AAS-esityksiin liitettyjä Automation Modelling Language (AML)-malleja, välttää oletuksia vakioiden sijainnista AAS-esityksessä, tai odottaa tarkoitukseen kehitettyjen AAS-spesifikaatioiden julkaisua

Description

Supervisor

Khajavi Haghighat, Siavash

Thesis advisor

Ubis, Fernando

Keywords

asset administration shell, digital twin, production simulation, virtual representation, standardization, product lifecycle management

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202412198045

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI