Ai-MaSi (Artificial Intelligence Machine Simulation) on keväällä 2023 aloitettu hankeprojekti, jonka tarkoituksena on opettaa koneäly operoimaan kaivinkonetta kolmessa vaiheessa: ensin digitaalisena kaksosena simulaatioympäristössä, sitten pienoismallikaivurina ja lopulta oikeana työkoneena. Hankeprojekti on Euroopan unionin osarahoittama, ja sen hankeajaksi on kaavailtu 4/2023–3/2026. Projekti työskentelee yhteistyössä seitsemän suuren koneteknologia-alan yrityksen kanssa:

– Mevea Oy

– Ponsse Oyj

– Junttan Oyj

– Hydroline Oy

– Mantsinen Group Oy Ltd.

– LLP Farm Machinery Group Oy

– Normet Oy

Hanke alkoi 3D-mallin luomisella Savonialta löytyvästä pienoismallikaivurista. Tavoitteena oli luoda koneesta tarkka malli, joka toimisi simulaatioympäristössä koneälyn opetuksen ja kehittämisen pohjana.

Kuva 1. Pienoismallikaivuri ennen purkutyötä. Kuva Eetu Miettinen

Mallintamista varten pienoismallikaivuri purettiin täysin osiin, ja jokainen komponentti ruuveja myöten mallinnettiin yksitellen. Työssä keskityttiin huolellisesti massan ja massajakauman määrittelyyn, jotta digitaalinen kopio vastaisi tarkasti alkuperäistä konetta. Komponenttien massat tarkistettiin tarkkuusvaa’alla yksitellen sekä osakokoonpanoina tarkkuuden ylläpitämiseksi.

Kuva 2. Käytännön toteutusta työmaalla. Kuva Henri Juntunen

Mallin monipuoliset hyödyt

Valmis 3D-malli ei pelkästään edistä hankkeen koneälyn opetusta, vaan se tarjoaa myös mahdollisuuden tutkia sekä analysoida pienoismallikaivurin toimintaa syvällisemmin. Sen avulla voidaan simuloida erilaisia toimintaskenaarioita, arvioida koneen suorituskykyä ja tunnistaa mahdolliset parannuskohteet. Tämän lisäksi mallin käyttö digitaalisen kaksosen muodossa mahdollistaa virtuaalisen testaamisen, jossa voidaan kokeilla erilaisia muutoksia ja päivityksiä ilman fyysisen koneen muokkaamisen tarvetta.

Tarkka 3D-malli avaa uusia ovia myös koulutuksellisessa kontekstissa. Sen avulla eri kursseilla opiskelevat voivat helposti osallistua suunnitteluprosesseihin, kuten uuden osan suunnitteluun kaivuriin tai kestävyyslaskelmien tekemiseen tietyistä komponenteista. Mallin käyttäminen opetuksessa ei ainoastaan helpota monimutkaisten käsitteiden ja prosessien ymmärtämistä, vaan myös innostaa opiskelijoita soveltamaan teoriaa käytännössä. Lisäksi pienoismallin käyttö on huomattavasti helpompaa, turvallisempaa sekä siistimpää verrattuna oikeankokoisen, todellisten koneen käsittelyyn.

Kuva 3. Valmis 3D-malli. Kuva Joni Hänninen

Ai-MaSi -hankkeen jatkoaskeleet

3D-mallin valmistuttua hankeprojekti tulee keskittymään seuraavaksi digitaalisen kaksosen sekä tiedonkeruu ja -siirtojärjestelmien luomiseen. Tarkoituksena olisi kyetä tallentamaan ajonaikaista tietoa, kuten asento- tai painetietoa pienoismallikaivurista, ja verrata sitä simulaatioympäristössä tapahtuneen ajon arvoihin. Pienoismallikaivurin hydrauliikkajärjestelmästä valmistetaan myös testipenkki, jotta sen tapahtumia voidaan mitata sekä tarkkailla. Kun tämä validointiprosessi on saatu suoritettua hyväksyttävällä tarkkuudella, voimme siirtyä helposti projektin varsinaiseen osuuteen eli koneälyn luomiseen sekä opettamiseen.

Kirjoittaja:

Eetu Miettinen, testausinsinööri, Savonia-amk