Artikkel ilmus esmakordselt detsembris 2021 ajakirjas Kõik Tööstustehnikast

„Virtuaalne tootmine tähendab uue tehase ja selle protsesside simuleerimist virtuaalmaailmas enne nende reaalset rakendamist, tänu millele saab kõik vajalikud arvutused juba ette ära teha. See on suund, kuhu liigub kogu maailm – kõigepealt luuakse virtuaaltehas, kus saab protsesse ja tooteid kujundada, tasuvust analüüsida ja kasumimarginaalid paika loksutada, ning alles siis hakatakse ehitama ja tootma,“ selgitab TalTechi inseneriteaduskonna doktorant-nooremteadur Tõnis Raamets.

Tänapäeva tootmisettevõtted puutuvad järjest rohkem kokku globaliseeruva majanduse tingimustes suureneva konkurentsiga, mis seab rangemad nõuded toote hinnale, kvaliteedile ja tarneajale. Samuti kasvavad tarbijate ootused uutele kaupadele ja oluline fookus on kliendile suunatud toodete valmistamisel. „Traditsiooniliste lähenemisviisidega selliseid olukordi lahendada on keeruline ja majanduslikult kahjulik ning see suunab omakorda tootmisettevõtteid võtma kasutusele täiesti uusi tehnoloogiaid, et täita lõpptarbijate kasvavaid nõudmisi ja püsida konkurentsis,“ ütleb Raamets. „Peamiselt jäävad sellise turusurve alla väikesed ja keskmise suurusega ettevõtted, kes töötavad spetsiifilises valdkonnas või kelle tootmismahud on väikesed.“

Tänu viimase aja tarkvara- ja riistvaralahenduste kiirele arengule on võimalik tootmisprotsesse ja tooteid virtuaalmudelitel ette planeerida ning selleks ei ole vaja kasutada ettevõtte füüsilisi ressursse nagu energia, materjalid, füüsiline ruum jne. Tootmisprotsesse saab simuleerida olemasolevaid andmeid kasutades ja neid varieerida parima tulemuse saavutamiseks.

TalTechi mehaanika ja tööstustehnika instituudi teadur Vladimir Kuts lisab, et virtuaalreaalsuse kasutamine annab võimaluse teha väga konkreetseid otsuseid enne uue tehase ehitamist või uute seadmete juurutamist. „Me saame liita virtuaalsed ja füüsilised masinad, jälgida nutiseadmest füüsilist robotit ja panna talle kõrvale virtuaalse roboti. Liites need kaks kokku, saab ettevõtte omanik väärtusliku teadmise, kas valitud füüsiline robot üldse sobib tema tootmisse.“

Tänapäeval arendatakse mitmeid platvorme, kus saab virtuaaltehast presenteerida, andes sellega pakkujatele, näiteks materjalitootjatele, võimaluse teha väga konkreetseid pakkumisi. Ettevõtete andmetest on saanud kaup, mida pakkujad reaalajas kokku ostavad. Samuti saab virtuaaltehase sünkroniseerida päristehasega ehk tekitada n-ö virtuaalsed kaksikud. See võimaldab lisaks füüsilise tehase reaalsete andmete nägemisele ka tootmises tööd juhtida.

Virtuaalreaalsuse kasutamine vähendab tööstustes tööjõuvajadust

„Andmete kogumiseks füüsilisest maailmast on järjest enam kasutatud asjade internetti (IoT), mis seob füüsilise keskkonna küberruumiga. See annab meile võimaluse tuvastada, identifitseerida ja kasutada andmeid keskkonnas hajutatud ja võrku ühendatud elektrooniliste komponentide kaudu, mille tulemusena tekib küberfüüsikaline infrastruktuur. Selline kooslus annab meile võimaluse hallata ettevõtte ERP süsteemide, laosüsteemide ja tootmisseadmete ühenduvust ning võimaldab automaatselt andmeid vahetada ja vajaduse korral üksteist iseseisvalt juhtida,“ räägib Raamets.

Ta toob näite: „Kui öösel tootmises töötav robot peaks hätta jääma või vajab liigutamist, saab roboti digitaalse kaksiku abil tõsta selle probleemi internetti ning insenerid üle maailma saavad teha pakkumisi, millal ja mis hinnaga nad suudaksid roboti taas tööle panna. Seejärel võtab insener sisuliselt roboti juhtimise üle ning suunab masinat nutitelefoni või tahvelarvutiga või lausa virtuaalreaalsuses. Seejärel kontrollitakse tulemust virtuaalselt ja kui kõik on korras, viiakse lahendus üle reaalsesse tehasesse.“

See ongi digitaalsete kaksikute mõte: kindlad tööd saab kolida päristehasest virtuaalsesse, mis tähendab, et ka inimesed ei pea enam töötama vibratsiooni- ja müraoludes või ohtlike gaaside keskkonnas, vaid saavad seadmeid näiteks kodust juhtida. See on hea lähenemine praeguses koroonaolukorras ning steriilsust nõudvas toiduaine- ja meditsiinitööstuses.

Kutsi sõnul on virtuaalsete kaksikute kasutamine suurepärane võimalus ka praeguse tööjõupuuduse lahendamiseks. „Tehisreaalsus võimaldab kiirendada väljaõpet, eriti kasulik on see ohtlike tegevuste puhul. Ohutussüsteeme saab katsetada virtuaalses tehases, näha näiteks, kuidas füüsilised masinad käituvad, kui virtuaalne inimene neist möödub või nendega töötab. Operaatorid ei pea kasutama nutiseadme kaudu masinaid juhtides kiivrit või kaitseprille. Virtuaalreaalsuses on lihtsam uutele süsteemidele üle minna – operaatorid ei pea õppima programmeerimiskeelt, vaid kasutajaliidese kasutamist,“ selgitab ta. „Selline lahendus lubab operaatoril mõelda pigem lõppeesmärgist, mitte aga protsessist ning keerulisest tehnika juhtimisest."

Tehase juhtimine tugitoolist

Eesti tööstuste-tootmiste murekohaks on see, et ettevõtetes on vähe digiteadmistega töötajaid, aga programmide ja robotite kasutamine vajab juurutamist ja sihikindlust. „Tegelikult on meil Eestis kõik lahendused olemas, aga number üks probleem ongi juurutamine. TalTechi labor on maailmatasemel, me teeme samu asju, mida tehakse Saksamaal ja Ameerikas, ning õpetame oma tudengeid nende projektide kaudu, aga ka asjast huvitatud ettevõtjaid. Oluline on ajaga kaasas või isegi veidi ees käia, sest see, kes rutem uued tehnoloogiad enda kasuks tööle paneb, on võidus: ta vajab vähem tööjõudu, saab teha kiiremaid otsuseid, jõuab kiiremini tootmiseni, kasutab ressursse tõhusalt, sealhulgas inseneride ressurssi,“ räägib Kuts.

Virtuaalsuse eeliseid on tema sõnul võimalus roboteid enne katsetada ja välja arvestada, kuidas robot konkreetse ettevõtte tootmistsüklisse kõige efektiivsemalt sobitub. „Nutitahvlil on programm, mille kaudu robotit juhitakse, ning sinna jooksevad anduritest efektiivsuse mõõdikud, seisakute analüüsid jms. Targad sensorid analüüsivad eemalt ja ette, kuidas tootmine toimuma hakkab,“ kõneleb ta. „Selline tehnoloogia huvitab ka meie noori ja see on kindlasti hea argument, kuidas tuua rohkem noori inimesi tootmisse. Tugitoolist on ju mõnus tehast juhtida!“