Apros: Try it out with simulation

Imagine being able to do any experiment you wanted: try out new heat recovery and storage solutions on your ship, try out new fuel and see its effects on your power plant boiler, or even simulate accidents in a nuclear reactor, all with no risk to your safety or the environment, or any loss of production time. Apros®, a dynamic simulation system co-developed by VTT and Fortum, makes this possible.

Going in as a guinea pig

When I first joined VTT as a summer trainee in 1991, I went to work with the Apros team. Apros was at an early stage, with the first outside clients knocking on the door. I was going to be the guinea pig user, coming in with no knowledge of the Apros system at the source code level. As well as testing user-friendliness, the goal was to carry out a benchmark experiment with Apros simulating a transient for a nuclear power plant.

My job was to do whatever modifications were required for the existing model, which involved actions equal to cutting signals in the safety automation, so there was a lot to consider. But the good thing about Apros is that once you have the process configured and you’ve defined the dimensions and other parameters of the equipment, all you really have to do is press play and it will start to behave like the real plant.

During that summer, we succeeded in creating a model and modifying it to validate the model by carrying out the benchmark experiment. So the test was successful and I was invited back the following year. The number of clients also started to grow thanks to the great work being done by Fortum and VTT experts.

Apros now used in tens of countries

Today, Apros is being used by hundreds of experts, driving new business development in tens of countries. Engineering and utility companies and the ship industry; equipment suppliers; safety authorities; and universities and research organizations are now using Apros for modeling and simulation. And we’re expanding our reach.

If you’re interested in getting involved, we have a tender out now for sales representative services for Apros in Europe, Asia (excluding China and India) and North America. Applicants will need some industry experience, but you don’t have to be an expert. We’re also offering a performance based reward system – so the more contracts you sell the more you earn. Let us know how you would promote Apros? If you’ve got a good story we want to hear it.

The benefits of Apros are manifold. In product or plant development or energy efficient ship building, R&D experts using Apros can save time and money. For example, Apros supports a flexible design process, meaning that before a design has been frozen, and costly equipment procured and installed, simulated tests can be run confirming the correct components and dimensions.

Digital twins model behaviour

Creating a digital twin of a power plant or a ship or even just a single component is an important way to replicate behavior and save on time and cost, including averting expensive accidents. Load following in power generation is one example. In a recent case a European coal-fired power plant which had been designed for minor changes in generation, was modified to be capable of secondary response. This capability required alterations in the plant control system as well as analysis on thermal stresses in the process and piping. The modifications and analyses were greatly supported by using an Apros model, which saved a lot of time and money.

When a new control system is taken into use at a power plant, it usually arrives from the factory with quite a few flaws. In commissioning the system, onsite tests will take a fraction of the time if it’s already been tried out using a simulation model. On top of that, plant personnel will already be pre-trained.

Original user-friendliness balanced with new technologies

Going forward, Apros co-owners VTT and Fortum are committed to maintaining and developing this industry-leading product as a state-of-the-art simulation tool. Over the years, my own work with Apros has been off and on but you could say that Apros and I have grown up in business together. As a software product, evolving for more than 30 years, Apros has kept its simulation capability up-to-date and greatly enhanced its user-friendliness while continuously taking on advanced new features. It’s only got better with age. I wonder if we can say the same about me.


valjakka_matti
Matti Paljakka

Sales Manager
matti.paljakka(a)vtt.fi

 

 

Apros® is a registered trademark of VTT and Fortum.

Miten saamme teollisuuden mukaan jakamistalouteen?

Innovatiivisten yritysten, kuten kimppakyytialusta BlaBlaCarin ja jaetun toimistoympäristön WorkArounding,  menestys on siivittänyt  jakamistalouden kasvavaksi B2C-liiketoiminnaksi. Tavaroiden ja palveluiden jakaminen sopii erinomaisesti kuluttajille, jotka tekevät kauppaa mieluummin itse kuin välikäsien kautta. Mutta miten saamme B2B-sektorin mukaan?

Työ- ja elinkeinoministeriö (TEM 9/2017)  arvioi, että Suomen jakamistalouden arvo on 1,3 miljardia euroa vuonna 2020. Suurimmat toimialat olisivat tuolloin joukkorahoitus (crowdfunding), vertaisverkostojen (peer-to-peer) liikkuvuus ja autojen jakaminen sekä kotitalouksien hoito ja muut mikrotehtävät. Nämä laskelmat perustuvat vahvasti nykytilanteeseen, jossa jakamistalous on pääasiassa B2C-liiketoimintaa. Edelleen yksi alue näyttäisi laahaavan perässä jakamistaloudessa: B2B-sektori.

Jakamistalous viittaa yhteiseen tai yhteisölliseen talouteen, joka sisältää hyödykkeiden tuotannon, kulutuksen ja käytön. Se perustuu tilapäiseen käyttöoikeuteen omistajuuden sijasta, hyödyntäen teknologian kehitystä ja sosiaalisen median, kuten jakamisalustojen suosiota. B2B-sektori ei toimi samalla vertaisverkkomallilla kuin B2C-liiketoiminta, joten on ymmärrettävää, että B2B-alustoilla ei ole vielä menestytty jakamistaloudessa samassa mittakaavassa kuin B2C-liiketoiminnassa. Erilaiset ajurit, kuten taloudellinen tilanne, edistävät tarvetta jakaa. Lisäksi ajattelutavan muuttaminen ja yritysten olemassa olevien käytäntöjen muokkaaminen kohti jakamistaloutta vaatii vaivannäköä, joka voi olla haastavaa ja aikaa vievää. Teknologian kehittymisen myötä myös B2B-sektori haluaa kehittyä tavoilla, jotka mahdollistavat osallistumisen tuottoisaan jakamistalouteen. Pitkällä aikavälillä voidaan nähdä, että nykyiset teolliset arvoverkot kehittyvät liiketoimintaekosysteemeiksi, joissa yksittäiset yritykset voivat jakaa resursseja kysynnän mukaan, tehden verkostosta muutoksiin paremmin reagoivan ja tehokkaamman.

Alustat mahdollistajina

Alustat ovat B2B-jakamistalouden mahdollistajia. Jakamistalouden uudet liiketoiminnan säännöt sisältävät lisäarvon tuottamisen verkostossa, skaalautuvuuden mahdollistamisen sallimalla muiden tuottaa liikevoittoa sekä epäsymmetrisen kilpailun, kun yritykset tavoittelevat markkinamahdollisuuksia erilaisilla resursseilla ja lähestymistavoilla.

Ihanteelliseen B2B-jakamistalouden alustaekosysteemiin kuuluu:

1) ulkoisten resurssien organisointi, omien resurssien hallinnan sijasta,
2) ulkoinen vuorovaikutus tuottajien ja asiakkaiden kanssa, sisäisen optimoinnin sijasta ja
3) kokonaisvaltaiseen ekosysteemin arvoon keskittyminen, yksittäisiin asiakkaisiin keskittymisen sijasta.

Jakamistalouden liiketoimintamallit ovat usein kolmijakoisia malleja, sisältäen palvelun mahdollistajan (alustan), palveluntarjoajan (tarjonta/omistaja) ja asiakkaan (kysyntä/etsijä).

image3

Ainutlaatuiset liiketoimintamallit, jotka maksimoivat käyttämättömän omaisuuden hyödyntämisen, erottavat jakamistalouden perinteisistä liiketoimintamalleista. Useimmat jakamistalouden yritykset käyttävät verkkoalustoja tai sovelluksia reaaliaikaisen tiedon keräämiseen ja jakamiseen sekä hyödykkeiden käytön maksimointiin. Alustojen ohjesääntöihin perustuen, digitaaliset johtajat suunnittelevat ja optimoivat sellaiset alustaekosysteemit, jotka skaalautuvat eksponentiaalisesti ilman perinteisten liiketoimintamallien tyypillisesti vähenevää tuottoa. Siirtyminen jakamistalouden liiketoimintamalleihin on suuri perinteisille yrityksille, joten uutta tietoa tarvitaan muutoksen edistämiseksi.

Etuja ja haasteita B2B-jakamistaloudessa

image

SHARE-tutkimusprojekti

B2B-jakamistaloutta teollisuusyrityksille tutkitaan SHARE-tutkimushankkeessa. Sen tavoitteena on luoda ja kuvata digitaalinen jakamisalustakonsepti kiertotalouden liiketoimintaekosysteemille, jossa teolliset organisaatiot voivat helposti innovoida ja jakaa tietoa, tuotantokapasiteettia, resursseja, palveluita ja logistisia verkostoja yhteen toimivien järjestelmien, yhdistettyjen älykkäiden esineiden ja lohkoketjuteknologian avulla. Suunnittelemme joukon nopeita kokeiluja ja alustavia ratkaisumalleja jakamistalouden alustalle, testaamme ja analysoimme suunniteltuja ratkaisuja, toteutamme joukon työpajoja jakamistalouden tietämyksen ja ratkaisujen edistämiseksi sekä analysoimme liiketoimintapotentiaalia ja -malleja.

Lue lisää: www.vtt.fi/share

Salla Paajanen
Research Scientist, VTT
salla.paajanen(a)vtt.fi
Twitter: @PaajanenSalla

Anna Aminoff
Senior Scientist, VTT
anna.aminoff(a)vtt.fi
Twitter: @AminoffAnna

Maria Antikainen
Senior Scientist, VTT
maria.antikainen(a)vtt.fi
Twitter: @MariaAntikainen

Tämä blogiteksti on ensimmäinen osa blogisarjasta, joka käsittelee SHARE-tutkimusprojektin aiheita.

Energy transition in cities -what’s it all about?

While the ongoing energy transition is driven by a multitude of factors on global scale, the issue can be simplified on city level. Cities consume vast share of global energy and produce over two thirds of the greenhouse gas emissions. At the same time, there is an urgent need to solve urban issues, such as those related to air quality. The forerunning cities are already committed to emission reductions, be it voluntarily or through regulation. Many are even aiming to become emission-free within the next decade or so. Effectively, this means that the main driver for energy transition in cities is the need to move towards clean, low-carbon energy.

How to get there?

The technological means to move towards clean, low-carbon energy in cities are many. Moving away from fossil fuels and increasing the share of renewable energy are the big targets. At the same time, efficiency of existing infrastructure and systems can improved. Examples of this include utilization of waste heat and for example, utilising synergies between district heating and cooling networks.

The other big factor in the equation is the demand side, where energy use can be reduced through better energy efficiency in buildings. Furthermore, smart energy management can help to shift and reduce peak loads.

What should we do next?

The change towards clean and low-carbon future is already happening and the pace of change is only accelerating. The time for strategic planning and first actions is now. It is those who move early, who will be shaping the future energy business in cities. The rest will be playing catch-up. The forerunning energy market players are actively seeking innovative ways to maximise the use of their existing infrastructure as part of the future energy business, while piloting new business models. The laggards will not only risk escalating the value-loss of assets and ending up with stranded assets, but they will also lose out on the new business opportunities that the future brings.

Give me an example, please!

The design of new city districts and re-development of existing ones opens up a concrete window to the future. Citizens, who live in those districts in the next decades, will be powering their everyday activities with the clean, low-carbon energy that benefits from smart energy generation, and distributed, resilient and flexible energy systems. The holistic energy systems that comprise of low-energy buildings, multiple sources of local renewables and storages form distributed energy networks that utilize active supply-and-demand side through smart energy management. We’ve already witnessed great outcomes when advanced modelling and simulation or energy systems has been combined with exploration of new business. The last thing we want to be doing is to build the same infrastructure that we’ve always built, even though we know the changes that lie ahead.

If you want to read more about VTT’s vision regarding smart and sustainable cities, read our new white paper: Let’s turn your Smart City vision into reality.

Antti Ruuska VTT
Antti Ruuska
Business Development Manager, VTT
antti.ruuska(a)vtt.fi
Twitter: @antti_ruuska

 

Smart City development is inherently multi-technological and cross-disciplinary, and as an application-oriented research organisation VTT is an ideal partner. We work with the public sector and private companies as well as technology providers in research and innovation activities that expedites the development of smarter cities.  We can guide you from the early phases of vision-creation and concept development to practical implementations of smart outcomes.

Kiertotalouden logistiikka on haaste, mutta selätettävissä!

Kiertotalous kasvaa. Kuulemme yhä enemmän tarinoita sekä menestyksekkäistä bisnesmalleista että sellaisista, jotka eivät ole lähteneet lentoon. Logistiikan rooli on olennainen uusien kiertotalouden liiketoimintamallien onnistumisessa. Samalla se on haastavaa, koska se poikkeaa huomattavasti tähänastisista toimintatavoista ja logistisista rakenteista. Miten kiertotalouden logistiikasta sitten saadaan tehokasta, sujuvaa ja kohtuuhintaista Suomessa?

VTT:n juuri päättyneessä AARRE-projektissa tutkittiin logistiikkaa ja siihen liittyviä verkostoja erilaisten kiertotalouden liiketoimintamallien kannalta. Avaimina tulevaisuuden toimivaan logistiikkaan ovat mm. tiedon jakamisen parantaminen, tiivis yhteistyö yritysten välillä ja kuluttajien kanssa, logistiikan infrastruktuurin sovittaminen kiertotalouden tarpeisiin sekä uudenlaisten logististen palveluiden luominen.

Millaista logistiikka on kiertotaloudessa ja mitä haasteita siinä on?

Kiertotaloudessa materiaalit eivät päädy jätteiksi. Sen sijaan ne kiertävät toimitusketjussa ja eri toimitusketjujen välillä, usein myös muotoaan muuttaen. Kiertotalouden logistiikkaan tuovat haasteita mm. materiaalivirtojen huono ennustettavuus, pienet erät, materiaalin vähäinen taloudellinen arvo sekä materiaalin ja sen laadun monimuotoisuus. Miten esimerkiksi saadaan hoidettua vähäarvoisen materiaalin toimitus uusiotuotteita valmistavalle tehtaalle kustannustehokkaasti, ympäristöystävällisesti ja oikealla ajoituksella? Logistiikan merkitys kasvaa myös, kun yritykset ja kuluttajat siirtyvät omistamisesta palvelujen käyttäjiksi. Kuinka yhteiskäytössä olevan höyrypesurin tai vuokratun hitsauskoneen saa vaivattomasti ja edullisesti, ja miten palautuksen logistiikka hoidetaan?

Toimitusketjujen hallinta taloudellisesti ja ekologisesti on toimivan kiertotalouden perusedellytys. Kiertotaloudessa toimivien yritysten mukaan kiertotalouden logistiikan kustannukset ovat pääosin liian korkeita. Toimitusketjusta puuttuu palveluita ja toimijoita. Yritysten ja eri toimialojen välinen yhteistyö on vielä vähäistä. Monessa tapauksessa nämä muodostuvat esteiksi pyörittää uutta kiertotalouden liiketoimintaa, tai ne huonontavat merkittävästi uuden liiketoiminnan kannattavuutta.

Miten haasteisiin voi vastata?

Yksi avaintekijöistä on digitalisaation hyödyntäminen kaikissa toimitusketjun vaiheissa suunnittelupöydältä aina paluulogistiikkaan asti. Kiertotaloudessa korostuu tehokas materiaalivirtojen hallitseminen: tarkka seuranta, jäljitettävyys ja uudenlaiset logistiikkaratkaisut. Toimivan logistiikan rakentaminen vaatii yhteistyötä eri osapuolien kesken, sisältäen myös toimialat ylittävän ja kilpailijoiden välisen yhteistyön. Myös lainsäädännön täytyy tukea kiertotalouden logistisia ratkaisuja, esimerkiksi sallimalla uusioraaka-aineeksi päätyvän jätteen välivarastoinnin nykyistä joustavammin.

Kiertotalouden logistiikan check-list

Alle on kerätty AARRE projektissa tunnistettuja avaintekijöitä ja hyviä toimintatapoja niihin liittyviin haasteisiin.

Yhteistyö ja sen puute verkostossa

  • Ketkä ovat avainkumppaneitasi? Kehitä heidän kanssa uusia toimintatapoja yhteistyön lisäämiseksi.
  • Panosta luottamuksen rakentamiseen.
  • Mikä tieto on olennaista kiertotalouden logistiikassa? Rakenna sille uusia tiedonjakotapoja.
  • Etsi tarvittaessa uusia kumppaneita myös oman toimialan ulkopuolelta.

Digitalisaatio! Mitä sillä voi tehdä?

  • Digitalisaatio tulee olemaan kiertotalouden toimitusketjun (kehän) tehokkaan hallinnan tärkeä mahdollistaja.
  • Tuotteiden sisältö ja käyttöhistoria mukana kulkevissa tunnistimissa helpottaa mm. kunnostusta ja tuotteiden sisältämän materiaalin uudelleen hyödyntämistä.
  • Sijainti- ja tarvetieto parantavat mm. virtojen ennakoitavuutta ja läpinäkyvyyttä.
  • Erilaiset alustaratkaisut mahdollistavat materiaalivirtojen yhdistämisen eri osapuolien välillä ja sitä kautta varastointi- ja kuljetuskapasiteetin tehokkaan hyödyntämisen.
  • Hyödynnä mm. big dataa ja kuluttajilta itseltään saatavaa tietoa paluuvirtojen ennakoinnissa.

Logistiikkakustannukset

  • Hyödynnä paikallisuutta. Volyymien yhdistäminen yli toimialarajojen mahdollistaa kuljetusten ja varastoinnin tehostamisen.
  • ”Vie mennessäs, tuo tullessas”. Myös tässä tarvitaan usein yritysten toimialarajojakin ylittävää yhteistyötä.
  • Hyödynnä digitalisaatiota.

Koko toimitusketjun tehokkuus tai tehottomuus

  • Kiertotalouden logistiikkaa tukevia ratkaisuja voi tehdä jo tuotteen suunnitteluvaiheessa.
  • Kannusta kuluttajia osallistumaan paluulogistiikkaan esimerkiksi käyttöön perustuvalla liiketoimintamallilla sijaan tai palauttamisesta palkitsemalla.
  • Start-upeilta voi oppia ennakkoluulottomista toimitusketjun järjestelyistä.

Logistiikkapalvelun tarjoajat edistämisen etujoukoissa

Kiertotaloudessa tarvitaan lukuisa määrä uudenlaisia palveluita logistiikka-alan yrityksiltä. Kierrätysmateriaalille tarvitaan joustavia, monikäyttöisiä ja oikein sijoitettuja tai siirrettäviä varastointipalveluita. Kuluttajien roolin ennustetaan muuttuvan aktiivisemmaksi, mikä tuo liiketoimintamahdollisuuksia mm. kuluttajien välisen kaupan jakelulogistiikkaan. Kiertotalouden logistiikkaan tarvitaan myös monenlaisia IT-palveluja, esimerkiksi toimituskehän varrelta erilaisista sensoreista saatavan datan hyödyntämiseen ja kuljetustarpeiden nykyistä älykkäämpään yhdistämiseen. Kiertotalouden logistiikassa tullaan tarvitsemaan myös huomattava määrä uusia teknologioita. Palveluiden kehittäminen edistää omalta osaltaan kiertotaloutta laajemmassa mittakaavassa, samalla kun se avaa logistiikka- ja teknologiayrityksille merkittäviä bisnesmahdollisuuksia sekä Suomessa että vientimarkkinoilla.

Lisätietoa:  www.vtt.fi/sites/AARRE

outikettunen


Outi Kettunen

Erikoistutkija
outi.kettunen(a)vtt.fi

Twitter: @outi_kettunen

 

Maria Antikainen VTT


Maria Antikainen

Erikoistutkija
maria.antikainen(a)vtt.fi
Twitter: @MariaAntikainen

 

 

Anna Aminoff VTT
Anna Aminoff 
Erikoistutkija
anna.aminoff(a)vtt.fi
Twitter: @AminoffAnna

 

 

AARRE-projektissa luotiin VTT:n johdolla uutta, käyttäjälähtöistä kiertotalouden liiketoimintaa. Projekti oli elinkeinoelämän kanssa verkottunut tutkimushanke (2015–2017), jossa Tekes oli päärahoittajana. Muita tutkimusorganisaatioita olivat VTT:n lisäksi SYKE sekä Helsingin yliopiston Kuluttajatutkimuskeskus. AARRE-hankkeen kumppanit olivat Lassila & Tikanoja, Destaclean, CoreOrient, Eurokangas, Not Innovated Here sekä Kemianteollisuus ja Teknologiateollisuus. AARRE-projekti päättyi 30.11.2017.

Augmented reality, urban data and the related opportunities

To achieve a final breakthrough, augmented reality needs smart content and genuine value added applications for consumers and professionals. Key enablers for this are 3D models of urban environments and buildings, big data and artificial intelligence.

Augmented Reality or AR broke through among consumers with the Pokemon Go application in the summer of 2016. It has been possible already for some time to present various services and tourist information via mobile phone AR visualisation. AR hit applications in the last Christmas season included Stockmann’s augmented Christmas window and a virtual Santa Claus roaming the aisles of the department store.

Augmented reality is expected to become part of our everyday lives in the coming years, as data glasses become lighter. However, it will also require sufficient motivation to use data glasses – smart content and context awareness, which enable useful information to be displayed to the user before she even asks for it.

A key source of content for the future mixed reality applications will be 3D models of cities and buildings, and the related big data which AI will filter to meet user needs. In this blog, I will focus on urban AR applications, an area in which VTT has been active for some time.  We are also developing AR applications for other fields such as manufacturing industry.

Urban applications

In city planning, AR enables project stakeholders to see how a designed building will look in its actual location. VTT brought AR into the decision-making process at the beginning of the decade. In the picture/video below, Helsinki City Planning Committee is using AR tablets to evaluate plans for the Clarion hotel in 2012. AR has also been used to present building plans to citizens and residents, who can then review plans from their own homes, for instance.

smart_city_charleswoordward

Less conventionally, we have have enabled historical photographs augmented in urban environments, together with organisations such as the Helsinki and Lahti City Museums. The video below shows how the app works on site. In the future, this could work on the basis, say, user created own content (photographs, videos and comments), which would enable whole new kinds of applications when combined with artificial intelligence.

New opportunities for augmented reality are provided by the 3D city models that for example the City of Helsinki just released as open data in November 2017. Besides visualisation, 3D city models can be used as content repositories for AR applications and for the accurate camera tracking required by AR.

New forms of Mixed Reality (MR) presentations are being created, as generalisations of mobile outdoor AR. An example of this is augmentation of 360 videos recorded using autonomous drones. These augmented videos can be broadcast in real time and immersively as ‘remote experiences’ for multiple users at events such as planning meetings.

Inside buildings

BIM-based design enables the 3D presentation of building models and the related metadata. BIMs are today created for most new construction sites. However, they are seldom utilized after the design phase, and printed 2D drawings are still mostly used as reference at construction sites.

VTT was the first in the world to demonstrate AR methods on a construction site, already in 2010. Currently VTT, alongside Fira Oy and Sweco Rakennetekniikka Oy, is implementing AR and BIM-based planning in renovation; aims include reducing the duration of plumbing renovations from months to weeks. These methods are being piloted at a real renovation site in Hernesaari in Helsinki.

smartcity_charleswoordward3

The picture shows an employee’s view of the AR application

Big data on buildings comes from various data sources connected to the Internet, such as IoT sensors, process monitoring and simulation systems, automation systems and digital maintenance manuals, etc. When linked to a 3D model of a building, these form a so-called digital twin, in which the data sources have coordinates ready for use in AR applications.

Besides just visualisation, AR enables interaction with and reporting to back-end systems, by clicking at the building’s devices on the touchscreen, or by pointing at them in the data glasses’ view. Applications include building maintenance and monitoring of industrial processes. VTT is currently implementing an AR maintenance system integrated with Granlund Manager facility management system, at VTT Espoo in Otaniemi. As an example of industrial applications, the image below shows an AR view of equipment and processes on a factory shop floor.

smart_city_charleswoordward4

Augmented reality is already being used in consumer entertainment and advertising, and – in the professional arena – for the visualisation of building models for stakeholders. Next-generation professional applications will include lifecycle applications for industry and buildings, such as servicing and maintenance. In the near future, AI and big data will facilitate a new level of consumer appications in urban environments. With strong multidisciplinary research expertise, VTT has excellent opportunities to be a trendsetter in this development process.

For further details on VTT’s AR research see www.vtt.fi/multimedia.

charleswoordward
Charles Woodward
Principal Scientist, VTT
charles.woodward(at)vtt.fi
@CalleWoodward

 

This post part of our series of blogs focusing on artificial intelligence and augmented reality in the operating environment of smart cities. The first part was published in December 2017: The role of artificial intelligence in building smart cities  This series continues in 2018, follow us #MySmartCity

Lisätty todellisuus, kaupunkien data ja sen luomat mahdollisuudet

Lisätyn todellisuuden lopulliseen läpimurtoon tarvitaan fiksut sisällöt, jotka mahdollistavat todellista lisäarvoa antavat sovellukset kuluttajille ja ammattikäyttöön. Keskeisessä roolissa tässä ovat kaupunkien ja rakennusten 3D-mallit, big data sekä tekoäly.

Lisätty todellisuus (Augmented Reality, AR) iski kuluttajien tietoisuuteen viimeistään Pokemon Go -sovelluksen myötä kesällä 2016. Pitkään on ollut mahdollista myös erilaisten palveluiden ja turisti-informaation esittäminen kännykän AR-näkymässä. Kuluvan joulusesongin AR-hittejä ovat olleet Stockmannin augmentoitu jouluikkuna sekä virtuaalinen joulupukki myymälän käytävillä seikkailemassa.

Lisätyn todellisuuden uskotaan tulevan lähivuosina osaksi arkipäiväämme datalasien kevenemisen myötä. Tarvitaan kuitenkin myös riittävä motivaatio datalasien käyttämiseen – fiksu sisältö ja kontekstitietoisuus, jotka mahdollistavat hyödyllisen informaation tuomisen käyttäjän nähtäväksi ennen kuin hän osaa sitä pyytääkään.

Keskeistä sisältöä tulevaisuuden yhdistetyn todellisuuden sovelluksiin tarjoavat kaupunkien ja rakennusten 3D-mallit ja niihin liittyvä big data, joita suodatetaan käyttäjän tarpeisiin tekoälyn keinoin. Keskityn tässä blogissa erityisesti kaupungin ja rakennusten AR-sovelluksiin, joissa VTT:kin on jo pitkään ollut aktiivinen. Näiden lisäksi kehitämme mm. valmistavan teollisuuden AR-sovelluksia.

Kaupunkisovellukset

Kaupunkisuunnittelussa lisätyn todellisuuden avulla voidaan esittää hankkeen sidosryhmille, miltä suunniteltu rakennus näyttäisi todellisella rakennuspaikalla. VTT on tuonut lisättyä todellisuutta mukaan päätöksentekoprosessiin jo vuosikymmenen alussa. Alla olevissa kuvassa Helsingin kaupunkisuunnittelulautakunta arvioi Clarion-hotellin suunnitelmia AR-tableteilla vuonna 2012. Lisätyllä todellisuudella on myös esitelty rakennussuunnitelmia kansalaisille ja asukkaille, jotka näin voivat tarkastella suunnitelmia vaikka kukin omasta asunnostaan käsin.

smart_city_charleswoordward

Perinteisestä poikkeavana sisältönä, olemme toteuttaneet historiallisten valokuvien augmentointia kaupunkiympäristöihin yhdessä mm. Helsingin ja Lahden kaupunginmuseoiden kanssa. Videossa alla näkyy, kuinka sovellus toimii paikan päällä. Tulevaisuudessa tämän voisi ajatella toimivan vaikkapa käyttäjien tuottaman sisällön (valokuvien, videoiden ja kommenttien) perusteella, mikä tekoälyyn yhdistettynä mahdollistaisi myös aivan uudenlaiset sovellukset.

Uusia mahdollisuuksia lisätylle todellisuudelle tarjoavat 3D-kaupunkimallit, joita Helsingin kaupunki on julkistanut avoimena datana marraskuussa 2017. Visualisoinnin lisäksi 3D-kaupunkimalleja voidaan hyödyntää myös AR-sovellusten sisältöpankkina sekä AR:n edellyttämän tarkan kameraseurannan toteuttamiseen.

Ulkotiloissa käytettävän mobiilin AR:n ohelle syntyy parhaillaan uusia yhdistetyn todellisuuden (Mixed Reality, MR) esitysmuotoja. Yhtenä esimerkkinä on augmentoinnin toteuttaminen autonomisten lennokkien (dronien) 360-videonäkymään, joka voidaan jakaa reaaliaikaisena ja immersiivisenä monen käyttäjän ”etäkokemuksena” vaikkapa suunnittelukokouksiin.

Rakennusten sisällä

BIM-pohjainen suunnittelu mahdollistaa rakennusmallin ja siihen liittyvän metadatan esittämisen 3D:ssä. BIM-malleja tehdäänkin jo useimmista uusista rakennuskohteista. Niiden hyödyntäminen suunnitteluvaiheen jälkeen on kuitenkin vähäistä, ja rakennustyömailla toimitaan edelleen paperisten 2D-piirustusten varassa.

VTT on demonstroinut AR-menetelmiä rakennustyömaalla ensimmäisenä maailmassa jo 2010. Parhaillaan VTT kehittää Firan ja Sweco Rakennetekniikan kanssa BIM-pohjaisen suunnittelun käyttöönottoa korjausrakentamiseen; tavoitteena on mm. pienentää putkiremonttien kesto kuukausista viikkoihin. Menetelmiä on vast’ikään pilotoitu todellisessa saneerauskohteessa Helsingin Hernesaaressa.

smartcity_charleswoordward3

Kuvassa työntekijän näkymä AR-sovellukseen Hernesaaren pilotissa.

Rakennuksiin liittyvää big dataa ovat erilaiset internetiin liittyvät tietolähteet, mm. IoT-sensorit, prosessien seuranta- ja simulointijärjestelmät, automaatiojärjestelmät, digitaaliset huoltokirjat jne. Nämä linkitettynä rakennuksen 3D-malliin muodostavat rakennukselle ns. digitaalisen kaksosen (Digital Twin), jossa tietolähteillä on valmiina myös koordinaatit AR-sovelluksia varten.

Visualisoinnin lisäksi AR-sovellus mahdollistaa myös interaktion ja raportoinnin taustajärjestelmiin rakennuksen laitteita kosketusnäytöllä klikkaamalla tai datalasien näkymässä osoittamalla. Käyttötarkoituksia ovat mm. talon huoltotoimet sekä teollisuuden prosessien monitorointi. VTT toteuttaa parhaillaan Otaniemen Digitalon laajuista AR-huollon opastuspilottia, joka on integroitu Granlund Managerin kiinteistöhuoltojärjestelmään. Esimerkkinä teollisuuden sovelluksista, alla olevassa kuvassa näkyy työntekijän AR-näkymä tehdashallin laitteisiin ja prosesseihin.

smart_city_charleswoordward4

Lisätty todellisuus on jo todellisessa käytössä kuluttajille suunnatussa viihteessä ja mainonnassa sekä ammattilaispuolella mm. rakennusmallien visualisoinnissa sidosryhmille. Seuraavan sukupolven ammattisovellukset tulevat teollisuuden ja rakennusten elinkaarisovelluksiin, kuten huolto ja kunnossapito. Tekoäly ja big data mahdollistajina älykkäät kaupunkisovellukset tulevat lähivuosina myös kuluttajien käyttöön. Monialaisena ja vahvana tutkimusosaajana VTT:llä on erinomaiset mahdollisuudet toimia tämän kehitysprosessin suunnannäyttäjänä.

Lisätietoa VTT:n AR-alan tutkimuksesta: www.vtt.fi/multimedia

charleswoordward
Charles Woodward
Principal Scientist, VTT
charles.woodward(at)vtt.fi
@CalleWoodward

 

Tämä blogi kuuluu tekoälyä ja yhdistettyä todellisuutta fiksun kaupungin toimintaympäristössä tarkastelevaan blogisarjaamme. Ensimmäinen osa julkaistiin joulukuussa 2017: Tekoäly fiksun kaupungin rakentamisessa 
Pysy teeman hermolla ja seuraa jatko-osia vuoden 2018 alkupuolella.