Älytehtaat ovat yksi neljännen teollisen vallankumouksen konsepteista. Niissä tehtaan ohjaamista on siirretty laitteille itselleen sekä ohjelmistoille. Tässä työssä on toteutettu ja vertailtu kolmea erilaista kommunikaatiomallia älytehtaille käyttäen digitaalisia kaksosia, jotta selviäisi miten kommunikaatio kannattaa toteuttaa älytehtaassa.

Kirjallisuuskatsauksessa käydään läpi erilaisia kommunikointimetodeja kuten pyyntö-vastaus. Tämän jälkeen kommunikointimetodeja on vertailtu ja niiden etuja ja haittoja on esitelty. Näiden etujen ja haittojen perusteella on toteutettu kolme kommunikaatiomallia tässä diplomityössä.

Työssä tehty simulaatio on toteutettu käyttäen Pythonia, ROS:sia (Robot Operating System, Robotin käyttöjärjestelmä) sekä Gazeboa siten, että Pythonilla on simuloitu laitteiden välistä kommunikaatiota ja Gazebolla on simuloitu laitteiden liikkumista. Pythonin ja Gazebon välinen kommunikaatio on toteutettu käyttäen ROS:sia. Etuja ja haittoja keskitetyn asiakas-palvelin, hajautetun asiakas-palvelin ja hajautetun vertaisverkkototeutuksen välillä vertaillaan. Keskitetyssä toteutuksessa käyttäjä ohjaa älytehdasta manuaalisesti. Hajautetussa asiakas-palvelin toteutuksessa älytehdasta ohjataan käyttäen mikropalveluja, joita voidaan ajaa pilvessä. Viimeisessä toteutuksessa laitteet ohjaavat itse tehtaan toimintaa.

Eroja toteutusten välillä analysoitiin vertailemalla niiden ominaisuuksia kuten skaalautuvuutta ja luotettavuutta. Analysointi perustui kirjallisuuskatsaukseen sekä havaintoihin toteutuksista. Näiden tulosten perusteella havaittiin, että paras ratkaisu riippuu systeemin vaatimuksista. Kuitenkin vaikuttaisi siltä, että yleisesti paras ratkaisu olisi vertaisverkko, jossa ohjaaminen on toteutettu mikropalveluilla. Tällainen vertaisverkkototeutus mahdollistaa ohjausalgoritmien toteutuksen laitteissa ohjausyksiköiden sijaan. Mikropalveluja käyttävää vertaisverkkoa ei kuitenkaan tässä työssä tutkittu, joten tämän toteutusvaihtoehdon arviointi vaatii lisää tutkimusta tulevaisuudessa.

Työssä käytettiin Twinbasea hallinnoimaan ”digitaalinen kaksonen”-dokumentteja. Työssä havaittiin, että Twinbasen käyttö helpotti uusien laitteiden lisäämistä. Vaikka Twinbase ei ole välttämätön keskitetyssä asiakas-palvelin totetutuksessa sen käyttäminen helpottaa asiakkaan korvaamista systeemissä. Asiakkaan korvaaminen systeemissä on helpompaa, kun Twinbasea käytetään, sillä silloin laitteiden tiedot eivät ole tallessa asiakkaalla vaan Twinbasessa joten näitä tietoja ei tarvitse siirtää uuteen asiakkaaseen. Tämän lisäksi useamman Twinbasen käyttäminen tekee systeemistä luotettavamman, sillä yhden Twinbasen hajotessa systeemi pystyy yhä toimimaan.