The opportunities of digital twins in manufacturing business ecosystems

Abstract

Industry 4.0 and the accompanying digitalization have already changed and will continue to change the ways we do business almost everywhere in the world. The manufacturing industry, which has traditionally been considered very product-centric, is not escaping this: new data-based solutions and technologies are constantly emerging in the industry among the growing need for services in addition to physical products. These changes make it necessary for manufacturing companies to estimate their operations outside their own organization and traditional value chains, i.e., from a network perspective. Networks such as business ecosystems enable joint, flexible value creation among all actors in the ecosystem.

The purpose of this study was to explore the potential of digital twins in manufacturing business ecosystems. The aim was to form an overall understanding of the current situations and the maturity levels of companies in relation to the digital twins, while also addressing their data needs. The research was carried out at Lappeenranta-Lahti University of Technology as part of the “Towards Commercial Exploitation of the Digital Twins” project. The aim of the project is to find the best solutions for the utilization of the digital twins and the service business enabled by digital twins in the ecosystems of the manufacturing industry.

Qualitative research was chosen as the method of conducting the study. The research process started by getting acquainted with the scientific theory and literature previously written on the topic to obtain sufficient basic information. The next stage of the research was eight virtual thematic interviews with a total on ten interviewees. These interviews sought companies’ views on digital twins and ecosystem-like activities. The interviews were followed by a three-round Delphi survey addressing the same themes, conducted on the Xleap platform. As a result, this study provided an understanding of companies’ views on digital twin utilization and ecosystem-like activities in Finnish manufacturing industry.

Teollisuus 4.0 sekä sen mukana tullut digitalisaatio on jo muuttanut ja tulee yhä muuttamaan tapojamme toteuttaa liiketoimintaa lähes kaikkialla maailmassa. Perinteisesti hyvin tuotekeskeisenä pidetty valmistava teollisuuskaan ei ole tämän murroksen ulkopuolella: alalle syntyy jatkuvasti uusia datapohjaisia ratkaisuja ja teknologiaa sekä samalla kasvavaa tarvetta fyysisen tuotteen ohella myös palveluille. Nämä muutokset aiheuttavat valmistavan teollisuuden yrityksille tarpeen tarkastella toimintaansa oman organisaationsa sekä perinteisten arvoketjujen ulkopuolelta, tarkemmin verkostonäkökulmasta. Verkostot, kuten liiketoimintaekosysteemit mahdollistavat yhteisen, joustavan arvonluonnin ekosysteemin kaikkien toimijoiden kesken.

Tämän tutkimuksen tarkoitus oli selvittää digitaalisten kaksosten mahdollisuuksia valmistavan teollisuuden liiketoimintaekosysteemeissä. Tavoitteena oli muodostaa kokonaiskuva nykytilanteesta ja yritysten kypsyysasteista digitaalisiin kaksosiin liittyen käsitellen samalla myös yritysten dataan kohdistuvia tarpeita. Tutkimus toteutettiin Lappeenrannan-Lahden teknillisessä yliopistossa osana “Towards Commercial Exploitation of the Digital Twins” -projektia. Projektin tarkoitus on löytää toimivia ratkaisuja digitaalisen kaksosen käyttöön sekä sitä kautta palveluliiketoiminnan mahdollistamiseen valmistavan teollisuuden ekosysteemeissä.

Tutkimuksen toteutustavaksi valikoitui laadullinen tutkimus. Tutkimusprosessi aloitettiin aiheesta aiemmin kirjoitettuun tieteelliseen teoriaan tutustumisella sekä kirjallisuuskatsauksella riittävien pohjatietojen saavuttamiseksi. Seuraavaksi vuorossa oli kahdeksan virtuaalisesti toteutettua teemahaastattelua, joissa haastateltiin yhteensä kymmentä henkilöä. Näissä haastatteluissa selvitettiin yritysten näkemyksiä digitaalisista kaksosista ja ekosysteemimäisestä toiminnasta. Haastatteluiden jälkeen seurasi vielä kolmikierroksinen samoja teemoja käsittelevä Delphi-kysely Xleap-alustalla. Lopputuloksena muodostui käsitys Suomen valmistavan teollisuuden näkemyksistä digitaalisten kaksosten hyödyntämisen ja ekosysteemimäisen toiminnan suhteen.