An autoclave is an advanced machine that sterilizes objects using high-pressure and high heat, with water steam as the medium. Autoclaves are frequently found in hospitals and other places where sterility is required. This project aims to meet the company's need to create a digital twin (DT) of an autoclave. The purpose is to test the control unit that controls the physical autoclave by exposing the DT to the same program as a real autoclave. A DT is a virtual model of a physical system, and in this project, it represented the autoclave and its sensors. The model was programmed in a graphical programming language NI LabView, with the same input and output signals as a real autoclave. The model was based on data-driven logic rather than physical based logic. From a real autoclave run where signals were recorded every second, conclusions could be drawn about how much each unique analog signal changed in combination with other signals through interpolation. The interpolation of the analog signals was used to capture the characteristics of these signals.  For validation, the DT was loaded into a Hardware In the Loop (HIL) system that simulates the autoclave with the DT but retains the control unit from the autoclave, which is the unit the company wants to test. The developed DT was tested against three goals describing how closely the values should align over an accumulated time. The results were compared each second between the real run and the DT run. The data-driven DT model met one of the three goals set, however, the DT model's characteristics resembled those of the real run, making the model useful as the control system does not interrupt the simulation for disallowed or deviant values. / En autoklav är en avancerad maskin som rengör objekt till en steril nivå med ett högt tryck och hög temperatur, där vattenånga används som medium. Autoklaven har ett vanligt förekommande på sjukhus och andra platser där sterilitet är ett krav. Det här projektet går ut på att möta företagets behov av att skapa en digital tvilling (DT) av en autoklav. Syftet är att testa kontrollenheten som styr den fysiska autoklaven genom att en DT ska utsättas för samma programkörning som en verklig autoklav. En DT är en virtuell modell av ett fysiskt system och i detta projekt var autoklaven och sensorerna i maskinen en DT. Modellen programmerades i ett grafiskt programmeringsspråk, NI LabVIEW med samma in- och utsignaler som en verklig autoklav. Modellen utgår ifrån en datadriven metod och inte en fysikalisk formulerad logik. Datan samlades in från en körning av en verklig autoklav, där signalerna sparades varje sekund. Slutsatser för hur mycket varje unik analog signal förändrades i kombination med övriga signaler kunde dras med hjälp av interpolering. Interpoleringen av de analoga signalera kunde användas för att fånga deras karakteristik.  För validering integrerades DT i ett Hardware In the Loop (HIL) system som hjälper till att simulera autoklaven. HIL-systemet har kontrollenheten kvar från autoklaven som är den enhet företaget vill utföra tester på. Den framtagna DT testades mot tre mål som beskriver hur nära värdena skall ligga under en ackumulerad tid. Resultatet jämfördes för varje sekund mellan den verkliga och DT körningen. Den datadrivna DT modellen uppfyllde 1 av 3 mål som ställdes, men DT modellens karakteristik efterliknade den från verkliga körningen vilket gör modellen användbar då kontrollsystemet inte avbryter simuleringen för ej tillåtna eller avvikande värden.

The Advanced Manufacturing section at ÅF Pöyry AB is exploring the possibilities of virtual commissioning and digital twins. As part of this exploration, this thesis sets out to demonstrate a method of developing scalable, reusable and realistic digital mechatronic models – the heart of a digital twin – for the virtual environment in RobotStudio. Research has shown that one of the major obstacles to implementing virtual commissioning as a standard in industry today is the lack of scalable and reusable digital twins. This is also the experience of ÅF Pöyry AB. After reviewing existing and proposed methods for developing digital twins, this thesis explains the necessary steps for developing a SmartComponent in RobotStudio, using the programming language C#. The results show that the SmartComponent developed is scalable and thus reusable. It works with grippers with any number of fingers and allows gripping by applying pressure to the target object from both the outside and the inside. It is also realistic in the sense that the interaction between the grippers and the objects to be picked in the virtual environment behaves and looks like it does in reality. The implementation of the SmartComponent developed is much faster and less complex than the method used today at ÅF Pöyry AB. The downsides of the developed method are the added competence required of the automation engineer and the risk that the digital twin may not be future-proof. / Avdelningen Advanced Manufacturing på ÅF Pöyry AB utforskar möjligheter med ”Virtual Commissioning” och ”Digital Twins”. Som ett led i detta projekt har syftet med detta examensarbete varit att visa ett sätt att utveckla en skalbar, återanvändbar och realistisk digital mekatronisk modell för den virtuella miljön i RobotStudio. Tidigare forskning har visat, i linje med ÅF Pöyry AB:s satsning, att ett av de stora hinder för att Virtual Commissioning ska kunna implementeras som standard i industrin idag är bristen av skalbara och återanvändbara digitala tvillingar. Efter en genomgång av den befintliga och föreslagna metoden för att utveckla digitala tvillingar presenteras de nödvändiga stegen för att utveckla en SmartComponent för RobotStudio, med programmeringsspråket C#. Resultaten av utvecklingen och testen har visat att den utvecklade SmartComponent är skalbar och återanvändbar: den fungerar med gripare oavsett antal fingrar och den tillåter gripning både genom att applicera tryck på plockobjektet från utsidan och insidan. Den är också realistiskt på så vis att interaktionen mellan griparen och objekten som ska plockas i den virtuella miljön beter sig och ser ut som i verkligheten. Implementeringen av den utvecklade SmartComponent är också mycket effektivare och mindre komplex jämfört med den metod som används idag på ÅF Pöyry AB. Nackdelarna med den föreslagna metoden är de extra kompetenskraven för automationsingenjörer och risken att den digitala tvillingen inte är framtidssäker.

This thesis presents the design and prototype implementation of a digital twin based on a knowledge graph for Internet of Things (IoT) platforms. The digital twin is a virtual representation of a physical object or system that must continually integrate and update knowledge in rapidly changing environments. The proposed knowledge graph is designed to store and efficiently query a large number of IoT devices in a complex logical structure, use rule-based reasoning to infer new facts, and integrate unanticipated devices into the existing logical structure in order to adapt to changing environments. The digital twin is implemented using the open-source TypeDB knowledge graph and tested in a simplified automobile production line environment. The main focus of the work is on the integration of unanticipated devices, for which a similarity metric is implemented to identify similar existing devices and determine the appropriate integration into the knowledge graph. The proposed digital twin knowledge graph is a promising solution for managing and integrating knowledge in rapidly changing IoT environments, providing valuable insights and support for decision-making. / I den här avhandlingen presenteras utformningen och prototypimplementeringen av en digital tvilling baserad på en kunskapsgraf för IoT-plattformar (Internet of Things). Den digitala tvillingen är en virtuell representation av ett fysiskt objekt eller system som måste integrera och uppdatera kunskap i snabbt föränderliga miljöer. Den föreslagna kunskapsgrafen är utformad för att lagra och effektivt söka efter en stor uppsättning IoT-enheter i en komplex logisk struktur, använda regelbaserade resonemang för att härleda nya fakta och integrera oväntade enheter i den befintliga logiska strukturen för att anpassa sig till föränderliga miljöer. Den digitala tvillingen genomförs med hjälp av kunskapsgrafen TypeDB med öppen källkod och testas i en förenklad miljö för bilproduktion. Huvudfokus ligger på integrationen av oväntade enheter, för vilka ett likhetsmått implementeras för att identifiera liknande befintliga enheter och bestämma lämplig integration i kunskapsgrafen. Den föreslagna kunskapsgrafen för digitala tvillingar är en lovande lösning för att hantera och integrera kunskap i snabbt föränderliga IoT-miljöer, vilket ger värdefulla insikter och stöd för beslutsfattande. / Esta tesis presenta el diseño e implementación de un prototipo de gemelo digital basado en un grafo de conocimiento para plataformas de Internet de las Cosas (IoT). El gemelo digital es una representación virtual de un objeto o sistema físico que debe integrar y actualizar continuamente el conocimiento en entornos que cambian rápidamente. El grafo de conocimiento propuesto está diseñado para almacenar y consultar eficientemente un gran número de dispositivos IoT en una estructura lógica compleja, utilizar el razonamiento basado en reglas para inferir nuevos hechos e integrar dispositivos imprevistos en la estructura lógica existente para adaptarse a los cambios del entorno. El gemelo digital se implementa utilizando el grafo de conocimiento de código abierto TypeDB y se prueba en un entorno simplificado basado en una línea de producción de automóviles. El objetivo principal del trabajo es la integración de dispositivos no previstos, para lo cual se implementa una métrica de similitud para identificar dispositivos existentes similares y determinar la integración adecuada en el grafo de conocimiento. El grafo de conocimiento propuesto es una solución prometedora para la gestión del conocimiento y la integración en entornos IoT que cambian rápidamente, proporcionando información valiosa y apoyo a la toma de decisiones.

In order to succeed with the Sustainable Development Goals, the mining of minerals will need to not only continue, but increase in the coming years. The extraction of minerals such as gold and cobalt is often associated with human rights violations and the financing of criminal enterprises. This has led to increased pressure on firms to implement effective responsible sourcing practices. While often seen as a major challenge to many firms, if leveraged correctly, responsible sourcing can be turned into significant competitive advantages and increased supply chain visibility. Given the need for more research in this area, the aim of this study is to understand what responsible sourcing practices are used among manufacturing companies so that an approach for responsible sourcing of minerals can be developed. Using a qualitative research design and following a systematic combining approach, interviews with large industrial manufacturers were conducted. Using thematic analysis, this thesis identifies the main drivers, enablers, barriers, and strategies used by manufacturing companies. While the findings show that responsible sourcing is on the agenda for all companies, it is clear that some firms take responsible sourcing more seriously than others. Therefore, it is suggested that firms need to depart from a cost-centric perspective and instead see the benefits and long-term value generated from responsible sourcing. Furthermore, the findings suggest that some companies are becoming increasingly aware of the need to know their supply chain, and how responsible sourcing practices can be beneficial by providing supply chain visibility. However, the current practices are limited because they are an inherently static representation of a dynamic system. The implementation of a supply chain digital twin is therefore presented as a potential way for firms to improve their responsible sourcing practices while at the same time gaining substantial business value. / För att lyckas med målen för hållbar utveckling måste brytningen av mineraler inte bara fortsätta, utan även öka under de kommande åren. Utvinning av mineraler som guld och kobolt är ofta förknippad med kränkningar av mänskliga rättigheter och finansiering av kriminella organisationer. Detta har lett till ett ökat tryck på företag att införa effektiva metoder för ansvarsfullt inköp. Även om det ofta ses som en stor utmaning för många företag kan ansvarsfullt inköp, om det används på rätt sätt, omvandlas till betydande konkurrensfördelar och bidra till ökad synlighet i leveranskedjan. Med tanke på behovet av mer forskning på detta område är syftet med den här studien att förstå vilka metoder för ansvarsfullt inköp som används bland tillverkningsföretag, så att ett tillvägagångssätt för ansvarsfullt inköp av mineraler kan utvecklas. Genom en kvalitativ forskningsdesign och enligt en systematisk kombinationsmetod genomfördes intervjuer med stora tillverkande företag. Med hjälp av tematisk analys identifieras i denna avhandling de viktigaste drivkrafterna, möjliggörarna, hindren och strategierna som används av tillverkningsföretag. Resultaten visar att ansvarsfullt inköp står på agendan för alla företag, men det är tydligt att vissa företag tar ansvarsfullt inköp på större allvar än andra. Därför föreslås det att företag måste avvika från ett kostnadsfokuserat perspektiv och istället se fördelarna och det långsiktiga värdet som genereras av ansvarsfullt inköp. Dessutom tyder resultaten på att vissa företag blir allt mer medvetna om behovet av att känna till sin leverantörskedja och hur ansvarsfulla inköpsmetoder kan vara fördelaktiga genom att ge större synlighet i leverantörskedjan. De nuvarande metoderna är dock begränsade eftersom de är en statisk representation av ett dynamiskt system. Implementeringen av en digital tvilling i försörjningskedjan presenteras därför som ett potentiellt sätt för företag att förbättra sina metoder för ansvarsfulla inköp samtidigt som de får ett betydande affärsvärde.

Detta projekt är givet som ett kandidatarbete i mjukvaruutveckling vid Linköpingsuniversitet, i kursen TDDD96 Kandidatprojekt i programvaruutveckling. Arbetet är utfört aven grupp tredjeårsstudenter på D- och U-programmen.Projektet ges av forskargruppen för integrerad systembiologi på IMT LiU, som utvecklarmatematiska modeller av biologiska system. Dessa modeller kan användas för att förståsystemen bättre, eller som beslutsstöd inom farmakologi och vård. Forskargruppens fokusför tillfället är att sammankoppla modeller för olika delar av människokroppen till en helhetsbildsom beskriver delsystemens samverkan.Denna helhetsbild för en särskild individs hälsotillstånd kallas för en digital tvilling, förvilken detta projekt ämnar framställa ett användargränssnitt.Användargränssnittet skall erbjuda grafer över hälsoparametrars förändring över tid,och användaren ska kunna ta fram olika sådana genom att interagera med gränssnittet.Utöver framtagning av själva gränssnittet, skall en brygga mellan applikationen ochkundens modeller tas fram. Detta har gjorts genom en version av programmet OpenCOR,vilket forskarna använder sig av, som exponerar ett API i Python. Detta API sammankopplatmed en server kallas i projektet för motor.

Genom att använda sig utav en virtuell kopia utav en produktionscell kan programmering och funktionstester av olika paneler testas i ett tidigt stadie. En virtuell kopia bidrar också till enklare felsökning och minskning av kostnader vid idrifttagning. Tanken med projektet är att undersöka i vilken utsträckning som emuleringsmodellen kan ersätta den riktiga cellen vid ett funktionstest för leverantören. Det som också undersöks är i vilken utsträckning riktiga CAD-ritningar kan användas och vilka krav som ställs på ritningarna för att underlätta emulering. Projektet hade flera utmaningar och en av dem som uppkom under projektets gång var problemet med att det inte gick att emulera säkerhetssystemen. Detta löstes genom att bygla alla säkerhetskretsar i PLC-programmet. En viktig del i emulering är kommunikation mellan de olika programvarorna i systemet. I projektets visade det sig fördelaktigt att dela upp programmen i emuleringssystemet för att fördela resurserna över tre datorer. Att använda sig utav en emuleringsmodell istället för en riktig produktionscell är fortfarande i forskningsstadiet men genom projektet har många användningsområden identifierats och skulle kunna förändra idrifttagning i framtiden. / Using a virtual twin of a production cell, makes it possible for programming and different functional testing of panels to be performed in early stages of development. A virtual twin contributes to a simpler debugging and to identify problems and minimize cost in commissioning of the production cell. The aim for the project is to investigate how well an emulated cell will perform compared to the real production cell in a factory acceptance test. Another objective is to investigate how you can use real CAD models in the emulation and what type of criteria the models should meet. The project had a lot of challenges and one of them was the difficulty to emulate the safety systems. This was solved by bypassing the safety in the PLC program. One important thing about emulation is communication between the different software used in the system. In this project, it proved successful to distribute the software on three computers to ease the workload of the programs used in the emulation. To use the emulated model instead of the real system is still in the research phase but in this project a lot of useful applications could be identified that could change commissioning in the future.

This thesis describes the implementation of a Digital Twin tied to Virtual Reality environment thatcould, by easy means be expanded to Augmented Reality-solution. The field is of interest due to thefact that movement into Industry 4.0 puts the traditional operator in a new seat of work. Previoushands-on tasks are replaced with system monitoring and supervision roles. New interconnectedindustrial hardware allows for extensive data collection, while interactive technology like VR/ARhelps monitoring live systems in completely new manners. An operator can overview and debugindustrial systems while not even being in close proximity of the physical system. This provides theopportunity to increase the level of system information presented to the operator. The Cyber PhysicalFactory created by Festo was targeted to be represented as a digital twin. The question asked: What arethe advantages and/or disadvantages of monitoring and troubleshooting a Festo CP-Factory by meansof a digital twin-driven visualization? proved to be extensive and the work included mapping ofimportant factory data and DRM-research to find visual improvements between the provided solutionsby Festo, and an implemented digital twin. The solution we produced focuses on overview anddebugging and it connects to OPC-servers on each mapped module of the Cyber Physical Factory andacquires the data. This data can then be used to expand, test and debug previous sessions. Each realimplementation of a factory has some type of logging of data, our solution allows visualization of thoselog entries as close to reality as possible, reducing the need to search databases for indications ofproblems. The Unity 3D created software also handles dynamic connections where the operator canmodify which nodes to connect to in an intuitive way, this enables our software to abstract and modifyinformation outside of the source code.

Testování multikomponentních IT a IoT systémů, které zpracovávají proudy různých zpráv je složitou úlohou. Proč je to složité? Kvůli množství komponentů, jejích asynchronní interakcí, různým kombinacím události pro testování, testovacímu prostředí, které se liší od reálného a množství dalším důvodů. Táhle práce navrhuje způsob generování komplexních dat pro testovací účely s minimálním zásahem vývojářů. Generování dat založeno na analýze sledu komunikace reálného systému a následnou syntézou podobných sledů pro testování. Práce také navrhuje framework na prvotní analýzu zpráv přenášených v zachycené komunikace. Tohle může být uděláno použitím různých abstraktních modelů: modelu zprávy a modelu komunikaci. Výsledkem téhle práce je implementovaní knihovna na tvorbu modelu zprávy a množina operací pro práci s tímto modelem.

As a result of the digitalization of industrial processes, huge amounts of data are generated in organizations every second. Developing solutions that properly represent this data is critical for making it useful to the organization's stakeholders. Data visualization is a field within computer science that can be utilized to address this demand by enabling the development of appropriate methods for showing the data output of Digital Twins of the Organization (DTO). A recently proposed architecture for a resilient DTO using the EA Blueprint Pattern provides a promising basis for implementing DTOs that are capable of evolving alongside a dynamic organization. However, there is a lack of implementation of any prototypes of the proposed architecture's Information Architecture, which is responsible for dealing with data and visualizing them. Therefore, this thesis aims to develop a visualization prototype, aligned with the proposed architecture. The thesis achieves this goal by first establishing a theoretical basis in data visualization and applicable visualization techniques through a brief review of research articles. After a systematic selection process of visualization tools, the Python frameworks Plotly and Dash are chosen for designing and implementing a visualization prototype. The final design consists of a Python application containing various features and implementing multiple classes which make the prototype easily modifiable and thus able to evolve. In an industrial use case, the prototype is demonstrated to be fulfilling its requirements. Using the observations from the use case, it is finally concluded that the prototype is, in fact, sufficiently aligned with the proposed DTO architecture.

In the world of software development, there is an increasing demand for software to keep up with rapid changes in its real-world context. A Resilient Digital Twin of an Organization is a type of software whose purpose is to digitally represent an organization or a component of an organization - as a Digital Twin -, and to keep doing so accurately throughout the real-world organization’s changes - a Resilient Digital Twin. An architectural pattern, called the EA Blueprint Pattern, has recently been proposed as a pattern to use for developing Resilient Digital Twins that can change together with the changes in the organization. However, software architecture is not the only factor that enables continuous change and adaptability in software. For software development teams to be able to deliver software rapidly and reliably, the software development process itself must be adapted to allow for frequent and fast changes. From this need, the Agile methodology and subsequently the set of work practises called DevOps has emerged. DevOps leverages automation and fast feedback as tools to facilitate a shorter system development life cycle and continuous delivery. The usage of DevOps is becoming increasingly popular in the software development field. It stands to reason that there is a need to ensure that the EA Blueprint Pattern is appropriate even in a DevOps context, where different tools and routines may be used than in traditional development. To complete this project, a use case of the EA Blueprint Pattern has been moved from a traditionally developed and deployed setting to a DevOps setting that includes essential DevOps tools such as Infrastructure as Code, a cloud environment, and a CI/CD pipeline that enables automatic deployment and therefore a shorter system development life cycle. By doing this, it can be gauged how well the EA Blueprint Pattern is adapted to a modern software development process which utilises the advantages of DevOps.