Työskentelin kesän 2020 Digi-Salamalle projekti-insinöörinä. Tehtävänäni oli viedä eteenpäin urbaania kerrosviljelyä harjoittavan Little Gardenin hyllystöhissiprojektia. Little Garden toimii Metropolian Myyrmäen-kampuksella. Merkittävin kehityksen kohde oli kerrosviljely-ympäristön Digital Twin, jolla testattiin hyllystöhissin ohjausohjelman toimivuutta.
Kerrosviljely on sisäkasvatusmenetelmä, joka pyrkii erityisesti säästämään tilankäytössä. Kerrosviljelmä voi tarvita vain 10 % tavallisen kasvihuoneen lattiapinta-alasta ja tuottaa silti saman määrän ruokaa.
Kerrosviljely tehostuu
Digital Twin eli digitaalinen kaksonen on 3D-simulaatio
todellisesta laitteesta tai laitekokonaisuudesta. Usein Digital Twin -simulaatioita käytetään jonkin laitteen vianvalvonnassa. Esimerkiksi jos tuuliturbiiniin tulee keskellä merta vika, huoltoinsinöörit voivat analysoida sitä omalta tietokoneeltaan ja lähettää vian selvittyä korjaajat paikan päälle.
Kerrosviljelyä voidaan tehostaa entisestään automaatiolla, ja moderni kasvatusmuoto pyrkiikin usein parantamaan automaatioastettaan. Oheinen taulukko esittelee kerrosviljelmän eri automaatioasteita ja sitä, mitkä työt jäävät milläkin asteella ihmisen hoidettavaksi.
Mitä korkeammalla automaatiotasolla yritys on, sitä kannattavampaa liiketoiminta on.
Little Gardenin projektissa lähdettiin liikkeelle toiselta automaatiotasolta päämääränä kolmostason osittainen valtaus. Hyllystöhissi mahdollistaisi kasvatusalustojen automatisoidun liikkumisen linjastolla, mutta työntekijöiden hoidettavaksi jäisi siemennys, sadonkorjuu ja pakkaus.
Jo tällä kolmannella tasollakin hyödyimme suuresti Digital Twininistä, sillä päivitettyäni kasvatusjärjestelmän Digital Twiniin tämä toimi minulle korvaamattomana apuna hyllystöhissin ohjausohjelman testaamisessa. Muuten en olisi saanut testata kirjoittamaani ohjelmaa koskaan, sillä hyllystöhissiä ei luultavasti ehditä rakentaa ennen valmistumistani. Digital Twinin ansiosta kaikki liikkuvat osat olivat ohjattavissa aivan kuin todellisessa laitteessa ja ohjausohjelman testaaminen oli mahdollista ja luotettavaa.
Voidaan siis todeta, että hyllystöhissi toimisi kirjoitetulla ohjelmalla, kunhan vain muutamat muuttajat kalibroitaisiin todellisuutta vastaavaksi. Videolla esitellään Digital Twiniä sekä hyllystöhissin toimintaa Little Gardenin kerrosviljelmässä.
Jos Little Garden tulevaisuudessa kehittää viljelynsä tasolle neljä, Digital Twin saa todella suuren roolin koko liiketoiminnassa. Neljännelle tasolle siirtyminen tarkoittaisi tässä tapauksessa sitä, että kasvatusolosuhteita valvottaisiin ja säädeltäisiin automaattisesti.
Digital Twiniin määriteltäisiin mm. mullan ja huoneen kosteus sekä lämpötila ja valaistus ja sille syötettäisiin reaaliaikaista dataa kasvatushuoneesta. Digital Twin sitten tulkitsisi dataa ja voisi viestiä logiikalle, kuinka olosuhteita tulisi missäkin tilanteessa säädellä. Tällöin arvot voitaisiin tarkistaa suoraan omalta tietokoneelta. Tämäntyyppinen Digital Twin on edellytys ylemmille automaatiotasoille pääsemiselle.
Kerrosviljely – ekologista lähiruokaa
Kuvitteellisen kasvihuoneen omistajalle tulee tarve kahdeksankertaistaa tuotantonsa, jotta liiketoiminta pysyisi kannattavana. Hänellä on kaksi vaihtoehtoa: joko rakentaa kahdeksan kertaa suurempi kasvihuone tai asentaa samaan huoneeseen kahdeksankerroksinen kerrosviljelmä. Ei liene tapausta, jossa ensimmäinen vaihtoehto tulisi edullisemmaksi, kun otetaan huomioon rakennuskustannukset sekä maan vuokra tai hinta.
Kerrosviljelylinjasto on yksinkertaisimmillaan hyllystö tai torni, jossa on kastelujärjestelmä, kasvatusvalot ja mahdollisesti kasvatusalustojen liikutteluratkaisu.
Kerrosviljelyssä kasteluvettä ja käyttämättä jääneitä ravinteita voidaan kierrättää järjestelmässä. Tällä säästetään tietenkin niihin liittyvissä kustannuksissa mutta myös estetään ravinteiden joutuminen vesistöihin. Nämä seikat ja tilankäytön tehokkuus tekevät kerrosviljelystä hyvinkin energiatehokkaan ja ekologisen viljelymuodon.
Kerrosviljely on mahdollista myös kaupunkiolosuhteissa, sillä se ei välttämättä vaadi edes varsinaista kasvihuonetta. Lisäksi maailmasta alkaa loppua käytettävissä oleva viljelysmaa, koska metsiä ei voida kaataa loputtomiin ruoantuotannon tieltä
Kirjoittaja
Aleksi Karvinen
Koneautomaation tutkinto-ohjelma
Projektiassistentti
