Tuotantotehokkuuden ja kunnossapidon kehittämisen uudet mahdollisuudet

Teollista internetiä on kuvattu uudeksi teolliseksi vallankumoukseksi, jossa digitaaliset järjestelmät yhdistävät reaalimaailman koneet niin toisiinsa kuin verkkoonkin. Teollisuuden käytön ja kunnossapidon ammattilaisille teollisen internetin sovellukset tuovat kuitenkin myös haasteita.

Teollisen internetin ennustetaan muuttavan radikaalisti teollisuusyritysten menestystekijöitä ja synnyttävän uusia, perinteisen kilpailun mullistavia yrityksiä samalla tavalla kuin internet mahdollisti Googlen ja Amazonin synnyn. Sen odotetaan tuovan merkittäviä muutoksia tuottavuuteen, johtamiskäytäntöihin ja liiketoimintamalleihin. Älykkäät kommunikoivat järjestelmät on yksi keskeisistä teolliseen internetiin liittyvistä käsitteistä (ks. Taulukko 1).

Älykkäät kommunikoivat järjestelmät koostuvat fyysisistä tuotteista kuten komponenteista, koneista, laitteista ja järjestelmistä sekä niihin sisältyvistä ohjelmistoista pyrkien näin yhdistämään fyysisen maailman ja digitaalisen tiedon. Järjestelmät integroituvat ohjelmistojen avulla yhteen siten, että koneiden ja laitteiden toiminnasta syntyvä palautetieto hyödynnetään järjestelmän toiminnan ohjauksessa (Juhanko et al. 2015).

taulukko_termit_web640_235px

Taulukko 1.

Uusia työkaluja tuotannon ja kunnossapidon kehittämiseen

Teollisuudessa tuotannon ja kunnossapidon hallinnan prosessien ja järjestelmien tulisi sopeutua koneiden ja laitteiden omistajien, operaattoreiden ja käyttäjien muuttuviin tarpeisiin dynaamisessa liiketoimintaympäristössä. Digitalisaation lisäksi muun muassa kestävän kehityksen ja sidosryhmien vaatimukset sekä uudet verkostomaiset toimintatavat vaikuttavat tuotannon ja kunnossapidon ratkaisuihin ja teknologiavalintoihin yrityksissä. Osana hyvää tuotanto-omaisuuden hallintaa (Asset Management) jokaisen organisaation on määriteltävä tiedonkeruun vaatimukset ja organisaation eri tasojen päätöksentekoa tukevat tietojärjestelmät yhdessä sidosryhmien kanssa (SFS-ISO 55000 2014).

Prosessi- ja energiateollisuuden automaatiojärjestelmät sisältävät jo nyt suuren määrän antureita. Teollinen internet mahdollistaa uutta teollista ja palveluliiketoimintaa liittämällä älykkäät laitteet ja niitä käyttävät ihmiset pilvipohjaiseen analytiikkaan ja päätöksentekoon. Teollisen internetin myötä digitaalisessa muodossa oleva anturi-, laite- ja prosessitieto voidaan saada nykyistä kattavammin tuotantojärjestelmän käytöstä ja kunnossapidosta vastaavien tahojen käyttöön (Kuva 1).

Tällä hetkellä yritykset näkevät teollisen internetin tärkeimmät sovellukset ennakoivassa kunnossapidossa ja etäohjauksessa. Kun koneiden kuntoa seurataan reaaliaikaisesti, voidaan huolto- ja korjaustoimenpiteet suunnitella etukäteen ja suorittaa tarpeen mukaan oikeaan aikaan. Näin vältetään turhia ja yllättäviä seisokkeja, mikä osaltaan lisää tehokkuutta.

Teollisen internetin avulla toteutettavissa ratkaisuissa nähdään kuitenkin paljon laajempaa potentiaalia pitkäjänteisiin kustannussäästöihin esimerkiksi energian ja raaka-aineiden käytön tehostuessa ja tehokkuuden parantuessa. Anturit, datan keruu ja analyysit pitäisi saada osaksi toiminnanohjaus- ja automaatiojärjestelmiä, jotta reaaliaikaisesta tiedosta päästään reaaliaikaiseen liiketoiminnan ohjaukseen.

tasot-ja-toiminnallisuus_taulukko_web640_245

Kuva 1.

Haasteita käytön ja kunnossapidon ammattilaisille

Teollisuuden käytön ja kunnossapidon ammattilaisille uudet älykkäät, kommunikoivat järjestelmät tuovat myös haasteita. Teollisuudessa käytössä olevista antureista saadaan jo nyt paljon dataa, mutta sen käsittely ja analyysi on usein puutteellista.
Laitteistojen ja järjestelmien tekninen kompleksisuus kasvaa jatkuvasti. Tämä kehitys monimutkaistaa järjestelmien rakennetta ja niiden ylläpidossa tarvitaan syvällistä tietämystä useista uusista osaamisalueista, kuten päätöksenteon tuen järjestelmistä, datan keruusta, Big Data -analytiikasta sekä tekoälystä. Samalla myös laitteistojen ja järjestelmien tekniset vaatimukset lisääntyvät.

Pääomavaltaisessa teollisuudessa tuotantolaitteiden elinkaaret voivat olla pitkiä ja merkittäviä muutoksia voi tapahtua niin yrityksen sisäisissä kuin ulkoisissa tekijöissä elinkaaren aikana. Kaikki käytössä olevat koneet ja laitteet eivät ehkä mahdollista haluttuja mittauksia.

Esimerkiksi voi olla vaikea selvittää kuinka paljon energiaa tietty laite tai tila kuluttaa, koska niihin ei ole alun perin asennettu antureita ja jälkikäteen anturoinnin asentaminen olisi liian kallista hyötyyn nähden.

Yksi keskeisistä älykkäisiin kommunikoiviin järjestelmiin liittyvistä ongelmista on itse järjestelmän ylläpito. Vaikka niistä saatavat hyödyt voivat olla merkittäviä, ne ovat haasteellisia huollon ja kunnossapidon kannalta.

Kunnossapidon onkin otettava huomioon älykkäiden kommunikoivien järjestelmien perinteisestä kunnossapidosta poikkeavat vaatimukset. Tämä voi johtaa uusien kunnossapito- ja omaisuudenhallintastrategioiden luontiin sekä uusien keskeisten suorituskykymittareiden (KPI) käyttöönottoon yrityksissä.

Palveluiden arvonluonnin uudet muodot ja riskit

Teollisen internetin sovellusten hyödyntämisen kautta kunnossapito voi siirtyä tuki- ja korjauskeskeisyydestä kohti saatavuus- ja luotettavuuskeskeistä organisaatiota. Teollisen internetin mahdollisuutena on uusi arvonluonti, joka pohjautuu laitteistoista saatavan suuren datamäärän analysointiin ja mahdollisuuteen automaattiseen sekä reaaliaikaiseen päätöksentekoon (WEF 2014).

Arvonluonnissa yhdistetään yhä enemmän erilaista osaamista ja resursseja yrityksestä ja sen ulkopuolisesta verkostosta. Tämä lisää tarvetta tuotantojärjestelmien käytön ja kunnossapidon toimintaprosessien kehittämiselle hyödyntämällä digitalisaation tarjoamia mahdollisuuksia. Suomalaisissa valmistavan teollisuuden yrityksissä tehtyjen haastattelujen mukaan älykkäiden kommunikoivien järjestelmien mahdollisuuksia on hyödynnetty vaihtelevasti ja laajan laitekannan mahdollisuuksia ei ole täysin tunnistettu (Ailisto et al. 2015).

Teknologia- ja palvelutoimittajien näkökulmasta katsottuna uusia liiketoimintamahdollisuuksia syntyy tuotanto-omaisuuden käytön tehokkuuden lisääntymisestä (esimerkiksi ennakoiva kunnossapito ja etähallinta), tulokseen sidotuista palveluista, lisääntyneestä läpinäkyvyydestä yritysverkostoissa sekä ihmisten ja koneiden kattavammasta yhteistyöstä. Riskeinä nähdään tietoturvallisuus, yhteensopivuusongelmat nykyisiin järjestelmiin, epävarmat sijoitetun pääoman tuotot, testaamattomat teknologiat, puutteelliset standardit datan hallinnassa ja osaamisen puute.

Yritysten kilpailukyvyssä tiedon kerääminen ja yhdistäminen digitaalisiksi palveluiksi korostuu. Suurimmiksi voittajiksi on arvioitu datan, palvelut ja laitteet yhdistävien alustojen omistajat (Economist 2015). Yritykset, jotka eivät kykene siirtymään uusiin digitaalisten palveluiden mahdollistamiin liiketoimintamalleihin voivat menettää kilpailukykyään. Teollisuusyritykset voivat saada uusia kilpailijoita Googlen tyyppisistä alustatuottajista, jolloin riskinä on ajautuminen kokonaisjärjestelmän toimittajasta ”raudan” tuottajaksi.

Kustannusten ja hyötyjen määrittäminen on keskeistä

Vaikka älykkäiden kommunikoivien järjestelmien kehityksestä jälkeenjäämisessä on riskinsä, yritysten tulisi arvioida järjestelmien käyttöönottoon liittyviä hyötyjä ja kustannuksia. Investoinnin takaisinmaksuajan tulisi olla lyhyt ICT-teknologian nopean muutoksen takia. Järjestelmien komponenttien erilaiset elinkaaret hankaloittavat päätöksentekoa käyttäjän näkökulmasta. Erityisesti ICT-järjestelmien verrattain lyhyet elinkaaret mutkistavat laitetoimittajien tuotehallintaa. Elinkaarinäkökulma sekä järjestelmien joustavuus ja muokattavuus onkin huomioitava perusteellisesti jo suunnitteluvaiheessa. Kustannus-hyötynäkökulma ja asiakasarvon osoittaminen nähdään älykkäiden kommunikoivien järjestelmien rakentamisen keskeisinä päätöskriteereinä.
Uusien liiketoimintamallien kuten tuotantoperusteinen leasing, kapasiteetin myyminen tai tuotannon toteuttaminen palveluna uskotaan yleistyvän reaaliaikaisen tiedonsaannin mahdollistamina. Teollinen internet ei sinällään kiinnosta asiakasta, vaan teknologian avulla mahdollisesti aikaansaatavat hyödyt, esimerkiksi uudenlaiset huoltopalvelut tai operoinnin tuki

Kortelainen_Helena_VTT_web200_240px

Helena Kortelainen,
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy,
helena.kortelainen@vtt.fi

Hanski_Jyri_VTT_web200_240px

Jyri Hanski,
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy,
jyri.hanski@vtt.fi

teuvo_uusitalo_web200_240px

Teuvo Uusitalo,
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy,
teuvo.uusitalo@vtt.fi

Lähteet

Ailisto H, (toim.) Mäntylä M, (toim.) Seppälä T, (toim.) et al. (2015) Suomi – Teollisen internetin Piilaakso. Valtioneuvoston selvitys ja tutkimustoiminnan julkaisusarja 4/2015.

Economist (2015) Does Deutschland do digital? Julkaistu 21.11.2015. Saatavissa: http://www.economist.com/news/business/21678774-europes-biggest-economy-rightly-worried-digitisation-threat-its-industrial?cid1=cust/ednew/n/bl/n/20151119n/owned/n/n/nwl/n/n/EU/n.

ISO 55000-2 (2014) Asset management - Overview, principles and terminology, Requirements and Guidelines on the application of ISO 55001.

Juhanko J, (toim.) Jurvansuu M, (toim.) et al. (2015) Suomalainen teollinen internet – haasteesta mahdollisuudeksi. Taustoittava kooste. ETLA raportit No 42.

Lee J, Bagheri B, Kao H-A (2015) A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems.

Manufacturing Letters, 3:18–23.

World Economic Forum 2014 http://reports.weforum.org/industrial-internet-of-things

Taulukko 1. Teolliseen internetiin liittyvät keskeiset termit. Lähteenä Juhanko et al. 2014

Kuva 1. Älykkäiden kommunikoivien järjestelmien arkkitehtuuri: eri tasojen sovellukset ja tekniikat (Muokattu Lee et al. 2015).

Uusimmat artikkelit

22.11.2019 | Alan Uutiset

Caverion on saanut Kilpailu- ja kuluttajavirastolta hyväksynnän Maintpartnerin Suomen toimintojen ostolle

Caverion on saanut Kilpailu- ja kuluttajavirastolta hyväksynnän Maintpartnerin Suomen toimintojen ostolle. Kilpailu- ja kuluttajaviraston päätös sisältää tiettyjä ehtoja, joiden mukaan Caverion sitoutuu divestoimaan noin 6,5 prosenttia Teollisuuden ratkaisut -divisioonan kaupan jälkeisestä Suomen liikevaihdosta (noin 300 miljoonaa euroa vuonna 2018).

22.11.2019 | Tutkimus ja koulutus

BMW keskittää akkujen kehityksen ja testauksen uuteen keskukseen Saksan Müncheniin

Autojätti BMW Group kertoo keskittävänsä akkujensa kehityksen ja testauksen Saksan Müncheniin avattuun akkukennojen kehityskeskukseen. Keskuksen tavoitteena on kaksinkertaistaa akkujen energiatiheys ja parantaa akkujen käytettävyyttä.

Energia-alan päästövähennykset eivät riipu hiilinieluista, omat teot avainasemassa

Energiatuotannon tie puhtaaseen energiajärjestelmään ei ole riippuvainen metsien hiilinieluista, vaan alan omista päästövähennyksistä, toteaa  Energiateollisuus ry lehdistötiedotteessa.

EOS esittelee uusia ratkaisuja metallien 3D-tulostukseen

EOS esittelee formnext 2019 -messuilla tuotantovalmiin EOS Shared Modules -ratkaisun. Useista laitteisto- ja ohjelmistomoduuleista koostuva ratkaisu helpottaa ja suoraviivaistaa työnkulkua ennen varsinaista valmistusprosessia, prosessin aikana ja sen jälkeen. EOS Shared Modules mahdollistaa korkealaatuisten metalliosien valmistuksen tehokkaasti, skaalautuvasti ja kannattavasti etenkin käytettäessä rinnakkain useita 3D-tulostusjärjestelmiä. Järjestelmän odotetaan tulevan myyntiin viimeistään vuoden 2020 jälkipuoliskolla.

Teollisuuden tarkastukset kustannustehokkaasti ja turvallisesti

Viasor Oy palkittiin Teknologia 19-tapahtuman yhteydessä Kunnossapitoyhdistys Promaint ry:n ja Suomen Messusäätiön vuoden 2019 yritysinnovaatiopalkinnolla. Lokakuussa 2018 perustettu yhtiö on kehittänyt droneja hyödyntävän ratkaisun vaikeasti lähestyttävien kohteiden, kuten säiliöiden, kunnon tarkastukseen. Droneilla tehtävät seinämän paksuusmittaukset mahdollistavat käsin suoritettuja mittauksia laajemman otannan kustannustehokkaalla ja turvallisella tavalla.

8.11.2019 | Kumppaniartikkeli

KL-Lämmön osaaminen tulppaa teollisten laitteiden rahareiät

Teollisuuden järjestelmissä kiertää nesteiden lisäksi yllättävän paljon rahaa. Ainakin kun ajatellaan Motivan takavuosina vetämää energiatehokkuuden tutkimusta, jonka mukaan tehoton lämmönsiirto aiheuttaa suomalaisille teollisuusyrityksille 500 miljoonan euron vuosittaiset kustannukset. Tässä on suurten kiinteistöjen omistajille taas yksi hyvä syy pitää järjestelmät kunnossa.

Honeywell Analytics tuottaa tehokkaammin joustavien mobiilirobottien avulla

Kolme tanskalaisen Mobile Industrial Robotsin (MiR) robottia siirtävät automaattisesti materiaaleja ja tuotteita koko matkan tuotannossa Honeywell Analyticsilla Englannissa. Robotit auttavat siinä, että yritys voi työskennellähelposti ja ketterästi tuotantoprosesseissaan.