Valmistavassa teollisuudessa kasvanut huoli siitä, että konepajaosaaminen häviäisi Suomesta on luonut pohjan ja tarpeen ÄVE-hankkeen kaltaiselle tutkimusponnistukselle, joka tuottaa suoraan yrityksissä hyödynnettävää tietoa. Osaavia ammattilaisia poistuu alalta kovaan tahtiin ja samalla häviää myös ammattikunnan kokeneimman osan dokumentoimatonta hiljaista tietoa, jota hankkeessa on nyt pyritty saamaan talteen.

ÄVE-hankkeen tutkimusosapuolina toimivat Teknologian tutkimuskeskus VTT, Tampereen ammattikorkeakoulu sekä Tampereen yliopisto. Se ei kuitenkaan ole vain yksittäinen tutkimus, vaan osa isompaa teollisuuden ja tutkimuksen yhteistä liikettä, jonka jatkuvalla toiminnalla haetaan vaikuttavuutta todelliseen kilpailukykyyn. Sen pohjana toimii teollisuuden muodostama ekosysteemi, johon kuuluu seitsemän isompaa yritystä sekä seitsemän pk-yritystä.

ÄVE-hankkeen kokonaisbudjetti on lähes 3 miljoonaa euroa ja sitä rahoittavat Business Finland, osallistuvat yritykset sekä tutkimuslaitokset.

Alan tutkimus jäänyt jälkeen

Suomessa kone- ja valmistustekniikan alalla eläköityminen on huomattavasti nopeampaa kuin uusien osaajien tulo alalle. Uudet osaajat ovat myös teknisesti edellisiä heikompia viimeisen vuosikymmenen aikana tapahtuneen korkeatasoisen koulutuksen vähentämisen ja koulutuksen painotusten muuttumisen takia.

– Alan resursointi ei ole ollut yliopistoissa, sillä tasolla, jolla sen pitäisi olla. Toisaalta kaikki tunnustavat, että Suomessa kannattaa valmistaa asioita ja Suomessa tehdään hienoja konerakennukseen liittyviä asioita. Mutta se, että sen tutkimukseen saataisiin tarvittavia resursseja tänä päivänä ei ole helppoa, Tampereen yliopiston professori ja ÄVE-hankkeen vastuullinen johtaja Kari T. Koskinen sanoo.

Hän kuvailee ÄVEä ensimmäiseksi isommaksi panostukseksi pitkään aikaan, jossa valmistukseen ja konerakennukseen liittyvää tutkimusta tehdään yhteistyössä yritysten kanssa. Mukana on nelisenkymmentä tutkijaa erilaisissa kansainvälisissä poikkitieteellisissä ryhmissä, joissa suunnittelun, valmistuksen, materiaalitekniikan ja bisnespuolen tutkijat eri tutkimuslaitoksista puhaltavat yhteen hiileen.

– Tutkimuskohteet on pyritty löytämään yrityselämän tarpeista ja vielä niin, että mikä on ajankohtaista parin vuoden päästä. Tässä hankkeessa on määritelty jo alkuvaiheessa tavoitteet riittävän korkealle tarkoituksena tehdä määrätietoista tutkimusta vielä vuosia, Koskinen kertoo.

Yritykset yhteen

Hankkeessa mukana olleista yrityksistä Sandvik Mining and Construction oy:llä on ollut rooli veturiyrityksenä, joka on aktiivisesti edistänyt koko yritysjoukon yhteistyötä. Se ja muut isot yritykset ovat pystyneet tarjoamaan näkyvyyttä ja tutkimusresursseja hankkeelle samalla kun mukana olevat pk-yritykset ovat vahvistaneet ekosysteemiä ja myös varmistaneet tutkimusosapuolille merkittävän rahoituksen.

Yritysten yhteistyö johti myös MEX Finland ry:n perustamiseen, jonka tarkoituksena on edistää alan yritysten digitalisaatiota ja kehitystä sekä kasvua ja kansainvälistymistä. Yhdistyksen hallituksen puheenjohtaja ja ÄVE-hankkeen perustaja Pasi Julkunen kertoo hankkeen vastanneen todelliseen tarpeeseen.

– Teollisuudessa on erittäin vajavaiset resurssit valmistuksen kehitykseen, keskitytään vain operatiiviseen toimintaan. Yrityksistä luotu valmistuksen ekosysteemi oli se iso moottori, jolla saatiin 40 tutkijaa aiheen pariin, joka ei normaalissa tilanteessa olisi mahdollista.

Tutkimushankkeen sisällöt on jaettu kolmeen osa-alueeseen: materiaaleihin, valmistukseen sekä toimitusketjuun. Materiaalien osalta tavoitteena on ohjata materiaalivalintoja kunkin valmistettavan osan omien, tarkoin määritettyjen loppukäyttövaatimusten pohjalta. Tutkimustyössä keskitytään esimerkiksi valmistusmenetelmien ja koostumuksen jäännöspitoisuuksien vaikutukseen lopputuotteen ominaisuuksiin, metallien mikrorakenteille asetettavien vaatimusten määrittelyyn väsymisen ja iskumaisten kuormitusten kestävyyden parantamiseksi, lämpökäsittelyjen optimointiin sekä älykkääseen materiaalien suorituskyvyn testaukseen ja todentamiseen.

Valmistuksen osa-alueen kehittämisen tavoitteena on luoda jokaisesta valmistetusta kappaleesta älykäs yksilö haastamalla perinteiset koneenosien rakenneratkaisut ja tuottamalla osille uniikki tietosisältö. Digitaalisen valmistuksen ympäristöt mahdollistavat datapohjaisen suunnittelun ja valmistuksen sekä erityisesti tekoälyteknologioiden hyödyntämisen olennaisena osana älykästä valmistusta. Tutkimus keskittyy mm. suunnittelun ja valmistuksen integrointiin, mallipohjaiseen tuotemäärittelyyn, digitaaliseen valmistukseen ja tunnistusmenetelmiin.

Toimitusketju-osion tavoitteena on rakentaa läpinäkyvä ja oppiva toimitusketju Sandvikin porakonetuotannon ympärille. Sen olennainen osa on koneoppimismallien kehittäminen ennakoivan ja ennaltaehkäisevän huollon ja elinkaaren hallinnan tueksi. Tutkimuksessa keskitytään kannattavuuden johtamiseen sekä toimitusketjun digitaalisten kaksosten kehittämiseen.

Tieto varmistaa laadun

Teollisuuden ikärakennemuutos ja hiljaisen tiedon katoamiseen havahtuminen oli merkittävässä roolissa hankkeen synnyssä. Hankkeessa on käyty läpi alan hionta-aluetta, josta ei Julkusen mukaan löydy Suomesta teoreettista osaamista.

– Olen nähnyt kuinka paljon huippuhiojilla oli tietoa, jota ensimmäisenä Aachenin yliopiston tutkijoiden kanssa kartoitettiin. Vuosikausien ajan ammattilaiset ovat tehneet asioita tietyllä tavalla, mutta ei ole ollut selvää, miksi juuri niin on tehty. Nyt olemme luoneet tietoperustaa hiljaista tietoa tallentamalla näille toimintatavoille ja tuoneet tietoa näkyväksi, hän kertoo.

Tutkijat viettivät aikaa porakonetehtaalla haalarit päällä ammattilaisten keskuudessa luoden uutta metodiikkaa hiljaisen tiedon keräämiselle. Hiljaisen tiedon mallien avulla tunnistettiin tutkimuskohteista valmistuksen korkean suorituskyvyn kannalta merkittäviä osaamisalueita. Hiljaiseen tietoon perustuva työkulttuuri voi olla Julkusen mukaan myös haavoittuvainen.

– Näen jopa riskitekijäksi sen, että tällä hetkellä teollisuudessa koneistusta tekevät huippuosaajat peittävät alleen sellaisia ongelmia, joita ei esimerkiksi piirustuksissa näy. Heidän tietonsa on perimätietoa vanhoilta ajoilta. Sitten kun he lähtevät pois, kukaan ei tiedä mitä tapahtuu ja alkaa syntyä virheitä.

– Teollisuudessa leviävä laatuepidemia voi olla katastrofaalinen. Ennen vanhaan virheistä selvittiin kovalla työllä ja asiakkaat antoivat anteeksi, mutta tänä päivänä asiakkailla on aika lyhyt pinna. Pahimmillaan se voi tappaa jopa kokonaisen teollisuuden, Julkunen jatkaa.

Projektissa on kiinnitetty erityistä huomiota siihen, että tuloksia saataisiin jo sen aikana yritysten käyttöön. ÄVEn tutkimusfoorumin tarkoituksena on ollut tulosten aktiivinen esilletuonti kielellä jota yritykset ymmärtävät, ja samalla on haluttu tavoittaa myös yrityksiä, jotka eivät ole projektissa mukana. Lisäksi tutkimustuloksista tehdään tieteellisiä julkaisuja, joten tiedon levittämiseen on käytössä useampi erilainen linja.

– Tutkimus, johon sisältyy reaalimaailman dataa, on todella arvostettua varsinkin Suomen mittakaavassa. Yhtenä tavoitteena oli myös saada tiedettä vietyä teollisuuden edelle luomalla hiljaisesta tiedosta uutta tietoa, jota teollisuudella ei ole vielä käytössä, Julkunen kertoo.

Teksti: Eemeli Sarka