Haku

Matkalla leanin sekä teollisuus 4.0:n lähteille

24.5.2017

Kolme kiireistä päivää, kuusi paikkaa, satoja kilometrejä ja roppakaupalla uutta tietoa, ideoita, keskustelua sekä yhteistyötä. Näistä aineksista syntyi Joensuun Tiedepuiston yhdessä Josekin kanssa 8. - 10.5.2017 järjestämä Industry 4.0 -matka Saksaan. Saksa on teollisuus 4.0 -teeman johtava maa, ja kehitystyöhön panostetaan huomattavasti. 

Teollisuus 4.0 on tämän hetken kuumin teollisen kehityksen trendi, josta Joensuun Tiedepuistolla on otettu koppia useaan otteeseen luoden katsauksia teeman taustoihin ja tulevaan. High Tech Business Café -tapahtumissa on punnittu mm. digitalisaation, automaation ja robotiikan vaikutuksia pienten sekä keskisuurten yritysten toimintaan.

Teollisuus 4.0 -teeman opintomatkat ovat jatkumo tiedon sekä osaamisen kartuttamiselle ja ensimmäinen matka toteutettiin alkuvuodesta 2017 pohjois-karjalaisen kone- ja metallialan yritysverkoston kehitystarpeen pohjalta. Hyvät kokemukset ja kasvanut kysyntä veivät nyt uudelle kierrokselle. Teollisuus 4.0 -teemoihin on siis selvästi herätty ja Pohjois-Karjalan alue on täynnä kehityshalukkuutta. Tämän kertaisen matkan tutustumiskohteita olivat TU Darmstadt Cip, John Deere Mannheim, SEW-Eurodrive, TRUMPF, igm Robotersysteme ja Festo.

Mikä ihmeen teollisuus 4.0?

Teollisuus 4.0 -käsite merkitsee teollisen kehityshistorian neljättä vaihetta, jonka myötä koneet integroituvat osaksi älykkäitä järjestelmiä. Aiemmat teollisuuden kehitysvaiheet käsittävät alan kehityksen höyrykoneista mekaanisiin laitteisiin, sähkön ja elektroniikan hyödyntämiseen sekä tietokonejärjestelmien ja mekatroniikan kehittymiseen.

Aihe on ajankohtainen, sillä esimerkiksi muualla Euroopassa teolliseen kehitykseen satsataan huomattavasti. Muutoksen taustalla on pääsääntöisesti asiakaslähtöisyys, jolloin jokainen toimija tekee uudistukset oman asiakasryhmän tarpeen mukaisesti. On kuitenkin selvää, että vaikutukset ulottuvat kehityksen edetessä yhä laajemmalle teollisuuteen ja muutostarve tulee koskettamaan yhä useampaa toimijaa.

Tulevaisuus on nyt! 

Teollisuus 4.0:ään siirryttäessä konventionaaliset tehdasjärjestelmät muunnetaan mahdollistavien teknologioiden avulla IoT - sekä IT-järjestelmiksi. Tätä kutsutaan integraatio-alueeksi, jonka pohjalta voidaan toteuttaa joko ”green field” eli täysin teollisuus 4.0:aa varten rakennettuja tehtaita tai ”brown field”, eli teollisuus 4.0:aa varten muunnettuja tehtaita. Jälkimmäisessä vaihtoehdossa muutosta ei tarvitse tehdä kerralla, vaan prosessit optimoidaan tuotannon solu kerrallaan. Tällöin uusia järjestelmiä ja toimintaprosesseja voidaan kehittää ja hioa sitä mukaa kun se on tuotannon kannalta tarpeellista. Teollisuus 4.0:aan ei siis ole mitään tarvetta siirtyä yhdellä rykäisyllä, mikä ei ole usein yrityksen kannalta järkevää tai edes mahdollista.  

 

Matkan aikana tutustuttiin useisiin teollisuus 4.0 ja lean -ratkaisuja hyödyntäviin tehtaisiin. Lisäksi vierailtiin teknillisessä yliopistossa, TU Darmastadt Cip:issä, joka tarjoaa yrityksille räätälöityjä lean ja teollisuus 4.0 -koulutuksia. Vierailu Ranskassa sijaitsevalle SEW-Eurodriven tehtaalle oli silmiä avaava kokemus. Vierailijoita tervehti avarat, siistit sekä valoisat tilat, jotka oli rakennettu täysin teollisuus 4.0 -ratkaisuja varten. Merkittävää oli myös huomata, että työntekijöillä ei ollut lainkaan kiire. Joku voisi tämän pohjalta kuvitella, että toiminta on tehotonta mutta päinvastoin. Kyse on viimeisen päälle käytäntöön sovelletusta lean-ajattelusta ja ihmisen sekä automaation yhteistyöstä, jolla minimoidaan kaikki tuottamaton toiminta sekä ns. edes takaisin tapahtuva turha liikehdintä. Tehtaalla ihminen toimii tiiviissä yhteistyössä koneiden ja järjestelmien kanssa valvoen niiden toimintaa mutta myös toisinpäin, jolloin koneet ohjaavat ja auttavat työntekijää. Esimerkiksi kokoonpanosolussa järjestelmä ohjeistaa tarvittavan määrän oikeita komponentteja, jotka työntekijä asentaa paikoilleen. Robotit korvaavat monia osien kuljetukseen ja varastointiin liittyviä tehtäviä.

Pelkän teollisuus 4.0 -käsitteen kautta toimintoja on vaikea määritellä ja esimerkiksi John Deere Mannheimin tehtaalla puhutaan paljon älykkäästä tehtaasta. Käsiteenä älykäs tehdas on huomattavasti konkreettisempi kertoen samalla toimijan kehityssuunnasta. John Deere Mannheim -tehtaan kaikista prosesseista kerätystä tiedosta suodatetaan työpisteen käyttäjille vain olennaisin ja kaikki KPI-data (suorituskykymittarit) kerätään pilveen. Toimittajat ovat aktiivisesti mukana ja pystyvät vaikuttamaan kehitykseen. Yhteistyötä tehdään yhdessä useiden palvelutuottajien, yliopistojen sekä instituuttien kanssa tehtaan teollisuus 4.0 -kilpailukyvyn ja tiedon kehittämiseksi.

John Deere Mannheimin tulevaisuuden strategia on keskittyä tehtaan älykkääseen liitettävyyteen yhdessä IoT-integroinnin sekä pitkälle vietyjen lean-prosessien kanssa. Kolmena päätekijöinä ovat teollisuus 4.0 ja mahdollistavat teknologiat, älykkään tehtaan hyödyntämisen taito sekä osaaminen ja digitaaliset lean-prosessit. Digitaalisten tuotantoprosessien kautta päämääränä ovat ketterä, joustava, tuotannollisesti ja laadullisesti ylivertainen korkean sekä kustannustehokkaan tuottamisen taso. 

 

Matkan aikana päivän havainnoit käytiin ryhmissä lävitse ja jaettiin kaikkien kesken.

Ihminen välissä

Teollisuus 4.0 -teemoista puhuttaessa keskustelu kääntyy helposti teknologiakeskeiseksi keskittyen laitteisiin, ohjelmistoihin sekä muihin ohjaaviin järjestelmiin. Tätä ennen on katse syytä kohdistaa kaikkein tärkeimpään eli ihmiseen koneiden ja järjestelmien takana. Tuotannon tehostaminen ja uudet teknologiat vaativat toimivat lean-käytänteet, jotka vähentävät ns. turhaa, ei-tuottavaa tekemistä. 

 

Oli kyse sitten muunneltavasta tehtaasta tai täysin uudesta toimintaympäristöstä, lean-ratkaisujen tulisi olla etusijalla ennen kuin tehdasjärjestelmien myllääminen on ajankohtaista. Usein lean nähdään pelkästään tuotannon puolen huolena mutta todellisuudessa sen tulisi kattaa kaikki yrityksen osa-alueet konttorista tuotantoon ja tuotekehityksestä myyntiin. Esimerkiksi jo tuotekehityksen puolella voidaan vaikuttaa kokoonpanon lean-ympäristöön suunnittelemalla mahdollisimman helposti kokoonpantavia tuotteita. Kokoonpanon puolelle esimeriksi työpisteelle projisoidut ohjeistukset, automaatiota omaavat työvälineet ja laitteistot sekä muut avustavat teknologiat tehostavat ja auttavat kokoonpanijan työtä tehden työstä samalla tuottavampaa.

Lean-ajattelussa ei ole kyse uuden ajan ilmiöstä mutta sen merkitys on noussut yhä tärkeämpään rooliin osana teollisuuden 4.0 -aaltoa. Esimerkiksi teollisuuden käyttöön koneita, tehdaslasereita sekä järjestelmiä valmistava TRUMPF on kehittänyt lean-ratkaisuja jo vuodesta 1998. Tuotannon ihmisistä lähtevä tehostaminen on siis todella pitkäjänteisen työn takana. TRUMPFilla lean on vain osa kokonaisuutta, josta toisen puolen muodostaa tuotannon suunnittelu sekä big datan kautta saatu tieto, jonka avulla ei katsota pelkästään menneisyyteen vaan päätellään myös tulevaa.  

Ihminen on osa yrityksen tiedonkeruuprosessia, jossa kerättyä dataa ei käytetä ihmisten seurantaan vaan tuotannon päätöksenteon pohjana. Kerätyn datan avulla yritys pystyy tekemään erilaisia arvioita ja spekuloimaan päätösten vaikuttavuutta koko tuotannon toimintaan. Tällä kaikella tähdätään osin myös tuotannolliseen joustavuuteen. Vierailukohteissa TRUMPF ja SEW-Eurodrive  -tuotteiden sarjakoko on aina 1, eli tuotetta tehdään niin useaan kertaan kuin tarvitsee. SEW-Eurodrive -yrityksen varastossa ei ole ollenkaan valmiita tuotteita vaan 40 000 erilaista osaa, joista voidaan tehdä 20 miljoonaa eri tuotevariaatiota. Eri osat liikkuvat tehtaassa automaation avustamana ja erillisten robottivaunujen kuljettamana. Osat kuljetetaan ihmisten koottaviksi ja matka jatkuu linjaston kautta seuraavalle työpisteelle. Ihminen on kiinteä ja tarpeellinen osa tätä automaatiojärjestelmää. 

 

Lean-ratkaisut ovat Festolla pitkälle vietyjä ja teollisuus 4.0:aa kohti siirrytään liittämällä uusia koneita osaksi yhteistä verkkoa sekä konekeskuksia. Koneiden huolto pelaa älylaitteilla, joiden avulla seurataan yksittäisen koneen toimintaa. Huoltotarveilmoitukset tulevat suoraan koneilta huollon työntekijän tietoisuuteen. Näin ollen älykkään tiedonsiirron avulla huolto toimii itseohjautuvasti eikä toiminta ole managerilähtöistä. Tehtaan koko tuotannossa on käytössä tiimimalli, joten hierarkkisesta järjestelmästä on luovuttu ja jatkuvaan sekä joustavaan koulutukseen panostetaan. Tämän vuoksi koulutuskeskus on osana tehdasta kuten myös laatuosasto ja luovien tilojen kautta voidaan ottaa yhteys eri puolella maailmaa oleviin tiimeihin. Tehtaan energiavirtoja seurataan reaaliaikaisesti ja hävikit on minimoitu. 

 

Avoimin mielin

On selvää, että teollisuus 4.0 tulee lähivuosina mullistamaan teollista tuotantoa ihmisistä koneisiin ja informaatiojärjestelmistä uudenlaisiin tehdasratkaisuihin. Uudet informaatio- ja kommunikaatiojärjestelmät muuttavat koneiden välisen viestinnän luoden tarpeen suurten datamäärien (big data) hallinnalle sekä analysoinnille uusien ohjelmistoratkaisuiden avulla. Tarve tuotannon ja logistiikan joustavuudelle lisääntyy, tehdasympäristöt digitalisoituvat ja muuntuvat älykkäiksi erilaisten informaatio-, automaatio- sekä tekoälyjärjestelmien kautta (smart factory).

Energiatehokkuuteen panostetaan ja ihminen muodostaa koneen kanssa saumattoman työparin. Erilaisten mahdollistavien teknologioiden, kuten konenäön, lasereiden ja sensoreiden merkitys korostuu. Muutoksen kivijalkana on yrityksen kaikilla osa-alueilla sovellettava lean-ajattelu, joka mahdollistaa tuottavat ja tehokkaat toimintaprosessit karsien turhan sekä tuottamattoman toiminnan.

 

Muutos teollisuus 4.0:aan ei tapahdu yhdellä napin painalluksella vaan askel askeleelta kohti haluttua päämäärää. Tällä hetkellä standardisoituja ratkaisuja ei ole olemassa vaan jokainen toimija tekee muutokset omien tarpeidensa ja resurssiensa mukaan määrittäen itselleen sopivat teollisuus 4.0 -käytänteet. Asian tiimoilta tuleen ei voi jäädä makaamaan vaan pohdinta on syytä aloittaa omien tuotantoprosessien sekä asiakasryhmien kautta edeten lean-prosesseihin ja digitalisoituviin järjestelmiin, jotka mahdollistavat paremman tiedon keruun ja seurannan.  

Suuret toimijat vievät kehitystä eteenpäin ja toimijoiden ympärille on muodostumassa ns. kattojärjestelmiä, jotka ohjaavat toimintaa yhteiseen suuntaan. Tärkein muutokseen johtava tekijä on asiakas, joka määrittää muutostarpeet ja tahdin pakottaen kokonaistoiminnan kehittämistä sekä vaatien pidemmälle vietyjä ratkaisuja.  

Tulevaisuuden tehtaissa yhä enemmissä määrin panostetaan työntekijään niin viihtyvyyden, koulutuksen kuin vaikutusmahdollisuuksien osalta. Tuotannon hiomisen kautta turha juoksentelu ja sen kautta aiheutuva kiireen tuntu vähenee merkittävästi. Toiminta muuttuu joustavammaksi, ja tuotannon eräkoot ovat pieniä ja räätälöidyt ratkaisut lisääntyvät. Nopeus ja joustavuus tulevat olemaan tie menestykseen.

Käytännön tasolla 4.0 -ratkaisuissa ollaan otettu vasta ensimmäisiä askeleita mutta tulokset ovat jo nyt merkittäviä, ja voidaan olettaa, että jatkossa vauhti ei ainakaan hidastu. Jokainen yritys voi siirtyä kehityksessä eteenpäin palanen kerrallaan ja toiminnalleen sopivin askelin.   


Matkalle osallistuneet toimijat:

 

Okun Koneistuspalvelu Oy

Mantsinen Group Ltd Oy

Joensuun CNC-Machining Oy

Suomen Levyprofiili Oy

Finelcomp Oy

Collapick Company Oy

Outotec Turula Oy

Kesla Oyj

Fin-Machining Oy

UEF

Josek Oy

Keti Oy

Karelia-ammattikorkeakoulu

Joensuun Tiedepuisto Oy

 

Lisätietoja teollisuus 4.0 -teemoista ja matkasta:

Joensuun Tiedepuisto
Nico Gerres
nico.gerres@tiedepuisto.fi
Puh. 0400 433 118