YHTEISTYÖLLÄ UUTTA OSAAMISTA POHJOIS-SAVOON

L E K A – T U T K I M U S - J A T I E D O N S I I R T O V E R K O S T O

T O I M I T TA N U T Esa Hietikko

K O N E A L A

- 1 -

LEKA - TUTKIMUS- JA TEKNOLOGIANSIIRTOVERKOSTO

YHTEISTYÖLLÄ UUTTAOSAAMISTA POHJOIS-SAVOON

Toimittanut

Esa Hietikko

- 2 -

Savonia-ammattikorkeakouluJulkaisutoimintaPL 6 (Microkatu 1 B)70201 KUOPIOp. 044 785 5023f. 017 255 5014julkaisut@savonia.fiwww.savonia.fi/julkaisut

1. painos

Copyright © 2014 Savonia-ammattikorkeakoulu

Tämän teoksen kopioiminen on tekijänoikeuslain (404/61) ja teki-jänoikeusasetuksen (574/95) mukaisesti kielletty lukuun ottamatta Suomen valtion ja Kopiosto ry:n tekemässä sopimuksessa tarkemmin määriteltyä osittaista kopiointia opetustarkoituksiin. Teoksen muun-lainen kopiointi tai tallentaminen digitaaliseen muotoon on ehdot-tomasti kielletty. Teoksen tai sen osan digitaalinen kopioiminen tai muuntelu on ehdottomasti kielletty.

Savonia-ammattikorkeakoulun julkaisusarja D4/2/2014

ISBN: 978-952-203-187-7 (PDF)ISSN-L: 1795-0848ISSN: 1795-0848

Kustantaja: Savonia-ammattikorkeakouluTaitto ja ulkoasu: Tapio AaltoKuvitus: Emmi Hakala

- 3 -

1 Soveltava tutkimustoiminta hankkeessa ............................................1.1 Johdanto ja tausta ...........................................................................1.2 LEKA-toteuttajayhteistyö ...............................................................1.3 Tutkimusmenetelmät ja toteutustapa ...........................................1.4 Lähteet .............................................................................................

2 Massaräätälöinti ja konfigurointi .......................................................2.1 Johdanto .........................................................................................

2.1.1 Tausta ...................................................................................2.1.2 Tutkimusalueen tavoitteet ...................................................

2.2 Metodit ...........................................................................................2.3 Teoreettinen tausta .........................................................................

2.3.1 Kokonaisvaltainen massaräätälöinti ....................................2.3.2 Konfigurointi .........................................................................

2.4 Tulokset ...........................................................................................2.4.1 Prosessimalli: kohti kokonaisvaltaista massaräätälöintiä ...2.4.2 Massaräätälöinnin koulutusmateriaali .................................

2.5 Konfiguraattorin kehittäminen .......................................................2.6 Hyödyt ja tulokset pilottiyrityksissä ..............................................2.7 Osaamisen, tiedon ja kokemuksen levittäminen ...........................2.8 Yhteenveto ja kokemukset ..............................................................2.9 Tunnustukset ..................................................................................2.10 Lähteet ...........................................................................................

3 Tuotannon työkalut ja menetelmät .....................................................3.1 Johdanto ..........................................................................................3.2 Pilottiprojektit ...................................................................................

3.2.1 Pinnoituslaitteiston kehitys .....................................................3.2.2 Raskaiden koneenosien tarkka paikoittaminen .......................3.2.3 Suunnitteluohjelmistojen lujuuslaskentaominaisuuksien

hyödyntäminen koneistuskiinnikesuunnittelussa ..................3.2.4 Pikavalmistusmenetelmän käyttö suunnittelutyössä ..............3.2.5 Kappaleenkäsittelyrobotin vaatimusten ja ympäristön määrittely ...................................................................................3.2.6 Tuotetiedon hallintajärjestelmän käyttöönotto suunnittelu-

ympäristössä .............................................................................3.2.7 ABOWE .....................................................................................

3.3 Tunnustukset ......................................................................................3.4 Yhteenveto .........................................................................................3.5 Lähteet ................................................................................................

668

1012

1313131414151517181819222627282930

3131333335

3638

40

4447494950

Sisällys

- 4 -

4 Globaalin toimitusketjun hallinta .....................................................4.1 Johdanto .............................................................................................4.2 Metodit ..............................................................................................4.3 Teoreettinen tausta .............................................................................

4.3.1 Mittaristo ...................................................................................4.3.2 Toimitusverkon simulointi .......................................................

4.4 Pilottiprojektit ....................................................................................4.4.1 Tuoterakenteiden merkitys globaalissa toimitusketjussa ........4.4.2 Globaalin toimitusketjun hallinta osana kansainvälistä

kilpailukykyä ...........................................................................4.4.3 Toimitusverkon (tuotannon) simulointi ..................................4.4.4 Laatujärjestelmämallin kehittäminen ......................................4.4.5 Paineastiatoimittajaverkoston yhteistyön kehittäminen .........4.4.6 Tuotannon simulointi linjatuotantoon sopivaksi ....................4.4.7 Kappaletavaratuotannon automaation lisääminen ..................4.4.8 Six Sigma ...................................................................................

4.5 Tunnustukset ......................................................................................4.6 Osaamisen, tiedon ja kokemuksen levittäminen ..............................4.7 Yhteenveto .........................................................................................4.8 Lähteet ................................................................................................

5 Digitaaliset työkalut ja menetelmät toimitusverkostossa ..................5.1 Johdanto .............................................................................................5.2 Pilottiprojektit ....................................................................................

5.2.1 SavoniaBikeFactory ..................................................................5.2.2 Tiedonsiirto toiminnanohjausjärjestelmien rajapinnassa

(ERP-ERP) .................................................................................5.2.3 Pinnoituksen simulointi ...........................................................5.2.4 Kattilasuunnittelun ohjeistukset ..............................................

5.3 Tunnustukset .....................................................................................5.4 Osaamisen, tiedon ja kokemuksen levittäminen ..............................

6 Älykkäät koneet ja prosessit ................................................................6.1 Johdanto .............................................................................................6.2 Toiminta ja tavoitteiden saavuttaminen ...........................................6.3 Pilottiprojektit ....................................................................................

6.3.1 Älykkäät prosessilaitteet ...........................................................6.4 Yhteenveto ..........................................................................................

5151515353545959

6061616264646566676970

71717272

7681828283

858585868686

- 5 -

7 Palveluliiketoiminta ............................................................................7.1 Johdanto .............................................................................................

7.1.1 Tausta ........................................................................................7.1.2 Tutkimusalueen tavoitteet ........................................................

7.2 Metodit ja eteneminen ......................................................................7.3 Teoreettinen tausta .............................................................................7.4 Tulokset ..............................................................................................

7.4.1 Räätälöityvä palvelujen kehittämisprosessi ............................7.4.2 Hyödyt ja tulokset pilottiyrityksissä ........................................7.4.3 Osaamisen, tiedon ja kokemuksen levittäminen .....................

7.5 Yhteenveto ja kokemukset .................................................................7.6 Tunnustukset ......................................................................................7.7 Lähteet ................................................................................................

8787878888919393959798

100100

- 6 -

1 Soveltava tutkimustoiminta hankkeessaEsa Hietikko, Kai Kärkkäinen ja Soile Takkunen

1.1 Johdanto ja tausta

Savonia-ammattikorkeakoulun vuosina 2011 – 2013 toteuttaman LE-KA-hankkeen taustalla oli uhkakuva siitä, että Pohjois-Savon yritysten ja oppilaitosten innovaatio- ja kilpailukyky ei pysy kansainvälisellä tasolla, minkä johdosta tuotekehitys ja valmistus siirtyvät ulkomaille. Skenaario toteutuessaan vaikuttaisi siihen, että yritykset vetäytyisivät alueelta, samoin osaajat, mikä johtaisi työttömyyteen ja koko alueen näivettymiseen.

Uhkakuvasta muotoiltiin LEKA-hankkeen tavoite: alueen teknologia-teollisuuden yritykset ja koulutusorganisaatiot tunnetaan alan osaaji-na jopa kansainvälisesti. Toimijoiden korkeatasoinen osaaminen lisää alueen vetovoimaisuutta niin yritysten kuin osaajien näkökulmasta, mikä johtaa teknologiateollisuuden kasvuun alueella.

Vaikka alueen toimitusverkostojen kehittyminen oli lähtenyt jo ennen hanketta hyvin liikkeelle, niiden toiminnassa oli ja on edelleen valta-va kustannusten säästöihin ja toiminnan tehostumiseen käytettävissä oleva potentiaali. Samalla kun yksittäisten tuotteiden kilpailukykyä voidaan kasvattaa, vapautuu kapasiteettia, jonka avulla nykyisellä jou-kolla voidaan tuottaa enemmän liikevaihtoa ja saada aikaan kasvua. Liiketoimintapotentiaalia voidaan kasvattaa vielä tästäkin huomatta-vasti lisää palvelutuotantoa kasvattamalla.

LEKA-toteutuksesta vastasi Savonia-ammattikorkeakoulu ja osatoteu-tuksesta Ylä-Savon (YSAO) ja Savon (SAKKY) koulutuskuntayhtymät sekä Navitas Kehitys Oy. Keskitetyn projekti- ja tutkimusjohdon lisäksi LEKA-toiminnan ohjaukseen osallistuivat oppilaitos- ja yritysyhteis-työryhmät.

Tässä raportissa kuvataan hankkeen soveltavaa tutkimustoimintaa. Tutkimustoiminnan aluksi kartoitettiin toisaalta alueen yritysten tar-peista ja toisaalta perustutkimukseen nojaten tutkimusalueet, joiden sisällä toteutettiin pilottiprojekteja. Näiden suhde käy selville kuvasta 1.1. Osa pilottiprojekteista toteutettiin yrityksissä ja osa liittyi Savo-

- 7 -

nian omiin kehittämistoimenpiteisiin. Tässä raportissa on kukin tutki-musalue kuvattu omassa osiossaan. Raportista on jätetty luottamuksel-lisuussyistä pois kaikki yksilöivät tiedot, kuten yritysten nimet.

Kuva 1.1. Tutkimusalueet ja pilottiprojektit.

Kuva 1.2. Hankkeen tutkimushenkilöstön työmäärien jakaantuminen tutkimusaluei-siin vuosina 2012 ja 2013 (htkk).

- 8 -

1.2 LEKA-toteuttajayhteistyö

Kone- ja metallialan kehittämiseksi LEKA-hankkeessa rakennettiin tutkimusverkosto, joka muodostui yritysten yhteyteen rakennetuista tutkimusyksiköistä, jotka keskittyivät tutkimuksessaan fokusoituihin painopisteisiin. Tutkimukselliset painotukset määritettiin yhteistyössä yritysten ja koulutusorganisaatioiden kesken. Yritykset (17 kpl) tarjo-sivat LEKAn tutkimusprojekteihin oman tuotannollisen ympäristönsä. Nämä tutkimusprojekteihin osallistuneet yritykset saivat hankkeessa tehdystä soveltavasta tutkimuksesta luonnollisesti suurimman hyö-dyn. LEKAn tutkimusprojektit tarjosivat myös opiskelijoille mahdol-lisuuden toimia yritysmäisessä ympäristössä jo opiskelujensa aikana.

LEKA-hankkeen tutkimuksessa tarvittu tieteellinen osaaminen hankit-tiin kansallisilta yliopistoilta. Yhteistyö yliopistojen – erityisesti Aal-to-yliopiston, Itä-Suomen yliopiston ja Tampereen teknillisen yliopis-ton – kanssa toi alueelle uutta tutkimustietoa soveltavan tutkimuksen tarpeisiin, minkä ansiosta LEKA-verkosto pystyi nostamaan alueen oppilaitosten ja yritysten teknologiaosaamista nopeasti ja tehokkaasti.

SAKKYn ja Savonian hitsausalan asiantuntijat käynnistivät vuoden 2012 lopussa selvitystyön alueen yritysten hitsauksen laatukäsikirjan tasosta suhteessa teräskokoonpanojen CE-merkinnän vaatimuksiin. LEKAssa erityisesti vuoden 2013 aikana tehdyn kartoitustyön ja yritys-käyntien yhteydessä selvitettiin hitsauksen laatujärjestelmän nykyta-so ja listattiin yritysten mahdolliset puutteet suhteessa standardeihin SFS-EN 1090-1+A1 ja SFS-EN 1090-2+A1.

Soveltavan tutkimus- ja kehitystyön ohessa SAKKYn, YSAOn ja Savo-nian opetus- ja tutkimushenkilöstö keskittyi oppilaitosten oman osaa-misen nostamiseen tähtäävässä ns. Trainee-toiminassa automaatioon ja laatuasioihin. Osana oppilaitosten osaamisen kehittämistä LEKAn toimijoita osallistui kansallisiin ja kansainvälisiin seminaareihin ja koulutuksiin, joiden aiheita olivat muun muassa mittalaitteet, robo-tiikka, konenäkö, palveluliiketoiminta, Lean, toimitusketjun hallinta sekä tuotannonohjaus.

Myös LEKA-hankkeessa järjestettiin koulutusta. Vuosina 2012 ja 2013 järjestettiin seminaareja muun muassa massaräätälöintiin, teräsraken-nesuunnittelun materiaalin valintaan ja käytettävyyteen ja palvelulii-ketoimintaan liittyen. Muuttuvien teräsrakennemääräysten ja SFS-EN

- 9 -

1090 -standardin ympärille rakennetut, kolmella paikkakunnalla – Kuopiossa, Iisalmessa ja Varkaudessa – järjestetyt tietoiskut, keräsivät osallistujia lähes 130.

Hankkeen loppuseminaarina toimi marraskuussa 2013 järjestetty Me-tallin Mestarit 2013 -tapahtuma, jonka vastuullisina järjestäjinä toimi-vat Savonia ja SAKKY. Kaksipäiväisen tapahtuman kantavaksi teemak-si muotoutui ”Ideasta tuotantoon kone- ja metallialalla – Yrityksen virittäminen asiakkaan tarpeita palvelevaksi, kyvykkääksi tuotannon osaajaksi”. Tähän ja muihin hankkeen toteutusaikana järjestettyihin LEKA-seminaareihin ja -koulutustilaisuuksiin osallistui henkilöstöä yhteensä yli 90 yrityksestä ja 11 muusta organisaatiosta.

Savonian, SAKKYn, Navitas Kehityksen ja Lappeenrannan teknilli-sen yliopiston yhteistyöllä toteutettu pohjoissavolaisille yrityksille suunnattu kansainvälinen hitsauskoordinoijan IWE/IWT-pätevöitys-koulutus käynnistettiin syksyllä 2012 Varkaudessa toteutettavin lähi-opetusjaksoin. LEKAn tukemana koulutukseen osallistui 10 henkilöä: kahdeksan henkilöä alueen yrityksistä ja kaksi oppilaitoksista.

Koulutusorganisaatioiden ja yritysten yhteistyönä LEKA-hankkeessa valmisteltiin kone- ja metallialan koulutuksen ja TKI-työn yhteinen ympäristö, ns. Koulutuskonepaja-konsepti. Tämän työn pohjalta LE-KAsta irtautui uusi projekti: Koulutuskonepajan suunnitteluprojektin tavoitteeksi asettui suunnitella uudentyyppinen koulutuskonepajan perusratkaisu, joka tukee sekä alueella annettavaa opetusta ja tehtävää tutkimusta että yritysten kehitystarpeita. Projektin aikana selvitetään konealan tulevaisuuden kehitystarpeet ja tarvittavat laitehankinnat, suunnitellaan fyysinen tila, toiminnan rahoitusmalli ja sen hyödyntä-minen opetuksessa ja tutkimuksessa.

LEKA-hankkeen osatoteuttajista SAKKYn hankehenkilöstö osallistui etenkin hitsauksen laadunvarmistuksen kehittämiseen ja konepaja-mittausteknologian kehittämiseen sekä Koulutuskonepajan suunnit-telutyöhön. YSAOn päätehtäviä olivat taas mittaustekniikkaan pe-rehtyminen, toiminnanohjauksen rajapinnan suunnittelu, yritysten ja koulutusorganisaatioiden osaamiskyselyn toteutus sekä opetusympä-ristön kehittäminen Lean-filosofian pohjalta.

Navitas Kehitys Oy:n rooli yritysten aktivoinnissa Pieksämäki, Varka-us, Joroinen ja Leppävirta -alueella oli hankkeen aikana merkittävä.

- 10 -

Yrityskäyntejä kertyi yhteensä 355 kappaletta. Navitas Kehityksen teh-tävä hankkeessa kattoi yrityskohtaisten kehitysprojektien kartoituksen ja suunnittelun sekä Savonia-ammattikorkeakoulun insinööriopiskeli-joiden harjoitustöiden kohdennuksen ko. kehitystoimenpiteisiin. Mer-kittävin yksittäinen ponnistus oli edellä mainitun IWE/IWT-koulutuk-sen koostaminen alueelle. Lisäksi 14 yrityksessä saatiin CE-merkinnän ja SFS-EN 1090 -standardin mukaisten vaatimusten mukaiset toimet liikkeelle.

Osana yritys-oppilaitosyhteistyötä käynnistettiin LEKA-hankkeessa marraskuussa 2011 Savonian koolle kutsumana Konealan neuvotte-lukunnan toiminta. Neuvottelukunnan muodostaa 14 alueen elinkei-noelämän ja koulutusorganisaatioiden edustajaa. Neuvottelukunnan tehtävänä on kehittää muun muassa kone- ja metallialan yritysten ja ammattikorkeakoulun sekä ammattioppilaitosten välistä yhteistyötä. Toiminta jatkuu myös LEKA-hankkeen päättymisen jälkeen.

1.3 Tutkimusmenetelmät ja toteutustapa

Alueelliseen kilpailukykyyn vaikuttavat erilaiset laadulliset tekijät, jotka saattavat olla hyvin abstrakteja ja vaikeasti mitattavia. Siksi alu-eellista osaamista ja sitä kautta kilpailukykyä kasvatettaessa on otetta-va huomioon alueen erityispiirteet. Keskeistä on luoda innovatiivinen toimintaympäristö, joka pystyy tuottamaan sisäsyntyisesti uutta yri-tystoimintaa, pitämään korkealuokkaista osaamista omaavat henkilöt alueella sekä houkuttelemaan sinne uusia osaajia sekä informaatio- ja materiaalivirtoja. (Hietikko, Kemppainen & Vepsäläinen)

Toimintaympäristön tärkeän osan muodostavat innovaatioverkostot, joiden tehtävänä on uuden osaamisen tuottaminen ja yhdistäminen niin, että lopputuloksena on voittoa tuottavia uusia tuotteita tai tuot-tavuutta lisääviä uusia prosesseja. Innovaatioverkostojen rungon muo-dostavat yritysverkostot, jotka edelleen muodostuvat tuotteen toteutta-miseen osallistuvista toimitusketjuista.

Innovaatioverkostoihin kuuluu myös välittäjäorganisaatioita, jotka toi-mivat pääasiassa innovaatioiden mahdollistajina. Innovaatioverkostoja abstraktimpi käsite on innovaatioympäristö, jolla tarkoitetaan alueelli-sesti muotoutunutta epävirallista yritysten, välittäjäorganisaatioiden ja niiden infrastruktuurin ja henkilökunnan muodostamaa kokonaisuut-

- 11 -

ta, joka ilmenee sosiaalisina suhteina sekä alueen innovaatiotoimintaa tukevana infrastruktuurina. LEKA-hankkeessa on myös soveltavan tut-kimuksen avulla rakennettu innovaatio- ja tutkimusverkostoja, joiden avulla soveltavan tutkimuksen tulokset voidaan tehokkaasti valjastaa ympäröivän elinkeinoelämän hyödynnettäväksi.

Ammattikorkeakoulujen tutkimustoiminta keskittyy soveltavaan tutki-mukseen. Sen tärkein tehtävä on alueen yritysten tukeminen niiden ly-hyen tähtäimen tutkimustoiminnassa. Toisaalta soveltavan tutkimuk-sen tärkeä näkökulma on myös se, että siinä tuodaan perustutkimuksen viimeisimpiä tuloksia käytännön hyödynnettäväksi. Se asettautuu siis lähinnä yliopistoissa toteutettavan pidemmän tähtäyksen tutkimuksen ja yritysten harjoittaman lyhyen tähtäimen kehittämistoiminnan vä-liin kuvan 1.3 mukaisesti. Luonnollista on, että soveltava tutkimus on sitä tehokkaampaa mitä lähempänä yritystä se tapahtuu. Läheisyydellä voidaan tarkoittaa tutkimuksen fokusointia mahdollisimman tarkkaan yrityksen oman ydinosaamisalueen kanssa. Sillä voidaan tarkoittaa myös fyysistä läheisyyttä, jolloin verkostoitumisessa erittäin merkittä-vät ihmissuhteet syntyvät luontevasti ja henkilöstön välinen vuorovai-kutus on luontevaa ja luottamuksellista.

Kuva 1.3. Soveltavan tutkimuksen asema.

- 12 -

LEKA-hankkeessa soveltava tutkimustyö on toteutettu alueen elin-keinoelämän tarpeista johdetuissa tutkimusalueissa, jotka juontavat juurensa alalla tehtyyn perustutkimukseen. Tutkimusalueissa on to-teutettu elinkeinoelämän tarpeista lähteviä yritys- tai yritysryhmäkoh-taisesti toteutettuja pilottiprojekteja. Tavoitteena on rakentaa pysyvää osaamista, jota voidaan levittää pilottiprojektien pohjalta alueen mui-hin yrityksiin sekä koulutukseen.

1.4 Lähteet

Christensen Christina & Magnusson Mats G. & Zetherström Marie B.: Implementation and Use of Collaborative Product Development Sys-tems – Observations from Swedish Manufacturing Firms, Working Pa-per, Department of Innovation Engineering and Management Chalmers University of technology 14 s, 2003.

Hietikko Esa: Osaamiskeskittymä osana alueellista innovaatioympäris-töä – Case HitSavonia Savonia-ammattikorkeakoulun julkaisusarja D 8/2007.

Jääskeläinen Esa: Joustava hitsausautomaatio piensarjatuotannossa, Diplomityö, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, 2005.

Kemppainen Katariina & Vepsäläinen Ari PJ.: Trends in industrial supply chains and networks, International Journal of Physical Distri-bution & Logistics Management, Vol 33, No 8, 701 – 719, 2003.

Lehtinen Ulla: Changing Subcontracting. Doctoral thesis, University of Oulu, 2001.

Marttila Liisa, Kautonen Mika, Niemonen Heidi, von Bell Kaarina: Yritysten ja ammattikorkeakoulujen T&K-yhteistyö. Työraportteja 69/2004, Tampereen yliopisto, Tampere 2004.

Marttila Liisa, Kautonen Mika: Finnish Polytechnics as Providers of Knowledge-intensive Services, XVI International RESER Conference, Lisbon, 2006.

- 13 -

2 Massaräätälöinti ja konfigurointiJukka Ohvanainen ja Antti Alonen

2.1 Johdanto

2.1.1 Tausta

Toimitusketjut ja -verkostot muodostavat nykyisin monimutkaisen kokonaisuuden, jonka on kyettävä reagoimaan nopeasti muuttuviin tilanteisiin. Toiminta kansainvälistyy ja eriytyy tehtävittäin eri mai-hin. Tämä edellyttää tuotanto-organisaatiolta ketteryyttä ja joustavuut-ta. On oltava joustava sekä tuote- että tilausmuutoksille, sillä kysyntä vaihtelee voimakkaasti ja osin tuotteiden, etenkin kulutustuotteiden, elinkaaret lyhenevät. Samaan aikaan asiakkaat kuitenkin haluavat yk-silöllisiä tuotteita.

Myös pohjoissavolaisissa valmistavan teollisuuden yrityksissä asia-kasräätälöityvyyden ja tehokkaiden liiketoiminta- ja tuotantoprosessi-en yhdistäminen vaatii uudenlaista ajattelua. Massaräätälöinti tarjoaa tähän lupaavan työkalun. Filosofian perusajatuksena on saavuttaa mas-satuotannon hyödyt tehokkuudessa ja nopeudessa sekä samalla tuottaa asiakkaille lähes yksilöllisiä tuotteita ja ratkaisuja, joilla saavutetaan laajempien markkinoiden hyödyt. Massaräätälöinti on muutakin kuin vain tuotantokonsepti. Massaräätälöinti on liiketoimintamalli, joka vaatii koko yrityksen sitoutumista asiakkaalle arvon tuottamiseen sekä tehokkuuden tavoitteluun.

Massaräätälöintimahdollisuuksien tutkiminen on ensimmäisiä aske-leita siirryttäessä kohti sen potentiaalisten etujen hyödyntämistä. Tut-kimusalueella näitä mahdollisuuksia lähdettiin tutkimaan sekä kehit-tämään yhteistyössä kahden paikallisen kone- ja metalliteollisuuden pilottiyrityksen kanssa. Massaräätälöityvyys vaatii konfiguroitavat tuoterakenteet sekä työkalun niiden tehokkaaseen hallintaan ja myyn-nin nopeuttamiseen. Matriisipohjaista konfiguraattoria kehitettiin osa-na toista pilottiprojektia. Lähtökohtana konfiguraattorin kehittämis-projektille oli yritysten taholta noussut tarve tutkia ja parantaa edellä mainittuja asioita sekä DigiBranch -hankkeessa tehty aiempi tutkimus-työ aiheeseen liittyen. Alueen yritykset eivät olleet kartoituksensa pe-rusteella löytäneet markkinoilta valmiita sovelluksia joilla tarpeeseen olisi pystynyt vastaamaan.

- 14 -

2.1.2 Tutkimusalueen tavoitteet

Tutkimusalueella keskityttiin kahden pilottiyrityksen kanssa kartoitta-maan massaräätälöinnin potentiaalia yrityksissä sekä luomaan toimin-tasuunnitelmat massaräätälöinnin jalkauttamiseksi nyky- ja tavoitetila huomioiden. Samalla tavoitteena oli tutkia ja kehittää massaräätälöin-nin sekä konfiguroinnin parhaita käytäntöjä ja menetelmiä sekä tuoda ne paikallisten yritysten ja koulutusorganisaatioiden hyödynnettävik-si. Tutkimuksessa keskitytään tutkimaan erityisesti erikoisajoneuvoja ja -työkoneita valmistavan teollisuuden tuoterakenteita ja niiden toi-mittamiseen sekä myyntiin liittyviä prosesseja. Tutkimusalueella tuo-daan esille massaräätälöinnin ja konfiguroinnin hyödyt toimitusketjun hallinnan osana globaalissa toimitusverkostossa.

Tutkimusalueella tutkitaan menetelmiä ja työkaluja modulaaristen tuoteperheiden muodostamiseksi ja hallitsemiseksi erityisesti verkos-toituneessa tuotannossa. Tutkimuksen, kehityksen ja testauksen kautta kehitetään malli, jota soveltaen voidaan rakentaa modulaarinen tuo-teperherakenne ja sille konfigurointisäännöstö erilaisia menetelmiä ja tietojärjestelmiä hyödyntäen. Konfiguraattorin kehittämisprojektissa on tavoitteena luoda matriisipohjainen työkalu modulaaristen tuotera-kenteiden konfigurointisäännöstöjen tekemiseen ja hallintaan. Lisäksi työkalun tulisi olla tehokas myynnin apuväline asiakaskohtaisten va-riaatioiden tehokkaaseen tuottamiseen.

Tutkimustulokset dokumentoidaan sellaiseen muotoon, että niitä voi-daan hyödyntää koulutuksessa, jonka kohderyhmänä ovat toimitusver-koston yritysten henkilöstö sekä asiakkaat. Materiaalia voidaan hyö-dyntää myös eri oppilaitosten opetuksessa.

2.2 Metodit

Tutkimus toteutettiin pääosin soveltavana tutkimuksena hyödyntäen LEKA-hankkeen yhteistyöyliopistojen perustutkimusta ja osaamista tutkimusalueella. Perustutkimuksessa keskityttiin rakentamaan ym-märrystä massaräätälöinnin ja konfiguroinnin periaatteista sekä par-haista käytännöistä pääasiassa teoriatutkimuksen, benchmark-tutki-muksen sekä hankkeessa järjestetyn seminaarin kautta. Tutkimustietoa hyödynnettiin sekä pilottiprojekteissa että tutkimusalueen kirjallisissa ja digitaalisissa tuotoksissa.

- 15 -

Soveltavan tutkimuksen osalta tutkimusalue jakautui kahteen alueen yrityksissä toteutettavaan pilottiprojektiin. Projekteissa hyödynnettiin laaja-alaisesti sekä Savonian henkilöstön että Aalto-yliopiston tutkijoi-den osaamista. Pilottiprojektien tavoitteet käydään läpi taulukossa 2.1.

2.3 Teoreettinen tausta

2.3.1 Kokonaisvaltainen massaräätälöinti

Massaräätälöinti on viitekehys, joka kuvaa asiakaskohtaisia tuotteita massatuotannon tehokkuudella tuottavan yrityksen liiketoimintamal-lin. [Anderson et al. 1997] Sen potentiaalisiksi eduiksi voidaan luetel-la:

• Standardoidut rakenteet• Mahdollisuus pienentää komponenttien määrää tuoterakenteissa• Imuohjautuvan tuotannon määrän kasvattaminen: pienemmät va-

rastot• Myöhäinen varioituvuuspiste• Nopeampi tuotanto- ja toimitusprosessi [Harju 1999].

PILOTTIPROJEKTI

Yritys A:

Massaräätälöinti osana toimitus-ketjun tehokasta hallintaa  

Yritys B:

Massaräätälöinti ja konfigurointi

TAVOITTEET

 Laatia yrityskohtainen digitaali-nen koulutusmateriaali massa-räätälöinnin nyky- ja tavoitetila-kartoituksen kautta 

Tavoite 1: Yrityskohtaisen koulu-tusmateriaalin kehittäminen

Tavoite 2: Konfiguraattorin kehit-täminen tuoterakenteiden tehok-kaampaan hallintaan sekä myyn-nin tueksi

Taulukko 2.1. Pilottiprojektien tavoitteet

- 16 -

Massaräätälöityvät tuotteet eroavat asiakaskohtaisesti räätälöitävistä tilaustuotteista. Massaräätälöidyllä tuotteella saavutetaan monia etuja verrattaessa tilaustuotteisiin. Tuotteiden eroja vertaillaan taulukossa 2.2.

 

Massaräätälöinti on ymmärrettävä kokonaisvaltaisena filosofiana, jon-ka kehittämisessä on huomioitava kaikki yrityksen toiminnot. Näin ol-len soveltavassa tutkimuksessa hyödynnettiin modifioituna (kuvassa 2.1) alun perin Ahoniemen et al. [2007] esittämää massaräätälöinnin vuorimallia, jossa yrityksen eri toiminnot esitetään ”kukkuloina”. Yri-tyksen on huomioitava kaikkien toimintojen näkökulma ja merkitys kehittämistoimissaan päästäkseen hyödyntämään kokonaisvaltaisesti massaräätälöinnin etuja.

TOIMINTO / OMINAISUUS

TuoterakenneNimikkeiden määräMuutoksien hallinnointi

TuotantoMateriaalihankinta

Keskimääräinen läpivirtausaikaTuotannon kapasiteetin käyttöasteVariaatioasteMuutos- ja varakapasiteettiKeskeneräisen tuotannon kiertoArvonlisäys / kustannusKokonaiskapasiteetin käyttöaste

TILAUSTUOTE

IntegraaliSuuriHidasta, muutoksetvaikuttavat koko tuotteeseenTyöntöohjautuvaTilausohjattu

Pitkä

Matala

MatalaHeikkoHidas

MatalaMatala

MASSARÄÄTÄLÖITYTUOTE

Modulaarinen, standardoituPieniNopeaa johtuen tuoteraken-teen modulaarisuudesta

ImuohjautuvaToimittajan hallinnoima varasto (VMI = Vendor Managed Inventory)Lyhyt

Korkea

KorkeaJoustavaNopea

HyväJoustava

Taulukko 2.2. Tuotteiden vertailu [Mattila et al. 2013]

- 17 -

2.3.2 Konfigurointi

Konfigurointi on metodi modulaaristen ja massaräätälöityjen tuottei-den ja tuoteperheiden hallintaan [Sarinko 1999]. Konfiguroitavalla tuotteella on monia variointimahdollisuuksia erilaisten asiakastar-peiden mukaan minimoiden kuitenkin varioituvuuden tuotannossa. Konfiguroitava tuote kootaan esisuunnitelluista standardimoduuleista siten, ettei myyntiprosessissa tarvita enää suunnittelutyötä. [Nummela 2006]

Modulaaristen tuotteiden hallintaan ja myyntiprosessien tueksi tar-vitaan usein konfiguraattoria. Sillä tarkoitetaan tässä yhteydessä tie-tokonepohjaista applikaatiota, jolla hallitaan moduulien, yhteyksien ja sääntöjen välisiä suhteita eri asiakastarpeiden välillä. Usein konfi-guraattorin toiminta perustuu matriiseihin, joissa hallinta tapahtuu. [Nummela 2006., Ristov & Ristova 2011] Konfiguraattorin käytön etuja ovat:

Kuva 2.1. Massaräätälöinnin vuori [Muokattu Ahoniemi et al. 2007]

- 18 -

• Hinnan ja toimitusajan välitön muodostuminen• Epäjohdonmukaisuuksien ja riippuvuussuhteiden tunnistaminen

eri optioiden välillä• Vähentynyt määrittelyn monimutkaisuus • Nopeampi määrittelyprosessi• Voi toimia yhteissuunnitteluvälineenä• Helpottaa kommunikointia [Ristov & Ristova 2011]

Myynnin ja myyntitapahtuman helpottamisen lisäksi konfiguraattori parantaa toimitusprosessin tehokkuutta ja sujuvuutta. Tämä on seura-usta siitä, että konfiguraattorin käyttö poistaa tilausmäärittelyvaihees-sa mahdollisesti tulevia tietoaukkoja estäen niistä johtuvat häiriöt toi-mitusprosessin edetessä. [Jahnukainen et al. 1996] Yksinkertaistettuna konfigurointiprosessissa muodostetaan ja hinnoitellaan asiakkaan ha-luama tuote komponentteineen ja teknisine määrittelyineen [Tiihonen & Soininen 1997].

2.4 Tulokset

2.4.1 Prosessimalli: kohti kokonaisvaltaista massaräätälöintiä

Tutkimusalueella kehitettiin prosessimalli massaräätälöinnin potenti-aalin kartoitukseen sekä toimintasuunnitelman jalkauttamiseksi tehok-kaasti yrityksen kaikkiin toimintoihin, painottuen tapauskohtaisesti tunnistettuihin kehityskohteisiin (kuva 2.2.). Prosessin tavoitteena oli tutkia haastatteluiden kautta yritysten massaräätälöinnin osaamisen tasoa ja tuottaa tätä kautta yrityskohtaisesti räätälöity digitaalinen tai kirjallinen koulutusmateriaali osaamisen kehittämiseen sekä toiminta-suunnitelman jalkauttamiseen. Kokonaisvaltaisen kuvan saavuttami-seksi haastattelut suoritettiin toiminnoittain.

- 19 -

2.4.2 Massaräätälöinnin koulutusmateriaali

Tutkimusalueella koulutus- ja opetuskäyttöön kehitettiin massarää-tälöinnin periaatteita ja jalkauttamista käsittelevä materiaalikoko-naisuus. Koulutusmateriaalin laadinnassa hyödynnettiin vallitsevia teorioita sekä ennen kaikkea pilottiprojekteista saatuja käytännön ko-kemuksia.

Materiaalin tavoitteena on luoda kokonaisvaltainen kuva massaräätä-löinnin periaatteista, eduista ja vaikutuksista teollisuuden yrityksen liiketoimintamalleihin, prosesseihin ja toimitusverkostoihin. Tuodak-semme materiaalin mahdollisimman konkreettiselle tasolle, filosofi-aa sekä sen jalkauttamisprosessia käydään läpi esimerkkinä toimivan kuorma-autoja valmistavan yrityksen kautta.

Koulutusmateriaalissa keskityttiin erityisesti yrityksessä haastaviksi tunnistettuihin kohtiin ja pyrittiin samaan kaikki toiminnot ”puhu-maan samaa kieltä”. Materiaalissa avattiin yksityiskohtaisemmin teo-riaan tukeutuen nykytilan ongelmakohtia, tavoitetilaa ja sen hyötyjä sekä toimenpiteitä tavoitetilaan pääsemiseksi. Tämän lisäksi jokaista

Kuva 2.2. Yrityskohtaisen massaräätälöinnin koulutusmateriaalin kehittämisen pro-sessi.

- 20 -

kohtaa havainnollistettiin käytännön esimerkeillä. Tavoitteena on saa-da aikaan ajattelua ja keskustelua aiheesta sekä synnyttää oivalluksia. Siksi materiaalin ei ole tarkoitus olla tieteellisen tutkielman tai julkai-sun tasoa vaan enemmänkin hyvin käytännön läheinen ja tiivis, jotta työntekijöiden mielenkiinto pysyy parempana ja että materiaali joh-dattelee kaikki osallistujat aiheen pariin ymmärrettävästi.

Koulutusmateriaalikokonaisuus on jaettu kahteen toisiaan tukevaan osaan:

• Digitaalinen massaräätälöintianimaatio kuvaa filosofian kokonai-suutena viiden eri yritystoiminnon näkökulmasta tuoden samalla esille massaräätälöinnin edut verrattaessa toimintatapaan, jossa yksittäiset tuotteet räätälöidään asiakaskohtaisesti. Kuva 2. 3. esit-tää animaation yleisnäkymän, josta klikkaamalla edetään toimin-tokohtaisiin esittelyihin ja animaatioihin. Kuvassa 2. 4. esitetään esimerkki erään toiminnon animaationäkymästä sekä käyttöliitty-mästä.

• Taustaraportissa käydään läpi massaräätälöinnin teoreettisia pe-riaatteita sekä filosofian jalkauttamisen toimintamallia kuorma-autovalmistajan eri toimintojen näkökulmasta.

- 21 -

Kuva 2. 3. Digitaalisen koulutusanimaation yleisnäkymä

Kuva 2. 4. Esimerkkikuva “Supplier network and logistics collaboration” -toiminnon animoinnista.

- 22 -

2.5 Konfiguraattorin kehittäminen

Excel on yleisesti tunnettu ja laajasti käytetty taulukkolaskentaohjel-ma joka soveltuu erinomaisesti matriisisäännöstön toteutukseen ja testaukseen. Ohjelman soveltuvuutta matriisipohjaisen konfiguraa-tiosovelluksen pohjaksi tutkittiin DigiBranch -hankkeessa (1.8.2008 – 30.6.2012), jossa luotiin Excel-pohjainen myyntikonfiguraattorisovel-lus. Petri Leivo teki opinnäytetyön ”Järkäleen myyntikonfiguraattorin kehitys” jossa käsiteltiin Excel-pohjaista myyntikonfiguraattoria sekä konfiguroitua SHK-järkäleen mallia.

LEKAssa suoritetun tutkimuksen aikana havaittiin että todellisen tuot-teen pyörittäminen Excel -pohjaisessa ratkaisussa ei ollut käytännöl-listä. Käytännön ongelmia on muun muassa se, että kun säännöstä hallitaan suuren matriisin avulla, virheiden tekeminen taulukkopoh-jaiseen matriisin on äärimmäisen helppoa ja niiden havaitseminen vai-keaa. Lisäksi Excel -pohjaisen konfiguraattorin ylläpidettävyydessä on ongelmansa sekä itse sovelluksen että sen sisältämien tietojen osalta. Excel-sovellus perustuu VBA-ohjelmointikielen käyttöön Excelin toi-minnallisuuksien laajentamisessa. Sen päivitettävyyttä rajoittaa tiukka sidonnaisuus käytettyyn Excel-versioon.

Konfiguraattorin ja matriisisäännöstön toimintaperiaate on kuiten-kin visuaalisuutensa ansiosta luonteva, erittäin joustava ja helpos-ti sovellettavissa eri tilanteisiin. Hankkeessa toteutettu geneerinen Excel-konfiguraattorin pohja hyödyntää samaa Excel-pohjassa alun perin kehitettyä matriisisäännöstön toimintaperiaatetta. Excel-konfi-gurointisäännöstö ja matriisi toimii pohjana jatkoksi kehitetylle konfi-guraattorin Windows sovellukselle. Matriisisäännöstön excel-versiota tullaan käyttämään edelleen tuotteiden konfiguroitavuuden testaami-sessa. Tätä varten kehitetyssä sovelluksessa säilytettiin kaksisuuntai-nen tiedonsiirtomahdollisuus Excel-version kanssa.

Toteutettua tulosta voi hyödyntää yleisesti muun muassa hankkeessa mukana olevissa yrityksissä, sekä muissa alueen yrityksissä. Konfigu-raattoria ja matriisisäännöstöä kehitettäessä huomioitiin tarve yleisen ”geneerisen” mallin kehitykseen, joka mahdollistaisi konfiguroinnin tuoterakenteesta tai yrityskohtaisista edellytyksistä riippumatta.

- 23 -

Tutkimustyön aikana kiinnitettiin huomiota seuraaviin toiminnallisiin tavoitteisiin:

• Huomioidaan ylläpidon ja jatkokehityksen mahdollisuudet• Tuoterakennetta päivitetään jatkuvasti – ylläpitoa pyritään helpot-

tamaan matriisimuotoisella säännöstöllä• Ratkaisun tulee olla yleiskäyttöinen ja tuoteriippumaton – konfi-

guroitavan tuotteen muutos ei saa aiheuttaa muutosta konfiguraat-torisovellukseen.

• Säännöstön ja myynnin konfiguraatiota on kehitettävä yhteistyössä suunnittelijoiden ja myyjien kanssa toimivan ratkaisun löytämi-seksi.

Tutkimuksen aikana luotiin periaatteiltaan toimiva Excel-pohjainen konfiguraatiosovellus joka osoittautui kuitenkin todellisen tuotannon käytössä liian kömpelöksi ja toimintavarmuudeltaan heikoksi. Täs-tä johtuen sovelluksen toiminnallisuuksien osalta haluttiin säilyttää Excelin hyvät puolet mutta eliminoida kyseisen toimintaympäristön puutteet.

Konfiguraattorin tavoitteiden ja toimintaympäristön asettamien vaati-musten perusteella päätettiin tehdä konfiguraattorista tietokantapoh-jainen windows -sovellus, jonka toiminta on jaoteltu server- ja client- osioihin. Ohjelma suunniteltiin lähtökohtaisesti palvelemaan useita samanaikaisia käyttäjiä siten, että tiedon ajantasaisuus varmistetaan automaattisesti. Lisäksi haluttiin ottaa huomioon tietoturva, mahdolli-suus käyttää konfiguraattoria myös ilman nettiyhteyttä. Valittu toimin-tamalli myös mahdollistaa ohjelmiston jatkokehityksen ilman suuria muutoksia toimintaperiaatteisiin.

Projektin tuloksena syntyi toimiva konfiguraattori-sovellus jota ehdit-tiin LEKA-projektin aikana testata myös tuotantokäytössä. Palaute tes-tikäyttäjiltä oli rohkaisevaa ja havaitut puutteet korjattiin sitä mukaa kun niitä ilmeni.

- 24 -

- 24 -

Ohjelman toimintakuvaus:

Server• Tuotteiden ja tuoterakenteiden lisäys, poisto ja ylläpito• Matriisisäännöstön ylläpito hyvin excelin kaltaisissa olosuhteissa• Käyttö web-sivun kautta• Kaksisuuntainen linkitys exceliin mahdollistaa säännöstön siirtä-

misen ja päivittämisen myös excelissä

Client• Erillinen windows-sovellus, joka asennetaan käyttäjän (esim.

myynti) koneelle• Hakee säännöstön web-tietokannasta, mutta toimii myös itsenäi-

sesti• Ilmoittaa automaattisesti säännöstömuutoksista web-tietokannassa

ja varmistaa siten ajan tasalla pysymisen

Kuva 2.5. Konfiguraattorin sovellusarkkitehtuuri.

- 25 -

• Käyttäjälle esitellään tuotteen tuoterakenteen valinnat ominai-suustasolla, ei teknisellä moduulitasolla. Valintojen perusteella sovellus suodattaa pois esteelliset rakenteet jäljellä olevista valin-taikkunoista ja kokoaa tarvittavan modulaarisen tuoterakenteen automaattisesti.

• Käyttöliittymään päivittyy myös lista tuoterakenteen moduuleista ja niiden mukana hinta lopputuotteelle.

• Myyntiä varten sovelluksessa on erillinen tarjouspohja johon tuo-daan näkyviin valitut ominaisuudet ja niiden hintatiedot auto-maattisessa laskuripohjassa.

• Tarjouspohja on tarkoitettu kaupantekohetkelle myyjän käyttöön, neuvoteltaessa asiakkaan kanssa.

* Tarjouspohjan toteuttaminen konfiguraattorin yhteydessä mahdol-listaa tarjouspohjan automaattisen luonnin ja täyttämisen asiakas-kohtaiseksi ja sama pohja soveltuu käytettäväksi virallisena tar-jouksena.

Kuva 2.6. Konfiguraattorin client-version käyttöliittymä.

- 26 -

Varsinaisen konfiguraattorisovelluksen lisäksi pilottiprojektissa toteu-tettiin opinnäytetyö aiheesta ”Ominaisuuden ja moduulin nimeämi-sen periaatteen määrittely”. Opinnäytetyössä laadittiin yleiskäyttöi-nen nimikkeen nimeämisen toimintamalli jolla pyrittiin parantamaan nimeämisprosessin sujuvuutta. sisäinen ohje rakenteiden nimeämistä varten ominaisuuksien ja moduulien määrittelyyn. Tavoitteita oli ai-kaansaada yleiskäyttöinen malli teollisuuden käyttöön nimikkeiden, moduulien ja ominaisuuksien nimeämiseksi. Tuloksena syntynyt mal-li vaatii kuitenkin sen, että yrityksellä on PDM-järjestelmä käytössään mikä rajaa mallin käyttömahdollisuuksia.

2.6 Hyödyt ja tulokset pilottiyrityksissä

Massaräätälöinti osana toimitusketjun tehokasta hallintaa -pilottipro-jektissa yhdistettiin yritys A:lla jo olemassa olevat massaräätälöinnin osakokonaisuudet loogiseksi kokonaisuudeksi, jonka avulla yhtiön tuote- ja tuotantostrategiaa voidaan esitellä yrityksen henkilöstölle ja mahdollisesti myös asiakkaille. Englanniksi tuotetulla digitaalisella opetusmateriaalilla esitellään massaräätälöinnin vaikutuksia yrityksen eri toimintoihin.

Massaräätälöinti ja konfigurointi -pilottiprojektissa toteutettiin vas-taava massaräätälöinnin koulutusmateriaali kirjallisena aineistona

Kuva 2.7. Server-version säännöstön ylläpito-ikkuna.

- 27 -

lisättäväksi yritys B:n käyttämään Wikispace -ympäristöön. Lisäksi pilottiprojektissa laadittiin ominaisuuden ja moduulin määrittely, kar-toitettiin tuoterakenteiden modulaarisuutta ja konfiguroitavuutta sekä luotiin periaatteet ja säännöstöt niiden asiakaskohtaiselle varioinnille matriisipohjaisessa myynnin konfiguraattorissa ja kehitettiin tietokan-tapohjainen myynnin konfiguraattorisovellus.

2.7 Osaamisen, tiedon ja kokemuksen levittäminen

Tutkimusalueella pyrittiin levittämään syntynyttä osaamista, tietoa ja kokemuksia yritysten ja tutkimus- ja kehittämisorganisaatioiden käyt-töön erilaisia väylien kautta. Väylät ja tuotokset on esitetty taulukossa 2.3.

Väylä

Tieteellisetartikkelit

Seminaarit

Opinnäytetyöt

Muut julkaisut

Kpl

2

2

1

2

Lisätietoja

Huuskonen, A. & Hietikko, E. 2013. Developing a matrix based sales configurator for modular product. American Jour-nal of Engineering Research. Vol. 2, No. 6, pp. 14 - 18.

Mattila, M., Huuskonen, A. & Hietikko, E. 2013. A Method for mass customization inplementation in manufacturing SMEs. International Journal Of Engineering And Science. Vol. 2, No. 12, pp. 55 - 58.

”Massaräätälöinnillä ja konfiguroinnilla tehokkuutta toimi-tusketjun hallintaan” -seminaari 27.11.2012

• 6 alustusta• 52 osallistujaa

Metallin mestarit” -seminaaripäivä 21.11.2013: Leka-hank-keen tutkimustyön ja -tulosten esittely tauoilla.

• 6 alustusta• 75 osallistujaa

Kyrölä, T. 2013. Ominaisuuden ja moduulin nimeämisen pe-riaatteen määrittely. Insinöörityö. Savonia-ammattikorkea-koulu, Kone- ja tuotantotekniikan osasto.

Huuskonen, A., Mattila, M., Hakala, E., Ohvanainen. J. 2013. Building comprehensive mass customization – Case truck manufacturer. Leka-julkaisu.+Massaräätälöinnin koulutusanimaatio.

Taulukko 2.3. Väylät osaamisen ja tiedon levittämiseen

- 28 -

2.8 Yhteenveto ja kokemukset

Tutkimusalueella tutkittiin massaräätälöinnin ja konfiguroinnin mah-dollisuuksia sekä perus- että soveltavan tutkimuksin menetelmin. Pilottiyrityksissä massaräätälöinnin potentiaalia saatiin kartoitettua ja muunnettua konkreettiseksi tavoitetilaksi. Osana massaräätälöin-tistrategian jalkauttamista yrityksille luotiin räätälöidyt koulutusma-teriaalit, joiden avulla nyky- ja tavoitetilan eroavaisuudet, tarvittavat toimenpiteet sekä massaräätälöinnin hyödyt pystytään esittelemään. Tämä on ensimmäisiä, mutta kriittisiä askeleita kohti potentiaalin täy-simittaista hyödyntämistä.

Yrityksissä kehittämistyötä ja -toimenpiteitä vaaditaan vielä jokaisella massaräätälöintiä koskettavalla osa-alueella, mutta tutkimustulosten toivotaan luovan konkreettisen pohjan päätöksenteolle sekä resursoin-nille. Massaräätälöinnissä kehittämistyötä olisi seuraavaksi suunnat-tava modulaaristen tuotteiden ja tuoterakenteiden kehittämiseen ja hallintaan sekä organisaation ja toimitusverkoston uudelleen organi-sointiin.

Kehitetty konfiguraattori-sovellus sekä sen toimintaperiaate ja toimin-nallisuus ovat testatusti toimivia ja sovellus omaa monia kehittämis-mahdollisuuksia. Sovelluksen kehittäminen kaupalliseksi konfigu-raattori-tuotteeksi vaatisi vielä jatkokehitystä sekä toimintaympäristön testausta erilaisissa tuotantoyrityksissä ja erilaisilla tuotteilla. Projek-tin aikana tuli ilmi varteenotettavia jatkokehitysideoita ja -suuntia, joita ei kuitenkaan projektin rajallisen keston vuoksi lähdetty kehittä-mään. Tämän johdosta sovelluksen kehittämiseksi haettiin jatkokehi-tyshanketta.

Tutkimusalueella syntynyttä osaamista ja kokemuksia hyödynnetään Savonia-ammattikorkeakoulun opetustoiminnassa. Seminaarien kaut-ta tietoutta on pyritty levittämään alueen yrityksiin sekä tutkimus- ja koulutusorganisaatioihin. Tutkimusalueen julkaisut ovat vapaasti hyö-dynnettävissä sekä kansallisesti että kansainvälisesti.

- 29 -

2.9 Tunnustukset

Massaräätälöinnin ja konfiguroinnin tutkimusalueelle osallistuivat omalla työpanoksellaan myös Antti Huuskonen (tutkimusalueen vetä-jä 12/2012 asti), Emmi Hakala, Esa Hietikko, Mikko Mattila (Aalto-yo), Teuvo Heikkinen (LUT), Petri Leivo, Paul Ashaolu, Lauri Alonen, Har-ri Leskinen, Tero Kyrölä, Mohamed Mursal, Mikko Pääkkönen, Hannu Karppinen ja Helena Meriläinen.

- 30 -

2.10 Lähteet

Ahoniemi, L., Mertanen, M., Mäkipää, M., Sievänen, M., Suomala, P. & Ruohonen, M. 2007. Massaräätälöinnillä kilpailukykyä. Teknologia-teollisuus ry.

Anderson, David M., Pine II, Joseph M. 1997. Agile Product Develop-ment For Mass Customization. Irwin Professional Pub. 293 s.

Harju, Pekka K. J. 1999. Kvalitatiivinen kyvykkyys: Massaräätälöinnin periaatteet ja menetelmät. Tietosanoma Oy.

Jahnukainen, J. Lahti, M. Luhtala, M., Logipro. 1996. Tilausohjautuvi-en toimitusketjujen kehittäminen. Metalliteollisuuden kustannus Oy.

Mattila, M., Huuskonen, A. & Hietikko, E. 2013. A Method for mass customization inplementation in manufacturing SMEs. International Journal Of Engineering And Science. Vol. 2, No. 12, pp. 55 - 58.

Nummela, Juho. 2006. Integrated Configuration Knowledge Manage-ment by Configuration Matrices – A Framework for Representing Con-figuration Knowledge. Tampere University of Technology. Publication 589.

Ristov, P., Ristova, A., T. 2011. Web-based Product Configuration for Mass Customization - Towards developing mass customization strate-gy, Thesis work, Tekniska Högskolan, Jönköping.

Sarinko, K. 1999. Asiakaskohtaisesti muunneltavien tuotteiden massa-räätälöinti, konfigurointi ja modulointi. Opinnäytetyö. Konetekniikan osasto. Helsingin Teknillinen korkeakoulu.

Tiihonen, J., Soininen, T. 1997. Product Configurators - Information System Support for Configurable Products. Espoo, Otaniemi.

- 31 -

3Tuotannon työkalut ja menetelmätArto Urpilainen

3.1 Johdanto

Teollisuustuotannon tehokkuutta, laatua ja kannattavuutta voidaan parantaa tuotantoa ja käytettäviä menetelmiä kehittämällä. Kehitys-toimintaan resursoiminen on kuitenkin usein vaatimatonta ja työ jää keskeneräiseksi varsinkin pienemmissä yrityksissä. Tällöin on suuri vaara, että uusia menetelmiä käyttävien henkilöiden sitouttaminen jat-kuvaan toimintojen kehittämiseen epäonnistuu. Tekemällä kehittämi-sestä jatkuvaa saadaan kehitystyön tulokset paremmin ulosmitattua.

LEKA-hankkeessa toteutettiin keväällä 2011 kartoitus yritysten tar-peista alustavien tutkimuspainotusten osalta. Tuotannon menetelmä-kehitys oli yksi neljästä merkittävimmästä panostuskohdetta kyselyyn osallistuneiden yritysten mielestä. Tutkimusta varten on osallistuvista yrityksistä haettu kohteita, joiden tuloksia voitaisiin hyödyntää mah-dollisimman laajasti myös alueen muissa yrityksissä. Tutkimuskoh-teiksi valikoitui mm. seuraavia kohteita: raskaiden koneenosien tarkka paikoittaminen, suunnitteluohjelmistojen lujuuslaskentaominaisuuk-sien hyödyntäminen koneistuskiinnikesuunnittelussa, pikavalmistuk-sen mahdollisuuksien selvittäminen sekä kappaleenkäsittelyrobottien käyttöönottoon liittyvät vaatimukset.

Valmistustoiminnan kehittäminen ei ole ollut Suomalaisissa PK-yri-tyksissä riittävän tehokasta. Etenkin alihankkijoiden menetelmäke-hitys on usein haastavaa, jos keskitytään vain tuotannon tekemiseen vanhoilla menetelmillä.

Tuotannon työkalut ja menetelmät – tutkimusalueella toteutettiin usei-ta pilottiprojekteja. Projektien toteutuksessa on käytetty hyväksi Savo-nian henkilöstön ja opiskelijoiden osaamista. Pilottiprojektien aiheet olivat seuraavat:

• Pinnoituslaitteiston kehitys• Raskaiden koneenosien tarkka paikoittaminen• Suunnitteluohjelmistojen lujuuslaskentaominaisuuksien hyödyn-

täminen koneistuskiinnikesuunnittelussa• Pikavalmistusmenetelmän käyttö suunnittelutyössä

- 32 -

• Tuotetiedon hallintajärjestelmän käyttöönotto• Bioreaktorin osasuunnittelu

Pinnoituslaitoksissa käytettävä teknologia perustuu pääsääntöises-ti hyvin vanhaan tekniikkaan. Itse pinnoituskemiaa ja -fysiikkaa on tutkittu enemmän, mutta laitteistojen merkitystä ei ole samalla tavoin ymmärretty tärkeäksi kehittää. Nykyisten laitteistojen ohjaustekniik-ka ja etenkin työkiertojen ohjaus ja optimointi perustuu hyvin usein operaattoreiden kokemukseen ja alkeellisten ajoitusmenetelmien hyö-dyntämiseen. Kappalekäsittelyn mielessä yksipaikkaiset prosessivai-heet (altaat) ovat tehokkuudeltaan ja kapasiteetin käytöltään erittäin tehottomia. Yksipaikkaisuus aiheuttaa lisäksi sen, että tuotannon läpi-menoaika muodostuu usein hitaimmin prosessin läpi menevän tuot-teen mukaan. Projektin aikana keskityttiin tutkimaan uusia ratkaisuja allastilavuuden parempaa hyödyntämistä ja eri pinnoitusprosessien ajoituksen kehittämiseen.

Pohjois-Savon konepajojen osaaminen keskittyy suurelta osin paina-vien ja isokokoisten koneenosien valmistamiseen ja käsittelyyn. Täl-laisten osien käsittely ja erityisesti asemointi kokoonpanovaiheessa on haastavaa ja aikavievää toimintaa. Pilottiprojektissa tutkittiin ratkaisu-ja kaksiosaisten runkojen kokoonpanoon.

Modernien koneistuskeskusten ominaisuuksien parantumisen täy-simittainen hyödyntäminen vaatii muutoksia myös muihin menetel-miin. Koneistettavien kappaleiden kiinnittäminen tapahtuu koneis-tuskiinnittimillä. Näiden kiinnittimien suunnittelussa on huomioitava käytettävän konekannan mahdollisuudet. Uuden kaluston liikealueet, kierrosnopeudet ja työkalujen monipuolistuminen vaatii tarkemmin suunniteltuja kiinnittimiä. Tässä yhteydessä voidaan hyödyntää lu-juuslaskennan mahdollisuudet kiinnitin optimoinnissa.

Teknologiakehityksen vauhti on kiihtynyt ja pikavalmistusmenetelmi-en käyttö on kasvanut huomattavasti. Pikavalmistus tulee vaikuttamaan lähes kaikille toimialoille, ei pelkästään suunnittelu ja laitevalmistuk-seen. Teknologian vaikutuksia mm. logistiikkaan tai huoltotoimintaa ei vielä täysin tunneta. Uusia sovelluksia ja käyttökohteita ilmenee jat-kuvasti.

- 33 -

3.2 Pilottiprojektit

3.2.1 Pinnoituslaitteiston kehitys

Tavoite oli kehittää uuden ajan pinnoituslaitteisto optimoimalla pro-sessin hallittavuus, joustavuus ja läpimenoaika. Haaste on kova sillä vaikuttavia muuttujia on paljon. Lisäksi yksittäisten muuttujien vaiku-tusalue on laaja. Kaikkien mainittujen tavoitteiden ohjaavana tekijänä on kustannustehokkuus. Tutkimuksen lopullisena tavoitteena oli ra-kentaa moderni laitteisto, jolla kehitysaskeleiden vaikutuksia voitai-siin tutkia ja edelleen kehittää ja jossa käytännössä todennettujen ja tutkittujen ratkaisujen toteuttaminen teollisuusympäristöön olisi mah-dollista.

Pilottiprojekti jaettiin yksityiskohtaisempiin osa-alueisiin alla olevan listan mukaisesti.

• Työkierron optimointi, ohjaus ja monitorointi• Allastekniikan tehokkuus ja layout• Ripustintekniikan optimointi• Laitteiston joustavuus ja monikäyttöisyys

Kaikkien osien taustalle haettiin ensin konsepti, jota käsiteltiin tutki-muksessa tarkemmin myöhemmässä vaiheessa. Konseptin perustaksi muotoutuivat nopeasti monipaikkaiset altaat. Tämä ratkaisu oli mer-kittävä koko projektin kannalta. Monipaikkaisuus mahdollistaa useim-mat tavoitteiksi asetetut kehityskohdat. Ensi alkuun monipaikkaisuus vaikutti helpolta ratkaisulta. Kappaleenkäsittelyn kannalta näin onkin mutta pinnoituskemian ja -fysiikan vaatimukset tuovat suuria haastei-ta ja nostavat ratkaistavaksi useita teknisiä ongelmia.

Monipaikkaisuuden lisäksi läpimenoaikojen huomattavan supistami-seen saavuttamiseksi tarvittiin muutakin. Pinnoituskemian ja -fysiikan muutokset erilaisten tuotteiden kohdalla vaikuttavat prosessin käsit-telyaikoihin. Tutkimalla altaan toimintoja ja sitä miten tuotanto virtaa yksittäisen prosessialtaan kautta havaittiin tarve ohittamiselle. Ohitta-minen yksinkertaistaa työkiertojen optimointia. Ohittamisella tarkoi-tetaan tässä yhteydessä nopeampaa prosessointia vaativien erilaisia tuotteita sisältävien ripustinten mahdollisuutta ohittaa kestoltaan pi-demmät ripustimet.

- 34 -

Työkiertojen optimointi oli yksi merkittävimmistä tutkimuskohteista. Prosessien simuloinnin kautta päästiin testaamaan erilaisten kombi-naatioiden kykyä suoriutua tehtävästä. Työkaluina optimoinnissa oli Excel-pohjainen laskentataulukko, millä erilaisten tuotantoerien ajoit-taminen suoritettiin. Kappaleenkäsittelyyn suunnitellun akseliston mahdollisimman tehokas hyödyntäminen minimoimalla ns. hukka-liikkeet huomioitiin myös työkiertojen ajoituksessa.

Allastekniikan suunnittelun vaatimukset perustuivat konseptointi-vaiheen ratkaisuihin. Altaiden monipaikkaisuus haastoi suunnittelua monipuolisesti. Mekaanisesti tämä vaati täysin uudenlaista lähes-tymistapaa mm. ripustimien ja altaiden sähköistyksen ratkaisuihin. Konseptoinnissa asetettu tavoite ohittamisen mahdollistavasta järjes-telmästä vaati pinnoituskemian ja -fysiikan vaatimusten täyttäviä rat-kaisuja. Mekaanisen kappaleenkäsittelyn simuloinnin lisäksi tutki-muksessa hyödynnettiinkin pinnoitus kemian ja fysiikan simulointia. Erillisenä tutkimusalueena pinnoitushankkeessa olivat juuri nämä ai-heet. Simuloinnilla tehtiin mekaanisen suunnittelun tietojen pohjalta ja saatua tietoa käytettiin hyödyksi mm. elektrodien sijoittelun opti-moinnissa ja elektrodi ohjauksen kehittämisessä.

Ripustintekniikalla on merkittävä vaikutus niin pinnoituslaatuun kuin laitteiston tehokkuuteen. Perinteisten verhomallisten ripustimi-en todettiin soveltuvan huonosti konseptinmukaisen laitteiston rat-kaisuihin. Muutenkin verhomallisen ripustimen tehokkuus on heikko etenkin kun prosessialtaissa on vain yksi prosessipaikka. Viimeistään ripustinsuunnittelun myötä huomattiin erilaisten muuttujien vaiku-tuksen laajuus koko prosessiin ja suunniteltaviin ratkaisuihin. Ripus-tinten kontaktoituminen on pinnoituslaadun kannalta merkittävä teki-jä. Muutokset kontaktissa heijastuvat herkästi ei pelkästään kyseiseen ripustimeen vaan kaikkiin samassa monipaikkaisessa altaassa oleviin. Ripustinsuunnittelu antaa yhdessä uudistuneen allasratkaisun kanssa huomattavan parannuksen allastilavuuden tehokkaampaan käyttöön.

Ripustintekniikan lähtökohtana oli rakentaa täysautomaattiratkaisu, jolla olisi päästy tutkimaan moderneja ratkaisuja kokonaisuudessa. Suunniteltujen pinnoituskemia ja -fysiikan tutkimuksiin tarvitun au-tomaattisen ratkaisun kustannukset nousivat liian suuriksi käytettävis-sä olevaan budjettiin. Kustannuksia nostivat mm. automatiikan uudet ratkaisut ja varaukset. Esimerkiksi prosessin huuhtelualtaiden tarve olisi ollut suurempi kuin käsikäyttöisessä järjestelmässä. Lisäksi pe-rustutkimuksessa käyttöaste olisi jäänyt liian pieneksi todella tutkia

- 35 -

tehokkuutta parantavia ratkaisuja teollisuusmittakaavassa. Laitteisto-kokoonpano sovitettiin toimimaan niin, että pinnoitustutkimuksessa käyttöaste voidaan pitää riittävän korkeana ja simuloinneilla voidaan tutkia ratkaisuja liittyen kappaleenkäsittelyyn. Järjestelmä on kuiten-kin rakennettu niin, että mekaaniset ja sähköiset ratkaisut ovat skaalat-tavissa teollisuusmittakaavaan. Lisäksi monipaikkaisuus ja erilaisten prosessien yhdenaikainen käyttö on mahdollista. Aiemmin mainittu ohittaminen on siis todennettavissa.

Projektin aikana on käyty laajasti läpi vaihtoehtoja tutkimusympä-ristön rakentamiseksi. Täysautomaation ja käsikäytön välillä tehtiin ratkaisu sekä kustannus- että laitteiston tarkoituksenmukaisuusperus-tein. Täysautomaatiolaitteisto olisi vienyt pinnoituslaboratorion ope-raattoreiden resursseja pois itse pinnoitusprosessin tutkimisesta. Nyt rakennetulla laitteistolla on mahdollista tutkia monipaikkaisuutta ja erilaisia prosessiaikoja vaativien tuotteiden samanaikaista pinnoitus-ta. Teollisuusmittakaavan täysautomaation laitteiston ominaisuuksia voidaan tutkia ja todentaa simuloinnin keinoin. Tutkimuksen paino-piste oli rakentaa tutkimusalusta jolla uusien ratkaisujen kokeilu on helpompi toteuttaa. Jatkossa keskitytään edelleen mm. laitteistome-kaniikan ja prosessimuuttujien tutkimiseen. Laitteistomekaniikassa tullaan jatkossa keskittymään ripustintekniikan kehittämiseen. Tutkit-tavia prosessimuuttujia ovat mm. elektrodien sijoittelun ja ohjauksen optimointi, lämmitys, nestekierto ja kuplitus. Tutkimusvastuu siirtyy jatkokehityksen osalta täysin pinnoituslaboratorion ja -hankkeen vas-tuulle.

3.2.2 Raskaiden koneenosien tarkka paikoittaminen

Raskaiden koneenosien käsittelyssä on aina huomioitava työturval-lisuusnäkökohdat. Nykyisellään osien tarkka paikoitus suoritetaan manuaalisesti ja työsuoritus vaihtelee samoillakin osilla runsaasti. Vaihtelua aiheuttavat mm. osien valmistustarkkuudet ja etenkin työn-tekijöiden erilaiset työmenetelmät. Oman lisänsä kuvioon antaa eri-laisten tuotekonfiguraatioiden mukanaan tuomat eroavaisuudet. Tut-kimuksessa on tavoitteena löytää ratkaisuvaihtoehtoja apuvälineestä, joka mahdollistaisi erilaisten kokoonpanojen nopean ja tarkan ase-moinnin. Samalla apuvälineen on pystyttävä ohjaamaan työvaiheita niin, että suurta muuttujamäärää saataisiin pienennettyä. Laitteen on tarkoitus ohjata työvaihetta niin, että työturvallisuus ja -ergonomia pa-rantuisivat. Samalla työvaiheen kestoa voitaisiin lyhentää.

- 36 -

Pilottiympäristönä toimi erään alueen konevalmistajan kaksirunkois-ten laitteiden loppukokoonpano. Kaksiosaisten runkojen osalta loppu-kokoonpanon ensimmäinen työvaihe on runkopuoliskojen liittäminen toisiinsa nivelakselilla. Nykytilannetta selvitettiin tutustumalla nykyi-sin käytössä oleviin menetelmiin. Nykyisellään runkopuoliskot yh-distetään käyttämällä mm. Al -kankia, kolmiopukkeja ja hallinosturia. Raskaimmat runkopuoliskot painavat n. 3 t kappaleelta ja kevyimmät muutamia satoja kiloja. Kokoonpanoalustan tulee siis kestää yli 6 t pai-non.

Runkopuoliskojen liittämisen onnistumiseksi puoliskot on saatava sa-mansuuntaisiksi x, y ja z –tasoissa. Nykymenetelmässä toinen puolis-ko paikoitetaan ja vaaitaan kolmiopukeille käsin. Vaaitus suoritetaan vatupassilla. Toinen puolisko vaaitaan nosturin nostoketjuihin vaih-telemalla nostokohtaa ja ketjujen pituutta. Tämä työvaihe on hidas ja lisäksi vaihe varaa ison hallinosturin käyttöönsä koko vaiheen ajaksi. Raskaan osan tarkka paikoittaminen on vaikeaa nosturin avulla. Nos-turin pienet liikkeet ovat vaikeasti hallittavia.

Ratkaisua on lähdetty lähestymään myös tuotannonohjauksen kannal-ta. Vaikka lähtökohdaksi on otettu runkojen liittämisvaiheen keskit-täminen yhteen työpisteeseen, on laitteiden liikuttelu oltava mahdol-lista. Runkojen liittämisen lisäksi tutkitaan liitetyn rungon tukemista tämän työvaiheen jälkeen.

Esitetystä ratkaisusta saatu palaute oli erinomaista. Tutkimuksessa tuotiin esille sellaisia uusia katsontakantoja, joita asiakasyrityksessä ei ole osattu aiemmin liittää menetelmäkehitykseen. Vaaitukseen käytet-tävän tekniikan todentaminen yleiskäyttöisillä laitteilla ja tarvittavan ohjauksen suunnittelulla on käytännöt vietävissä yleisempään hyö-dyntämiseen.

3.2.3 Suunnitteluohjelmistojen lujuuslaskentaominaisuuksien hyö-dyntäminen koneistuskiinnikesuunnittelussa

Nykyaikaisten koneistuskeskuksien ominaisuuksien parantuminen asettaa uusia vaatimuksia myös koneistuskiinnittimille. Vanhoille ko-neille sovitetuilla kiinnittimillä voisi uuden koneen ominaisuuksia jäädä hyödyntämättä. Työstönopeuksien ja ennen kaikkea työalueen tarkempi hyödyntäminen mahdollistaa mm. aiemmin kahdessa vai-

- 37 -

heessa tehtyjen koneistuksien tekemisen yhdessä vaiheessa. Kiinnitin-suunnittelulle tämä aiheuttaa haasteita jotka vaativat mm. kiinnitysten keventämistä ja uudelleen sijoittelua.

Esiselvitysvaiheessa haettiin referenssejä tutkimuksista ja muista läh-teistä. Yleissuunta on Wangin ym. mukaan siirtymässä yksittäisistä analyyttisistä ratkaisuista integroidumpaan suuntaan, jossa erityyppi-set tietokoneavusteiset tekniikat ovat osana kiinnittimen suunnittelu-prosessia. Tällä hetkellä ollaan kuitenkin vielä kaukana integroidusta ratkaisusta jossa hyödynnettäisiin eri menetelmiä kuten FEM:iä jäyk-kyysanalyysiä, matemaattista toleranssianalyysiä ja työstörata, ja tör-mäystarkastelua.

FEM-työkalujen käyttö on lähteissä joko hyvin pintapuolista ja nopeaa (kandidaatintyöt) tai monimutkaista ja detaljiorientoitunutta (tieteelli-set artikkelit, perustutkimus). Paikallisten yritysten tarpeeseen vastaisi riittävällä tarkkuudella tuotannon työvälinesuunnittelijan osaamisen tukeminen CAD-avusteisilla laskentatyökaluilla. Elementtimenetel-män eli FEM:in käyttö koneistuskiinnittimien suunnittelussa vaikut-taisi rajoittuvan yleensä suunnitellun kiinnittimen validointiin. Var-sinaisia optimointiongelmia ratkaistaessa (esimerkiksi optimaalisten kiinnityspisteiden suunnittelu) on tehtävä tähän erityisesti räätälöidyn ohjelman avulla. Tässä ollaan siis hyvin ajan hermolla ja tutkimukselle vaikuttaisi olevan tilausta.

Pilottiympäristönä tutkimuksessa toimivat suunnitteluohjelmistot ovat SolidWorks ja Autodesk Inventor.

Inventor Professional-ohjelmistoon sisältyy liikkeen simulointipaketin jolla voidaan simuloida jäykkien kappaleiden dynamiikkaa. Kokoon-panoille voidaan tehdä dynamiikan simulointi joka kuvaa kokoon-panon liikkeiden vaikutuksia tietyllä geometrialla ja reunaehdoilla. Liikettä vastaavat dynaamiset ja staattiset liitokset ja inertiavoimat voidaan siirtää joko Inventorin omaan jännitysanalysointipakettiin tai ulkopuoliseen analysointiohjelmaan (Ansys).

Solidworksin liikesimulointipaketista löytyy Inventoria vastaavat omi-naisuudet dynamiikan simuloimiseen. Perusversiossa (SolidWorks SimulationExpress) on ainoastaan staattinen lujuusanalyysi. Moo-dianalyysiä varten täytyy hankkia Premium-lisenssi. Hyötynä voidaan lisäksi mainita lineaarisen dynamiikan analysointityökalut; harmoni-sen ja muiden herätteiden vasteen laskenta.

- 38 -

Menetelmäkehittäjien käytössä olevilla perustyökaluilla on mahdollis-ta optimoida kiinnitinsuunnittelua. Vertailtaessa eri menetelmillä las-kettuja tuloksia huomattiin niiden olevan vertailukelpoisia. Havaitut erot olivat systemaattisia ja hyvin ennustettavia. Tutkimusta on vie-tävä pidemmälle tuomalla vertailuun vielä todellisesta ympäristöstä mitattu tieto. Tämän tiedon avulla päästään näkemään matemaattisen laskennan mahdollisesti vaatimat korjaukset, että jatkossa laskenta vastaisi entistä tarkemmin ja luotettavasti todellisuutta. Ohjelmistojen mahdollisuuksien hyödyntämiseksi yrityksissä on laadittava suunnit-telijoille suunnattu ohjeistus missä esitellään yksinkertaisten mallien avulla miten laskenta suoritetaan ja tuloksia käytetään.

3.2.4 Pikavalmistusmenetelmän käyttö suunnittelutyössä

Leka-hankkeen tutkimuksessa on keskitytty teknologian käytön vai-kutuksiin suunnittelijan työhön. Teknologian mahdollisuuksien hyö-dyntäminen vaatii ajattelumallin muuttamisen pois perinteisten val-mistusmenetelmien käytöstä. Pikavalmistus mahdollistaa tarkemman materiaalikäytön suunnittelun. Yleisesti puhutaan materiaalia lisää-västä valmistuksesta. Yhtä hyvin voitaisiin puhua materiaalia sääs-tävästä valmistuksesta. Uusi valmistusmenetelmä mahdollistaa tar-kemman komponenttien suunnittelun. Rakenne suunnitellaan entistä enemmän todellisen tarpeen mukaan ilman perinteisten menetelmien (esim. koneistus) rajoituksia. Materiaalia käytetään juuri siellä missä se on rakenteen keston tai toiminnallisuuden kannalta hyödyllisintä.

Pikavalmistuksen tullessa tietoisuuteen se oli suunnattu lähes yksin-omaan muotoilijoille esim. ergonomian kokeiluun. Teknologiaa käy-tetään jatkuvasti laajemmin mm. mekaanisten rakenteiden todentami-seen ja testaamiseen. Tällöin ei välttämättä edes tavoitella sitä, että komponentti lopullisesti valmistettaisiin materiaalia lisäävillä mene-telmillä. Teknologia tuo mukanaan uusia mahdollisuuksia eikä kaik-kia sovelluskohteita ole vielä löydetty. Aiheeseen liittyy samaa kuin tietokoneiden yleistymisen alkuaikoina. Siksi on todettu tärkeäksi tuo-da teknologia tarjolle ja käyttöön niin, että rohkeus uuteen ajatteluun lisääntyisi.

Yhtenä tärkeimmistä tavoitteista on tehdä teknologia tutuksi ja tarjota helpompi pääsy kokeilemaan pikavalmistusta. Leka-hankkeen aika-na on tarkoitus laitehankinnoilla tarjota mahdollisuuksia kokeiluun. Tavoitteena on rakentaa oma ”fablab” missä kaikki pääsisivät itse ko-

- 39 -

keilemaan teknologian käyttöä. Tämän toiminnan hyödyt ovat moni-naiset. Pikavalmistuksen vaikutus ei kohdistu vai suunnittelijoihin ja teknologia orientoituneisiin henkilöihin. Siksi rakennettavan ympäris-tön yksi suurimmista tavoitteista on saada uusia sovelluksia kaikilta elämän aloilta. Sovellukset joiden tarve syntyy täysin uudelta alueelta, ovat parhaita.

Leka-hankkeen aikana tehty tutkimus on avaus uusien hankkeiden suuntaan. Materiaalia lisäävä valmistus kaikkine mahdollisuuksineen on siksi laaja kokonaisuus, että sen tutkimusta on ehdottomasti laajen-nettava. Ensimmäisessä vaiheessa tuodaan teknologia tutummaksi ja pyritään kääntämään ajattelua niin, että menetelmän käytön olisi mu-kana vaihtoehtona perinteisille ja uusia sovelluskohteita löytyisi jat-kuvasti. Seuraavassa vaiheessa tutkimusta tulisi laajentaa käsittämään mahdollisimman suuren valikoiman teknologian mahdollisuuksista. Menetelmä mahdollistaa aiemmin mahdottomien muotojen ja raken-teiden valmistuksen. Esimerkkinä voisi mainita ne tekniikan alat jois-sa rakenteen pinta-ala ja paino ovat merkittäviä. Menetelmän vaikutus tulee varmasti olemaan suuri sekä perinteisien menetelmien laiteval-mistukseen että lopputuotteiden valmistukseen. Valmistusratkaisujen lisäksi teknologian vaikutus logistiikkaan ja vaikkapa huoltotoimin-taan on toimialoja joiden parista löytyisi uusia ja mielenkiintoisia so-velluksia.

Kuva 3.1. Solidoodle 2 3D-tulostin.

- 40 -

Hankkeen puitteissa hankitun Solidoodle 2 –3D-tulostimen avulla voi-tiin käytännössä tutustua valmistusmenetelmän antamiin vapauksiin ja rajoitteisiin suunnittelussa. Tulostimella on tehty kappaleita paitsi tutkimuskäyttöön, myös maksullisena palveluna.

Kesällä 2013 Aalto-yliopiston opiskelijat tekivät Leka-hankkeeseen liittyen tutkimuksen (Honkanen & Kutvonen). Tutkimuksessa käsitel-tiin sekä yleisesti ainetta lisäävää valmistusta ja sen tekniikoita että AM-teknologiaa pohjoissavolaisten yritysten näkökulmasta. Tutki-muksesta ilmeni muun muassa, että ainetta lisäävä valmistus kiinnos-taa yrityksiä, mutta niissä halutaan odottaa teknologian ja palveluiden kehittymistä.

Tutkimukseen liittyi case-tapaus, jossa valmistettiin 3D-tuloste asiak-kaan todellisesta tuotteesta kahdella eri pikavalmistusmenetelmällä. Tuote oli alun perin suunniteltu teräsvalukappaleeksi.

Tampereen Alihankintamessuilla Leka-hanke julisti 3D-tulostuksen ilosanomaa Savonia AMK:n messuosastolla. Lekan tulostin keräsi ym-pärilleen kiinnostuneita messuvieraita keskustelemaan tulostusteknii-kasta ja sen käyttömahdollisuuksista.

Metallin Mestarit 2013 – seminaarissa 21.-22. 11. 2013 esiteltiin ai-netta lisäävän valmistuksen mahdollisuuksia kolmen esitelmöijän voi-min. Heidi Piili Lappeenrannan Teknillisestä Yliopistosta kertoi me-tallien 3D-tulostuksesta, Ville Moilanen, Hetitec Oy:stä näytti, kuinka nykytekniikka mahdollistaa hiekkamuottien 3D-tulostuksen ja Arto Urpilainen esitteli case-tapauksen avulla pursottavaa 3D-tulostinta ot-sikolla Johdatus 3D-tulostukseen.

3.2.5 Kappaleenkäsittelyrobotin vaatimusten ja ympäristön määrit-tely

Ylä-Savossa toimivassa koneistusalan yrityksessä tuli esille tarve in-vestoida kappaleenkäsittelyrobottiin, jollaisesta yrityksellä ei ennes-tään ollut kokemusta. Savonialla ei myöskään ollut aikaisempaa koke-musta koneistuksessa hyödynnettävästä kappaleenkäsittelyrobotista. Yhteistyössä toteutettavan pilottiprojektin tavoitteeksi määriteltiin: ”Monitoimisorvin panostukseen käytettävän kappaleenkäsittelyrobo-tin vaatimusten ja ympäristön määrittely.”

- 41 -

Lähtötilanne oli sellainen, että yrityksellä oli jo tilattuna kyseiseen toi-mintaan suunniteltu monitoimisorvi sekä olemassa olevat ja aikaisem-min valmistetut kappaleet. Näin ollen projekti aloitettiin lähtötietojen tarkastelulla. Ensimmäisenä määritettiin valmistettavien kappaleiden asettamat vaatimukset hankittavalle kappaleenkäsittelyrobotille.

Olemassa olevien tuotteiden perusteella määritettyjen raja-arvojen jäl-keen määriteltiin itse monitoimisorvin ja sen ympäristön asettamat vaatimukset kappaleenkäsittelyrobotille. Robotin ja sen ympäristölle asetettavia vaatimuksia olivat muun muassa robotin kappaleenkäsitte-lyn mahdollistavat työkalut, työkalujen vaihtojärjestelmä, kappaleiden ja aihioiden panostus solussa sekä robotin ja monitoimisorvin välisen tiedonsiirron mahdollisuudet.

Näistä vaatimuksista laadittiin yritykselle tarjouspyyntö, jota yritys hyödynsi robotin hankinnassa. Kyseistä tarjouspyynnön rakennetta sekä siinä huomioituja asioita voidaan myös hyödyntää tulevissa ro-bottihankinnoissa, kuten esimerkiksi Älykäs tuotantosolu –hankkees-sa. Täytyy kuitenkin muistaa, että jokainen automaatiohankinta on ai-nutkertainen ja määritykset täytyy kuitenkin tehdä tapauskohtaisesti. Alla on lista asioista, jotka tulee yleisesti huomioida robottihankinnas-sa:

• Robotin ja työstökoneen välisen tiedonsiirron toteuttaminen• Kuvaus tiedonsiirron toteuttamisesta• Tarrainten puristusvoiman säädettävyys• Kappaleen asemoinnin ja käännön suunnittelu• Panostuslavojen rakenne• Työkalunvaihtojärjestelmä• Aihioiden ja tarvittaessa kappaleiden mittaus

Lähtökohtana oli yrityksellä jo olemassa olevan monitoimisorvin ma-teriaalin käsittelyn robotisointi. Sorvia käytettiin päivävuorossa manu-aalisesti ja automatisoinnin tavoitteena oli ilta- ja yövuorojen hyödyn-täminen miehittämätöntä tuotantoa varten.

Olennaisena osana työstökoneen materiaalin käsittelyn robotisoinnissa ovat työkalut, aihioiden panostus sekä valmiiden osien lavaus. Nämä, yhdessä käsiteltävien tuotteiden kanssa muodostavat kokonaisuuden, jossa jokainen vaikuttaa osaltaan muodostuvaan lopputulokseen. Näi-den tarkastelu on hyvä aloittaa yrityksen tuotteiden ja eräkokojen lis-taamisella ja arvioinnilla. Alussa tuotteiden mitat, valmistusajat ja po-tentiaaliset tartuntatavat listattiin, jonka pohjalta valintoja lähdettiin

- 42 -

pohtimaan. Lähtökohtana tarkastelussa käytettiin soluun sijoitettavaa neljää lavapaikkaa ja lavan kokona EUR-lavaa 1200 x 800 mm.

Robotin tuli pystyä operoimaan vähintään neljällä lavapaikalla, jon-ka mukaan ulottuvuus määräytyi. Käsittelykykyä robotilta vaadittiin painavimpien, 50 kg:n tuotteiden mukaan. Tarjousten pohjalta robotin merkiksi valikoitui Japanilainen Nachi. Koska robotin ulottuvuus vaa-timus oli käsittelykykyä määräävämpi, hankittiin 166 kg:n käsittelyky-vyn robotti.

Pyörähdyskappaleita käsiteltäessä yleisimmät tarraimet ovat yleensä jonkinlaisia kaksi- tai kolmileukatarraimia. Käytettäviin työkaluihin toteutettiin paineilmasuuttimet, joiden avulla sekä karat, aihiot ja kap-paleet voidaan tarvittaessa puhdistaa työkierron aikana. Samoin hyö-dyllinen on ulkoinen paineilmapuhalluspiste, jossa tarrain ja tarvitta-essa tuote voidaan käydä puhdistamassa.

Case-tapauksessa jotkut tuotteet olisivat pituutensa puolesta voineet vaatia kaksileukatarraimen, jolla tuotteita käsitellään ulkopinnalta. Valtaosalle yrityksen tuotteista soveltui kolmileukatarrain. Tämän li-säksi päädyttiin magneettitarraimeen, jota voidaan hyödyntää pyöräh-dyssymmetristen tuotteiden käsittelyyn ulko- ja päätypinnoilta sekä myös epämääräisemmän muotoisiin tuotteisiin. Kolmileukatarraimen etuna hyvä paikoitus, ja se että paikoituksia voidaan tehdä pelkästään myös tarraimella, ilman tuotteen käyttöä erillisessä asemointitelinees-sä. Tuotteesta riippuen, voidaan käyttää sisä- tai ulkopuolista otetta.

Apuna työkalujen suunnittelussa hyödynnettiin simulointimallia ro-botista ja sorvista, jolloin saatiin varmistettua työkalujen toimivuus, sekä robotin optimaalinen sijoittaminen sorvin suhteen.

Valittaessa tarrainta on huomioitava sen maksimi pitovoima. Tuot-teiden ollessa luonteeltaan putkimaisia ja ohutseinäisiä, on vaarana että tarraimella aiheutetaan muodonmuutoksia tuotteeseen. Tarraimen tuotteeseen kohdistamaa voimaa voidaan pienentää paineenalenti-mella, jotta muodonmuutoksien riskiä saadaan pienennettyä. Pai-neenalenninta voidaan ohjata manuaalisesti, robotin I/O:lla portaittain tai analogisella signaalilla jouhevasti. I/O:lla voidaan toteuttaa mag-neettiventtiilien ja paineenalentimen avulla yksinkertainen ratkaisu, jolloin käytössä voi olla kaksi tai useampia painealueita. Analogian avulla voidaan painetta säätää portaattomasti halutulla tasolle. Case-esimerkissä säätö toteutettiin manuaalisesti säädettävällä paineenalen-

- 43 -

timella, jota operattori säätää tarvittaessa tuotteen seinämä vahvuuden mukaan.

Magneettitarraimen osalta tarkempi suunnittelu jätettiin toimittaja toteutettavaksi. Työkalulle asetettiin vaatimukset maksimi käsittely-kyvystä ja sen soveltuvuudesta tietyn halkaisijan putkiosille. Lisäksi määritettiin millaisessa asennossa magneetin kontaktipinnan tulee olla robotin laippaan nähden.

Robotin työkaluun voidaan lisätä älykkyyttä, jotta estetään osan vir-heellisestä asemoitumisesta johtuvat törmäykset. Tarrainten iskujen ääripäihin haluttiin anturointi, joiden kautta saadaan tieto robotin oh-jaukseen tarraimen tilasta. Markkinoilla on myös monipuolisempia antureita joiden avulla saadaan tarkempaa tietoa myös tarraimen lii-keen varrelta.

Molemmat työkalut varustettiin laseranturilla, joiden avulla aihioiden paikka lavalla voidaan hakea ennen poimintaa. Hakua käytetään pai-navammilla ja isommilla aihioilla, jotka panostetaan soluun perintei-sillä kuormalavoilla.

Suunnittelun lähtökohtana oli neljä EUR-lavapaikkaa. Vaikka puhu-taan EUR-lavoista, tuli lavojen olla tarkemmat kuin mitä lastauslavat yleensä ovat, koska poiminta toteutettiin ilman erillisiä haku toimin-toja. Tätä varten toteutettiin laserleikkeistä tarkoitukseen soveltuvat lavat, joiden päälle asetetaan aihiokohtaiset reikälevyt, joihin sahal-ta tulevat aihiot nostetaan. Lavoja varten solussa on topparit, joiden avulla lavat asemoituvat riittävän tarkasti toistuvasti samaan paikkaan. Lavoja on kierrossa useampia.

Nykyaikaiset monitoimisorvit sisältävät monipuoliset ominaisuudet robotin kanssa kommunikointiin. Case-yrityksen monitoimisorvissa oli optiona rajapinta, jonka kautta keskustelut robotin kanssa hoide-taan. Monitoimisorvin ja robotin kommunikointi toteutettiin Ether-Net/IP väylän välityksellä. Robottiin tulee liityntää tukeva kortti jonka kautta yhteys toimii. Tällaisten optioiden valinta ja mahdollinen tule-va konfigurointi tarve tulee ottaa huomioon tarjouspyynnössä.

Perinteisempi toteutustapa on käyttää fyysisiä I/O-signaaleja koneiden kommunikointiin. Tällöin koneiden välinen tiedonsiirto on kuitenkin rajoittuneempaa ja muiden koneiden lisääminen kokonaisuuteen haas-tavampaa.

- 44 -

Leka-hankkeen kautta, tässä esitellyssä robotinhankinta projektissa, oltiin mukana keräämässä tietoa kappaleenkäsittelyrobotiikan vaa-timuksista ja käytännön haasteista. Projektin kautta saatiin kerättyä tietoa ja kokemuksia tämän tyyppisistä sovelluksista ja oltiin mukana totetuttamassa onnistunutta robotti-investointia.

3.2.6 Tuotetiedon hallintajärjestelmän käyttöönotto suunnitteluym-päristössä

Varkauden Savonian kampuksella toeutettavassa Entek EAKR – Teol-lisen mittakaavan energiateknologian kehitysympäristö –hankkeessa rakennetaan pilot – kokoluokan leijupetikattila ja siihen liittyvä lait-teisto eri polttoaineiden ja materiaalien testaamiseen. Hankkeen laitos-suunnittelu tehdään pääosin oppilastöinä. Suunnittelijoita on useita ja tämä aiheuttaa haasteita dokumenttien ja tuotetiedon hallinnassa. Suunnitteludata oli pirstoutunut useille eri medioille ja tämä aiheutti ongelmia versionhallinnassa.

Kuva 3.2. Robottisolu toiminnassa.

- 45 -

Varkauden kampuksella käytetään suunnittelujärjestelmänä Solid-works – 3D-suunnitteluohjelmistoa. Koska Kuopion kampuksella on sama suunnitteluohjelmisto ja kampukset ovat samassa tietoverkossa, oli mahdollista, että Varkauden suunnittelujärjestelmä liitetään osaksi Savonia AMK:ssa käytössä olevaa Solidworks EPDM (Enterprise Pro-duct Data Management) – järjestelmää.

EPDM-järjestelmään kuuluu seuraavat perustoiminnot:• Tietovarasto, vault, jossa suunnitteludata on talletettuna. Vault

antaa vain yhden käyttäjän kerrallaan muokata dokumenttia ja se huolehtii siitä, että tallennettava suunnitteludokumentti on oikein nimetty.

• Työnkulun ja prosessin hallinta, joka huolehtii dokumentin elin-kaaren hallinnasta

• Tuoterakenteiden hallinta, joka huolehtii mm. osaluetteloinnista• Osien hallinta, joka huolehtii mm. vakiokomponenttien hallinnas-

ta• Projektien hallinta

Kuva 3.3. Entek EAKR - Teollisen mittakaavan energiateknologian kehitysympäristö.

- 46 -

Käyttöönotto suoritettiin nopealla aikataululla kesän 2013 aikana. Käyttöönotto sisälsi seuraavat vaiheet:

• Tarvittavien ohjelmatiedostojen asentaminen suunnittelutyöase-miin. Jotta EPDM-järjestelmä saadaan yhdistettyä suunnittelujär-jestelmiin, tarvitsee työasemille asentaa tiettyjä ohjelmistoja, tässä tapauksessa EPDM-client.

• Käyttäjäoikeuksien antaminen järjestelmään. EPDM-pääkäyttäjä hallinnoi järjestelmää ja antaa käyttäjä- ja ryhmäkohtaisia oikeuk-sia tiedostojen ja kansioiden hallinnointiin.

• Koulutus järjestelmän käyttöön. Tiukan aikataulun ja pitkähkön etäisyyden vuoksi Varkauden EPDM-käyttäjät koulutettiin järjes-telmän käyttöön etäyhteyden kautta. Microsoft Lync –ohjelmisto mahdollisti kuvan ja äänen siirron kahden kampuksen välillä.

• Suunnitteludatan siirto järjestelmään. Koska suunnitteludataa oli alusta alkaen käsitelty usealla työasemalla, sitä oli talletettu useisiin paikkoihin ja käyttäjiä oli paljon, osoittautui siirto todella haastavaksi. Suunnittelijoiden piti varmistaa, että käytössä olevat dokumentit olivat ajantasaisia ja syöttää ne EPDM-järjestelmään eli tehdä check in. Kokoonpano koostuu n. 1700 osasta, joten pro-sessi oli työläs. Ensimmäinen check in vaatikin kaiken kaikkiaan lähes kahden viikon työn useammalta suunnittelijalta. Suurin osa ajasta kului erilaisten virhetilanteiden korjaamiseen ja dokument-tien uudelleen nimeämiseen.

Tuotetiedon hallintajärjestelmä on tätä kirjoitettaessa ollut käytössä puolisen vuotta. Vaikka suuri osa käyttäjistä ei ole aikaisemmin käyttä-nyt mitään PDM-järjestelmää, pystyvät he nyt sujuvasti hallinnoimaan dokumentteja ja jakamaan niitä suunnitteluryhmän kesken. Järjestel-mä pakottaa nimeämään dokumentit yksilöllisesti ja tallentamaan ne yhteen, kaikkien saatavilla olevaan tiedostorakenteeseen.

Tuotetiedon hallintajärjestelmän käyttöön oton ohella hankkeen LE-KA-hankkeen puitteissa tehtiin myös suunnittelutyötä, pääasiassa kattilan tukirakenteisiin sekä kulkusiltoihin ja portaikkoihin. Tämän lisäksi Varkauden suunnittelutiimille tarjottiin jatkuvaa tukea ja kou-lutusta suunnittelu- ja tuotetiedon hallintaohjelmien käytössä.

- 47 -

3.2.7 ABOWE

ABOWE (Advanced Concepts for Biological Utilization of Waste) -hanke on mukana synnyttämässä uutta teollista osaamista prosessibioteknii-kassa ja mikrobien ja niiden entsyymien hyödyntämisessä ja tätä kaut-ta lisäämässä alueellista hyvinvointia. Teknologian avulla jalostetaan orgaanisten jätteiden käsittelyä luonnonmukaisella tavalla, samaan tapaan kuin mikrobit hoitavat luonnossa. Jätemateriaaleista tuotetaan arvokkaita kemikaali- ja energiatuotteita, hyödyntämällä mikrobeja ja niiden entsyymejä. Tavoitteena on sopeuttaa ihmisen talous luonnon talouteen, käyttämällä samoja prosesseja kuin luonnossa. Ihmisen ja luonnon yhteistoiminnalla voidaan välttää ympäristöongelmien ka-saantumista ja suunnitella ekologisesti kestäviä tapoja tuottaa energiaa ja kemikaaleja.

Savonia investoi biojalostamon liikuteltavaan pilottilaitokseen, josta Finnoflag Oy tekee yleissuunnitelman. Tekninen suunnittelu toteu-tetaan Savonia Tekniikan toimesta. Suunnitteluun osallistuu myös Ostfalian amk, jonka kanssa Savonialla on double-degree sopimus. Pi-lottilaitos rakennetaan Savonia Tekniikan toimesta. Pilottilaitosta tes-tataan Suomessa, Puolassa ja Ruotsissa erilaisilla jätteillä.

Kuva 3.4. ABOWE pilottilaitteiston kontti.

- 48 -

LEKA osallistui ABOWE-hankkeeseen tuomalla suunnitteluvoimaa pi-lottilaitoksen layout-suunnitteluun ja varsinkin itse bioreaktorin suun-nitteluun. Bioreaktorin suunnittelussa ja valmistuksessa tuli huomioida itse bio-loginen prosessi, valmistustekniikka että reaktorin puhdistettavuus ja huollettavuus. Reaktoriin syötetään jatkuvassa prosessissa jätemateri-aalia ja samalla sieltä saadaan ulos käymistuotetta. Prosessin ylläpitä-miseksi reaktoria tarpeen mukaan lämmitetään tai jäähdytetään. Samal-la reaktoriin syötetään erilaisia kaasuja ja prosessin tilaa tarkkaillaan erilaisilla antureilla. Periaatteeltaan reaktori on melko yksinkertainen levyosista koottu säiliö. Kaksoisvaippa ja suuri erilaisten läpivientien ja yhteiden määrä teki suunnittelusta tiukassa aikataulussa kuitenkin haastavaa. Solidworks – suunnitteluohjelmiston ohutlevyominaisuu-det helpottivat levyosien suunnittelua ja osien toisiinsa sovittamista. Samalla ohjelmisto mahdollisti tiedostojen kääntämisen alihankkijan ohjelmistojen kanssa yhteensopivaan muotoon.

Kuva 3.5. ABOWE reaktori.

- 49 -

Pilottilaitos on tätä kirjoitettaessa koekäytössä ja siitä saatavaa tietoa voidaan käyttää hyödyksi täysimittaisen laitoksen suunnittelussa.

3.3 Tunnustukset

Tutkimusalueen toteutus toimi organisaation osalta LEKA-hankkeen toimintamallin mukaisesti vastaamalla yritysten kanssa suunnitellun tutkimusprojektin toteuttamisesta ja tarvittaessa ulkopuolisen osaami-sen hankkimisella yhteistyöyliopistoista. Seuraavassa on kuvattu tut-kimusorganisaatioon kuuluneet osapuolet ja henkilöiden roolit tutki-muksessa.

• Jouko Turunen, tutkimusalueen ja osaprojektien vetäjä◦ Tutkimusalueen suunnittelu, johtaminen, toteuttaminen ja ra-

portointi, pilottiprojektien toteuttaminen

• Hannu Reiman◦ Tutkimuksen ja pilottiprojektin toteuttaminen, raskaiden ko-

neenosien tarkka paikoittaminen ja pinnoituslaitteiston kehi-tys

• Mikko Huusko◦ Tutkimuksen ja pilottiprojektin toteuttaminen, suunnitteluoh-

jelmistojen lujuuslaskentaominaisuuksien hyödyntäminen koneistuskiinnikesuunnittelussa

• Juhani Niiranen◦ Kappaleenkäsittelyrobotin hankinta –pilottiprojekti

• Arto Urpilainen◦ Tutkimuksen ja pilottiprojektin toteuttaminen, raskaiden ko-

neenosien tarkka paikoittaminen, pikavalmistusmenetelmän käyttö suunnittelutyössä, Entek suunnittelu ja EPDM -käyt-töönotto, ABOWE suunnittelu

3.4 Yhteenveto

Tuotannon työkalut ja menetelmät – tutkimusalueella toteutettiin usei-ta pilottiprojekteja. Projektien toteutuksessa käytettiin hyväksi Savo-nian henkilöstön ja opiskelijoiden osaamista. Projektien aiheet muo-

- 50 -

dostuivat varsin pirstaleiseksi kokonaisuudeksi, josta on vaikea saada aikaan kovin yhtenäistä näkemystä. Kukin pilottiprojekti onnistui kuitenkin sinällään erinomaisesti vaikka kaikkiin niihin jäikin vielä runsaasti tutkittavaa. Näiden onnistumisten myötä on alueen yritysten kehittyminen saatu vietyä taas yhden askeleen pidemmälle.

3.5 Lähteet

Wang: Computer aided fixture design (CAFD): Research and trends 2010.

Honkanen K., Kutvonen R.: Ainetta lisäävä valmistus Pohjois-Savossa – suunnitteluperiaatteet ja yritysten näkökulmia. https://leka-hanke.wikispaces.com/AM-teknologia.

- 51 -

4 Globaalin toimitusketjun hallintaAntti Alonen, Jussi Halme

4.1 Johdanto

Tutkimusalueessa perehdyttiin toimitusketjun hallinnan menetelmiin, työkaluihin sekä alan parhaisiin käytäntöihin. Tavoitteena oli tutkia ja kehittää toimitusketjun hallintaa ja siihen liittyviä työkaluja Pohjois-Savon alueen yritysten tarpeiden kannalta.

Tutkimusalueella keskityttiin globaalin toimitusketjun hallintaan seu-raavilla painopisteillä:

• Mittaristo ja raportointimenettelyt: tutkittiin verkoston hallintaan soveltuvia mittareita ja raportointimenettelyjä

• Toimitusketjun/verkoston simulointi: kartoitettiin vaihtoehdot ja valittiin menetelmä ja työkalu verkoston simuloimiseen

• Laadun ja toimitusvarmuuden parantaminen• Verkoston sujuvuus

Tutkimuksen erityisinä painopistealueina olivat toimitusverkkojen mittaristot sekä simulointityökalujen hyödyntäminen toimitusverk-kojen hallinnassa. Tutkimusalueessa kartoitettiin nykyaikaisten simu-lointiohjelmien ominaisuuksia toimitusverkkojen mallintamiseen liit-tyen.

Savonia on kehittänyt simulointiosaamistaan vuodesta 2000 lähtien alueen tarpeisiin keskittyen lähellä tuotantoa tapahtuviin simulointi-malleihin. Simulointia on kuitenkin käytetty logistisiin tarkoituksiin ja toimitusverkkojen suunnitteluun simulointityökalujen alkuajoista lähtien. LEKA -hankkeessa pyritään tuomaan Savonialle osaaminen jolla vastataan yritysten tarpeisiin globaaleilla markkinoilla.

4.2 Metodit

Tutkimus toteutettiin soveltavana tutkimuksena hyödyntäen Savonian omaan osaamisen lisäksi myös LEKA-hankkeen yhteistyöyliopistojen osaamista tutkimusalueella. Tampereen teknillisen yliopiston tutkija oli mukana 50% työpanoksella sekä perustutkimuksessa että pilotti-projektissa.

- 52 -

Perustutkimuksen osassa keskityttiin pääosin toimitusverkkojen te-hokkuuden ja toiminnan mittaamiseen sekä simulointityökalujen hyö-dyntämiseen. Hallinta ja mittausmenetelmiin liittyen tehtiin kirjalli-suustutkimus ”Global supply chain management and performance measurement” joka on ladattavissa mm. LEKA-hankkeen nettisivuilta.Simuloinnin osalta perehdyttiin simulointityökalujen toimintaperi-aatteisiin sekä kartoitettiin tarkoitukseen soveltuvia simulointiohjel-mia. Kartoituksessa selvitettiin ohjelmien hintoja, ominaisuuksia ja esimerkkisovelluksia niiden käytöstä. Kartoituksen ja kilpailutuksen perusteella hankittiin simulointiohjelma, jota käytettiin pilottiprojek-tien toteutuksessa.

Soveltavan tutkimuksen osalta tutkimusalue jakautui useisiin alueen yrityksissä toteutettaviin pilottiprojekteihin. Hankittua simulointioh-jelmaa käytettiin kahdessa pilottiprojektissa sekä hyödynnettiin Digi-taaliset työkalut -tutkimusalueen SavoniaBikeFactory -oppimisympä-ristön mallintamisessa.

TAVOITTEET

Pilotti 1: Tuoterakenteiden merkitys globaalissa toimitusketjussaPilotti 2: Globaali toimitusketju osa-na kansainvälistä kilpailukykyä

Toimitusverkon simulointi (Tasot 2-3)

Laatujärjestelmämallin kehittäminen

Paineastiatoimittajaverkoston yhteis-työn kehittäminen

Tuotannon simulointi linjatuotan-toon sopivaksi

Kappaletavaratuotannon automaati-on lisääminen

Six Sigma

PROJEKTIT

2 kpl

1 kpl

1 kpl

1 kpl

1 kpl

1 kpl

1 kpl

PILOTTIYRITYS

A

B

C

D

E

F

G

Taulukko 4.1. Pilottiprojektit ja niiden tavoitteet

- 53 -

4.3 Teoreettinen tausta

4.3.1 Mittaristo

Toimitusverkon suorituskyvyn mittaamisella on käytännössä kolme perustehtävää [Melnyk et al. 2004].

1. Toimitusketjun hallinta ja kontrollointi- Mittarit mahdollistavat sen että yrityksen johto ja työntekijä

voivat arvioida ja kontrolloida resurssien suorituskykyä.2. Kommunikointi

- Tieto ja tarve suorituskyvystä saadaan välitettyä sekä sisäisiä että sidosryhmien tarpeita varten mittareiden avulla.

3. Parantaminen- Mittarit mahdollistavat kehityskohteiden paikantamaisen sekä

paljastavat erot suorituskyvyn ja odotusten välillä.

Mittareista saatavan tiedon tulee olla hyödynnettävissä strategisella, taktisella ja operatiivisella tasolla. Käytettävyyden kannalta olisi pa-rempi käyttää muutamaa hyvää, helposti ymmärrettävää suoritusky-vyn mittaria, kuin suurta määrää mittareita joita on vaikeampi käsitellä yhtenä kokonaisuutena. Mittareiden tulee perustua strategiaan, arvoa suorittaviin tekijöihin sekä yritysten ja koko toimitusketjun tavoitteisiin. Mittausjärjestelmää tulee myös päivittää olosuhteiden ja kilpailutilanteiden muuttuessa.

Toimitusketjun mittaristoa määritellessä tulisi myös huomioida seu-raavat tärkeät asiat [Stadtler & Kilger 2008]:

Mittareiden määritelmä: Kun toimitusketjut koostuvat useista yrityk-sistä ja prosesseista, tulee mittareilla olla yhtenäinen määritelmä. Mit-tareita tulee käyttää ja ymmärtää samalla tavalla joka paikassa.

Mittareiden näkökulma: Kaikkien osapuolten tulee olla yhtä mieltä siitä mistä näkökulmasta tietty asiaa mitataan. Esimerkkinä toimitus-varmuus: toimittaja ja asiakas voivat mitata toimitusvarmuutta eri nä-kökulmasta.

Datan kerääminen: Data täytyy kerätä samalla tavalla koko toimitus-verkossa. Yksiköiden tulee olla yhdenmukaiset ja datan luotettavaa ja ajantasaista.

- 54 -

Hankkeen aikana julkaistiin kirjallisuustutkimus ”Global supply chain management and performance measurement”, jossa tarkasteltiin toi-mitusketjun hallintamenetelmiä ja mittariston valintaa.

Hankkeen aikana perehdyttiin Tampereen teknillisen yliopiston A-NET -hankkeen tuloksiin ajatuksena niiden hyödyntäminen toimitusverk-kojen simulointimalleissa. A-NET hankkeessa kehitettiin menetelmä aidon joustavuuden ja aidon ketteryyden mittaamiselle toimitusver-kossa.

Aidolla joustavuudella tarkoitetaan verkoston, yrityksen tai proses-sin ominaisuutta, joka kuvaa kilpailukykyisesti saavutettavissa olevaa suorituskykyä nykyisillä kyvykkyyksillä.

Aidolla ketteryydellä tarkoitetaan puolestaan verkoston, yrityksen tai prosessin ominaisuutta, joka kuvaa kilpailukykyisesti saavutettavissa olevia joustavuuskombinaatioita.

A-NET hankkeen työkalujen avulla voidaan mitata verkostotoimijoi-den mukavuusalueita, eli millä kuormituksella niiden toiminta on vie-lä taloudellisesti kannattavaa. Vaikka verkostotoimija kykenisikin het-kellisesti täyttämään verkoston muuttuvat vaatimukset, onko toiminta kantavalla pohjalla? [Majuri M. 2012, Majuri et al. 2012]

4.3.2 Toimitusverkon simulointi

Teollisuus on käyttänyt simulointityökaluja jo kymmeniä vuosia eri käyttötarkoituksiin. Esimerkkinä simuloinnin käytöstä ja kehityksestä käy hyvin Winter Simulation Conference, alan suurin konferenssita-pahtuma, jota on järjestetty nykymuodossaan vuodesta 1967 lähtien.

Puhtaasti teollisuuden käyttötarkoitukset simulointityökaluille vaih-televat yksittäisten työsolujen, työasemien tai tehtaiden tarkastelusta kokonaisvaltaisiin logistisiin ratkaisuihin ja tuotannon sekä strategian päätöksenteon työkaluihin. Simulointitarkastelun laajuus toimitusket-jussa voidaan määritellä tarpeesta riippuen eri tarkastelutasoihin. Si-mulointimallien käyttöä työsolusta toimitusverkkotasolle on kuvattu alan julkaisuissa jo pitkään, esim. J. Heilala kuvaa simulointimallien käyttämistä eri viidellä eri tarkastelutasolla: työkonetasolla, työsolu-tasolla, tuotantolinjatasolla, tehdastasolla ja yritystasolla. [J. Heilala, 1999]

- 55 -

Simuloinnin eri tarkastelutasojen keskinäinen hyödyntäminen ei ole kuitenkaan ollut käytännössä mahdollista mm. simulointiohjelmien yhteensopivuusongelmista johtuen.

Ajatus LEKA –tutkimuksessa käytetyistä tarkastelutasoista toimitus-ketjun simuloinnissa saatiin Winter Simulation Conference 2012 yh-teydessä olleen MASM -konferenssin puheenvuorosta. Tohtori Kurt Gruber esitteli puheenvuorossaan ”Supply Chain Management in the Semiconductor Industry: Successes and Challenges” miten Infineon Technologies AG käyttää hyväksi simulointia toimitusketjun eri tasoil-la.

Seuraavassa kuvassa (kuva 4.1) esitellään LEKA -hankkeessa muodos-tunut näkemys simuloinnin tarkastelutasoista toimitusverkossa. Eri ta-sojen yksittäiset simuloinnit eivät sulje pois muita käyttökohteita vaan useiden simulointimallien tuloksia voidaan, ja kannattaa, hyödyntää myös muilla tarkastelutasoilla. Esimerkiksi toimitusverkkojen simu-lointimallilla voidaan hakea optimaalista ratkaisua sopivien toimitus-aikojen saamiseksi eri markkina-alueille ja malli antaa tietoa siitä mitä vaikutuksia kysynnän vaihtelulla on tuotantolaitosten toimintaan. Tätä tietoa voidaan käyttää pohjatietona alemman tason simuloinneis-sa tuotantolinjojen optimointiin ja kapasiteettitarkasteluihin. Yksit-täisen solun simulointimallin tuottama kapasiteettitieto taas voidaan käyttää tuotantolinjojen mallien lähtötietona varmistamaan lähtötieto-jen todenmukaisuutta.

Kuva 4.1. Simuloinnin tarkastelutasot toimitusverkossa.

- 56 -

Sopivan mallinnusmenetelmän valinta on olennainen osa simulointi-mallin rakentamista. Toimitusverkon mallinnukseen soveltuvia mene-telmiä on useita. Vuonna 2005 tehdyssä kartoituksessa listattiin neljä yleistä menetelmää toimitusketjun simulointiin: taulukkolaskentamal-lit, system dynamics (SD), dynaamiset tapahtumapohjaiset simuloin-timallit (DEDS) sekä liiketoimintapelit. Näiden lisäksi viimeisen vuo-sikymmenen aikana on yleistynyt myös agenttipohjainen menetelmä (agent-based modeling) jonka vahvuutena on suurten mallien sekä mo-nimutkaisten päättelyketjujen luominen ja hallinta. Agenttipohjaisen menetelmän kasvavaa suosiota selittää myös se, että yhä useampi si-mulointityökalu mahdollistaa sen käytön mallinnusvälineenä. Lisäksi menetelmään liittyvien julkaisujen määrä on lisääntynyt viime vuosi-na huomattavasti, lisäten tietoisuutta sen hyvistä ja huonoista puolis-ta. [Kleijnen 2005, Siebers & al. 2010]

Savonia on keskittynyt tähän saakka lähinnä tapahtumapohjaiseen si-mulointiin (discrete-event simulation) jota käytetään laajasti tuotannon simuloinneissa mutta jota voidaan käyttää myös toimitusverkkojen si-muloinnissa. Simulointiohjelmien tekninen kehitys on mahdollista-nut sen, että uuden sukupolven simulointiohjelmissa voidaan käyttää useita eri simulointimenetelmiä samanaikaisesti. Simulointimalli voi siis rakentua useista eri osista jotka käyttävät eri mallinnusmenetel-miä.

Eri mallinnusmenetelmien käyttö samassa simulointimallissa voi hel-pottaa erityisesti toimitusverkkojen simulointia. Tapahtumapohjaisen simulointimallinnuksen heikkoja puolia voidaan paikata hyödyntä-mällä samassa yhteydessä agenttipohjaista menetelmää.

Perinteisestä tapahtumapohjaisesta simuloinnista käytetään usein ni-mitystä prosessipohjainen simulointi koska sen toiminta on luonteel-taan prosessinomaista ja prosessin osat passiivisia. Tapahtumapoh-jaisessa (prosessipohjaisessa) simuloinnissa simulointimallin kulku määräytyy ajankulun, tapahtumien ja niistä aiheutuvien prosessien perusteella. Simulointimalli aikatauluttaa kronologisessa järjestyk-sessä tapahtumia joista aiheutuu tiettyjä toimenpiteitä mallissa. Esi-merkkinä prosessista seuraavan kuvan mukainen toiminta jossa tuote saapuu työsoluun ajanhetkellä t1. Tämä käynnistää työprosessin, joka valitsee sopivan työohjelman ja sellaisen löytyessä asettaa ohjelman ja suorittaa työn. Työn suorittamisen jälkeen tuote poistuu työpisteeltä. Toiminta on luonteeltaan passiivista ja noudattaa ennalta määrättyjä prosesseja.

- 57 -

Agenttipohjaisessa simuloinnissa malliin luodaan itsenäisiä agentteja, joille voidaan määritellä tavoitteita sekä toimintamalleja. Toimintaan tarvittava älykkyys ja toimintalogiikka rakennetaan niihin sisään sen sijaan että ohjaus tulisi järjestelmältä. Hankitussa AnyLogic-simuloin-tiohjelmassa agenttien toimintamallit luodaan loogisten päättelyketju-jen avulla ja niihin voidaan sisällyttää kaikki tarpeellinen tieto päätös-ten tekemiseksi.

Agentit toimivat aktiivisesti niille määrätyssä toimintaympäristössä, ne voivat muokata toimintaansa tapahtumien perusteella, muistaa historiatietoa sekä vaihtaa informaatiota keskenään. Toimitusketjun simuloinnissa agentteja voivat olla esimerkiksi asiakkaat, työntekijät, organisaatiot tai yritykset.

Kuten edellä mainittiin, agenttipohjaista toimintaa voidaan myös si-sällyttää perinteiseen tapahtumapohjaiseen simulointimalliin. Siinä tapauksessa agenttien toimintaan vaikuttavat tapahtumapohjaisen si-mulointimallin tapahtumat ja esimerkiksi ajan kuluminen, mutta nii-den toiminta perustuu omaan toimintalogiikkaan. Kun jokin tapahtu-ma vaikuttaa agentin toimintaan, noudattaa se parhaaksi katsomaansa tapaa sille määriteltyjen tavoitteidensa saavuttamiseen. Tämä mahdol-listaa monimutkaisten toiminnallisuuksien rakentamisen ja helpottaa varsinkin ihmisiin sekä päätöksentekoon liittyvien toimintojen mallin-tamista. Agenttien toimintalogiikka määritetään simulointiohjelmasta riippuen eri tavalla.

Kuva 4.2. Esimerkki prosessinomaisesta tapahtumasta tapahtumapohjaisessa simu-lointimallissa.

- 58 -

Uuden sukupolven simulointimalleissa mallinnuksen monimutkai-suutta on pyritty selkeyttämään käyttämällä graafisia elementtejä lo-giikan kuvaamisessa. Tämä helpottaa koodin ymmärtämistä ja toimii tiettyyn pisteeseen asti hyvin. Graafisten elementtien käytössä on kui-tenkin rajoituksia, mm. monimutkaisten logiikoiden kuvauksessa, jos-ta johtuen toimintalogiikkaa kirjoitetaan myös ohjelman sisäisellä oh-jelmointikielellä (esim. Java).

Kuvassa 3 on esimerkki työkone-agentille määritetystä, karkean tason ”toiminta / tilakartasta” siten kun se AnyLogic –simulointiohjelmaan mallinnettaisiin. Tilakarttaan on määritetty agentit toimintatilat ja nii-den väliset riippuvuudet sekä riippuvuuksiin vaikuttavat tekijät. Ky-seessä on ylemmän tason kuvaus agentin tiloista ja niiden välisistä riippuvuuksista – tilamuutoksista aiheutuvat logiikkamäärittelyt kir-joitetaan muutostapahtumien alle.

Agenteille voidaan myös määrittää toimintarajat joiden avulla määri-tellään järjestelmän toimintaa ja esim. agentin liikkumisvapautta tai niiden kykyä kommunikoida keskenään. Toimintarajana voidaan käyt-tää esimerkiksi GIS (Global Information System) -pohjaista karttatie-toa. [Siebers et al. 2010, Grigoryev 2012]

Kuva 4.3. Esimerkki yksittäisen agentin (koneen) toimintatiloista [Muokattu Anylo-gic: How to build agent based models. Field service example]

- 59 -

Vuonna 2002 julkaistussa DaimlerChryslerin toimitusketjun agentti-pohjaista simulointia esittelevässä artikkelissa todetaan että toimitus-verkon dynaaminen simulointi soveltuu hyvin toimitusverkon strategi-seen ja taktiseen tarkasteluun. Artikkelissa esiteltiin agenttipohjaiseen menetelmään perustuva simulointimalli jonka avulla pyrittiin vähen-tämään verkoston toimitusviiveitä ja optimoimaan inventaariotaso-ja. Simulointimallin avulla paikallistettiin parannusmahdollisuuksia inventaariotasoissa mutta tulosten esittelyn yhteydessä todettiin että oikeiden mittareiden valinta on kriittistä simulointimallinnuksen on-nistumiselle. [Wilke, 2002]

4.4 Pilottiprojektit

Tutkimusalueessa suoritettiin kahdeksan pilottiprojektia seitsemässä eri yrityksessä. Osa pilottiprojekteista oli laajempia kokonaisuuksia, osa lähinnä opinnäytetyöpohjaista tutkimustyötä.

4.4.1 Tuoterakenteiden merkitys globaalissa toimitusketjussa

Projektin tavoitteena oli yrityksen dokumentaatiomahdollisuuksien tunnistaminen yrityksen sisäisissä ja ulkoisissa prosesseissa. Projek-tissa etsittiin vastausta kysymykseen ”millainen on se ideaalinen do-kumentaatiomalli joka sopii parhaiten massaräätälöitäville, asiakasva-rioituville tuotteille”. Esiselvityksenä toimi kesän 2011 aikana tehty tutkimus uusien työohjeen tekemiseen soveltuvista prosesseista ja toi-mintamalleista.

Projektin toteutettiin 3.10.2011–27.7.2012 ja sen aikana tehdystä tutki-mustyöstä syntyi Pauli Ruotsalaisen diplomityö aiheella ”Tuoteraken-teen ja dokumentaation merkitys kokonpantavuudessa”.

Kolmiulotteisen tuoteinformaation dokumentaatiomalli voisi tehostaa kokoonpano- sekä suunnitteluprosesseja hyödyntämällä olemassa ole-via työkaluja ja yrityksen henkilöstön tietämystä uudella tavalla.

Diplomityössä kuvattu dokumentaatiomalli voi selkeyttää palautteen antamista suunnitteluprosessin aikana luomalla edellytyksiä rinnak-kaissuunnittelun käyttöönotolle. Dokumentaatiomallin avulla voidaan myös tallentaa tuotteisiin sisältyvä implisiittinen tietämys, dokumen-

- 60 -

toimalla suunnitteluhistoriaa suoraan mallidataan - miksi jotain teh-tiin ja miten tähän tilanteeseen tässä osan tai kokoonpanossa piirteessä päädyttiin. Kolmiulotteisen tuoteinformaation parempi hyödyntämi-nen kokoonpanoanimaatioiden kautta voi selkeyttää myös uusien mo-nimutkaisten kokoonpanoprosessien oppimista, eli tehostaa implisiit-tisen kokemusperäisen tiedon syntymistä.

4.4.2 Globaalin toimitusketjun hallinta osana kansainvälistä kilpai-lukykyä

Projektissa Globaali toimitusketju osana kansainvälistä kilpailukykyä tarkasteltiin globaalin toimitusketjun toimintaa päähankkijan näkö-kulmasta. Projektissa tutkittiin ja kehitettiin globaalin toimitusketjun tarkastelua ja hallintaa tukevaa mittaristoa mm. kirjallisuustutkimuk-sen avulla.

Tuloksena kerättiin oleellisia mittareita, joilla voidaan mitata määri-teltyjä menestystekijöitä. Rajallisista resursseista johtuen tuloksena ei kuitenkaan vielä syntynyt valmista mittaristoa/menetelmää yrityksel-le.

Projektiin kuului olennaisena osana simulointiohjelmien kartoitus ja vertailu toimitusketjujen simulointiin soveltuvan ohjelman hankintaa varten. Vaihtoehtoisia ohjelmia oli useita ja selvitys vaati huolellista paneutumista tarvittaviin ominaisuuksiin. Ohjelman valinnan jälkeen perehdyttiin ohjelman käyttöön ja ominaisuuksiin sekä aloitettiin si-mulointimallin rakentaminen.

Simulointimallin osalta malliin kohdistuvat vaatimukset muuttuivat useampaan otteeseen projektin aikana. Tämä johtui osittain yrityksen tarpeista, osittain siitä että ohjelma otettiin käyttöön projektin aikana ja mallinnusta rajoittavat tekijät tarkentuivat vasta ohjelman parem-man tuntemuksen myötä.

Simulointiohjelmat ovat yksinkertaisimmillaankin monimutkaisia oh-jelmistoja joiden käyttöönotto todellisiin simulointiprojekteihin on hidasta. Valitun simulointiohjelman osalta aliarvioitiin opetteluun tar-vittava aika. Syynä tähän ei ole ainoastaan uusi ohjelma vaan asiaan vaikuttaa myös se, että korkeamman tarkastelutason simulointimallit poikkeavat rakenteeltaan olennaisesti tuotannon simulointimalleista.

- 61 -

Toimitusketjujen simuloinnissa on suuri määrä tietoa joka täytyy saa-da luettua ja hyödynnettyä simulointimallissa. Tiedon lukeminen si-mulointimalliin onnistuu suhteellisen helposti ohjelmiston tiedonkä-sittelytyökalujen avulla. Sopivien tietorakenteiden luominen ja tiedon kääntäminen sopivaan muotoon oli kuitenkin ennakoitua hitaampaa ja haastavampaa.

Projektin aikana aloitettiin simulointimallin rakentaminen. Ennakoi-tua suuremmista haasteista johtuen mallia ei kuitenkaan saatu projek-tin aikana täysin valmiiksi.

4.4.3 Toimitusverkon (tuotannon) simulointi

Projekti toteutettiin vuoden 2013 aikana ja sen aikana luotiin tuotan-non simulointimalli pilottiyrityksen suunnitteilla olevasta tuotantolai-toksesta. Koska kyseessä oli vasta suunnittelutasolla oleva tuotanto-laitos, käytettiin lähtötietoina yrityksen olemassa olevaa tietoa linjalla käytettävistä prosesseista sekä sinne tulevasta laitteistosta ja tarvitta-vista resursseista.

Kyseessä oli ensimmäinen toimeksianto AnyLogic –simulointiohjel-malla ja tarkastelutasoltaan se sijoittui tasolle 2-3. Simulointimallin tehdastason tarkastelussa huomioitiin se, että tuotteesta riippuen lin-jalla käytetään yhtä viidestä eri reititysmahdollisuudesta – käytän-nössä siis viisi tuotantolinjaa samassa tehtaassa. Mallin tarvitsemat lähtötiedot voidaan syöttää joko simulointimallin etusivun kautta tai vaihtoehtoisesti excel -tiedoston avulla.

Malli rakennettiin siten että tarkastelua voidaan tarvittaessa laajentaa myöhemmin toimitusketjun ylemmille tasoille.

4.4.4 Laatujärjestelmämallin kehittäminen

Projektin tavoitteena oli luoda dokumenttimalli laatukäsikirjasta me-tallituotteita ja kokoonpanoja valmistaville yrityksille. Dokumenttimal-lin tuli täyttää eurooppalaisen standardin EN ISO 9001:2008 Quality management systems - Requirements (ISO 9001:2008) / Laadunhallin-tajärjestelmät – vaatimukset. Dokumenttimallin tavoitteena on auttaa yritysten laatujärjestelmäkehitystyötä systemaattisen laatujärjestelmän ja sen dokumentoinnin suunnittelussa ja toteutuksessa

- 62 -

Mallin apuna on käytetty lisäksi projektin aikana ns. ulkoisen tarkas-tuslaitoksen tarkistamaa, jo aiemmin auditoitua ja sertifioitua kohde-yrityksen yhteistyökumppanin laatujärjestelmää. Mallin kehittämisen tuloksena syntyi yksi opinnäytetyö ja se käännetään englannin kielelle kansainvälisen insinöörikoulutusohjelman opiskelijoiden OIS-projek-tina.

Mallissa on huomioitu sen mahdollinen laajentaminen toimintajär-jestelmämalliksi, jolloin rakenteeseen voidaan joustavasti lisätä myös ympäristöjärjestelmän (ISO 14001:n) ja työturvallisuusjärjestelmän (OHSAS 18001:n) vaatimukset.

Projektin tuloksena on käytännönläheinen yleinen malli, jonka avulla voidaan laatia yritykselle ISO 9001-pohjainen laatukäsikirja ja liittää siihen tarvittaessa myös standardien ISO 14001:2004 ja OHSAS 18001 vaatimusten täydentämismahdollisuus. Lisäksi mallia voidaan käyttää opetustarkoituksissa.

4.4.5 Paineastiatoimittajaverkoston yhteistyön kehittäminen

Projekti toteutettiin 16.1.2012-15.4.2013 ja sen tavoitteena oli kuvata, analysoida ja kehittää yrityksen tuotteiden tuotantoprosessia tilauk-sesta toimitukseen. Tarkoituksena oli, että toimittajaverkosto pystyy palvelemaan omistajiaan ja asiakkaitaan hyvin, tehokkaasti ja turvaa-maan kilpailukykynsä kilpailijoihin nähden.

Projektin toteutus jakautui kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vai-heessa Topi Piispanen teki opinnäytetyönsä aiheesta ”The production processes of a pressure parts manufacturer” ja toisessa osassa keskityt-tiin pilottiyrityksen toimittajaverkoston kehittämiseen. Kehittämiso-sion toimenpiteisiin kuului toimintatapojen ja rajapintojen kartoitus sekä ongelmakartoitus yrityksen viiden tärkeimmän alihankkijan ja kahden päähankkijan välillä.

Toimintatapojen selvityksen lisäksi verkostossa tehtiin ongelmakartoi-tus ja juurisyyanalyysi, jossa käytettiin kalanruototyökalua ratkaisujen löytämiseksi havaittuihin ongelmiin. Kartoitusvaiheessa kerättiin nä-kemyksiä ongelma- ja kehityskohdista niiden työnjohtajien ja henki-löiden kanssa jotka olivat eniten tekemisissä alihankkijoiden kanssa. Lisäksi sen aikana hahmoteltiin ja suunniteltiin selkeät prosessikaavi-ot kohdeyritysten ja sen alihankkijoiden välisistä prosesseista.

- 63 -

Projektin aikana kerätyistä ongelma- ja kehityskohteista saatiin ratkais-tua tällä tavoin 73%. Lisäksi nimettiin työryhmät selvittämään ratkai-sumahdollisuuksia niille kehityskohteille joihin ei juurisyyanalyysi-palavereissa löydetty ratkaisua.

Esimerkkinä juurisyyanalyysin toiminnasta toimittajaverkoston kehit-tämisessä toimii seuraava, projektin aikana havaittu kehityskohde jos-sa yhden toimijan ääni saatiin kuulumaan.

Verkostotoimija oli pilottiyrityksen lämpökäsittelyyn erikoistunut ali-hankkija. Pilottiyrityksen työnjohtajalta tuli kehitysidea, voisiko eri-koislämpökäsittelyt tehdä nykyisen paikan (Lahden) sijasta Varkaudes-sa. Ongelmana oli, että kuljetukset Lahteen ja takaisin ovat rahallisesti kalliita sekä alati kiristyneet tuotantoaikataulut eivät jatkossa kestä kahden päivän lisäystä. Pahimmassa tapauksessa isoissa projekteissa kuljetuksia tarvitaan seitsemän kappaletta edestakaisin.

Selvityksen perusteella tämä vaikuttaa negatiivisesti tuotteen läpime-noaikaan, nouseviin kuljetuskustannuksiin ja pidentyneeseen toimi-tusaikaan. Syyksi paljastui se, että paikallisella lämpökäsittelijällä ei ole tarvittavia laitteita vaan lähimmät sopivat laitteet löytyvät Lahdes-ta.

Juurisyyanalyysin purkupalaverissa sovittiin että paikallinen lämpö-käsittelyn työnjohtaja selvittää mitä laitteiston hankkiminen maksai-si, hinnoittelee kertahinnan, selvittää loppusijoituspaikan ja järjestää koulutuksen. Lopputuloksena oli että yrityksessä siirryttiin uuteen toi-mintamalliin.

Edellä mainitussa esimerkissä yhden toimijan ääni saatiin kuulumaan ja ongelma ratkaistiin verkoston asiantuntijuuden avulla kun näytti siltä että muutoksesta on hyötyä. Ratkaisu vähentää tuotteen kustan-nuksia, läpimenoaikaa ja lisää koko verkoston toimitusvarmuutta.

Projektin lopuksi järjestettiin verkostopäivät 10.4.2013 jotka jaettiin julkiseen ja yksityiseen osioon. Yksityisessä osiossa oli mukana pilot-tiyrityksen ja alihankkijoiden edustajat, julkisessa osiossa oli mukana myös Savonian oppilaita ja opettajia. Verkostopäivien perusteella voi-daan todeta että verkostoon liittymisessä on selkeitä etuja verkosto-kumppaneille. Verkostossa mukana oleminen ei lisää turhaa byrokra-tiaa, tarjoaa alihankkijoille kanavan välittää toiveita päähankkijoiden

- 64 -

suuntaan sekä tehostaa koko verkoston toimintaa ja sitä kautta paran-taa kilpailukykyä.

Projektin aikana syntyi verkostokäsikirja pilottiyrityksen ja alihank-kijoiden kesken. Lisäksi tuotettiin Savonialle verkostokäsikirjamalli sekä opetusmateriaalia aiheesta ”Toimittajaverkoston kehittäminen”.

Pilottiyritys koki projektin tärkeäksi toiminnalleen ja oli koko projek-tin ajan erittäin aktiivisesti mukana projektissa aivan yrityksen johtoa myöten. Projektin sisäisten palaverien lisäksi yrityksessä seurattiin projektin etenemistä viikoittaisilla seurantapalavereilla.

Palaute projektista oli yhteistyökumppanien taholta erinomainen. Suurimmaksi hyödyksi katsottiin yhteisymmärryksen parantuminen yhteistyön rajapinnoilla sekä syntynyt verkostokäsikirja. Myös projek-tin aikana luotu toimintatapa ongelmien läpikäyntiin ja ratkaisemiseen yhdessä kumppanien kanssa katsottiin tärkeäksi.

4.4.6 Tuotannon simulointi linjatuotantoon sopivaksi

Pilottiprojektissa luotiin laskentamalli tapaukseen varten jossa yritys muuttaa osan tuotantosoluissa tapahtuvasta tuotannostaan linjatuo-tantoon sopivaksi. Simulointityökalu tehtiin Microsoft Excelillä VBA -ohjelmointikielen avulla.

Projektin tuloksina syntyi opinnäytetyönä laskentatyökalu jolla voi-daan simuloida linjatuotantoa. Työkalua testattiin ja siitä tehtiin riittä-vän dynaaminen jotta sitä voidaan hyödyntää myös muiden vastaavi-en tuotteiden simuloinnissa. Lisäksi simulointityökalun lähtötietojen keräysvaiheessa havaittiin muita potentiaalisia kehityskohteita joiden avulla linjatuotantoa saadaan kehitettyä tehokkaammaksi.

4.4.7 Kappaletavaratuotannon automaation lisääminen

Pilottiprojektissa tarkasteltiin pilottiyrityksen tuotanto- ja kuljetusau-tomaation lisäämistä ja toimenpiteiden kannattavuutta. Tavoitteena oli tuotteen läpimenoajan nopeuttaminen sekä lyhyemmän asiakasvaati-musten vasteajan merkitystä asiakastyytyväisyyteen.

- 65 -

Projektiin liittyen toteutettiin yksi insinööritason opinnäytetyö ot-sikolla ”Developing production of printing lines” sekä ylempi amk- opinnäytetyö otsikolla ”Determining productin lot sizes and reorder points in the manufacturing of moulded fibre”.

4.4.8 Six Sigma

Pilottiprojektissa tutustuttiin tilastollisen laadun- ja toiminnankehittä-misen menetelmään nimeltä Six Sigma. Kyseisessä menetelmässä kes-kitytään tilastollisen aineiston käsittelyn avulla osoittamaan, kuinka asiat vaikuttavat toisiinsa ja miten ongelmat olisivat mahdollisesti rat-kaistavissa. Kyseiseen menetelmään liittyvä osaamisen taso on myös standardisoitu, jolloin osaamisen taso osoitetaan Six Sigma -vyön vä-rin avulla. Six Sigma -osaamiseen liittyvät vyötasot ovat seuraavat:

• White Belt• Green Belt• Yellow Belt• Black Belt • Master Black Belt

Six Sigma menetelmä perustuu DMAIC -menetelmällä tapahtuvaan systemaattiseen ongelmanratkaisuun. Kyseisessä menetelmässä mää-ritetään ongelman juurisyy (Define), mitataan lähtötiedot systemaat-tisesti (Measure), suoritetaan mitatulle analyyttiselle tiedolle erilaisia analyysejä tilastollisilla menetelmillä (Analyze), kehitetään esille tul-leita ongelmia, jotta tilanne korjautuisi (Improve) sekä valvotaan, ettei tilanne palaa entiseen (Control).

Menetelmä on tunnettu tehokkuudestaan sekä mittavista tuloksistaan. Esimerkiksi Black Belt tason suorittamisen vaatimuksena on toteuttaa kehittämisprojekti, jonka vuosituotto tavoitteena on 50 000€–100 000€.Projektin pääasiallisena toteuttajana toimi TKI-asiantuntija Juhani Nii-ranen, joka osoitti saavuttaneensa Green Belt -osaamistason osallistu-malla kyseiseen koulutukseen ja suorittamalla osaamistason vaativan Green Belt -projektin. Tämä projekti toimi myös Leka-hankkeen pilot-tiprojektina tilastollisen kehittämisen osalta.

Projektissa toteutettiin DMAIC-projekti kohdeyrityksen tiettyjen tuot-teiden toimitusvarmuuden parantamiseksi. Työ aloitettiin tutustumal-la kyseisten tuotteiden valmistusketjuun sekä kirjaamalla ylös mahdol-

- 66 -

liset seikat, jotka toiminnan tasoon oleellisesti vaikuttavat. Kyseisiin seikkoihin pyrittiin lisäksi löytämään numeeriset seurantatiedot, jotta voitiin numeerisesti mitata kehittämistyön tarvetta ja tuloksia. Näistä saatiin muodostettua tiedonkeruu suunnitelma.

Määrittelyvaiheen jälkeen toteutettiin tiedonkeräys tiedonkeruu suun-nitelman mukaisesti. Tuloksena saatiin runsaasti tietoa mm. asiakkaan tilauskäytänteistä, yrityksen tilauskäsittelystä, tilausten siirrosta tuo-tantoon sekä tuotannon läpimenosta. Tiedot kerättiin selkeisiin taulu-koihin, joista ne voitiin kopioida tiedonkäsittelyssä käytettävään Mini-tab -ohjelmaan. Toinen käyttökelpoinen, office -ohjelmiin integroituva ohjelmisto olisi QI Macros. Tietoa käsiteltiin erilaisilla Minitab -sovel-luksen työkaluilla.

Analyysivaiheen avulla päädyttiin tulokseen, jossa ongelmaksi muo-dostui puutteellinen toiminnan- ja tuotannonohjaus. Tuotteiden läpi-menoaika oli moninkertainen verrattuna tilauksille vaadittuun toimi-tusaikaan, joten siitä seuraa usein viivästyksiä. Ongelman ratkaisuksi ehdotettiin Kanban-järjestelmää komponenttien varastointiin. Yritys ei ole vielä ottanut ehdotusta käyttöön, mutta se sisältyy heidän suun-nitteleman kehittämishankkeen sisältöön.

Pilottiprojekti toi lisää Six Sigma osaamista Pohjois-savon alueelle sekä osoitti, miten PK-yrityskin voi hyödyttää systemaattista ongel-manratkaisua. Projektin jälkeen alueen yritykset ovat olleet erityisen kiinnostuneita Six Sigma osaamisesta ja yritysten edustajia on osallis-tunut alueella järjestettyihin koulutuksiin. Projekti toi osaamista myös Savonia-ammattikorkeakoululle.

Projekti osoitti myös selkeästi sen, kuinka väärä kuva yrityksen toi-mijoilla voi olla ongelmien varsinaisista juurisyistä. Tässäkin tapauk-sessa yrityksen edustajat arvelivat viivästysten syyksi muun muassa alihankinnan työvaiheita sekä materiaalitoimituksista aiheutuneita viivästyksiä. Tutkimuksessa kuitenkin osoitettiin, ettei kyseisillä asi-oilla ollut viivästyttävää merkitystä.

4.5 Tunnustukset

Tutkimusalueen toteutus toimi organisaation osalta LEKA-hankkeen toimintamallin mukaisesti vastaamalla yritysten kanssa suunnitellun

- 67 -

tutkimusprojektin toteuttamisesta ja tarvittaessa ulkopuolisen osaami-sen hankkimisella yhteistyöyliopistoista. Tutkimusalueella toteutettiin useita opinnäytetöitä ja opiskelijat osallistuivat tutkimusprojekteihin. Seuraavassa on kuvattu lyhyesti tutkimukseen ja pilottiprojektien to-teutukseen osallistuneet henkilöt ja heidän roolinsa projektien toteu-tuksessa:

• Antti Alonen, tutkimusalueen ja osaprojektien vetäminen• Jussi Halme, asiantuntija, TTY, kirjallisuustutkimuksen kirjoitta-

minen• Mikko Mattila, asiantuntija, Aalto yliopisto• Kai Kärkkäinen, asiantuntija• Petteri Heino, asiantuntija, osaprojektien vetäminen• Jarmo Pyysalo, asiantuntija• Juhani Niiranen, asiantuntija, osaprojektin toteutus• Pauli Ruotsalainen, projekti-insinööri, diplomityö, osaprojektin

toteutus• Teuvo Heikkinen, projekti-insinööri, osaprojektin toteutus• Topi Piispanen, projekti-insinööri, osaprojektin toteutus• Veronika Pepoeva, opinnäytetyö, osaprojektin toteutus• Matti Kinnunen, opinnäytetyö, osaprojektin toteutus• Ville Hämäläinen, opinnäytetyö, osaprojektin toteutus• Jari Pietiläinen, opinnäytetyö, osaprojektin toteutus

4.6 Osaamisen, tiedon ja kokemuksen levittäminen

Tutkimusalueella syntyi useita opinnäytetöitä projektien yhteydessä. Pilottiprojekteja ja niiden tuloksia esiteltiin esimerkiksi alihankinta-messuilla ja LEKA-hankkeen järjestämien seminaarien yhteydessä.

Tutkimuksen tuloksia on julkaistu myös LEKA:n Wikispace –ympäris-tössä josta löytyy mm. kirjallisuustutkimus toimitusverkon suoritus-kyvyn mittaukseen liittyen, tuoterakenteisiin liittyvä diplomityö sekä verkostokäsikirjamateriaali.

- 68 -

4.7 Yhteenveto

Tutkimusalueella tutkittiin globaalin toimitusketjun hallintaan sovel-tuvia menetelmiä painottuen erityisesti simulointiin ja mittaukseen. Asiat liittyvät olennaisesti toisiinsa, sillä simulointimalli ei voi tuottaa oikeanlaista tulostietoa mikäli sen käyttämät mittarit ovat erilaisia kuin tarkastelun alla olevassa järjestelmässä. Mittariston yhteensopivuu-teen vaikuttaa myös se, minkä tarkastelutason mallista on kyse ja mikä on simulointimallin tarkoitus. Tutkimusalueen yhtenä tavoitteena oli lisätä tietämystä globaalin toimitusverkon hallinta- ja mittausmenetel-mistä. Toimitusketjun suorituskyvyn mittausta selvitettiin kirjallisuus-tutkimuksessa jonka lisäksi perehdyttiin A-NET hankkeen tuloksiin ketteryyden ja joustavuuden mittauksen ja määrittelyn osalta.

Lisätietoja

Piispanen, T.2012, The production proces-ses of a pressure parts manufacturer

Pietiläinen, J.2012, Developing productivity of printing lines

Pepoeva, V.2014, Production system simu-lation: Calculation model for local and line production systems

Kinnunen M.2014, Laatu- ja toimintajärjes-telmämalli metallituoteyrityksille

Hämäläinen, V.2013, Determining Producti-on Lot Sizes and Reorder Points in the Ma-nufacturing of Moulded Fibre

Ruotsalainen P.2012, Tuoterakenteen ja do-kumentaation merkitys kokoonpantavuu-dessa

Halme J. 2012, Global supply chain manage-ment and performance measurement, litera-cy review

Kpl

4

1

1

1

Väylä

Opinnäytetyöt(insinööri, amk)

Opinnäytetyöt (ylempi amk)

Diplomityöt

Muut julkaisut

- 69 -

Projektin aikana toteutui muutama ennakoitu riski. Markkinatilantees-ta ja sekä Savonian että yhteistyöyritysten resurssirajoitteista johtuen useamman pilottiprojektin toteutusaikataulu muuttui suunnitellusta. Tämä ei kuitenkaan vaikuttanut projektien lopputuloksiin merkittävis-sä määrin.

Asia nousi esille myös yrityskumppanien osalta. Kerätyssä palauttees-sa nostettiin esille se, että tämänkaltaiseen kehitystyöhön osallistuvan yrityksen tulee varmistaa riittävä henkilöresurssi projektin onnistumi-sen varmistamiseksi. Laajemmat projektit vaativat käytännössä koko-aikaisen työntekijän tekemään selvitystyötä ja kokoamaan selvitettyjä asioita selkeiksi kokonaisuuksiksi.

Simuloinnin osalta tutkimustyö jäi vielä hieman kesken. Hankkeen aikana suoritettu ohjelmistojen kartoitus ja vertailu oli ennakoitua haastavampaa. Tarjolla on useita ohjelmistoja simulointia varten joista kaikilla on omat hyvät ja huonot puolensa. Ohjelmien vertailussa ja selvitystyössä hyödynnettiin Savonian ja PKAMK:n ISAT-yhteistyötä heillä käytössä olevan SIMUL8-simulointiohjelman osalta.

Valitun ohjelman tuli soveltua hyvin toimitusketjun simulointiin halu-tuilla mallinnusmenetelmillä sekä olla hintaluokaltaan ja ominaisuuk-siltaan sellainen että myös alueen pk-yritykset voivat sitä hyödyntää. Tältä osin onnistuttiin hyvin, sillä valittu ohjelma osoittautui toimi-vaksi ratkaisuksi toimitusverkkojen ja tuotannon simulointia varten. Saatujen kokemusten perusteella Savonia päätyi hankkimaan kyseisen simulointiohjelman myös opetuskäyttöä varten.

Hankkeen aikana tehtyjen simulointimallien osalta todettiin että eri tarkastelutasojen simulointimallien linkitys onnistuu ongelmitta sa-man ohjelman sisällä. Eri ohjelmien väliset linkitykset ovat teknises-ti mahdollisia mutta ohjelmista ja niiden rajapinnoista riippuen työ-läämpiä toteuttaa.

Tutkimusalueella syntyi opinnäytetöiden ohessa myös runsaasti ope-tusmateriaalia mm. laadunhallintaan ja verkostoyhteistyöhön liittyen.

- 70 -

4.8 Lähteet

Jussi Halme, ”Global supply chain management and performance me-asurement, literature review”, 2012

Majuri M. 2012. ”A-NET –tutkimushankkeen tuloksia: Ketterän ver-koston työkalut”. Viksusti verkostossa –seminaari, 10.10.2012

Majuri M., Perälä T., Pesonen J., Tuokko R. 2012. ”A-NET Vision, Map-ping and Managing of Capabilities in Supply Networks”. Final Report

Melnyk S.A., Stewart D.M., Swink M. 2004. ”Metrics and performan-ce measurement in operations management: dealing with the metrics maze”. Journal of Operations Management 22(3): 209–217.

Stadtler H., Kilger C. 2008. ”Supply chain management and advan-ced planning. Concepts, Models, Software and Case studies”. 4th ed. Springer-Verlag, Berlin, Germany.

Kleijnen, J.P.C. (2005) ”Supply chain simulation tools and techniques: a survey”, International Journal of Simulation & Process Modelling, Vol. 1, Nos. 1/2, pp.82–89

Heilala J. 1999, ”Use of simulation in manufacturing and logistics sys-tems planning”

Siebers PO, Macal CM, Garnett J, Buxton D and Pidd M (2010) ”Disc-rete-Event Simulation is Dead, Long Live Agent-Based Simulation!”. Journal of Simulation, 4(3) pp. 204-210.

Wilke, J. 2002, ”Using agent-based simulation to analyze supply chain value and performance.” In: Supply Chain World Conference and Ex-position, New Orleans. 2002. p. 22-24.

Grigoryev I., 2012, ”AnyLogic 6 in Three Days”, First edition, Anylogic North America.

- 71 -

5Digitaaliset työkalut ja menetelmät toimitusverkostossaAntti Alonen, Esa Hietikko, Kai Kärkkäinen ja Riku Meklin

5.1 Johdanto

Digitaaliset tuotannon ja tuotekehityksen työkalut ja menetelmät muo-dostavat nykyisin kriittisen osan tuotantoyritysten toiminnassa. Työka-lujen ja menetelmien tuntemus, hallinta ja hyödyntäminen ovat usein ratkaisevia, kilpailukykyä ylläpitäviä tekijöitä kiristyvillä, globaaleilla markkinoilla. Digitaalisuutta tarvitaan kaikilla yrityksen toiminnan osa-alueilla mutta erityisesti tuotantoon ja tuotekehitykseen liittyvissä toiminnoissa kehitys digitaalisuuden osalta on ollut viime vuosikym-meninä nopeaa.

Erityisen selkeästi digitaalisuuden hyödyt tulevat esille silloin, kun sitä voidaan hyödyntää yritysten sisäisten toimintojen lisäksi yritysten välisessä kommunikaatiossa. Toimitusverkoston tehokkuus voidaan tällöin virittää entistä korkeammalle tasolle. Myös osaamisen kehittä-misessä digitaalisuus on vahva vaikuttaja. Sekä tutkintoon johtavassa että täydennyskoulutuksessa on nykyisin välttämättä hyödynnettävä digitaalisuutta sekä itse oppimisprosessissa että opittavien asioiden osalta.

Tämän tutkimusalueen alle on kerätty digitaaliseen koneenrakennuk-seen ja ohjelmistotyökaluihin liittyviä pilottiprojekteja joita ei ole suo-raan voitu luokitella muiden tutkimusalueiden alle.

Taulukko 5.1. Pilottiprojektit.

TAVOITTEET

SavoniaBikeFactory – virtuaalinen oppimisympäristö

Pinnoituksen simulointi

Tiedonsiirto toiminnanohjausjär-jestelmien rajapinnassa (ERP-ERP)

Kattilasuunnittelun ohjeistukset

PROJEKTIT

1 kpl

1 kpl

1 kpl

1 kpl

PILOTTIYRITYS

Savonia

Savonia

A

B

- 72 -

5.2 Pilottiprojektit

5.2.1 SavoniaBikeFactory

Virtuaalisia oppimisympäristöjä on hyödynnetty useissa yhteyksissä vuosien mittaan. Monet ympäristöistä ovat pohjautuneet simulointi-menetelmiin, joiden avulla kyetään rakentamaan hyvin todellisuutta vastaavia oppimistilanteita. Tehdasympäristön kuvaaminen simu-laatiomallilla on kuitenkin haastava tehtävä sen monimutkaisuuden takia. Haastavuutta lisää se, että toimintaan liittyy hyvin paljon epä-varmuustekijöitä ja toimintaprosessit sisältävät paljon inhimillistä toi-mintaa, jonka mallintaminen on haasteellista.

Savonia-ammattikorkeakoululla on perinteitä moottoripyörän käytöstä oppimisen tukena. Tämä sai alkunsa, kun kone- ja tuotantotekniikan koulutusohjelmassa pohdittiin tuotetta, jonka avulla koneinsinöörien pirstaleiseen opetussuunnitelmaan saataisiin kokonaisuuden yhteen nivova tuote. Valinta kohdistui moottoripyörään, koska sen rakenne on riittävän yksinkertainen tarjoten kuitenkin riittäviä haasteita. Toisaalta se on myös nuoria kiinnostava kohde.

Tämän ajatuksen pohjalta käynnistyi kehitysprojekti vuonna 2007. Hankkeen tavoitteena oli rakentaa moottoripyörän prototyyppi (Savo-nia Chopper, kuva 5.1) testaten samalla joitakin pilottiopintojaksoja, jotka oli rakennettu sen ympärille. Esimerkiksi mekaniikan opintojak-sossa opiskelijoiden piti suorittaa laskelmia moottoripyörän jarrujär-jestelmän mitoittamiseksi. Projekti sai jatkoa vuonna 2009, kun uuden moottoripyörämallin suunnittelu alkoi. Katupyörä StreetBee oli esillä mp-messuilla vuonna 2012.

Kuva 5.1. Savonia Chopper.

- 73 -

Moottoripyörien myötä kone- ja tuotantotekniikan koulutusohjelman opetus on kehittynyt kohden laajempaa kokonaisuuden hallintaa. Ei riitä, että koneinsinööri ymmärtää moottoripyörän toiminnan ja ra-kenteen. Hänen on ymmärrettävä myös kuinka moottoripyörä voidaan valmistaa. Tästä lähtökohdasta moottoripyörän ympärille on kehitetty myös kuvitteellista tehdaskokonaisuutta, jota tässä dokumentissa ku-vataan.

Tekniikan opetus ja oppiminen ovat haastava tehtävä, koska kehitys alalla kulkee huimaa vauhtia eteenpäin. Tämän vuoksi opetussuun-nitelmia joudutaan kehittämään jatkuvasti. Opittavan aineksen määrä lisääntyy samalla kun opetuksen kontaktitunnit vähenevät. Pedagogit ovat kehittäneet useita oppimisteorioita ongelman ratkaisemiseksi. Ehkä tunnetuimmat menetelmistä ovat Kolbin kehä (kuva 5.2) ja Pro-ject based Learning (PBL).

Perinteinen luento-opetus on esimerkki passiivisesta oppimistyylis-tä, jossa opiskelijat kuuntelevat ja tekevät muistiinpanoja, mutta eivät yleensä osallistu aktiivisesti oppimistapahtumaan. Projektioppiminen sen sijaan edellyttää opiskelijoilta aktiivista ja vastuullisempaa roolia. Projekteissa työskentely edellyttää opiskelijoilta laajempaa näkemystä omasta ammatistaan sekä kykyä kommunikointiin ja tiimityöskente-

Kuva 5.2. Kolben kehä.

- 74 -

lyyn. Heidän on myös kyettävä toimimaan monialaisesti ja integroi-maan useassa opintojaksossa hankittua osaamista kokonaisuuden eteenpäin viemiseksi.

Pilottiprojektin aikana SavoniaBikefactory:n toiminta kuvattiin IFS toiminnanohjausjärjestelmässä. Kuvauksen lähtötietoina olivat suun-nittelun tuottama rakennekuvaus sekä tuotannon simulaatiomalli.

Massaräätälöinnin periaatteita noudattaen asiakkaalle tarjotaan moot-toripyörästä tiettyjä konfiguroitavia ominaisuuksia, jotka toteutuvat ennalta suunnitelluilla moduuleilla ja nimikkeillä. SavoniaBikefac-toryn tuotantomuodoksi valittiin ”Assembly To Order” (ATO), jolloin tilauksen kytkeytymispistettä saatiin siirrettyä lähelle asiakasta. Tuo-tannonohjauksen filosofia perustuu tuotantovauhtiohjaukseen, joka nojaa ERP:n MRP-laskentamalliin: reititystietojen pohjalta lasketaan vaiheiden aloitusajankohdat, ja kuhunkin vaiheeseen sidottujen osien tulee olla käytettävissä vaiheen alkaessa, onpa kyseessä osto- tai val-mistettava nimike.

IFSin käyttöönoton ensimmäisessä vaiheessa määritettiin tuoteraken-ne ja nimikkeet sekä tuotannon vaiheet ja niiden kytkentä.

Kuva 5.3. Moottoripyörän rakenteen ja tuotannon vaiheiden kytkentä.

- 75 -

Kokoonpanolinjan vaiheistus sisältää kuusi kokoonpanovaihetta. Taka- ja etuhaarukan asennus ja sähkövarustelua edeltää setitys, joka tulee olla valmis ennen varsinaista kokoonpanovaihetta. Setityksellä tarkoitetaan kokoonpanolinjalla tarvittavan nimikkeistön kasaamista esim. siirreltävään hyllykköön. Setitystä varten IFSiin perustettiin val-mistettava koontinimike, mikä mahdollistaa oikea-aikaisen setityksen. Nimikkeiden ja vaiheistuksen kytkennällä saavutetaan se, että nimike ohjautuu järjestelmässä kullekin setitys ja kokoonpanovaiheelle oikea-aikaisesti. Periaatteessa koko tuotantolinjaa voitaisi ohjata yhdellä vaiheella, ERPin MRP ajo pyytäsi kaikki nimikkeet jo valmistuksen alkaessa. Tämä aiheuttaisi turhaa varastointia ja vaihto-omaisuuden kasvua.

Tämä esimerkki perustuu siihen, että SBF on kokoonpanotehdas ts. kaikki tarvittavat alikokoonpanot ja komponentit ovat tilausnimikkei-tä. ERPin näkökulmasta valmistettava tuote valmistetaan varastoon, josta se toimitetaan. Valmistettava moottoripyörä on kuitenkin tilaus-ohjautuva ts. niitä ei etukäteen valmisteta varastoon vaan uusi tilaus aiheuttaa järjestelmässä uuden valmistustilauksen.

Kokoonpanolinja koostuu kuudesta vaiheesta, joiden kesto tasoitettu neljäksi tunniksi. Eli kahdessa vuorossa SBF:stä valmistuu 4 moottori-pyörää päivässä ja 880 moottoripyörää vuodessa. Setitykset eivät vai-kuta kokoonpanolinjan tahtiaikaan.

SavoniaBikefactory:n suunnittelunimike voidaan siirtää suoraan So-lidWorks-suunnitteluohjelmistosta IFS toiminnanohjausjärjestelmään. Tuotetietoja hallitaan SolidWorks Enterprise PDM –sovelluksella, joka varmistaa sen, että SBF:n henkilökunnalla on aina käytettävissä suun-nitellun tuotteen/osan viimeisin versio mallista ja piirustuksesta.

Kuvauksen lähtötietoina ovat suunnittelun tuottama 3D-mallit, piirus-tukset/työnkuvat ja mahdolliset kokoonpanot tai alikokoonpanot.

ERP:iin siirtovaihe sisältää kaksi vaihtoehtoa:• Yksittäisen nimikkeen siirto• Tuoterakenteen siirto

IFS:n puolelle siirretty rakenne, jossa on komponentteja, sisältää siir-ron jälkeen vain valmistusnimikkeitä. IFS:n rakenne vaatii oikein toimiakseen alimman rakennetason komponenteiksi ostonimikkeen.

- 76 -

Perustetun rakenteen alimpien tasojen alle on vielä avattava ostoni-mikkeet, mistä kyseiset rakenteen mukaiset komponentit valmistetaan.IFS on järeä toiminnanohjausjärjestelmä, jonka lisäksi SBF:n tuotan-non ohjausta hoidetaan kevyemmällä ja lähinnä hienokuormituksen hallintaan tarkoitetulla Delfoi Planner Lite -sovelluksella. Se on visu-aalinen ja helppokäyttöinen työväline jokapäiväiseen tuotannonoh-jaukseen. Kuten yleensäkin järjestelmän käyttöönotto vaatii suuren määrän syöttötietoja toimiakseen. Koska kyseinen työ on käytännössä kertaluontoinen voi järjestelmän käyttö olla nopeasti hyvinkin teho-kasta.

SavoniaBikeFactoryn oppimisympäristön keskuksen muodostaa wiki-sivusto (http://savoniabikefactory.wikispaces.com), jota päivitetään jatkuvasti uusien aikaansaannosten ilmestyessä. Oppimisympäristöön kuuluvat edellä mainitut tietojärjestelmät:

• SolidWorks 3D-suunnitteluohjelmisto• SolidWorks Enterprise PDM tuotetiedon hallintajärjestelmä• IFS-toiminnanohjausjärjestelmä• Delfoi Planner Lite -tuotannonohjausjärjestelmä• Tehtaan simulointimalli• Moodle -oppimisympäristö

Kokonaisvaltaisen virtuaalisen oppimisympäristön käyttö on osoittau-tunut tehokkaaksi tavaksi parantaa oppimistuloksia. Opiskelija saavat paremmat valmiudet osallistua jo opintojensa aikana ylemmillä vuo-sikursseilla yritysten toimeksiantojen perusteella toteutettaviin pro-jektiopintoihin ja edelleen nopeamman perehtymisen työelämään val-mistumisen jälkeen. Opiskelijat tottuvat myös toimimaan oman alansa edustajana monialaisissa yhteisöissä.

Jatkossa ympäristöä tullaan edelleen kehittämään kattamaan laajempia tuotantoyrityksen toimintoja mukaan lukien sen toimitusverkosto.

5.2.2 Tiedonsiirto toiminnanohjausjärjestelmien rajapinnassa (ERP-ERP)

Pilottiprojektissa tutkittiin ja kehitettiin tuote- ja tilaustiedon siirtoa päähankkijan ja alihankkijan välillä. Tavoitteena oli rakentaa auto-maattinen järjestelmä, jonka avulla saadaan vähennettyä tilausten vas-taanottoon sisältyvää manuaalista työtä sekä tuotua esiin tilauksissa tapahtuvat virheet varmasti ja nopeasti. Tämä vaatii luonnollisesti sen,

- 77 -

että järjestelmä kykenee siirtämään tietoa eri toiminnanohjausjärjestel-mien välillä. Järjestelmä oli tarkoitus suunnitella geneeriseksi siten, että se toimisi myös muiden kuin pilottiprojektissa käytettyjen erp -jär-jestelmien välillä.

Tutkimustavoitteiksi määriteltiin mm. seuraavia asioita:• alihankkijan valmistukseen tarvitsemien tietojen määrittely• tietojen muuttaminen yhtenevään muotoon ja nimeämiskäytäntö-

jen standardisoiminen• rajapinnan teknisten mahdollisuuksien määrittäminen• tiedonsiirron testaus ensin yhteen ja myöhemmin kahteen suun-

taan• tiedonsiirron automatisointi

Ensimmäisenä tutkimushaasteena projektissa oli siirrettävän tiedon määrittely. Mikä tieto on sellaista jonka täytyy siirtyä järjestelmien vä-lillä ja mitä ongelmia tiedonsiirrossa nykyisillä tavoilla on havaittu.

Siirrettäväksi tiedoksi määriteltiin ostotilaukset ja niiden osalta seu-raavat tietokentät:

• Tarjous/viite• Ostotilaus• Toimitusosoite• Viitteemme• Rivitiedot• Tilauksessa voi olla useita tuotteita joiden tiedot on eritelty riveillä• Nro: nimikenumero• Rev: revisionumero• Toimituspäivä• Määrä• Yksikköhinta

Määrittelyvaiheessa havaittiin lukuisia ongelmia joista poimittiin sel-laiset joiden korjaamisen katsottiin olevan mahdollista ja tuottavan selkeää hyötyä yrityksille. Yksi tällaisista ongelmista on piirustusten versiointi.

Mahdollisiin tiedonsiirtotapoihin perehtymisen jälkeen valittiin lä-hestymistavaksi erillinen välittäjäohjelma, joka käy noutamassa tiedon toisesta järjestelmästä, mahdollistaa tiedon muokkauksen, hälytykset, yms. jonka jälkeen tieto voidaan joko automaattisesti tai manuaalisesti

- 78 -

siirtää toiseen järjestelmään. Lähestymistapa valittiin sen mukaisesti että se olisi mahdollisimman helppo yleistää myös muihin järjestel-miin.

Välittäjäohjelma sijaitsee alihankkijan koneella ja tieto siirtyy alku-vaiheessa yksisuuntaisesti päähankkijan järjestelmästä alihankkijan järjestelmään. Ohjelmasta pyrittiin tekemään modulaarinen siten, että siihen olisi helppo rakentaa lisämoduuleita joiden avulla tietoa voi-daan noutaa ja viedä erilaisiin ERP-järjestelmiin.

Tämän suhteen tehtiin kompromissi siten, että ohjelmaa rakentaessa pyrittiin luomaan modulaarinen ohjelmarakenne, mutta vain mikäli se ei vaarantanut pilottiprojektin onnistumista.

Tutkimustyössä perehdyttiin IFS:n ja Lemonsoftin rajapintaominai-suuksiin ja mahdollisiin ohjelmointitekniikoihin. Lisäksi tehtiin alus-tava versio välittäjäohjelmasta ja siihen rakennettiin erilaisia rajapinta-ominaisuuksia ERP-järjestelmiin kytkeytymistä varten.

Pilottiprojektin kohteena oli yritys, jolla on käytössä Lemonsoft erp-järjestelmä. Kyseinen yritys on erään päätoimittajan alihankkija. Tie-toa alihankkijan Lemonsoft-järjestelmään noudetaan päätoimittajan IFS-järjestelmästä, johon on rakennettu oma rajapinta toimittajaverk-koa varten. Tämä rajapinta toimi pilottiprojektin tapauksessa tietoläh-teenä. Rajapinta eroaa ”puhtaasta” IFS-järjestelmästä mm. kenttien ni-mien osalta, mutta toiminnan periaate säilyy samana.

Pilottiprojektin selvitysvaiheen perusteella tarpeita olivat: • Automaattinen uusien tilaus-, tilausrivi- ja nimikepohjien täyttö

normaali ja jonotilauksilla• Automaattinen tilaus- ja tilausrivimuutoksien päivitys• Automaattinen nimike revisioiden ja piirustusten päivitys• Asiakkaalle lähetettävät tilausvahvistukset ja muutospyynnöt Le-

monsoftista / välittäjäohjelman käyttöliittymästä

Rajapintojen puutteista johtuen tilausvahvistuksia ja muutospyyntöjä ei voitu toteuttaa, eikä uusia nimikepiirustuksia ladata. Piirustusten metadatan puutteista johtuen revisioiden päivitystä ei voitu toteuttaa automaattisena. Pilottiprojektissa automaattinen tilaus- ja tilausrivi-päivitys koodattiin valmiiksi, mutta testausvaiheen kiireellisyydestä johtuen vain uusien normaali- ja jonotilauksien, tilausrivien ja nimik-keiden luominen otettiin käyttöön.

- 79 -

Pilottiprojektissa siirretään tilaustietoa ”normaalien” ostotilauksien lisäksi vuositilauksista muodostuvista jonotilauksista. Vuositilaukset ovat yleinen ostotilaustapa toimia päähankkija-alihankkijaketjussa.

Jonotilaukset ovat nopeammassa tahdissa tapahtuvia tilauksia, jot-ka ovat päähankkijalla sidottuja tietyn tuotteen tiettyyn vaiheeseen. Nämä tilaukset täytyy toimittaa toimituspäivämääränä.

Päähankkijalla on käytössä vuositilaus, joka sisältää kaikki kyseisen vuoden jonotilausosat. Alihankkijalla on käytössä viikkojonotilaukset, joiden toimituspäivämäärä on aina kyseisen viikon torstai. Viikkojo-notilaus koostuu niistä päähankkijan jonotilausosista, joilla on sama toimituspäivämäärä. Alihankkijan viikkotilauksen sisällä jonotilaus-osat ryhmitellään lisäksi nimikenumeron perusteella koosteriveiksi. Jonotilauksilla esiintyvien tuotteiden täytyy olla alihankkijalla tie-dossa ainakin kuukautta aiemmin, jotta tuoterakenne saadaan tehtyä kuntoon. Nimikemäärät koosteriveillä sen sijaan voivat muuttua vielä saman viikon aikanakin. Viikkotilauksen osat toimitetaan aina toimi-tuspäivämääränä.

Normaalitilauksissa tilausnimike ei ole välttämättä tiedossa etukäteen ja toimitusajat ovat pidempiä (Suunniteltu toimituspäivämäärä).

Siirrettäväksi tiedoksi määriteltiin seuraavat tietokentät:

Normaalitilauksilla:• Ostotilauksen numero• Tilauksen päivämäärä• Viite• Yhteyshenkilö (Tilauksen tekijä)• Paikkakuntakohtainen asiakasnumero• Rivitiedot◦ Rivinumero◦ Positionumero◦ Suunniteltu toimituspäivämäärä◦ Nimikenumero◦ Nimikekuvaus◦ Nimikekuvaus2◦ Nimikerevisio◦ Yksikköhinta◦ Yksikköhinnan yksikkö

- 80 -

◦ Kappalemäärä◦ Tilausrivin yksikkö

• Kiinteinä asetuksissa määriteltävinä tietoina:◦ Paikkakuntakohtaisia viitetietoja vastaavat asiakasnumerot◦ Asiakkaan yhteyshenkilö

Jonotilauksilla:• Tilausnumero• Toimituspäivämäärä• Jonotilauksen rivitiedot◦ Toimituspäivämäärä◦ Nimikenumero◦ Nimikerevisio◦ Nimikemäärä◦ Yksikkö

Kiinteinä asetuksissa määriteltävinä tilaustietoina:• Asiakkaan yhteyshenkilö• Merkki ”Jono”• Jonotilauksilla aina sama asiakasnumero

Välittäjäsovellus koostuu ajettavasta konsolisovelluksesta sekä web-pohjaisesta käyttöliittymästä. Lisäksi sovellus käyttää paikallista SQL-tietokantaa tilausnumerovastaavuus-, loki- ja asetustietojen säilyttämi-seen.

Sovellus hakee avoimet tilaukset päätoimittajan järjestelmästä ja ver-taa niiden sisältämiä tilaus-, tilausrivi-, sekä nimiketietoja alihankki-jan erp -järjestelmän tietoihin. Vertailun yhteydessä sovellus päivittää tilauksissa tapahtuneet muutokset alihankkijan erp -järjestelmään ja lähettää sähköpostin käyttäjälle muutoksen laadusta riippuen. Muu-tokset ja mahdolliset virhehavainnot kirjataan paikalliseen tietokan-taan josta web-käyttöliittymä hakee käyttäjälle näytettävät tiedot.

Sovelluksen web-käyttöliittymä sisältää neljä sivua: ohjelman loki-, tuote- ja tilausmuutostiedot sekä ohjelman asetussivun.

• Ohjelmaloki sisältää lokimerkinnät tilaustiedoissa tapahtuneista muutoksista, sekä ohjelman suorituksessa tapahtuneista virheistä.

• Tuote ja tilausmuutos sivut sisältävät tarkemmat tiedot tuotteessa tai tilauksessa tapahtuneista muutoksista.

- 81 -

• Asetus-sivulta voidaan käynnistää ohjelma, tai muuttaa ohjelman asetuksia, kuten asiakkaan nimeä tai kuvakansiota, sekä ottaa säh-köposti-ilmoitukset käyttöön. Asetussivulla on myös näkyvissä ohjelman tila (Käynnissä tai Ei käynnissä).

5.2.3 Pinnoituksen simulointi

Pinnoituksen simulointi LEKA-hankkeessa on toteutettu osana Pin-noitustekniikan investointi- ja kehittämishanketta ja aiheesta on teh-ty samanaikaisesti väitöskirjatyötä Itä-Suomen yliopiston Sovelletun fysiikan laitokselle. Tutkimus alkoi lokakuussa 2011 laajalla kirjalli-suusselvityksellä, joka kattoi myös patentit. Selvityksen perusteella pinnoitusprosesseja oli mallinnettu melko paljon, mutta aiempi tutki-mus rajoittui lähinnä tiettyihin prosesseihin ja pinnoitemateriaaleihin. Teollisen mittakaavan sovelluksissa ja pinnoituslaitteistojen kehitys-työssä mallinnusta oli käytetty huomattavasti harvemmin. Selvitykses-sä ei löytynyt aiempia tutkimuksia Savonia-amk:n pinnoituslaborato-riossa kehitettyyn uuteen allasjärjestelyyn liittyen.

Luonteva valinta mallinnustyökaluksi oli COMSOL Multiphysics, johon Itä-Suomen yliopistolla oli laaja lisenssi ja ohjelma oli lisäksi ennestään tuttu työn suorittajalle. Lisenssiä täydennettiin yhdellä uu-della moduulilla, joka on tarkoitettu erityisesti pinnoitusprosessien simulointiin. Varsinainen mallinnustyö aloitettiin alkuvuodesta 2012. Malli rakennettiin kuvaamaan kromi(III)-pinnoitusprosessin fysiikkaa ja kemiaa, mutta se on muunnettavissa myös muille materiaaleille.

Kuva 5.4. Välittäjä-ohjelman toimintarakenne.

- 82 -

Mallia on hyödynnetty uuden allasgeometrian kehitystyössä ja sen avulla on osoitettu allasjärjestelyn toimivuus sekä haettu parannuksia geometriaan. Kesän ja syksyn 2012 aikana mallia on täydennetty yh-distämällä siihen kokeellista dataa ja nestevirtausten vaikutus pinnoi-tusprosessiin. Kesällä 2012 lähetettiin konferenssiabstrakti allasjärjes-telyjen mallinnustuloksista kansainvälistä pinnoitusalan konferenssia (Interfinish 2012) varten ja abstrakti hyväksyttiin konferenssin ohjel-maan suullisena esityksenä. Konferenssi järjestettiin marraskuussa 2012 Milanossa ja konferenssiesityksen laatimiseen käytettiin paljon aikaa syksyllä. Konferenssin jälkeen abstrakti laajennettiin kokopit-käksi artikkeliksi, joka on lähetetty julkaistavaksi Electrochimica Acta -lehden erikoisnumeroon. Alkuvuodesta 2013 tutkimuksen päätavoit-teena on ollut mallinnustulosten verifiointi vertaamalla mallinnustu-losten ja kokeellisten tulosten vastaavuutta eri allasgeometrioissa.

5.2.4 Kattilasuunnittelun ohjeistukset

Projekti sisälsi suunnitteluohjeiden laadintaa, ohjeiden laadintaproses-sin kehittämistä ja sen käyttöönottoa sekä ohjeiden muutostenhallin-taa. Tutkimukseen osallistui LEKA -henkilöstön lisäksi opiskelijoita. Tutkimustyö tehtiin pääosin opiskelijoiden ja opinnäytetöiden avulla. Työkohteiden esiselvitystyö tehtiin Savonian konealan ”tuotannon projekti” -kurssilla. Esiselvitystyössä Savonian opiskelijat keräsivät ja dokumentoivat työkohteiden teknistä sisältöä ja kartoittivat tarpeita. Esiselvitystyön tulosten perusteella jaettiin työpaketeille tarvittavat re-surssit ja muodostettiin tarkemmat toteutussuunnitelmat.

Tuloksena syntyi kaksi opinnäytetyötä.

5.3 Tunnustukset

Tutkimusalueen toteutus toimi organisaation osalta LEKA -hankkeen toimintamallin mukaisesti vastaamalla yritysten kanssa suunnitellun tutkimusprojektin toteuttamisesta ja tarvittaessa ulkopuolisen osaami-sen hankkimisella yhteistyöyliopistoista. Tutkimusalueella toteutettiin useita opinnäytetöitä ja opiskelijat osallistuivat tutkimusprojekteihin. Seuraavassa on kuvattu lyhyesti tutkimukseen ja pilottiprojektien to-teutukseen osallistuneet henkilöt ja heidän roolinsa projektien toteu-tuksessa:

- 83 -

• Antti Alonen, tutkimusalueen ja osaprojektien vetäminen• Esa Hietikko, asiantuntija, osaprojektin vetäminen• Kimmo Laitinen, asiantuntija (Itä-Suomen yliopisto)• Kai Kärkkäinen, asiantuntija• Anssi Suhonen, asiantuntija• Mikko Huusko, asiantuntija, osaprojektin toteutus• Juhani Niiranen, asiantuntija• Jouni Piirainen, asiantuntija, YSAO• Antti Huuskonen, asiantuntija• Riku Meklin, asiantuntija• Lauri Alonen, asiantuntija, osaprojektin toteutus• Emmi Hakala, asiantuntija• Ari Mönkkönen, opinnäytetyö• Teppo Hankilanoja, opinnäytetyö• Lasse Hiekkala, opinnäytetyö

5.4 Osaamisen, tiedon ja kokemuksen levittäminen

Tutkimusalueella syntyi useita opinnäytetöitä projektien yhteydessä. Pilottiprojekteja ja niiden tuloksia esiteltiin esimerkiksi alihankinta-messuilla ja LEKA-hankkeen järjestämien seminaarien yhteydessä.

Tutkimustöiden tuloksia on esillä myös LEKA-hankkeen tietopankissa LEKA:n Wikispace -ympäristössä.

- 84 -

Lisätietoja

Ari Mönkkönen, 2012, Valmistavan teollisuu-den hienokuormitusjärjestelmän määrittely ja valinta

Teppo Hankilanoja, 2012, Sooda- ja voimakat-tilan kehyspalkkirakenteen FE-analyysi

Lasse Hiekkala, 2012, Soodakattilan ilma- ja savukanavien suunnitteluohje

Interfinish 2012 -seminaari 14-16.11.2012, Milano, Italia: ”Optimization of tank layout in electrolytic coating processes”

Kimmo Laitinen, ”Optimization of tank layout in electrolytic coating processes ”

Kpl

3

1

1

Väylä

Opinnäytetyöt (insinööri, amk)

Seminaarit

Muut julkaisut

Taulukko 5.1. Tutkimusalueen aikaansaannoksia.

- 85 -

6 Älykkäät koneet ja prosessitYrjö Hiltunen

6.1 Johdanto

Älykkäät koneet ja prosessilaitteet ja niihin liittyvät palvelut -tutki-musalue keskittyy mittaus- ja mallinnustekniikoihin, joilla kone tai prosessi saadaan käyttäytymään älykkäämmin, jolloin esimerkiksi nii-den energiatehokkuutta voidaan parantaa, tuotettuja päästöjä vähen-tää, tilaa seurata tai raaka-aineiden ja polttoaineiden laatua analysoida. Nämä tekniikat mahdollistavat omalta osaltaan sen, että yrityksiin voi-daan tuoda lisää kilpailukykyä sekä parantaa tuotteiden ja tuotannon elinkaarenaikaista hallintaa, kunnossapitoa sekä energia- ja ympäristö-tehokkuutta. Toisaalta uudet älykkäät mittausjärjestelmät tarjoavat uu-denlaisia vaihtoehtoja tehdä mittauksista palveluliiketoimintaa, joka voi perustua esimerkiksi uudentyyppisten mittausten tekemiseen, mit-tausjärjestelmien toimitukseen ja ylläpitoon tai älykkäiden diagnos-tiikkaohjelmistojen toimittamiseen ja ylläpitoon.

6.2 Toiminta ja tavoitteiden saavuttaminen

Projektisuunnitelman mukaan älykkäät koneet ja prosessit -tutkimus-alue jaetaan kahteen yritysten kanssa toteutettavaan osaprojektiin. Nämä ovat liikkuviin työkoneisiin ja prosessilaitteisiin keskittyvä osi-ot. Näistä on suunnitelman mukaan tarkoitus toteuttaa omat pilotti-projektinsa. Aiheeseen liittyvän kirjallisuustutkimuksen ja älykkäisiin prosesseihin liittyvä pilottiprojektin toteutus on jo aloitettu.

Älykkäät prosessit osa-alueen pilottiprojekti on toteutettu yhteistyössä kohdeyrityksen kanssa. Projektissa on tutkittu heidän valmistamien-sa tuotteiden toimintaa ja kunnossapitoa perustuen saatavilla olevaan voimalaitosten mittaustietoon. Tavoitteena on ollut selvittää kuinka prosesseista saatavaa tietoa voidaan paremmin hyödyntää sekä laitos-ten toiminnan tehostamiseen että niiden kunnossapitoon.

- 86 -

6.3 Pilottiprojektit

6.3.1 Älykkäät prosessilaitteet

”Älykäs prosessilaite” -osaprojektissa keskitytään prosessilaitteiden älykkyyden kehittämiseen. Tämä edellyttää sekä uusien mittauksien käyttöönottamista sekä vanhojen mittausten parempaa hyödyntämis-tä mallinnusmenetelmien avulla. Näin laitteiden toiminnasta ja kun-nosta saadaan käyttökelpoisempaa tietoa ja näin laitteiden toimivuus paranee. Tietoa voidaan myös käyttää laitteiden elinkaarenaikaiseen kunnossapitoon.

Pilottiprojektin alussa kartoitettiin yhteistyössä kohdeyrityksen henki-löstön kanssa heidän järjestelmiinsä liittyviä projektin kannalta mie-lenkiintoisia ongelmatilanteita. Tämän määrittelyn perusteella hankit-tiin jo olemassa olevaa mittausaineistoa kahdelta eri voimalaitokselta. Tätä aineistoa voitiin käyttää prosessien mallintamiseen ja siten ongel-matilanteiden varmistamiseen ja mahdollisten syiden selvittämiseen. Syntyneistä tuloksista on tehty materiaalia, jota on esitelty yrityksen henkilöstölle. Pilottiprojektiin liittyvät palaverit, joissa on käyty läpi toisaalta järjestelmän ongelmia ja toisaalta tuloksia, ovat toimineet koulutustilaisuuksina. Näissä tilaisuuksissa on yrityksen taholta voitu kertoa prosessilaitteiden toiminnasta ja kunnossapidontarpeista ja Sa-vonian puolelta puolestaan erilaisista mallinnusjärjestelmistä.

6.4 Yhteenveto

Pilottiprojektiin liittyvät palaverit ovat toimineet ensimmäisen vai-heen koulutustilaisuuksina, joissa toisaalta yrityksen taholta on voitu kertoa prosessilaitteiden toiminnasta ja kunnossapidontarpeista ja toi-saalta Savonian puolelta erilaisista mallinnusjärjestelmistä. Tuloksia on jatkossa mahdollista hyödyntää sekä energia- että ympäristöteknii-kan koulutuksessa ja myös konetekniikan kunnossapitoon liittyvässä koulutuksessa. Yrityksissä olisi mahdollista jatkossa järjestää osapro-jektiin liittyviä esitelmä- ja koulutustilaisuuksia.

Tutkimusalueessa pyritään kehittämään menetelmiä, jotka mahdollis-tavat omalta osaltaan tuotteiden ja tuotannon elinkaarenaikaista hal-lintaa, kunnossapitoa sekä energia- ja ympäristötehokkuutta, joilla on positiivinen vaikutus kestävään kehitykseen.

- 87 -

7 PalveluliiketoimintaJukka Ohvanainen, Emmi Hakala ja Milla Siimekselä

7.1 Johdanto

7.1.1 Tausta

Palveluliiketoiminta on yksi teollisuuden näkyvimmistä kehittämist-rendeistä kun fyysiset tuotteet ja teknologiat eivät enää välttämättä riitä takaamaan pysyvää kilpailuetua koventuvassa kilpailussa. Monet tuo-teorientoituneet teollisuuden yritykset ovatkin lähteneet rakentamaan palveluja tuotteidensa rinnalle tai niiden lisäksi. Myös Pohjois-Savon kone- ja metalliteollisuuden yritykset tavoittelevat palveluista kasvua, kassavirtaa ja kilpailuetuja. Palveluliiketoiminnan tutkimusalueen taustalla ovatkin paikallisten teollisuuden yritysten kehittämistarpeet ja -tavoitteet, jotka esitetään tiivistetysti kuvassa 7.1.

Kuvassa 7.1 esitetään kyselytutkimukseen osallistuneiden pohjois-savolaisten yritysten (16 kpl) strateginen tavoitetila viiden vuoden tähtäimellä. Yritysten tavoitteena on kasvattaa palvelujen osuutta lii-kevaihdostaan nykyisestä 10 prosentista 20 prosenttiin. Nyky- ja tavoi-tetilan välisiksi haasteiksi yritykset kokivat vielä kehittämistä vaativat palvelujen kehittämisen toimintatavat ja mallit, tuoteorientoituneen yrityskulttuurin ja resurssien puutteen. Myös palveluliiketoiminnan riskitaso koettiin suureksi.

Kuva 7.1. Pohjoissavolaisten teknologiayritysten palveluliiketoiminnan nykytila ja kehittämistavoitteet

- 88 -

Palveluliiketoiminnan tutkimusalueella näitä haasteita lähdettiin rat-kaisemaan yhteistyössä yritysten kanssa sekä perustutkimuksen että soveltavan tutkimuksen keinoin. Tutkimusalueelle osallistui seitse-män tarpeiltaan ja lähtökohdiltaan toisistaan eroavaa kone- ja metalli-teollisuuden pk-yritystä, joilla kaikilla yhteisenä tavoitteena oli selvit-tää palvelujen potentiaali omassa liiketoiminnassaan.

7.1.2 Tutkimusalueen tavoitteet

Tutkimusalueen tavoitteena oli luoda ja testata yhteistyössä pilottiyri-tysten kanssa erilaisiin palvelujen kehittämistarpeisiin soveltuva pro-sessimalli työkaluineen. Lähtökohtana oli halu kehittää teollisuuden käyttöön prosessimalli, jonka avulla asiakkaiden tarpeista ja omasta osaamisesta nousevat palvelumahdollisuudet pystytään kartoittamaan mahdollisimman luotettavasti ja muuntamaan ne lanseerattaviksi pal-velutuotteiksi. Asiakaskeskeisen mallin kehittämisen toivottiin alen-tavan palveluliiketoiminnan koettua riskitasoa ja siten vauhdittamaan sen kehittymistä yrityksissä.

Lisäksi haluttiin kasvattaa yritysten palveluliiketoimintaosaamista ja -tietoutta osallistamalla pilottiprojekteissa mukana olevien yritysten henkilökuntaa ja verkostokumppaneita palveluliiketoiminnan ja pal-velujen kehittämiseen. Tällä pyrittiin osaltaan edistämään palvelukult-tuurin kehittymistä sekä organisaatioissa että toimitusverkostoissa.

Tutkimusalueen yhtenä tavoitteena on tuottaa aihealueeseen liittyvää yleistä tutkimustietoa sekä yritysten että tutkimus- ja koulutusorgani-saatioiden käyttöön. Syntynyttä tietoa, osaamista ja kokemuksia jaet-tiin tieteellisissä artikkeleissa, koulutusmateriaaleissa sekä seminaa-reissa ja tapahtumissa.

7.2 Metodit ja eteneminen

Palveluliiketoiminnan tutkimusalue käynnistettiin keväällä 2012 pe-rustutkimuksella sekä yrityksille suunnatulla kyselytutkimuksella. En-simmäisenä vuotena keskityttiin kehittämään ja testaamaan palvelujen konseptointiprosessia, jonka jälkeen siirryttiin luonnollisena jatkumo-na palvelutuotteiden kehittämiseen. Palvelujen kehittämiseen suun-nitellun prosessimallin ohella on rakennettu teollisuuden yrityksille soveltuvaa mallia palveluliiketoimintaan siirtymisen muutospolusta.

- 89 -

Tutkimuksen pääpaino on ollut soveltavassa, yritysten kanssa suori-tettavassa, tutkimuksessa. Palvelujen kehittämisen prosessimallia ke-hitettiin ja testattiin yhteistyössä seitsemän yrityksen kanssa samalla kun yrityksille luotiin uusia palveluprosesseja, -konsepteja, -tuotteita ja -malleja. Kehittämisprojekteja suoritettiin 11 kappaletta. Pilottiyri-tykset sekä projektien tavoitteet on listattu taulukkoon 7.1. Taulukossa mainittujen yritysten lisäksi tutkimusalueelle osallistui pilottien kaut-ta suuri joukko pilottiyritysten asiakasyrityksiä ja verkostokumppanei-ta.

Kuva 7.2. Tutkimusalueen eteneminen

- 90 -

Taulukko 7.1. Pilottiprojektit ja niiden tavoitteet.

TAVOITTEET

Pilotti 1: Koulutuspalvelukonseptin kehit-täminen

Pilotit 2 & 3: Palveluliiketoiminnan asia-kastarpeiden sisäinen kartoittaminen hen-kilökuntaa osallistaen

Pilotti 1: Asiakasymmärryksen rakentami-nen ja valmistettavuuspalvelukonseptin ja siihen liittyvän prosessin kehittäminen

Pilotti 2: Palvelukonseptin ja prosessin pi-lotointi avainasiakkaalla sekä palvelutuot-teen kehittäminen

Pilotti 3: Palvelutuotteen lanseeraus

Sisäisten ja ulkoisten huoltoprosessien ke-hittäminen

Palvelukonseptien, -tuotteiden ja yhteis-työmallien kehittäminen

Huoltopalvelukonseptin ja -prosessin jat-kokehittäminen ja visualisointi

Palvelumahdollisuuksien kartoittaminen ja -konseptien kehittäminen valitulla asia-kassegmentillä

Palveluprosessin jatkokehittäminen ja vi-sualisointi avainasiakkaan kanssa

PROJEKTIT

3 kpl

3 kpl

1 kpl

1 kpl

1 kpl

1 kpl

1 kpl

PILOTTI-YRITYS

A

B

C

D

E

F

G

- 91 -

7.3 Teoreettinen tausta

Brax & Jonsson [2009] toteavat etteivät fyysiset tuotteet enää pysty tar-joamaan riittävästä kilpailuetua valmistusyrityksille ja että uudet kil-pailukyvyn lähteet löytyvät palveluista ja ratkaisuista. Samalla Baines et al. [2009] näkevät, että suhtautuminen palveluihin tuotteiden lisäo-sina on muuttunut viime aikoina dramaattisesti kun kone- ja laiteval-mistajat ovat havahtuneet pääasiallisen erilaistamis- ja kilpailuedun sisältyvän palvelujen tuottamaan arvoon. Teollisuuden arvontuotan-nossa muutostrendi onkin kohti palvelujen merkityksen kasvattamista [Kalliokoski et al. 2003]. Tämä on ymmärrettävää kun tutkitaan pal-velujen teollisuudelle tarjoamia potentiaalisia etuja, joita on lueteltu kuvassa 7.3.

Mainittujen etujen lisäksi myös muutokset asiakkaiden käyttäytymi-sessä ja tarpeissa kasvattavat palvelujen kysyntää. Tuotteet ja teknolo-giat eivät enää riitä vaan asiakkaat haluavat kokonaisvaltaista palvelua, jolla varmistetaan tuotteiden, prosessien ja liiketoiminnan tehokkuus [Ohvanainen et al. 2013]. Samalla ulkoistamistrendi on johtanut tilan-teeseen, jossa ydinosaamisen ulkopuolelle jäävät toiminnot pyritään ulkoistamaan kumppaneille [Grönroos et al. 2007., Kosonen 2004]. Tämä avaa teollisuuden yrityksille uusia palvelumahdollisuuksia myös toimitusverkostojen sisällä.

Huomattavan usein teollisuuden yritykset epäonnistuvat luomaan pal-veluja, jotka tuottavat asiakkaalle lisäarvoa ja joista asiakkaat ovat val-miita maksamaan [Oliva & Kallenberg 2003, s. 161., Kalliokoski et al. 2003., Gebauer et al. 2005.]. Palveluliiketoimintaan liittyykin monia

Kuva 7.3. Palveluliiketoiminnan potentiaalisia etuja [mukaillen Ohvanainen 2012]

- 92 -

haasteita ja riskejä, jotka yrityksen on pystyttävä hallitsemaan pääs-täkseen osalliseksi palveluiden potentiaalisiin etuihin ja mahdolli-suuksiin. Riittämätön asiakasymmärrys ja spekulaatioihin perustuvat investoinnit ja toimenpiteet voivat johtaa niin sanottuun palvelupara-doksiin [Ohvanainen et al. 2013]. Palveluparadoksista on kyse silloin, kun palveluliiketoiminnan kohdistetut investoinnit ovat johtaneet pal-velutarjooman laajentamiseen ja lisääntyneisiin kustannuksiin, mutta tulot ja liikevaihto eivät ole kasvaneet odotetusti [Gebauer et al. 2005].

Paradoksin välttämiseksi on ensiarvoisen tärkeää pystyä kartoittamaan palveluliiketoimintamahdollisuudet luotettavasti ennen palvelustrate-gian määrittämistä ja investointipäätöksiä. Asiakkaiden kanssa yhdes-sä suunnitellut, testatut ja visualisoidut palvelukonseptit ovat tehok-kaita työkaluja palvelujen potentiaalin tutkimiseen ja varmistamiseen. Konseptien perusteella voidaan tehdä päätöksiä:

• Vaikuttaako palveluliiketoiminnan kehittäminen kannattavalta ja missä laajuudessa?

• Mitkä konseptit tulisi muuntaa lanseerattaviksi palvelutuotteiksi?

Palvelustrategia määrittelee yrityksessä vaadittavat muutostoimenpi-teet ja investoinnit, joten strategian tulee perustua spekulaatioiden sijaan varmennettuun potentiaaliin. Muutostoimenpiteiden laajuus ja vaikeusaste riippuvat paitsi määritetystä palvelustrategiasta niin myös yrityksen lähtötasosta. Palveluliiketoimintaa rakentavassa yrityksessä muutostoimenpiteet leikkaavat läpi koko organisaation. Yksinkertais-taen muutostoimenpiteitä vaaditaan:

• Organisatorisissa järjestelyissä, rakenteissa ja järjestelmissä• Yrityskulttuurissa ja asenteissa• Henkilöstössä ja osaamisessa• Verkostossa ja sen rakenteissa• Asiakassuhteissa ja niiden rajapinnoilla [Ohvanainen 2012., Ohva-

nainen & Hakala 2013]

Varsinaisia uusien teollisuuden palvelujen kehittämisprosesseja on kirjallisuudessa esitetty jonkin verran. Lähtökohtaisesti esitetyt mallit mukailevat alla olevaa yksinkertaistettua prosessia, joka on johdettu Grönroosin et al. [2007] esittämästä palveluinnovaatioprosessista:

1. Strateginen pohdinta ja mahdollisuusanalyysi2. Palvelujen konseptointi3. Palvelujen tuotteistaminen ja lanseeraus

- 93 -

Kirjallisuudessa esitettyjä prosesseja vaivaa usein käytännön esimerk-kien ja kokemusten puute. Näin ollen palveluliiketoiminnan tutkimus-alueella haluttiin kehittää käytäntöön soveltuva prosessimalli sekä työkalut sen eri vaiheisiin.

7.4 Tulokset

7.4.1 Räätälöityvä palvelujen kehittämisprosessi

Tutkimusalueella kehitetty ja pilottiprojekteissa testattu prosessimal-li räätälöityy erilaisiin palvelujen kehittämistarpeisiin. Kuvassa 7.4 esitetään prosessin päävaiheet. Prosessi on luonteeltaan iteratiivinen eli käytännössä eri vaiheita voidaan toteuttaa keskenään rinnakkain ja samanaikaisesti sekä palata taaksepäin eri vaiheissa. Keskiössä on asiakkaiden, työntekijöiden ja verkostokumppaneiden osallistuttami-nen palvelujen kehittämiseen yhteissuunnittelumenetelmin läpi pro-sessin. Prosessia on räätälöitynä hyödynnetty:

• Palvelumahdollisuuksien kartoittamiseen• Palvelukonseptien ja palvelutuotteiden kehittämiseen, testauk-

seen ja pilotointiin• Palveluprosessien ja -järjestelmien optimointiin• Kumppanuusmallien kehittämiseen

1) Strategiset tavoitteetKartoitetaan yrityksen sekä sen verkoston palveluliiketoiminnan ny-kytila, tavoitteet ja potentiaalisimmat kehittämissuunnat. Kenelle pal-veluja halutaan kehittää, millaista osaamista tai potentiaalia meillä jo on ja mihin haluamme keskittyä: olemassa olevan kehittäminen vai uusien mahdollisuuksien hakeminen?

2) Asiakasymmärryksen hankintaAsiakasymmärrys rakennetaan työpajoissa, joissa valittujen asiakkai-den toiveet ja tarpeet kartoitetaan erilaisia yhteissuunnittelumene-telmiä hyödyntäen. Ymmärrystä voidaan tarvittaessa täydentää esi-merkiksi BI-tiedolla, mutta syvällisin asiakasymmärrys saavutetaan osallistuttamisen ja havainnoinnin kautta. Millaisia haasteita ja tarpei-ta valitulla asiakkaalla / segmentillä on päivittäisessä työskentelyssä, prosesseissa ja liiketoiminnassa? Millaisia palveluita asiakkaille voi-taisiin kehittää, jotta ne tuottavat heille lisäarvoa?

- 94 -

3) Asiakastiedon tulkinta ja palveluideatAsiakasymmärryksen hankinnan kautta kerätty informaatio ryhmitel-lään tarkoituksenmukaisiin kokonaisuuksiin esimerkiksi samankaltai-suuskaavioiden sekä erilaisten tulkintataulukoiden ja -menetelmien avulla. Tulkitut asiakastarpeet muunnetaan palvelukonseptiaihioiksi. Millaisia tarvekokonaisuuksia asiakkaalla/segmentillä on ja millaisilla palveluilla voisimme vastata niihin?

4) Konseptisuunnittelu ja visualisointiPalvelukonseptiaihioiden pohjalta luodaan asiakkaan, oman organi-saation ja mahdollisen verkoston tavoitteita vastaavia konseptikuva-uksia, jotka visualisoidaan helposti ymmärrettävään ja arvioitavaan muotoon. Millaisilla palvelupisteillä asiakastarve voitaisiin tyydyttää tehokkaasti ja asiakkaalle arvoa tuovasti sekä kustannus- että resurssi-tekijät huomioiden?

Kuva 7.4. Erilaisiin palvelujen kehittämistarpeisiin räätälöityvän prosessimallin päävaiheet.

- 95 -

5) Konseptien testausKonseptien toimivuutta sekä toteutettavuutta testataan asiakkaiden ja palveluun liittyvien sidosryhmien kanssa. Testaus voidaan toteuttaa joko työpajamaisesti arvioimalla yhdessä toimivuutta tai pilotoimalla konsepti todellisessa ympäristössä ja tilanteessa esimerkiksi avaina-siakkaan kanssa. Millainen on ideaalinen palvelu (sisältö, prosessi ja toimintatavat) ja kuinka se tuotetaan tehokkaasti sekä asiakkaan että palvelun tuottajan näkökulmasta?

6) PäätöksetKonsepteja arvioidaan ja vertaillaan prosessin aikana yrityskohtaisin kriteerein. Tällöin tarkastellaan esimerkiksi niiden vastaavuutta asiak-kaiden ja verkoston tarpeisiin, tuotto-odotuksia, osaamis- ja resurssitar-peita sekä kaupallistamisaikataulua. Mitkä palvelukonseptit kannattaa toteuttaa ja millaisilla sisällöillä tuotteistaa sekä tuoda markkinoille?

7) Konseptien tuotteistaminen, testaus ja lanseerausPotentiaalisimmista konsepteista muodostetaan helposti myytäviä, os-tettavia ja kulutettavia palvelutuotteita. Palvelutuote koostuu nimeä-misestä, hinnoittelusta, paketointilogiikasta, palvelusopimuspohjas-ta, palveluprosessikuvauksesta sekä viestintäratkaisusta. Testauksen kautta on kartoitettava, miten palvelutuotteet ja -paketit tulisi räätälöi-dä eri segmenttien tarpeisiin?

7.4.2 Hyödyt ja tulokset pilottiyrityksissä

Pilottiprojektien tavoitteet, lähtökohdat ja tarpeet erosivat yrityksestä riippuen toisistaan. Muutamissa yrityksissä päästiin jo lanseeraamaan palvelutuotteita kun taas toisissa keskityttiin palvelumahdollisuuksi-en kartoittamiseen tai olemassa olevien palvelu- ja prosessiaihioiden jatkokehittämiseen. Huolimatta erilaisista tavoitteista kaikissa projek-teissa hyödynnettiin räätälöiden edellä kuvattua prosessimallia. Pi-lottiprojektien etenemistä ja tuloksia käydään seuraavaksi yrityskoh-taisesti läpi taulukossa 7.2 paljastamatta kuitenkaan kilpailuetuun liittyviä tietoja.

- 96 -

Tulokset

Pilotti 1: Tutkimusalueella kartoitettiin ja varmistettiin kou-lutuspalvelukonseptin taustalla olleet asiakas- ja sidosryh-mätarpeet. Asiakasymmärrys rakennettiin asiakas- ja sidos-ryhmätyöpajoissa. Koulutuspalvelukonsepti tuotteistettiin ja lanseerattiin yritys A:n toimesta keväällä 2013.

Pilotit 2 & 3: Asiakastarpeet kartoitettiin sisäisen auditoinnin kautta ja muunnettiin tulkinta- ja prosessitaulukoiden avul-la palveluominaisuuksiksi sekä ratkaisuiksi. Prosessimaisten kuvausten perusteella luotiin pohja asiakaskyselylle, jossa asiakkaat arvottavat skenaariovaihtoehtoja kontaktipisteit-täin, jolloin saadaan segmenttikohtaista dataa palvelutarpeis-ta.

Yrityksen osaamisen ja asiakastyöpajoissa kartoitettujen pal-velutarpeiden pohjalta luotiin valmistettavuuspalvelukon-septi, jonka ominaisuudet ja toimivuus testattiin avainasiak-kaalle suoritetussa palvelupilotissa. Pilotti dokumentointiin ja kehitysehdotukset otettiin huomioon palvelutuotteen ke-hittämisessä. Palvelutuotetta sekä -prosessia testattiin ennen lanseerausta.

Kehitettiin, testattiin ja visualisoitiin malli tehokkaasta sisäi-sestä ja ulkoisesta huoltoprosessista yhteistyössä toimittajan kanssa.

Yrityksen osaaminen sekä kartoitetut asiakastarpeet muun-nettiin visualisoiduiksi palvelukonsepteiksi sekä -proses-seiksi. Testaus ja jatkokehittäminen suoritettiin yhteistyössä valittujen asiakkaiden kanssa. Yritykselle laadittiin mallit palvelutuotteista sekä viestintäratkaisuista.

Jatkokehitettiin ja visualisoitiin huoltopalvelukonsepti sekä -prosessi, jotka pilotoitiin yhteistyössä potentiaalisen asiak-kaan kanssa.

Kartoitettiin palvelumahdollisuudet valitulla asiakasseg-mentillä työpajojen ja havainnoinnin kautta. Muodostettiin visualisoidut palvelukonseptit.

Räätälöitiin ja visualisoitiin palveluprosessi vastaamaan avainasiakkaan tarpeita.

Pilottiyritys

A

B

C

D

E

F

G

Taulukko 7.2. Pilottiprojektien tuloksia.

- 97 -

Jokaisessa pilottiprojektissa kehittämistoimiin ja palvelujen yhteis-suunnitteluun osallistettiin 1 - 5 loppuasiakasyritystä sekä heidän henkilökuntaansa. Tavoitteina oli paitsi suunnitella loppuasiakkaiden kanssa maksimaalista asiakasarvoa tuottavia palveluja niin myös sa-malla kasvattaa luottamusta ja sitoutumista osapuolten välillä. Asia-kastyöpajat toimivatkin erinomaisina markkinoinnin työkaluina ja en-nen varsinaista palvelun lanseerausvaihetta.

Useissa pilottiyrityksissä palvelujen osuuden kasvattaminen vaatii huomiota palveluliiketoimintapolun johtamiseen ja hallintaan. Kai-kille yrityksille soveltuvaa, täysin yleistettävissä olevaa muutospolkua ei ole olemassa: palveluliiketoiminnan potentiaalin hyödyntääkseen yrityksen on tehtävä sarja useita oikeita päätöksiä omat lähtökohdat ja edellytykset huomioiden. Suuremmissa yrityksissä investoinnit ja toi-menpiteet voivat olla merkittäviäkin, mutta muutostoimenpiteet eivät aina tarkoita suuria investointeja ja riskejä – jo henkisellä muutoksella ja asiakkaita kuuntelemalla sekä yhteistyötä syventämällä voidaan saa-vuttaa hyviä tuloksia.

7.4.3 Osaamisen, tiedon ja kokemuksen levittäminen

Tutkimusalueella kehitettyä osaamista, tutkimustietoa ja kokemuksia on julkaista erilaisten väylien kautta. Tutkimusalueen julkaisut ja se-minaarit on esitetty taulukossa 7.3.

Taulukko 7.3. Väylät osaamisen ja tiedon levittämiseen.

Lisätietoja

Ohvanainen, J., Hakala, E. & Hietikko, E. 2013. Exploring the service business potential in a product oriented manu-facturing company – Introduction of the 5+1 approach. American Journal of Industrial Engineering. Vol. 1, No. 2, pp. 12 - 19.

Ohvanainen, J., Hakala, E. 2013. Intro-ducing a change path framework for an industrial company entering service business. Julkaisuprosessissa: ei vielä julkaistu.

Kpl

2

Väylä

Tieteelliset julkaisut

- 98 -

7.5 Yhteenveto ja kokemukset

Tutkimusalueella päästiin sille asetettuihin tavoitteisiin. Esitelty pro-sessimalli soveltuu mille tahansa teollisuuden yritykselle erilaisiin palvelujen kehittämistarpeisiin – oli kyseessä sitten tuoteorientoitu-nut tai palveluliiketoiminnassaan jo pidemmälle edennyt organisaatio. Tutkimusalueen kokemusten kautta palvelujen kehittämisen menes-tystekijöitä ovat:

• Asiakas- ja käyttäjäymmärrys• Visualisointi• Testaus• Osallistaminen

Syvällisen asiakasymmärryksen hankkiminen on onnistumisen ehdo-ton edellytys, sillä pilottikokemusten perusteella yritykset ajautuvat helposti spekuloimaan asiakkaiden tarpeista, jolloin palveluliiketoi-minnan riskitaso on suurimmillaan. Näin ollen vaarana on, että kehit-tämistoimenpiteet ja investoinnit eivät realisoidu oletettuina hyötyinä kun palveluja ei ole aidosti kehitetty asiakkaiden ja käyttäjien tarpei-siin. Asiakkaiden ja palvelun käyttäjien luo kannattaa ja täytyy uskal-

Seminaarit

Opinnäytetyöt

2

1

”Teollisuuden palveluliiketoiminta” -seminaari 23.5.2013

• 6 Alustusta• 34 Osallistujaa

”Metallin mestarit” -seminaaripäivä 21.11.2013: Leka-hankkeen tutkimus-työn ja -tulosten esittely tauoilla.

• 6 Alustusta• 75 Osallistujaa

Ohvanainen, J. 2012. Palveluliiketoi-minnan kehittäminen tuoteorientoitu-neessa teollisuuden yrityksessä. Dip-lomityö. Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Tuotantotalouden osasto.

- 99 -

taa mennä, mikäli palveluliiketoiminnan potentiaali halutaan tutkia ja hyödyntää maksimaalisesti. Asiakkaiden ongelmia on mahdotonta ratkaista, ellei niitä tiedetä ja ymmärretä.

Visualisoinnin merkitys korostuu palvelujen kehittämisessä, sillä se helpottaa oleellisesti aineettomien palvelujen ja palveluprosessien ar-vioimista, testausta ja jatkokehittämistä. Visualisoitu palvelu on hel-pompi ymmärtää sekä organisaation sisällä että asiakasrajapinnassa. Palvelujen testaus on välttämätön toimenpide asiakasarvon varmis-tamiseksi sekä riskien minimoimiseksi. Testausta tulee suorittaa läpi kehittämisprosessin yhdessä asiakkaiden ja palveluun liittyvien sidos-ryhmien kanssa. Testauksen kautta varmistetaan laadukas palvelutuo-te sekä tehokas tuotantoprosessi. Asiakkaiden ohella henkilöstön ja sidosryhmien osallistaminen on avainasemassa sitoutumisen, imagon sekä palvelukulttuurin kehittymisen kannalta.

Palveluliiketoiminnan avulla on mahdollisuus saavuttaa vaikeasti imi-toitavaa kilpailuetua, perustuen sekä palvelujen luonteeseen että oppi-misprosessin seurauksena kehittyneisiin kyvykkyyksiin. Jokaisessa pi-lottiyrityksessä on potentiaalia palveluliiketoiminnan kasvattamiselle ja sitä kautta kilpailuetujen ja kassavirran saavuttamiselle. Usein sekä tarvittava osaaminen että asiakastarve ovat jo olemassa, mutta yrityk-sillä ei ole ollut resursseja mahdollisuuksien kartoittamiseen ja pal-velutuotteiden kehittämiseen. Yrityksissä onkin selkeä tarve ulkopuo-lelta tulevalle vetoavulle. Jatkokehittämis- ja tutkimustarpeet liittyvät palveluportfolion rakentamiseen ja hallintaan sekä palvelujen tuotta-miseen vaadittavan organisaation ja verkoston kehittämiseen. Lisäk-si sähköiset palvelut luovat yrityksille uusia mahdollisuuksia, joiden hyödyntäminen vaatii TKI-panostuksia.

Palveluliiketoiminnan tutkimusalueella syntynyttä osaamista hyödyn-netään jatkossa Savonia-ammattikorkeakoulun uudessa teollisuuden palveluliiketoimintaan keskittyvässä opintojaksossa. Tutkimusalueen jatkoksi käynnistetään myös uusi palveluliiketoiminnan kehittämis-hanke. Hankkeessa tutkimus- ja kehittämistyötä jatketaan yhteistyös-sä palveluliiketoiminnan tutkimusalueella mukana olevien yritysten kanssa. Lisäksi tutkimusalueen osaamista tarjotaan maksullisena pal-veluna sekä yrityksille että tutkimus- ja koulutusorganisaatioille.

- 100 -

7.6 Tunnustukset

Palveluliiketoiminnan tutkimusalueelle osallistuivat omalla työpa-noksellaan myös projekti-insinööri Milla-Riina Turunen, kesätyönte-kijä Otto Kuosmanen (Aalto Yliopisto) sekä projektityöntekijä Tomi Voutilainen (Savonia-amk).

7.7 Lähteet

Baines, T. S., Lightfoot, H. W., Benedettini, O. & Kay, J. M. 2008. The servitization of manufacturing: A review of literature and reflection on future challenges. Journal of Manufacturing Technology Management. Vol. 20, No. 5, s. 547 - 567.

Brax, S. A. & Jonsson, K. 2009. Developing integrated solution offerings for remote diag-nostics. A comparative case study of two manufactu-rers. International Journal of Operations & Production Management. Vol. 29, No. 5, s. 539 - 560.

Gebauer, H., Fleisch, E. & Friedli, T. 2005. Overcoming the Service Pa-radox in Manufacturing Companies. European Management Journal. Vol. 23, No. 1, s. 14 - 26.

Grönroos, C., Hyötyläinen, R., Apilo, T., Korhonen, H., Malinen, P., Piispa, T., Ryynänen, T., Salkari. I., Tinnilä, M. & Helle, P. 2007. Teol-lisuuden palveluksista palveluliiketoimintaan - Haasteena kannattava kasvu. Helsinki: Teknologiainfo Teknova Oy, 172 s.

Kalliokoski, P., Anderson, G., Salminen, V. & Hemilä, J. 2003. BestServ feasibility study: final report. Helsinki: Teknologiateollisuus ry.

Kosonen, V. 2004. BestServ: Industrial service business strategy. Gene-ric framework and case examples. Helsinki: Teknologiateollisuus ry.

Ohvanainen, J., Hakala, E. & Hietikko, E. 2013. Exploring the servi-ce business potential in a product oriented manufacturing company – Introduction of the 5+1 approach. American Journal of Industrial Engineering. Vol. 1, No. 2, pp. 12 - 19.

- 101 -

Ohvanainen, J., Hakala, E. 2013. Introducing a change path framework for an industrial company entering service business. Julkaisuprosessis-sa: ei vielä julkaistu.

Ohvanainen, J. 2012. Palveluliiketoiminnan kehittäminen tuoteorien-toituneessa teollisuuden yrityksessä. Diplomityö. Lappeenrannan tek-nillinen yliopisto, Tuotantotalouden osasto.

Oliva, R. & Kallenberg, R. 2003. Managing the transition from products to services. International Journal of Service Industry Management. Vol. 14, No 2, s. 160 - 721.

YHTEISTYÖLLÄ UUTTA OSAAMISTA POHJOIS-SAVOON

*9789522031877*I S B N : 9 7 8 - 9 5 2 - 2 0 3 - 1 8 7 - 7 ( P D F ) | I S S N - L 1 7 9 5 - 0 8 4 8 | I S S N 1 7 9 5 - 0 8 4 8 | J U L K A I S U S A R J A D 4 / 2 / 2 0 1 4

L E K A — T U T K I M U S - J A T E K N O L O G I A N S I I R T O V E R K O S T O

Alueelliseen kilpailukykyyn vaikuttavat erilaiset laadulliset tekijät, jotka saattavat olla hyvin abstrakteja ja vaikeasti mitat-tavia. Siksi alueellista osaamista ja sitä kautta kilpailukykyä kasvatettaessa on otettava huomioon alueen erityispiirteet. Savonia-ammattikorkeakoulun vuosina 2011 - 2013 toteutta-massa LEKA-hankkeessa soveltava tutkimustyö on toteutettu alueen elinkeinoelämän tarpeista johdetuissa tutkimusalueis-sa, jotka juontavat juurensa alalla tehtyyn perustutkimukseen. Tutkimusalueissa on toteutettu elinkeinoelämän tarpeista läh-teviä pilottiprojekteja.

Hankkeen taustalla oli uhkakuva siitä, että Pohjois-Savon yri-tysten ja oppilaitosten innovaatio- ja kilpailukyky ei pysy kan-sainvälisellä tasolla, minkä johdosta tuotekehitys ja valmistus siirtyvät ulkomaille. Skenaario toteutuessaan vaikuttaisi sii-hen, että yritykset vetäytyisivät alueelta, samoin osaajat, mikä johtaisi työttömyyteen ja koko alueen näivettymiseen. Hank-keen tavoitteena oli rakentaa pysyvää osaamista, jota voidaan levittää pilottiprojektien kautta alueen yrityksiin ja koulutuk-seen. Tämä raportti kuvaa hankkeen soveltavaa tutkimustoi-mintaa tiivistetysti pilottiprojektien kautta.