Data jalostuu tiedoksi ja päätöksenteon tueksi

Mitä uutta Smart Factory tai Industry X.0 sitten tuo? Onko se selkeä hyppäys uudelle älyn ja automaation tasolle vai pikemminkin pitkään jatkuneen kehityksen jälleen yksi uusi kehitysvaihe?

Tuotantolaitosten prosesseja on ohjattu enemmän ja vähemmän automaattisesti jo vuosikymmenet. Varsinkin prosessi- ja konepajateollisuuden laitokset ovat olleet tällä alalla tienraivaajia. Ihmisen rooli on ajan siirtynyt kauemmaksi tuotannon lattiatasolta viime aikoina jopa keskitettyihin valvomoihin, jotka eivät enää ole edes samalla tontilla tuotannon kanssa.

”Smart Factory on fyysisen tehtaan ja digitaalisten kyvykkyyksien yhdistämistä. Äärimmilleen vietynä se on systeemi, joka kokoaa kaiken datan yhteen paikkaan, joka oppii reaaliaikaisesti uusista olosuhteista ja etsii ratkaisuja, miten tuotantoa tulee ohjata. Se tekee myös itsenäisesti päätöksiä, joilla koneita ja prosesseja ajetaan optimaalisesti”, Deloitten Manufacturing Strategy & Smart Operations -alueen asiantuntija Matleena Helander sanoo.

Näitä kyvykkyyksiä voidaan liittää sekä olemassa oleviin tuotantolaitoksiin että aivan uusiin tehtaisiin. ”Kaikissa nyt rakenteilla olevissa ja suunnittelun alla olevissa tehtaissa on Smart Factory mukana ainakin jollakin tavalla. Jo 5-10 vuotta sitten näitä asioita on huomioitu uusien laitosten suunnittelussa ja myös toteutettu”, Deloitten teollisuustoimialan johtaja Mika Järvensivu sanoo. 

Vanhakin tehdas taipuu

Vaikka Smart Factory -hankkeita on tehty ainakin vuosikymmenen ajan, ovat ne edelleen pitkälti asiakaskohtaisia räätälöintejä. Näin siksi, että kunkin toimialan, ja jopa toimialojen sisällä tuotantolaitoksen, laitekanta on erilainen. Myös yritysten toimintalogiikat ja tietojärjestelmät sekä yritysten koot ja lähtötilanteet poikkeavat toisistaan. Kuinka ylipäätään vanha konepaja, jossa on jopa 30 vuotta vanhoja särmääjiä, voidaan siirtää Smart Factory -aikaan?

”Vanhaa voidaan modernisoida niin, että laitteisiin tuodaan sensoreita ja muita teknologioita, joilla dataa voidaan kerätä. Vanhaa konekantaa ei välttämättä tarvitse uusia. Yrityksen tulee tarkasti arvioida, mitä hyötyä uudet Smart Factory -kyvykkyydet voivat heille tuoda ennen kuin ryhtyy hankkeeseen. Sieltä kannattaa aloittaa, mistä saadaan merkittävimmät bisneshyödyt”, Helander sanoo.

Olemassa olevan datan hyödyntäminen ei ole aina helppoa, sillä dataa on kerätty monenlaisiin järjestelmiin kunkin omalla tavalla. Oleellista on löytää olemassa olevaa yhteismitallista dataa, jota voidaan yhdistää reaaliaikaisesti kerättävän datan kanssa. ”Näiden hankkeiden ensimmäinen askel on datan löytäminen ja sen saattaminen yhteismitalliseksi. Kun data on kerätty, se muutetaan arvokkaaksi informaatioksi ja edelleen lisäarvoa tuottaviksi toimenpiteiksi”, Järvensivu sanoo.

Järvensivun korostaa, että aina tulee miettiä sitä, kuinka monelle laitokselle ratkaisu voidaan pienellä tuunauksella monistaa. On aivan eri panos-tuotossuhde suunnitella ja ottaa käyttöön ratkaisu yhdelle konepajalla tai tuotantolaitokselle, kun jos ratkaisu voidaan ottaa käyttöön kahdellekymmenelle laitokselle. ”Ne toimijat, joilla on iso määrä laitoksia ovat näiden hankkeiden kärkijoukossa”, Järvensivu sanoo.

Oleellinen data tikun nokkaan

Aina ei kuitenkaan tarvita historiadataa, vaan hankkeissa voidaan kuitenkin lähteä siitä, että aloitetaan esimerkiksi tuotantolinjan laatua mittaavan sensoridatan kerääminen, jonka perusteella lähdetään parantamaan tuotannon laatua. Vanhojen tuotantolaitosten Smart Factory -hankkeissa lähtötilanne on Helanderin mukaan usein se, että dataa on kerätty, mutta sitä ei hyödynnetä. Silloin ensimmäinen askel on määritellä liiketoiminnan strategiset tavoitteet ja niitä tukevat keskeiset mittarit. Näiden seurantaa tukemaan tuotantodatasta voidaan luoda työntekijöille ja johdolle näkymä tuotantoon, jotta he voivat ohjata tuotantoa ja tunnistaa poikkeamat. ”Automatisoidussa ratkaisussa tuotantoprosessin ohjaus tekee itse päätöksiä siitä, mitä tehdään. Esimerkiksi elintarviketeollisuudessa taikinan kosteutta seuraava mittari voi havaita sen olevan liian kuivaa, jolloin nestettä lisätään automaattisesti”, Helander sanoo.

Mikä tekee nyt toteutettavista tehtaista Smart Factoreita? ”Kyse on siitä, että tehtaisiin tuodaan kokonaisuutena digitalisaatio. Tämä koskee erityisesti uusia tehtaita kuten Teslan tehtaat, jotka ovat verkkotopologialtaan ja järjestelmäarkkitehtuuriltaan rakennettu toimimaan uudella tavalla. ”Tehtaan osat toimivat älykkäinä moduuleina keskustellen keskenään laajemman informaation perusteella. Osilla on omat tehtävänsä ja tietojärjestelmät ilman kaikkea hallitsevaa MES-kerrosta. MES ei perinteisellä tavalla kontrolloi vaan kokoaa ja jakaa informaatiota. Osat voivat automaattisesti ja reaaliaikaisesti arvioida omaa toimintaansa ja näin esimerkiksi autotehtaan robottituotannossa ennakoida entistä paremmin sekä tulossa olevia ongelmatilanteita että tuotantoa koskevia vaatimuksia”, Deloitten tietoturvajohtaja Lauri Haapamäki sanoo.

Smart Factoryssä data ja automaattinen päätöksenteko ovat alemmalla tasolla kuin perinteisessä MES-ohjatussa tehtaassa. Automaatio tekee itsenäisesti niitä päätöksiä, joita perinteisesti prosessin ohjaaja on tehnyt kokemuksellaan ja osaamisellaan. Haapamäen mukaan tällainen malli parantaa tuotannon joustavuutta esimerkiksi kysynnän vaihdellessa. Smart Factory -kyvykkyyksien hyödyntämisessä on oleellista, ettei niissä lähdetä hakemaan liikaa liian nopeasti. ”Kyvykkyyksiä pitää rakentaa pala palalta. Älyä ja uusia ratkaisuja kannattaa tuoda sinne, missä pullonkaulat ovat ja mistä saadaan selkeät euromääräiset hyödyt. Kun näitä arvioidaan, pitää tehdasta ja toimitusketjua arvioida kokonaisuutena” Järvensivu sanoo.

Hidasteita piisaa

Vaikka Smart Factory -hankkeiden hyödyt nähdään yrityksissä selkeinä, niiden käynnistämistä hidastaa perinteinen ajattelu: jos vanha tehdas toimii edes tyydyttävästi, ei sen toimintaa haluta uusia. Vastassa on useimmissa tapauksissa valtava määrä vanhaa laitekantaa. ”Tehtaiden laitekanta on usein vanhaa, ettei sen muuttaminen älykkääksi ole samanlaista kuin vaikkapa it-järjestelmien. Vastaan tulee vanhoja automaatiojärjestelmiä ja niiden protokollia, joihin kaikki uudet verkkoratkaisut eivät sovi. Laajan uudistuksen tekeminen on vaativa hanke, kun samalla pitää varmistaa, ettei tuotantoprosessia rikota”, Haapamäki sanoo.

***

Artikkeli on alunperin julkaistu Automaatioväylä 5/2020 -lehdessä.