Active mitigation support to security analysts and security engineers

Security specialists have a lot to remember and keep up with when it comes to mitigation. Giving context-aware advice to them may reduce their workload and improve the quality of their decisions.

Security expert job is demanding. Organizations whose operations are security-critical often have a security operations centre (SOC), a centralized unit that deals with security issues on an organizational and technical level. Security analysts and security engineers working in SOCs face a threat landscape that is very complex and constantly evolving.

Advanced persistent threat (APT) attacks are arguably among the most serious security hazards of computer systems and information networks (information infrastructure, II) vital to e.g. critical infrastructures (CI). They are very difficult to detect, and even if detected, difficult to recover from. New forms of APT are probably being developed all the time, with considerable resources. For example, it is suspected that Stuxnet, which substantially damaged Iran’s uranium enrichment capabilities, was developed and deployed by the Israeli and US intelligence services.

SOC personnel have a highly demanding job. They have to have expertise in their own II, the CI that it is protecting, threats that they may face, available defence mechanisms and their applicability and effectiveness, and available means of threat and incident mitigation. Further, they have to keep up with developments in all of these rapidly developing domains.

Mitigation comprises all the actions to prevent, detect, and recover from attacks against II. Mitigation is needed in all the phases of II defence lifecycle (Figure 1). The defence lifecycle is structured on the phases of an attack. In the preparation phase, no attack is ongoing (or detected), and mitigation consists of designing and equipping the II appropriately, training the personnel, and monitoring the assets. In the detection phase, anomalies are detected and attack type is identified. In the resolution phase, the attack is stopped, the II is cleaned, and the system is returned to working state. In the closure phase, lessons are learned from the attack, and put into practice.

defence_lifecycle.png

Figure 1. The defence lifecycle and some mitigation actions associated with each phase

Defenders of security need assistance and advice in their task: they might lack experience in the particular threat the II is facing, they might be undermanned, and busy. It is unrealistic to expect that competent experts from beyond the SOC would be available at the time of an attack, or in recovery after it. Existing incident management systems do not provide active assistance in mitigation. If mitigation-related information is only available in a passive form, for example as a part of a help system, the user is unlikely to find the needed information or even search for it in a meaningful way. Therefore, having an automated system providing assistance could be very valuable.

Active mitigation support system gives advice in a context-aware way. Such a system has information about the II, the assets it is protecting, threats, and available defence and mitigation mechanisms, and is able to utilize to use this information and operational data in reasoning on what mitigation actions are needed in a particular situation for the particular II.

Artificial intelligence for active mitigation support implementation. VTT has implemented a demonstration prototype of an active mitigation support system. The core of the system is an expert system that contains the inference rules by which suitable mitigation actions are selected and communicated to the user. Knowledge is represented in the system using a mitigation ontology as the backbone. The system gives advice on mitigation against an APT in the resolution phase of the defence lifecycle, with a financial infrastructure as an example CI. The system presently consists of frames for knowledge representation and 24 rules, implementing support for selecting among 11 mitigation actions.

Active mitigation support has great possibilities. A comprehensive active mitigation support system would cover the whole defence lifecycle. It would adapt to changes in the II environment, the CI, and threats as automatically as possible. It would support mitigation against any threat conceivable against the II. It would use different kinds of data, and artificial intelligence and data science functionalities to aid deciding the best mitigation actions. Moreover, it could be used in automating mitigation actions. A sketch of the architecture of such a system is given in Figure 2.

active_mitigation

Figure 2. An architecture for a future active mitigation support system.

More information on the subject: http://ieeexplore.ieee.org/document/8071302/

Ilkka Karanta, Mika Rautila

 

Dominovaikutusten ymmärtäminen vaatii vankkaa tietämystä ja yhteistyötä

Sekä teollinen toiminta että palvelujen tuottaminen muodostuvat erilaisista tuotantoketjuista ja toimijaverkoista. Näiden toiminta perustuu ajan tasalla oleviin, luotettaviin ja sujuvasti toimiviin toimintoihin ja palveluihin. Jos ketjuun syntyy häiriö, voi se laajeta ja aiheuttaa haittaa myös muissa toiminnoissa. Dominoilmiöllä tarkoitetaan tietystä tapahtumasta käynnistyvää, muualle etenevää ja vaikutuksiltaan laajenevaa tapahtumaketjua.

dominoilmiö_kuvituskuva

Vaarallisia kemikaaleja käsittelevässä teollisuudessa dominoilmiö ja sen mahdollisuus aiheuttaa laajoja ja vakavia vahinkoja on ollut pitkään tunnettu, ja esimerkkejä sattuneista domino-onnettomuuksista on runsaasti. Turvallisuus- ja kemikaalivirasto (Tukes) on nimennyt Suomessa kohteet, joissa voi syntyä dominovaikutuksia eri tuotantolaitosten välillä. Näiden dominokohteiden toiminnanharjoittajien on yhteistyössä selvitettävä koko teollisuusalueen dominoriskit ja myös käytävä selvityksen tulokset yhdessä läpi. Selvityksen tekeminen edellyttää, että jokaisella toiminnanharjoittajalla on riittävän perusteelliset tiedot oman toimintansa onnettomuusmahdollisuuksista ja niiden vaikutuksista.

Prosessiteollisuuden lisäksi erilaisten riippuvuussuhteiden ja -ketjujen mahdollistamien dominovaikutusten tarkastelu on hyödyllistä myös monella muulla toimialalla. Häiriöt tuotantoketjussa tai monimutkaisessa toimijaverkossa voivat johtaa dominoilmiöön, jonka seuraukset eivät ehkä ole laajenevia onnettomuuksia, vaan laajenevia toimintahäiriöitä. Pahimmillaan toimintahäiriöt voivat johtaa myös onnettomuuksiin.

Yhteiskunnan kannalta on tärkeää turvata elintärkeät toiminnot ja varautua niihin liittyviin häiriöihin mahdollisimman hyvin. Kriittiseen infrastruktuuriin kuuluvat esimerkiksi energia- ja vesihuollon, sähkönjakelun, tieto- ja viestintäjärjestelmien, elintarvikehuollon, kuljetusten sekä terveydenhuollon fyysiset ja sähköiset toiminnot sekä palvelut. Kriittisen infrastruktuurin turvaamisessa on otettava huomioon paitsi yksittäisen toiminnon mahdolliset häiriöt myös niiden monimutkaiset seurannaisvaikutukset ja riippuvuudet muista toiminnoista.

Toimintojen lisäksi myös toimijat ovat usein monipuolisesti verkottuneita. Niin yritykset kuin julkisen sektorin toimijat keskittyvät usein vain ydinosaamiseensa ja hankkivat muut tarvittavat toiminnot ostopalveluina. Toimijaketjuihin voi liittyä lukuisia alihankkijoita sekä materiaalien, puolivalmisteiden, tavaroiden ja käyttöhyödykkeiden toimittajia ja palveluiden tarjoajia. Ketju jatkuu asiakkaiden ja edelleen heidän asiakkaidensa kautta eteenpäin.

Mahdollisten dominovaikutusten tunnistamisessa ja arvioinnissa näkökulman on oltava laaja. Onnettomuuksista tai häiriöistä alkavan tapahtumaketjun etenemisen tarkastelu ja vaikutusten arvioiminen vaativat sekä kohteiden että niiden välisten riippuvuuksien tuntemusta. Käytössä on oltava riittävästi tietoa ja ymmärrystä kohteista ja toiminnoista, joiden turvallisuutta tai toimivuutta leviävä onnettomuus tai häiriö voi uhata.

Verkottuneessa tuotanto- ja palvelutoiminnassa mahdollisten dominovaikutuksiin johtavien tilanteiden tunnistaminen ja niiden arviointi vaativat toimivaa tiedonvaihtoa ja yhteistyötä eri toimijoiden kesken. Tehokkaalla vuorovaikutuksella ja tiedonsiirrolla on keskeinen rooli mahdollisten häiriöiden tunnistamisessa ja arvioinnissa. Dominoilmiöiksi laajenevat häiriötilanteet eivät välttämättä rajoitu vain yhden toimijan tai organisaation toimintaan, joten keskustelu ja yhteisen näkemyksen muodostaminen ovat välttämättömiä. Tämä edellyttää eri toimijoilta avointa yhteistyötä ja tiedonvaihtoa. Prosessiteollisuuden dominokohteille asetettu yhteistoiminnan vaatimus on tästä hyvä esimerkki.

VTT tutkii menettelytapoja, joiden avulla voidaan pureutua erilaisten häiriötapahtumien dominovaikutuksiin ja niiden haitallisiin seurauksiin. Vaikutusten tunnistamiseksi ja seurausten arvioimiseksi on kehitetty toimintamallia, jonka avulla riippuvuuksia mallinnetaan karkealla tasolla. Malli sopii erilaisten kohteiden ja myös kriittiseen infrastruktuuriin liittyvien riippuvuuksien ja häiriötilanteiden tunnistamiseen. Tavoitteena on tunnistaa riskejä, jotka eivät yksittäisinä ole merkittäviä, mutta joiden merkittävyys voi kasvaa mahdollisten seurannaisvaikutusten takia. Mallia voidaan käyttää esimerkiksi selvitettäessä riskien ja häiriöiden lisäanalysoinnin tarvetta tai priorisoitaessa toimintojen ja järjestelmien analysoitavia kohteita.

Jaana Keränen, Minna Nissilä

Tuottavuutta ja turvallisuutta uusilla käyttöomaisuuden hallinnan ja digitaalisen suunnittelun teknologioilla

Muutosvoimat

 Teollisuuden rakenteelliset muutokset ovat muuttaneet toimijoiden rooleja ja kone- ja laitevalmistajien sekä palvelutarjoajien asiakkaiden odotukset toiminnan tehokkuuden ja hankittavien palveluiden osalta kiristyvät. Asiakkaat odottavat lisääntyvää tehokkuutta uusien teknologioiden tukemana ja kilpailukykyiseen hintaan. Konefleettien hallinta ja järjestelmien elinkaaren hallinta aina suunnittelusta tuotteen elinjakson päättymiseen (tai R-strategioiden mukaisiin vaihtoehtoihin) asti on korostumassa. Yritykset pyrkivät yhä kasvavassa määrin kohti ympäristöystävällisiä teknologioita ja kestäviä käyttöomaisuuden hallinnan keinoja sekä käyttämään niukkoja resursseja tehokkaasti. Nykyaikaisissa kaivos- ja tunnelisovelluksissa turvallisuus on prioriteetti ja sen parantamiseen kehitetään jatkuvasti uusia valmiuksia.

Kehitystyö autonomisiin järjestelmiin ja sähkökoneisiin ja -ajoneuvoihin liittyen edellyttää uusia kyvykkyyksiä ja Teollisen internetin sovellukset sekä digitaaliset suunnitteluympäristöt tuovat osaltaan uusia mahdollisuuksia turvallisuuden, laadun ja tuottavuuden lisäämiseen. Digitalisaation odotetaan kokonaisuutena muuttavan toimintaa ja päätöksentekoa niin, että viisaita päätöksiä osataan tehdä eri tasoilla aina komponenteista järjestelmätasolle ja yksittäisistä ihmisistä liiketoimintaverkostoihin. VTT on tarttunut yllä esitettyihin ja kuvassa 1 kuvattuihin näkökohtiin eri osaajia laajasti yhdistävällä tutkimusprojektilla.

 

tecnetwork

Kuva 1. VTT:n T&K-projektikokonaisuuteen vaikuttavia liiketoimintaympäristön tekijöitä.

Miten tukea yrityksiä kiristyvässä kilpailutilanteessa?

VTT on yhteistyökumppaniensa kanssa rakentanut tutkimusprojektikokonaisuuden, joka pyrkii tukemaan yrityksiä seuraavien näkökulmien mukaisesti: 1) Digitaalinen suunnitteluprosessi 2) Digitaalinen käyttöomaisuuden ja turvallisuuden hallinta, 3) Sähköisten ajoneuvojen ja työkoneiden suunnittelu ja elinjakson aikainen tuki.

Digitaalinen suunnitteluprosessi:

  • HIL-simulaatioympäristöt mahdollistavat testaamisen ja optimoinnin käyttäen simuloituja dynaamisia konemalleja ja todellisia ohjausjärjestelmäkomponentteja ennen varsinaista valmistusprosessia. VTT:n projektissa HIL-ympäristön integrointi IoT-pohjaisiin koneiden diagnostiikka- ja analyysityökaluihin tuo uusia mahdollisuuksia koneiden ja fleetien analytiikan suunnitteluun ja toteuttamiseen. Kompleksiset järjestelmät tullaan tulevaisuudessa myös kehittämään HIL- simulaatioympäristöjä hyödyntäen. Tässä projektissa luodaan teknologista perustaa tulevaisuuden koneiden digitaalisten T&K-ympäristöjen kehittämiselle.
  • Tavoitteena on tukea yritysten suunnitteluprosessien nopeuttamista turvallisuus- käyttövarmuus- ja kyberturvallisuusvaatimusten parempaan hallintaan perustuen. Nykyisellään turvallisuuden, kyberturvallisuuden ja luotettavuuden prosessit ovat erillisiä mutta kehitteillä on lähestymistapa, jolla riskejä hallitaan kokonaisvaltaisesti ja yhteisen prosessin mukaisesti etenemällä.

Sähköiset ajoneuvot ja työkoneet ja elinjakson aikainen tuki:

  • VTT:llä kehitetyistä simulointimalleista ja suunnitteluprosessista sähköajoneuvoille ja latausinfrastruktuurille on saatu jo paljon kokemusta joukkoliikenteen osalta. TecNetwork-projektissa toteutettavan kehitystyön huomion kohteena on erityisesti kaivoskoneiden sähköistäminen. Mallinnus- ja simulointiympäristön täydennys tähän suuntaan edellyttää kaivosprosessin tuntemusta ja mallinnusta. Lisäksi keskeisenä kehityskohteena on laajennus yksittäisten koneiden mallinnuksesta kohti fleetien suunnittelun ja hallinnan sovellusta. Tulosten laaja hyödynnettävyys eri kaupallisissa sovelluksissa nähdään tärkeänä.
  • Investointipäätöksentekoa ja elinjakson aikaista ylläpitoa tulee ohjata parhaalla mahdollisella tiedolla sähköajon vaikutuksista. Elinjaksokustannusten ja -tuottojen mallinnus ja kunnossapidon luotettavuuskeskeinen suunnittelu tarjoaa keinot uuden teknologiaan liittyvän päätöksenteon tueksi.

Digitaalinen käyttöomaisuuden ja turvallisuuden hallinta:

  • Uudenlaiset liikkuvat työkoneet ja erityisesti niiden täys- tai osittaiset automaattitoiminnot tuovat vaatimuksia turvallisuusratkaisuille. Laajakaistaradioon (UWB) pohjautuvia paikannusratkaisuja on jo tutkittu kaivosympäristössä ja potentiaali on pystytty osoittamaan. Käytännön testit ja laajempi hyödynnettävyys teollisissa kohteissa on kuitenkin edelleen kehityskohteena. VTT:n UWB-ratkaisun kehitysversio on jo demonstroitavissa ja projektissa kehitetään jatkossa vastauksia ei-avointen tilojen aikaansaamiin paikannuksen haasteisiin teollisissa ympäristöissä.
  • Antureiden langaton verkottaminen helpottaa instrumentoitavien kohteiden siirrettävyyttä ja mahdollistaa kokonaan uusia kohteita kuten pyörivät koneenosat. Lisäksi langattomuus helpottaa antureiden asentamista ja merkitsee usein myös parempaa luotettavuutta ilman kaapeli- ja kontaktivaurioiden riskiä. Suurjännitteisten tai häiriöherkkien kohteiden mittauksissa tarvitaan anturin ja muun järjestelmän välille tyypillisesti galvaaninen erotus, joka järjestyy kätevästi liittämällä anturi langattomasti. Anturien langattoman verkottamisen pullonkaula on usein antureiden tehonsyöttö, johon paristo tai akku ei tyypillisesti ole kelvollinen ratkaisu sen vaihto- tai lataustarpeen vuoksi. Kaapeleiden, paristojen ja akkujen vaihtoehdoksi VTT tutkii ja kehittää anturisovelluksiin erilaisia langattomaan tehonsiirtoon perustuvia ja ympäristöstä energiaa kerääviä tehonsyöttöratkaisuja.
  • Siinä missä nykyiset ohjausjärjestelmien kommunikointitavat eivät enää tulevaisuudessa vastaa tarpeita, Ethernet-teknologian kehittäminen tuo ratkaisun yhä lisääntyvää dataliikennettä vaativiin sovelluksiin. Modernin Ethernet-teknologiaan perustuvan langallisen kommunikaatioratkaisun kehitys on käynnissä TecNetwork-projektissa ja demonstraatiovalmiudessa lähiaikoina.

Toni Ahonen, Kalle Määttä, Esko Strömmer, Mikaela Ranta

Projektin web-sivut: http://www.vtt.fi/sites/tecnetwork

 

Miten välttää digitaalisten elinkaaripalveluiden kehittämisen sudenkuopat?

Digitaalisten ratkaisujen kehittämiseen liittyvistä riskeistä puhuttaessa esille nousevat hyvin usein ensimmäisenä tietoturvaan liittyvät uhat. Myös datan omistajuuteen liittyvät ongelmat ja kehitystyön riskit nousevat keskusteluissa voimakkaasti esiin. Dataan, analytiikkaan ja digitaalisiin työkaluihin pohjautuvien teollisten palveluiden kehittämiseen liittyy myös laaja joukko muita näkökohtia, joita on alettava pohtimaan kehitystyössä mahdollisimman varhain.

Ymmärrä asiakastarpeet ja verkottuneen toimintaympäristön vaatimukset: Sekä toimittajien että asiakkaiden keskuudessa on jo laaja yhteisymmärrys verkostojen merkityksestä. Yksin ei enää koeta pärjättävän ja yhteistyön kautta odotetaan saatavan laajempi näkemys monesta asiasta. Silti voi usein käydä niin että esimerkiksi digitaalista Smartadvantageblogpalvelualustaa katsotaan liikaa oman toiminnan vinkkelistä eikä nähdä asiakkaan silmin monitoimittajaverkoston haastetta. Asiakkaatkin toki vaihtelevat; osa asiakkaista istuu jo tiiviisti kuskin paikalla määrittämässä tiedonhallinnan kokonaisuutta oman laitoksensa tai konsernin eri tehtaiden osalta. Toisaalta osa asiakkaista antaa digitaalisten ratkaisujen osalta toimittajille vapausasteita enemmän ja pyrkii tätä kautta vasta muodostamaan omaa lähestymistapaansa ja haarukoimaan parhaita ratkaisuja. Tämä vain korostaa keskustelun ja verkottumisen tarvetta.

Suunnittele digitaalisten ratkaisujen toteuttamisen liiketoimintamalli: Digitaalisuus mahdollistaa uudenlaiset liiketoimintamallit. On syytä miettiä, mikä arvolupaus asiakkaalle annetaan, millaisilla jakelukanavilla asiakkaat tavoitetaan, ketkä ovat keskeiset kumppanit, mitkä ovat palveluun liittyvä kustannukset ja millaisilla ansaintamalleilla palvelut saadaan kannattaviksi.

Keskustele oikeiden henkilöiden kanssa: Digitaaliset ratkaisut menevät usein läpi organisaatio- ja tuotantoyksikkörajojen ja kokonaisuuden hallinta on haastavaa. Ratkaisuja on kehitettävä yhdessä asiakkaan kanssa ja on ymmärrettävä asiakkaan tarpeet.  Keskustelukumppanit on pohdittava tarkoin – ovatko aiemmat kontaktit asiakkaan organisaatiossa riittäviä ja ovatko digitaalisten ratkaisujen potentiaaliset hyödyntäjät riittävästi edustettuina?

Hyödynnä olemassa olevaa ja kerää uutta tarpeen mukaan: Suuret odotukset digitalisaatiota kohtaan ovat kannustaneet yrityksiä aloittamaan kehitystyötä mittaus- ja tiedonsiirtosovelluksissa sekä tietojärjestelmien ja online-analytiikan osalta. Monissa tapauksissa vuosikausia jo kerääntyneen datan hyödyntäminen on kuitenkin koettu olevan matalalla tasolla. On siis hyödyllistä omaksua järjestelmätasoisia lähestymistapoja, jotka toisivat esille todellisia tarpeita ja pyrittäisiin ohjaamaan uudenkin teknologian kehittämistä sen perusteella mitä uudella syntyvällä tiedolla halutaan saada aikaan. Analytiikkatyökalujen lisäksi tarvitaan kattavaa ymmärrystä tarkasteltavasta kohteesta ja siihen liittyvistä ilmiöistä.

Osaa myös luopua mutta tee se hallitusti: Digitalisaatio voi muutosten yhteydessä syödä nykyisen palveluportfolion perustaa siinä määrin, että vanha ja mahdollisesti kannattavakin liiketoimintaa tulee kannibalisoiduksi. Samanaikaisesti syntyy kuitenkin mahdollisuuksia uudenlaiseen asiakkaiden tuottavuutta kehittävään palvelutarjontaan. Kilpailukyvyn turvaamiseksi pitkällä tähtäimellä on syytä olla itse eturintamassa tuomassa uusia ratkaisuja asiakkaiden saataville.

Hae konkreettisia kokeiluja mutta ymmärrä kokonaisuus: Nopeilla kokeiluilla haetaan varmuutta palveluaihion toimivuudesta jo varhaisessa kehitysvaiheessa. Yrityksellä tulee olla strategisesti tärkeillä alueillaan ”kehitysputken” eri vaiheissa olevia asioita siten, että varmistetaan kilpailukyky sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä. Nopeille kokeiluillekin on siis tässä suhteessa paikkansa ja parhaimmillaan kokeilujen hyödyt eivät rajoitu pelkästään pieniin pikavoittoihin vaan voivat tuoda merkittäviä muutoksia pitkällä tähtäimellä. Yrityksellä tulee kuitenkin olla selkeät päämäärät kehittämispanostustensa suhteen.

Varmista riittävä osaaminen: Digitaalisten ratkaisujen kehittämiseen tarvitaan mahdollisesti uutta osaamista esimerkiksi teknologioista. Järjestelmien yhteensopivuus, teknologian mahdollistamat uudet ratkaisut, analytiikkaosaaminen ovat esimerkkejä sellaisista teemoista, joihin liittyvää osaamista tarvitaan. Tarvitaan selkeä näkemys siitä, millaista osaamista uudet ratkaisut ja liiketoiminnat edellyttävät ja miten riittävä osaaminen varmistetaan.

SmartAdvantage on VTT:n ja Tampereen teknillisen yliopiston muodostaman osaamiskeskittymän SMACC:n (http://smacc.fi) sekä teollisten kumppanien edistämä tutkimusprojekti. SmartAdvantage pyrkii kehittämään toimintatapoja, menetelmiä ja malleja, joilla yritykset voivat aiempaa paremmin hyötyä eri datalähteistä ja tuottaa tietoon ja analytiikkaan pohjautuvaa asiakasarvoa sekä kehittää uudenlaisia digitalisaation mahdollistamia liiketoimintamalleja. Lisätietoja projektista saatavilla osoitteesta http://www.vtt.fi/sites/smartadvantage.

Hankkeen julkaisu Towards Smart Data-oriented Services

 Toni Ahonen, Jyri Hanski ja Teuvo Uusitalo

 

 

Searching for approaches enabling circular economy

Novel business models that leverage the largely untapped potential of circular economy are gradually emerging in several industries including metals and engineering industry, chemical and biotechnical industry, and pulp and paper industry. While most existing academic research and development activities in firms have focused on the crucial role of material flows in developing new business models, the Data to Wisdom -project focuses on information flows in the circular economy. The goal is the systematic identification and creation of relevant data in radically new value constellations, and the conversion of this data into wisdom that is used to pilot and implement new circular business models.

CE

Circular economy can be defined as a system which creates value by minimizing waste, energy and the use of natural resources. It also utilises solutions that aim at slowing, closing and narrowing loops of material and energy. (Geissdoerfer et al., 2017[i]). These solutions include, for instance, long-lasting design, design for easy disassembly and maintainability, maintenance actions such as repair and refurbishing, reuse, remanufacturing and recycling. In the “Data to Wisdom” project, we at VTT focus especially on what is the impact of asset management and maintenance on circular economy and how this impact could be increased through advanced information management.

For instance, digitalization enables better management of life cycle information and better availability of sensor, equipment and process information for the various stakeholders. Therefore, the potential new value could be in real-time optimisation and predictive maintenance. These opportunities may positively affect asset management.

On the other hand, the lifetime of digitalized products and services is often much shorter than the physical assets. This can be seen as a challenge for asset management, since companies have to prepare for new kinds of maintenance, replacements and modernisations.

Jyri Hanski and Pasi Valkokari

“Data to Wisdom” project is funded by the Finnish Funding Agency for Innovation (Tekes). Research partners are LUT and TUT, and co-operating industrial firms are BMH Technology, Fortum, Solita and UPM (Link: http://www.vtt.fi/sites/datatowisdom)

[i]Geissdoerfer, M., Savaget, P., Bocken N. M.P. & Hultink, E. J. (2017) The Circular Economy – A new sustainability paradigm? Journal of cleaner production, 143, 757-768.

VTT ProperScan® tarjoama tuotantolaitoksen eliniän hallintaan

Onko prosessi ollut käynnissä jo vuosia, mutta kunnossapidon tietojärjestelmä ei riittävästi tue kriittisten komponenttien vikaantumisiin liittyvien riskien hallintaa? Tai onko jo toteutunut käyttökeskeytykseen johtanut laitevaurio, jonka juurisyyhyn pitää päästä kiinni, jotta vastaava tilanne ei enää toistuisi?

Teollisuusprosessin turvallisen ja häiriöttömän toiminnan ja siten eliniän aikaisten tuottojen varmistamiseksi VTT on koonnut ProperScan® palvelutarjoaman. Se yhdistää VTT:n vahvoja osaamisia, kuten riskienhallinnan, data-analytiikan, materiaalituntemuksen ja kokemuksen teollisuuslaitosten komponenttien eliniän määrittämisestä. Palvelutarjoama sisältää osaamista teollisuuden hyödynnettäväksi sekä riskien ennaltaehkäisyssä että selvitettäessä ei-toivottujen tapahtumien syitä, jotta löydetään keinot estää niiden toistuminen. ProperScan® tarjoaman palvelut ovat hyödynnettävissä kaikilla teollisuuslaitoksen hierarkiatasoilla, lähtien ylimmältä järjestelmätasolta kohti yksittäisten komponenttien tarkastelua.

Teollisuusjärjestelmää kokonaisuutena katsovan kriittisyystarkastelun ja riskiperusteisen tarkastelun (RBI) perusteella on prosessista tunnistettavissa kriittiset kohteet, joihin hallinta- ja kehitystoimet kannattaa ensisijaisesti kohdistaa. Jos esimerkiksi keskeinen hallintakeino on kunnossapito-ohjelman kehittäminen, tukee ohjelman katselmointi kustannustehokkaan, tuotantotehokkuuden hallintaa tukevan kunnossapidon järjestämistä. Skenaariotyökalu on puolestaan käyttökelpoinen kun investointi- tai muiden kehitystoimenpidevaihtoehtojen väliltä halutan valita kuhunkin liiketoimintatilanteeseen optimaalisin vaihtoehto. Näin siis tuetaan niiden toimenpiteiden tunnistamista, joihin kannattaa satsata.

properscan

Käyttö- ja kunnossapitotilanteiden kuvaamisessa ja parhaiden operointikäytäntöjen määrittämisessä hyödynnetään data-analytiikkaa. Sen avulla eri tuotantojärjestelmistä kerätty data käännetään tietämykseksi, jota voidaan hyödyntää vaikkapa energiakäytön tehostamisessa. Laaja hyöty datasta on saavutettavissa kun sitä pystytään hyödyntämään koko organisaation oppimisessa.

Komponenttitasolla ProperScan® tarjoaa testaus- ja asiantuntijapalveluita komponentin jäljellä olevan eliniän arviointiin, oikeanlaisten materiaalien valitsemiseen vaativiin prosessiolosuhteisiin tai ymmärtämystä materiaalien vaurioitumismekanismeista. Näin ProperScan® hyödyntäminen on oiva mahdollisuus lisätä prosessin käyttöikää turvallisesti sekä saada varmuus nykyisten komponenttien tai materiaalien kestävyydestä vaikkapa prosessimuutosten yhteydessä.

Lue lisää VTT ProperScan® palveluista http://www.vttresearch.com/properscan

Pasi Valkokari, Susanna Kunttu ja Tero Välisalo

Economic evaluation is not enough for infrastructure investments

Investment decisions typically concern monetary values; how much the investment cost and how much expected profits are and eventually investments giving the best profit will be selected. The transition in value creation is forcing companies to seek new models and means of operating and supporting their business and investments. Additionally, the need to integrate wider value perspectives into decision-making is increasing. Investments should be evaluated, selected and prioritized not only in terms of their monetary value, but also with regard to sustainability, safety, quality, social acceptability and other typically intangible criteria.

The wider value perspective has rarely been included in such assessments up to the present day. This is mainly because these value elements are typically difficult to measure solely in economic terms, and there is thus a lack of models and approaches by which to address the importance of such indirect and intangible effects. In addition, there is often pressure to demonstrate short-term effects rather than to emphasize the investment’s entire life cycle.

Investments to infrastructure assets, e.g. electricity and water networks, differs in many ways compared to investments in production industry which greatly emphasize need to examine effect of investments also beyond monetary values. Pauline Herden and Ype Wijnia [1] have discussed these differences and described characteristics of infrastructure by following aspects:

  • “First, infrastructure assets for energy, roads, water and telecom have a very long lifespan, objects are often designed to last more than 50-100 years. This means there is a high probability that the demands on the infrastructure will change within its lifespan.“
  • “Infrastructure assets have no resale value, perhaps even not scrap value because these are offset against removal costs. Thus, if an asset is acquired, it remains technically in operation until failure.”
  • “Given that assets will last very long and cannot be sold, the design has to be right for a very long time. This requires either flexible designs or, more likely, very robust designs. This is reflected in overdimensioned infrastructure systems, capable of handling more capacity than actually needed (e.g. electricity, gas, water).”
  • “Another specific characteristic of infrastructures is the longevity of the equipment. Therefore, some construction and modification may have taken place in the past when other standards for asset administration and registration applied.”
  • “More fundamentally, many infrastructure systems are evolutionary systems. They have not designed in a grand master plan, but have grown by many small add-ons over time, based on what already existed. Current decisions on the assets highly contains the decision space for future decisions. This is called path dependency and lock-in.”

In a recently finished research project we developed methods and tools to bring into decision making also non-monetary values in addition to economic values which obviously cannot be neglected. One of our case company was Jyväskylän Energia that owns and runs electrical power, water and district heating networks in the city of Jyväskylä. In the case study carried out with them we developed a method for selection of re-placement investments funded in the next year budget. As stated before economic indicators are not the only relevant information related to infrastructure investment decisions.jescreenshot

In the case of Jyväskylän Energia the main aim of renovation investment is to remove or mitigate risks of safety consequences or interruptions in distribution. Thus the developed method is based on risk analysis and provides to decision makers information about risk reduction achieved by each investment proposal compared to investment cost. In addition to examination of a single investment proposals the method suggests an investment portfolio which do not exceed given budget and reduce overall risk in the most cost-effective manner.

The keys to future success are investments whose value is not only expressed in terms of mittamerkkireportmoney, but also in terms of sustainability, reliability, safety, quality, social acceptability and other typically intangible criteria. Importance of non-monetary values have not been denied but comparison of investments has been very difficult because lack of appropriate methods, which are able to provide intangible values in a structured form supporting investment decision making. A workbook prepared in the Mittamerkki project presents methods to consider effects of investments in a wider perspective than only economic values.

 

Susanna Kunttu, Tero Välisalo

 

[1] Herder, P.M. & Wijnia, Y. (2012). A Systems View on Infrastructure Asset Management. In T. van der Lei et. al (eds.) Asset Management The State of the Art in Europe from a Life Cycle Perspective.