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

 

Veikko Rouhiaisen juhlahaastattelu

VTT:n pitkäaikainen turvallisuustekniikan ja riskienhallinnan tut20160401_202418_001kimusprofessori Veikko Rouhiainen jää tänä keväänä eläkkeelle. Haastoimme Veikon kertomaan pitkästä urastaan VTT:llä ja antamaan eväitä nuoremmille turvallisuustutkijoille.

Mistä kaikki sai alkunsa – miksi Tampereella alettiin tutkia turvallisuutta?

Valtio harjoitti aktiivista hajasijoituspolitiikkaa 1970-luvulla, ja Tampereelle sijoitettiin siinä rytäkässä Työsuojeluhallitus, Työterveyslaitoksen aluetoimisto ja VTT:n työsuojelutekniikan laboratorio. Myös Tampereen teknillisen korkeakoulun työsuojelutekniikan professuuri aloitti samoihin aikoihin. Itse aloitin VTT:llä 1. syyskuuta 1978, työsuojelutekniikan laboratorion ensimmäisten työntekijöiden joukossa. Jouko Suokas minut otti töihin, ja oli täällä jo muutama muukin aloittanut minua aiemmin. Olihan siinä vähän sellaista pioneerihenkeä.

Millaista tutkimus silloin aluksi oli?

Silloin tehtiin kaikki paperilla. Ei ollut Euroopan komission byrokratiaa haittaamassa tekemistä, ei Share Pointia, M2:sta, ASPAa, HAKEa, eikä Verttiä. Ei silloin ollut vielä edes Eudoraa, Totia, Word Perfectiä, eikä edes Matkamiestä. Silloin oli UKK, YYA ja EFTA. Noista ajoista on sentään vielä jäljellä VTT, KELA ja ALKO.

Entä milloin ja miksi alettiin puhua riskienhallinnasta?

Alkuun täällä puhuttiin turvallisuusanalyysistä. 1980-luvulla prosessiteollisuus otti edelläkävijän roolin ja alkoi puhua riskianalyyseistä. Myös vakuutusyhtiöt olivat jo aiemmin omaksuneet riskienhallinnan. Meillä se alkoi teknisten järjestelmien riskien arvioinnista, mutta hieman hapuilevia ne ensimmäiset kokeilut olivat. Riskienhallinnan tutkimus alkoi oikeastaan pohjoismaisena yhteistyönä. Nordforskissa tehtiin poliittinen päätös, että kun USA:ssa oli aloitettu turvallisuuden ja riskienhallinnan tutkimus, niin sellaista tarvittiin Pohjoismaissakin. Suomi sai turvallisuusanalyysin tutkimustoiminnan ehkä parhaiten käyntiin, esimerkiksi paremmin kuin Ruotsi. Pohjoismainen yhteistyö loppui kuitenkin aika äkkiä. Yhteistyötä tehdään nyt Euroopan tasolla.

Muistatko ensimmäisen tutkimushankkeesi?

Ensimmäinen hanke oli juuri Nordforskin rahoittama Scratch (Scandinavian Risk Analysis Technology). Ei se nimestään huolimatta mikään pintaraapaisu ollut, vaan suurin hanke siihen asti, budjettikin taisi olla 15 miljoonaa markkaa. Pitkin Suomea reissattiin Suokkaan Joukon kanssa kehittämässä riskianalyysin menetelmiä. Siitä hankkeesta laboratorio sai hyvän yhteispohjoismaisen startin, ja siitä on ollut hyvä jatkaa. Muita varhaisia hankkeita olivat myös kuljetinturvallisuushanke ja kirjallisuusanalyysi ydinvoimaloiden valvomoiden turvallisuudesta, josta laadittiin myös ensimmäinen VTT:n turvallisuusaiheinen raportti.

Miten riskienhallinta on Suomessa kehittynyt urasi aikana?

Kun lähes nollasta aikanaan lähdettiin, niin kaikki muutokset tuntuvat suurilta ja kaikki kasvu on voimakasta. Voisi puhua jonkinlaisesta riskienhallinnan elinkaaresta. Matkan varrella on ollut monenmoista vääntöä termeistä ja vähän sellaista kissan hännän vetoa esimerkiksi turvallisuusanalyyseistä ja riskianalyyseistä. Teknisten riskien analysoinnista työ laajeni vähitellen liiketoiminnan riskien arviointiin. Nyt puhutaan sitten jo myös mahdollisuuksien hallinnasta.

Mitä (hyvää tai huonoa) EU-tutkimusyhteistyö on tuonut riskienhallintaan?

Onhan EU-yhteistyö vienyt Suomen Eurooppaan mukaan aivan eri lailla kuin ennen EU:ta. Toisaalta samalla asiat ovat tulleet monimutkaisemmiksi. EU:ssa tohtorintutkintoja ja professuureja arvostetaan, ja varsinkin uusien ihmisten kanssa nuo tittelit auttavat heti hahmottamaan, kuka kukin on. VTT:lläkin on professuureja leikattu, mikä vähän huolestuttaa juuri tämän EU-yhteistyön kannalta. EU:ssa se on arvokas titteli.

Mitä pidät suurimpana saavutuksenasi työurallasi?

Ei täällä yksi kynänkuluttaja yksin paljon aikaan saa. Kyllä tämä on tiimityötä. Onhan se hienoa, että olen saanut olla mukana riskienhallinnan kehityksessä alusta lähtien ja ehkä jollain lailla päässyt myötävaikuttamaan siihen. Ehkä yksi uran huippukohtia oli se, kun olin JRC:n Ispran yksikön evaluointipaneelissa.

Mikä työssäsi oli parasta, ja mitä olisit halunnut tehdä enemmän?

VTT on ollut mukava paikka olla töissä. Minun piti olla täällä vain pari vuotta, mutta siitä se sitten vähän venähti. VTT on ollut työnantajana positiivisempi kuin etukäteen tiesinkään. Täällä on paljon positiivisia puolia: hyvää jengiä töissä, ollaan näköalapaikalla, työllä on monenlaisia positiivisia vaikutuksia, ja työllä on muitakin tavoitteita kuin kovan taloudellisen tuloksen tekeminen ja omistajan rahapussin kartuttaminen. Mukavinta on ollut konkreettinen asioiden kehittäminen teollisuusasiakkaiden kanssa. Siinä tiesi tekevänsä jotain hyödyllistä. Mieluummin aina tekisin käytännönläheistä työtä, mutta kaikki työt on tehtävä, vaikka ne eivät niin hauskoja olisikaan.

Entä mikä oli kurjinta, ja millaisia tehtäviä yritit vältellä?

Kurjinta on ollut teorioiden kanssa pähkäily, leipäännyn siinä aika äkkiä. Ja toinen on kansainvälinen yhteistyö. Se tökki, kun minulla on aina ollut huono kielitaito.

Mitä hauskoja tai kummallisia sattumuksia sinulla tulee mieleen työuran varrelta? Mikä on jäänyt erityisesti mieleen?

Tutkimuksen alkuaikoina julkaisuprosessi oli alkujaan VTT:llä tosi hidas. Meillä oli silloin aluksi tosi innovatiivinen tiiminvetäjä, ja perustimme sitten ihan oman julkaisusarjan. Sen nimi oli Turvallisuusanalyysitiedote, ja ilmestyi se jopa englanniksikin nimellä System Safety Analysis Bulletin. Herätti se vähän ehkä pahennustakin, kun täältä Tampereelta tulee omia julkaisuja ohi virallisten kanavien vieläpä pahvikansissa. No, vähän ehkä voi joskus herättää pahennustakin, pääasia että tutkimus etenee.

Mitä suunnitelmia sinulla on eläkepäivien varalle?

Ensiksi taidan pitää vapaapäivän, minulla on vuorotteluvapaat ja isyyslomat vielä pitämättä. Sen pidemmälle ei ole tarkkoja suunnitelmia. Voisin ehkä olla puolipäiväinen metsänhoitaja, neljäsosa-aikainen kalastaja ja metsästäjä, ja loppu neljäsosa-aikainen sekatyömies. Maalla ja mökillä on aina tekemistä. Harrasteena voisi olla vaikka EU-hankkeiden evaluointi, jos EU pyytää.

Terveisesi blogin lukijoille tai VTT:llä elämäntyötäsi jatkaville tutkijoille?

Nuorena rinta kaarella maailmaa parantamaan. Maailma muuttuu ja uusia teknologioita kehitetään. Niistä nousee uusia tutkimusaiheita ja tekemistä riittää varmasti jatkossakin.

Vaikea silti käydä tarkemmin neuvomaan, kun historiasta ei voi neuvoa tulevaisuutta. VTT on hyvä työpaikka ja se kannattaa pitää sellaisena. Menestystä ja hyvää työuraa, että saatte meidät eläkeläiset elätettyä.

Veikko Rouhiainen, Mervi Murtonen