|
|
|
Hankekoodi: A76139
Hankkeen nimi: Älykäs automaatio demonstraatioympäristön kehittäminen
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.8.2020 ja päättyy 31.7.2023
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Karjalan maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Karelia Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2454377-1
Jakeluosoite: Tikkarinne 9
Puhelinnumero: 013260600
Postinumero: 80200
Postitoimipaikka: Joensuu
WWW-osoite: http://www.karelia.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Anne Ilvonen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkimus- ja kehittämisjohtaja
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: anne.ilvonen(at)karelia.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: +358503116314
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Valmistavalla teollisuudella on merkittävä rooli eurooppalaisten hyvinvoinnille. On arvioitu, että yksi teollinen työpaikka tuottaa 1,5 – 2 työpaikka muualla yhteiskunnassa. Euroopan komissio asetti 2012 tavoitteen saada valmistavan teollisuuden osuuden bruttokansantuotteesta nousemaan 20 % arvoon. Vuonna 2017 Saksassa valmistavan teollisuuden osuus BKT:sta oli 21 % ja Suomen 15 %.
Valmistavan teollisuuden kilpaillessa yhä kiristyvillä globaaleilla markkinoilla kasvun ja tuottavuuden tehostaminen digitalisaation avulla on yksi EU:n ja jäsenvaltioiden kilpailukyvyn nostamisen keinoista. Digitalisaatio on myös keino estää Euroopan alueen teollista taantumista (de-industrialisation). Valmistavassa teollisuudessa digitalisaatio rinnastetaan usein teollisuus 4.0 kokonaisuuden kehittämiseen. Teollisuus 4.0 perusajatus on yhdistää fysikaalinen tuotteiden valmistuksen maailma ja digitaalinen sekä virtuaalinen valmistus (CPS – Cyber Physical System) yhdeksi prosessiksi. Teollisuus 4.0 sisältää kuitenkin useita merkittäviä jo itsessään kilpailukykyä, tuottavuutta, laatua ja tehokkuutta lisääviä elementtejä: ICT-teknologiat verkostomaisessa tuotannossa, sensoriteknologiat, robotiikka, simulaatiot, tietoliikennetekniikka, ihmisen ja robottien välinen yhteistyö, massadatan hyödyntäminen, pilvi- ja laskentapalvelut, lisätyn todellisuuden teknologiat (AR/VR – Augmented Reality Virtual Reality) ja edistyneemmät valmistusteknologiat (KET – Key Enabling Technologies). EU:n arvion mukaan teollisuus 4.0 toimenpiteiden arvioidaan kykenevän aikaansaamaan 6-8 % vuosittaisen kasvun tuotannon tehostamisessa. Boston Consulting Group on arvioinut teollisuus 4.0 toimenpiteiden aikaansaavan 1 % vuosittaisen kasvun bruttokansantuotteessa seuraavien kymmenen vuoden ajan. Digitalisaatiolla on myös vaikutukset kotimaisten tuotannollisten alojen yrityksiin. Tutkimusten mukaan tuottavuus kasvaa erityisesti niissä yrityksissä, jotka kykenevät panostamaan digitalisaatioon ja teknologiseen kehittämiseen. Vuonna 2015 Euroopan parlamentille tehdyn selvityksen mukaan vain 1/5 yrityksistä ohjaa toimintaansa viime vuosina uusitulla IT-infrastruktuurilla. Toiminnanohjausjärjestelmät, automaatio ja ICT-ratkaisut ovat yrityksissä vanhentuneita ja tämä tarkoittaa sitä, että valta-osalla yrityksistä ei ole mahdollisuutta kehittää tuottavuuttaan ja ansaintalogiikoita uusilla digitalisaation työkaluilla. Suurilla yrityksillä on lähtökohtaisesti paremmat mahdollisuudet kehittää ja hyödyntää digitalisaatioita ja teollisuus 4.0 toimenpiteitä. Vastaavasti veturiyritysten alihankkijoina toimivilla yrityksillä ei pääsääntöisesti ole taloudellisia, teknologisia, IT-infrastruktuuria ja osaamisperusteisia resursseja kehittää ja soveltaa digitalisaatiota sekä teollisuus 4.0 prosesseja.
Eurooppalaisen ja kotimaisen valmistavan teollisuuden on kyettävä olemaan mukana digitalisaation aiheuttaman työn tekemisen murroksessa. Teknologiateollisuuden tuottavuuden, kilpailukyvyn, laaduntuottokyvyn, resurssitehokkuuden ja globaaleilla markkinoilla pärjääminen edellyttää yhtäaikaista teknologista ja osaamispohjaista kehittämistyötä. Pohjois-Karjalaisessa teknologiateollisuudessa liikevaihdon sekä tuottavuuden kasvu, työvoiman saatavuusongelmat, kohonneet laatuvaatimukset ja resurssitehokkuuden nostaminen ovat saaneet monet alueen yrityksistä tekemään investointeja ICT-, IT-, sensori- ja automaatiotekniikkaan. Digitalisaation ja teollisuus 4.0 toimenpiteiden kehittämisessä ja hyödyntämisessä verkostomaisessa tuotannossa ongelmana on kunnollisten koulutus- ja testausympäristöjen puuttuminen. Tämän kapeikon kaventamiseksi Karelia ja Joensuun seudun muovi- ja metallialan yritykset ovat yhdessä kehittäneet vuodesta 2017 demonstraatioympäristö konseptia digitalisaation ja älykkään automaation uusien ratkaisujen teolliseen testaamiseen.
Älykkään automaation osaamisen siirto hankkeen tavoitteena ja siihen liittyvän MAP-tuotantosolun demonstraatioympäristön (MAP - Metrology Assisted Production) investointihankkeen tarkoituksena on edesauttaa Joensuun seudun valmistavaa teollisuutta teollisuus 4.0 agendan ja digitalisaation tarjoamien mahdollisuuksien demonstroimisessa ja soveltamisessa teollisessa tuotannossa.
Älykäs automaatio demonstraatioympäristön kehittäminen ja MAP-tuotantosolu investointi hankkeissa rakennetaan Karelia Ammattikorkeakoulun laboratorio tiloihin (Karjalankatu 3) yhteistyössä muovi- ja metalliteollisuuden kanssa älykäs robotiikkaan, mittaamiseen, simulaatioihin, virtualisaatioon ja digitalisaatioon perustuva tuotannollinen koeympäristö. Koeympäristöön tehdään mitta-ohjautuva tuotantokoesolu (MAP-cell, Metrology Assisted Production cell) hitsattujen ja koneistettujen rakenteiden valmistukseen. Koesolusta rakennetaan fyysisen valmistusympäristön ja fyysisen valmistusprosessin lisäksi simuloitu virtuaalinen kaksonen (Virtual Manufacturing Twin). Virtuaaliseen kaksoseen voidaan syöttää fyysisestä tuotantosolusta todellista mitattua laatu- ja prosessitietoa. Kytkettäessä fyysisen valmistusprosessin mitta- ja ohjaustiedot virtuaaliseen valmistukseen pystytään tekemään korjaavia ja ennakoivia säätö toimenpiteitä fyysiseen valmistussoluun. Lähitulevaisuudessa on lisäksi nähtävissä, että säätötoimenpiteiden suorittaminen tulee tapahtumaan neuroverkkoihin ja teko-älyyn perustuvilla älykkäillä oppivilla ohjelmistoilla. Tällöin tuotantosolut oppivat itse tekemään säätötoimenpiteitä mittaamalla reaaliaikaisesti valmistusprosessia sensoreilla ja antureilla.
Avainasemassa älykkyyden lisäämisessä on kyetä rakentamaan tuotantoprosessi, jonka käyttäytymistä voidaan mitata, jolloin mittatiedolla voidaan ohjata sekä säätää prosessia. Älykkyyden lisääminen ohjelmistokehityksen johdosta tulee muuttamaan merkittävistä teollista valmistamista. Vastaavasti teollisen työntekijän on kyettävä operoimaan ja ohjelmoimaan entistä monimutkaisempia tuotantosoluja. Tämä edellyttää teollisten työntekijöiden jatkokouluttautumista uusissa virtuaalisissa, digitaalisissa ja automaattisissa työympäristöissä toimimiseen. Perinteiden tekniikan alojen koulutus ei anna riittäviä valmiuksia toimimiselle uusissa älykkäissä tuotantoympäristöissä. Teollisuus 4.0 osaamiseen tarvitaan uudenlaista insinööri osaamista. Insinöörien opetuksessa on syntynyt tarve kokonaan uudelle osaamisalueelle systeemi-insinöörille (ESE - Equipment Systems Engineer). Systeemi-insinööri hallitsee teknisen syväosaamisen, automaation, tuotantojärjestelmien ohjelmistojen rajapinnat, tiedonkeruun sekä tiedon jatkojalostamisen. Systeemi-insinöörin osaaminen on myös projektien johtamisen sekä toteuttamisen osaamista. Eurooppalaisissa korkeakouluissa on aloitettu systeemi-insinööri koulutus, jotta teollisuuteen saataisiin projektitaitoisia teollisuus 4.0 osaamisen, valmistustekniikoiden, virtualisaation, digitalisaation, automaation ja tietojenkäsittelyn osaajia. Älykäs automaatio hankekokonaisuuden toteutus edesauttaa kartoittamaan ja määrittämään mitä osaamista systeemi-insinöörin tulisi hallita Pohjois-Karjalan teollisuuden näkökulmasta.
Karelian selvitysten mukaan mitta-avusteisia tuotantosoluja kehitetään Euroopassa mittalaite- ja robottitoimittajien keskuudessa. Karelia on käynyt neuvotteluja usean eri ohjelmisto ja laitetoimittajan kesken MAP-tuotantosolun rakentamisesta. Kehitettävä kokonaisuus on uniikki, vastaavia koesoluja hitsattujen ja koneistettujen rakenteiden älykkääseen valmistamiseen ei ole kaupallisesti vielä tarjolla. Hankkeessa kehitettävää koesolu- ja opetusympäristöä ei myöskään Suomessa ole. Uudenlaisen älykkään koe- ja kehittämisympäristön tarve pohjautuu alueen teollisuuden omiin kehittämistoimiin. Joensuun seudun valmistavalla teollisuudella on usealla yrityksellä käynnissä automaatioon, robotiikkaan ja mittaamiseen liittyviä investointi- ja kehittämisprojekteja. Karelian tavoitteena on rakentaa älykkään automaation koeympäristö, jossa teollisuuden työntekijät pääsevät jatkossa testaamaan, kehittämään ja kokeilemaan uusia teollisuus 4.0 pohjaisia mittaamiseen, virtualisaatioon ja digitalisaatioon perustuvia tuotannollisia ratkaisuja. Uusi ympäristö tukee yritysten omia kehittämistoimia niin teknologisen kuin osaamisen siirron tarpeiden osalta. Uusi koeympäristö avaa myös mahdollisuuden ICT-yrityksille testata ja kehittää uusia tuotantoprosesseihin räätälöityjä tuotteita, laitteita, palveluita ja ohjelmistoja. Koeympäristö tarjoaa myös mahdollisuuden kehittää lisätyn todellisuuden (AR/VR) ratkaisuja, teollisen internetin ohjelmistoja sekä antureihin perustuvia ratkaisuja.
Hanke toteutetaan yhdessä yritysten ja Karelian kanssa työpakettien muodossa. Työpaketeille tavoitellaan yritysten ja Karelian yhteistyön syventämistä sekä toimijoiden uusien toimintatapojen muodostumista. Työpaketeissa kehitetään elinkeinoelämää tukevaa soveltavaa tutkimusta, selvityksiä ja demonstraatioita. Työpakettien toteutusta tehdään yhteisyössä Business Joensuun koordinoiman Teollisuuden kilpailukyky hankkeen kanssa teknologian selvitys matkojen, yhteisten seminaarien ja uusien yrityksille soveltuvien teknologioiden evaluoinnissa sekä soveltuvuuden arvioinnissa erityisesti automaatioratkaisuissa.
Työpaketti 1. Uusimman tiedon hankinta ja siirtäminen yritysverkostolle
- Verkostoidutaan kansainvälisesti MAP-tuotantosolujen kehittävien yritysten kesken sekä verkostoidutaan kansainvälisesti valmistustekniikka pohjaista systeemi-insinööri koulutusta (ESE Equipment System Engineer) sekä MAP-tuotantosoluja kehittävien korkeakoulujen kesken (kuten Cranfield University, Technische Hochschule Zurich, DTU Technical University of Denmark, Technische Universiteit Eindhoven, Fraunhofer Institute for Production Systems and DesignTechnology, University of Limerick)
- Selvitetään yritysten kanssa tehtävät teknologiset ja osaamispohjaiset suuntautumisen tarpeet osaamiskartoituksina MAP-tuotantosolun hyödyntämisestä: insinöörikoulutuksen suuntaaminen, teollisten työntekijöiden uudelleen koulutus, suunnittelu ja tuotannonohjausjärjestelmien ohjelmistokoulutus, prosessitiedon kerääminen tuotannosta, human-robot co-working, mittausosaaminen, jne
- Selvitetään mahdollisuutta uusiin yhdistelmäprosesseihin: robotisoitu 3D mittaaminen ja kokoonpano yhdistettynä neuroverkko-ohjattuun hitsausjärjestelmään (yhteistyö Lappeenrannan Teknillisen Yliopiston kanssa)
- Älykkään automaation tutkimuksen- ja soveltamisen tiedon kerääminen kirjallisuudesta, asiantuntijaverkoista ja teknologiamessuilta
- Järjestetään kaksi teknologiaseminaaria MAP-tuotannon teknologisesta kehittämisestä ja hyödyntämisestä teollisessa tuotannossa
- Järjestetään hankkeessa mukana oleville yrityksille bench-marking kohderyhmämatka MAP-tuotantosolujen ja mittausautomaation hyödyntämisestä teollisessa tuotannossa (tutustumiskohteita automaation konepajamessut CONTROL Exhibition Stuttgart, EMO Hannover konepajamessut, tehdasvierailut mittalaitteet Leica Geosystems GmBh, mittaohjelmistot Metrologic Group SA). Hankematkoja voidaan toteuttaa yhdessä Teollisuuden kilpailukyky hankkeen kanssa
- Tuotanto-automaation edistämisen yhteistyö Teollisuuden kilpailukyky hankkeen kanssa: Karelia antaa tarvittaessa konsultaatiota apua Teollisuuden kilpailukyky hankkeen kohderyhmäyrityksille (feasibility-arviot) automaation ja tuottavuuden kehittämistoimenpiteistä (tutustuminen Karelian MAP-tuotantosolu konseptiin, Karelian yhteistyökumppani yritysten osaamisen esittely)
Tuotokset
Seminaarit ja vierailijaluennot 2 kpl (yhteistyössä Business Joensuu Oy:n Teollisuuden kilpailukyky hankkeen kanssa)
Raportoidaan asiantuntijaverkoston rakentaminen ja hankitaan asiantuntijuutta ulkomaalaisista korkeakoulusta ja yrityksistä
Selvitys uusista yhdistelmäprosesseista MAP tuotantosolujen hyödyntämisessä ja kehittämisessä
Raportoidaan osaamiskartoitukset MAP solun hyödyntämisestä jatkossa yritysten näkökulmista (osaamisen siirto, teknologiset kehittämisen tarpeet ja insinöörikoulutus), haastatellaan myös hankkeen ulkopuolisia tuotannollisia yrityksiä (Business Joensuu Teollisuuden kilpailukyky hanke yhteistyö), haastatellaan 15 kpl muovi- ja metallialan tuotannollista yritystä MAP-tuotantosolun jatko hyödyntämisestä ja kehittämisestä
Kohderyhmämatka MAP-tuotannon ja mittausautomaation hyödyntämisestä teollisessa tuotannossa, matkaraportit
Työpaketti 2. Älykäs automaatio teknologiaklinikat, yritysten koulutustilaisuudet ja MAP-tuotantosolun demonstrointi
- Määritellään ja suunnitellaan yritysten kanssa yhteinen osa-kokoonpano MAP-tuotantosolun demonstraatiota varten yhteisillä teknologiaklinikkapäivillä, 4 päivää
- Demonstroidaan Kareliaan rakennettavan MAP tuotantosolun kyvykkyys ja todellinen laaduntuottokyky valmistamalla yhteisesti määritelty demonstraatio kokoonpano
- Määritellään ja toteutetaan yrityskohtaiset demonstraatiot suunnittelun, valmistuksen ja mittaamisen rajapinnoilta (4 kpl)
- Yrityksissä pidettäviä koulutuspäiviä pidetään seuraavista aihe alueista, 10 päivää:
Digitaaliseen 3D tuotemallin käyttö (MBD Model Based Definition) tuotetiedon välityksessä ISO 16792 standardin käyttö
Geometrinen tolerointi 3D tuotemalleissa standardien ISO 1101 ja ASME Y14.5 käyttö
Mittausmenetelmät tuotannon yhteydessä
Mittaraporttien selkeä esittämistapa
Mittatiedon takaisinkytkentä suunnitteluun ja valmistukseen
Osien ja osakokoonpanojen käänteismallintaminen (Reverse Engineering)
Tuotokset
Kokoava raportti MAP tuotantosolun toiminnasta ja yhteisistä klinikkapäivistä
Kokoava raportti yrityskohtaisista piloteista toteutuksesta (huomioitava mahdolliset liikesalaisuudet)
Kokoava raportti koulutuspäivien sisällöistä (huomioitava mahdolliset liikesalaisuudet)
Hankkeen tuloksena syntyy Karelian laboratorioihin demonstraatioympäristö, jossa kyetään jatkossa arvioimaan tuotteiden suunnittelun ja valmistuksen rajapintaa sekä tekemään sovelluskohtaisia teollisuus 4.0 pohjaisia älykkään automaation, mittaamisen, virtualisaation ja digitalisaation pilotointeja tuotannollisille toimialoille. Älykäs automaatio demonstraatioympäristön kehittämisen ja investoinnin kokonaisuuden toimintaperiaate ei ole rajoittunut ainoastaan konepajateollisuuteen. Konseptia voidaan soveltaa lähes kaikille tuotannollisille toimialoille. Kyseessä on tutkimusympäristöjen ja yrityselämän tarpeita palveleva toimintamalli, joka tukee rajapintainnovaatioiden syntymistä. Toimintamalli pohjautuu ja tukee Karelian sekä yritysten välisen innovaatioekosysteemin PPP-toimintamallia (PPP - Public Private Parnership). PPP-toimintamallissa tehdään tiivistä klusteripohjaista yhteistyötä yritysten ja koulutusorganisaatioiden kesken. Älykäs automaatio hankkeen kannalta PPP-toimintamallin tavoitteena on generoida uutta teollisuus 4.0 pohjaista osaamista, jota voidaan hyödyntää uusien innovaatioiden synnyttämisessä, uuden koulutuspohjaisen osaamisen määrittämisessä ja kilpailukyvyn säilyttämisessä teollisella toimialalla. Innovaatio- ja kasvuekosysteemimallien kehittäminen ovat sekä kotimaisen että EU:n koulutus-, tutkimus-, kilpailukyky- ja innovaatiopolitiikan kannalta erittäin tärkeitä.
Älykkään automaation toimintamalli hyödyntää maakunnassa olevia kehitysympäristöjä parhaalla mahdollisella tavalla. Projekti edistää Joensuun alueen korkean teknologian valmistusta harjoittavien yritysten ja innovaatioympäristöjen kilpailukykyä lisäämällä alueen tuotekehitys- ja tuotantoprosessien kehittämisen osaamista yhdistämällä virtualisaatiota, digitalisaatiota ja automaatiotekniikkaa teollisuus 4.0 kokonaisuuden mukaisesti. Hanke vahvistaa Kareliassa saavutetun tutkimustiedon välittämistä elinkeinoelämän hyödynnettäväksi ja edistää Karelian alueellista vaikuttavuutta työelämälähtöisenä korkeakouluna.
Älykäs automaatio demonstraatioympäristön kehittäminen ja MAP-tuotantosolun investointi tukevat Karelian uutta vuoteen 2030 ulottuvaa strategiaa. Karelia2030 – kestävää elinvoimaa strategiassa Älykäs tuotanto ja palvelut on yksi strategisista vahvuusaloista. Älykkäässä tuotannossa kehitetään uusia älykkäitä teollisuuden ratkaisuja ja palveluprosessien automatisointia työ- ja elinkeinoelämän kumppaneiden kanssa. Karelia uudistaa uudessa strategiassa monialaisia älykkään tuotannon ja palveluiden oppimis-, tutkimus- ja innovaatioympäristöjä. Karelia tukee yritysten kasvua ja kilpailukykyä älykkäiden tuotteiden ja automatisoitujen palveluiden jatkuvalla koulutuksella. Toimintaympäristöjen kehittämisessä Karelia panostaa teollisuus 4.0 demonstraatioympäristön rakentamiseen tukemaan sekä tuotannollisten että palvelualojen koulutuksia. Toimintaympäristöjen kehittämisessä luodaan myös sisältöjä jatkuvan oppimisen teemaan älykkään osaamisen vahvuusalaan.
Hankkeen ensisijaisena kohderyhmänä ovat alueelliset korkean teknologian tuotteita valmistavat pk-yritykset. Toisena kohderyhmänä ovat oppilaitosten opettajat ja henkilöstö sekä opiskelijat. Lisäksi projektin hyödynsaajiksi voidaan lukea ICT-alan yritykset, globaalit muovi- ja metallialan yritykset ja sekä muut tuotannolliset toimialat.
Välillisinä kohderyhmänä ovat tutkimusorganisaatiot, toimialakohtaiset klusterit ja yritysten tutkimuskeskukset niin alueellisesti, kansallisesti kuin kansainvälisesti.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 228 750
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 228 750
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 296 000
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 296 000
Maakunnat: Pohjois-Karjala
Seutukunnat: Joensuun
Kunnat: Joensuu, Outokumpu, Liperi, Kontiolahti
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 0 | 4 |
| Hukkatuotannon ja viallisten puolivalmisteiden määrä vähenee mittaamalla prosessien laaduntuottokykyä, kyetään tuottamaan sama määrä tuotteita vähemmillä luonnonvaroilla | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 2 |
| Hukkatuotannon eliminointi prosessien mittaamisella | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Neutraali | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 0 |
| Neutraali | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Neutraali | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 0 | 3 |
| Hukkatuotannon ja viallisten puolivalmisteiden määrä vähenee mittaamalla prosessien laaduntuottokykyä | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 0 |
| Automaation lisääminen ja big datan hyödyntäminen lisäävät energian kulutusta. Toisaalta resurssitehokkuus paranee mittaamisen ja automaation ansiosta | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 0 | 7 |
| Verkostomainen toimintatapa, tiivis yhteistyö päämiesten ja alihankkijoiden välillä hukkatuotannon vähentäminen, kappaleiden siirtelyn vähentäminen kestävää kehitystä | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 7 |
| Mahdollistaa täysin uudet teollisen internetin sovellukset ketjuuntuneen konepajatuotannon tarpeisiin. Suunnittelu-osaamiseen liittyvät innovaatiot ja palvelut | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 3 |
| Isojen raskaiden rakenteiden hukkatuotannon aiheuttaman logistinen kuormitus vähenee | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 2 |
| Raskaiden kuormittavien töiden vähenenminen, ihmistyö allokoituna paremmin johtamiseen ja prosessien tarkkailuun | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Neutraali | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Neutraali | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Neutraali | ||
| Ympäristöosaaminen | 0 | 3 |
| Hallitaan ja ymmärretään paremmin tuotantoprosessien resurssien ja energian käyttö | ||
Hankkeen tavoitteena oli teknologiateollisuuden rakennemuutoksen tukeminen edistämällä metalli- ja muovituotetoimialan innovaatio- ja kilpailukykyedellytyksiä. Älykäs automaatio demonstraatioympäristön kehittäminen ja investointihankkeen tarkoituksena oli yhdessä alueellisten toimijoiden kesken (konepajat, koulutuslaitokset ja teknologiayritykset) kehittää yhteistä osaamispohjaa hitsattujen ja koneistettujen rakenteiden suunnittelussa, valmistuksessa, mittaustekniikoissa, virtualisaatioissa ja digitalisaation soveltamisessa tuotantoprosessien laaduntuoton kannalta. Valmistavassa teollisuudessa digitalisaation soveltaminen rinnastetaan usein Teollisuus 4.0 viitekehyksen kehittämiseen. Teollisuus 4.0 viitekehyksen perusajatus on yhdistää fysikaalinen tuotteiden valmistuksen maailma ja digitaalinen sekä virtuaalinen valmistus yhdeksi prosessiksi. Teollisuus 4.0 viitekehys sisältää useita merkittäviä kilpailukykyä, tuottavuutta, laatua ja tehokkuutta lisääviä elementtejä: ICT-teknologiat verkostomaisessa tuotannossa, sensoriteknologiat, robotiikka, simulaatiot, tietoliikennetekniikka, ihmisen ja robottien välinen yhteistyö, massadatan hyödyntäminen, pilvi- ja laskentapalvelut, lisätyn todellisuuden teknologiat (AR/VR – Augmented Reality Virtual Reality) ja edistyneemmät valmistusteknologiat (KET – Key Enabling Technologies).
Älykäs automaatio hankkeissa (kehittämishanke ja investointi) rakennettiin Kareliaan yhteistyössä muovi- ja metalliteollisuuden kanssa Teollisuus 4.0 viitekehyksen mukainen, älykkääseen robotiikkaan, mittaamiseen, simulaatioihin, virtualisaatioon ja digitalisaatioon perustuva tuotannollinen koeympäristö. Koeympäristöön rakennettiin mittaohjautuva MAP-tuotantokoesolu (MAP-cell, Metrology Assisted Production cell) hitsattujen ja koneistettujen rakenteiden valmistukseen. Karelian MAP-solu kykenee valmistamaan mitta-avusteisesti levyosista ja taivutetuista osista hitsatun kokoonpanon yhdistäen robotisoidun kokoonpanon, laserkeilauksen ja hitsaamisen yhdeksi kokonaisuudeksi. Solu valmistaa kokoonpanon ilman kiinnittimiä ja ihmisen rooli on ainoastaan monitoroida ja ohjelmoida solu. Koesolusta rakennettiin fyysisen valmistusympäristön ja fyysisen valmistusprosessin lisäksi simulaatioympäristöt (Fanuc Roboguide ja Metrologic X4 ja Metrologic Silma ohjelmointiympäristöt). Koesolu toimii digitaalisen kaksosen periaatteella. Simulaatioympäristöön voidaan lähes reaaliaikaisesti syöttää fyysisestä tuotantosolusta todellista mitattua prosessitietoa ja solun kokoonpanoprosessi kykenee automaattisesti huomioimaan muutokset kappaleiden mitoissa ja paikoituksessa. Kokoonpanoprosessi säätyy mitta-avusteisesti laserkeilaus mittauksen perusteella huomioiden erot kokoonpantavien osien mittavaihteluissa ja paikoituksen vaihtelussa. Hankkeessa tehtyjen selvitysten mukaan lähitulevaisuudessa on nähtävissä, että Kareliaan rakennetun koesolun säätötoimenpiteiden suorittaminen tulee tulevaisuudessa tapahtumaan neuroverkkoihin ja tekoälyyn perustuvilla älykkäillä oppivilla ohjelmistoilla. Hankkeessa tehtyjen havaintojen mukaan älykkyyden lisääntyminen ohjelmistokehityksen johdosta tulee muuttamaan merkittävistä teollista valmistamista sekä muuttamaan teollisten työntekijöiden (tuotannontekijät ja insinöörityö) osaamispohjaa.
Hankkeessa tehtyjen selvitysten mukaan mitta-avusteisia digitalisoituja tuotantosoluja kehitetään Euroopassa mittalaite- ja robottitoimittajien keskuudessa. Laitevalmistajat tekevät kehitysyhteistyötä tiivisti myös yliopistojen ja korkeakoulujen kesken. Karelia pääsi hankekokonaisuudessa tiiviiseen kehittämisyhteistyöhön konepajateollisuuden, ohjelmistotoimittajien ja tuotantolaitetoimittajien kesken. Hankkeen tulokset peilautuvat Joensuun seudun valmistavalla teollisuudella käynnissä oleviin automaatioon, robotiikkaan ja mittaamiseen liittyviin investointi- ja kehittämisprojekteja. Älykäs automaatio hankekokonaisuuden tulokset tukevat yritysten omaa kehittämistyötä.
Hankkeen tulokset olivat seuraavat:
- rakennettiin ja otettiin käyttöön Karelian laboratorioiden demonstraatioympäristöön mittaohjautuva MAP-tuotantokoesolu. MAP-solulla pystytään kehittämään ja demonstroimaan hitsattujen ja koneistettujen kokoonpanojen suunnittelun ja valmistuksen rajapintaa sekä tekemään sovelluskohtaisia Teollisuus 4.0 pohjaisia älykkään automaation, mittaamisen, virtualisaation ja digitalisaation pilotointeja tuotannollisille toimialoille
- tuettiin teknologiateollisuuden rakennemuutosta edistämällä metalli- ja muovituotetoimialan innovaatio- ja kilpailukykyedellytyksiä. Yhdessä alueellisten toimijoiden kesken (konepajat, koulutuslaitokset ja teknologiayritykset) kehitettiin yhteistä osaamispohjaa hitsattujen ja koneistettujen rakenteiden suunnittelussa, valmistuksessa, mittaustekniikoissa, virtualisaatioissa ja digitalisaation soveltamisessa tuotantoprosessien laaduntuoton kannalta
- kehitettiin kyvykkyyttä hallita hitsattujen ja koneistettujen rakenteiden tuotantoprosesseihin liittyvää valmistusteknistä tietoa
- selvitettiin, demonstroitiin ja koulutettiin teollisten yritysten avainhenkilöitä hyödyntämään Teollisuus 4.0 viitekehyksen mahdollisuuksia tuottavuuden, laadun ja verkostomaisen toiminnan alueilla (yrityskohtaiset demonstraatiot ja yhteiset avoimet koulutustilaisuudet)
- nostettiin teollisuuden osaamista tuotesuunnittelun, modernin 3D mittaamisen, tuotantoautomaation, tuotannonsuunnittelun ja valmistaminen keskinäisissä vuorovaikutussuhteissa käytännön demonstraatioiden ja koulutusten kautta
- rakennettiin teollisuuden tarpeisiin pohjautuvia koulutusorganisaatioiden välisiä ratkaisuja (Riveria ja Karelia yhteistyö) Teollisuus 4.0 osaamisen edistämiseen
- ennakoitiin valmistavan teollisuuden osaamispohjan rakennemuutosta: kilpailukykyä edistävien teknologisten ratkaisujen vaikutus tehdastyöntekijöiden osaamispohjan kehittämistarpeisiin jatkossa (teknologiaosaamisen siirto teollisuuden työntekijöille)
- hankkeen tulosten perusteella uudistettiin Karelian insinöörikoulutuksen oppimisen sisältöjä vastaamaan Teollisuus 4.0 viitekehyksen tarpeita
- hankkeessa tehtyjen yritysryhmäkoulutus tilaisuuksien (3 kpl kahden päivän tilaisuuksia) ja yrityskohtaisten demonstraatioiden sekä yrityskohtaisten koulutusten (FEM-lujuuslaskenta, suurnopeustyöstö, geometristen toleranssien mittaaminen, mittauskoulutus) sisällöt on siirretty konetekniikan koulutusohjelman opetussisällöiksi. Sisällöt ovat jatkossa käytettävissä kaikille alueen yrityksille
- hankkeen aikana yhteisiä koulutustilaisuuksia, yrityksessä pidettäviä koulutuspäiviä sekä yrityskohtaisia demonstraatioita (suunnittelun, valmistuksen ja mittaamisen rajapinnoilta) järjestettiin yhteensä seuraavasti (tarkemmat tiedot teknisessä loppuraportissa):
o Yritysryhmien koulutustilaisuudet 3 kpl yhteensä 6 päivää (hitsattujen rakenteiden olennaiset standardit, geometrinen tolerointi, automaatioratkaisut, mittaaminen, mittaraportointi etc.)
o Yrityskohtaiset (ohjausryhmäjäsenet) koulutus ja kehittämistilaisuudet 8 kpl yhteensä (mittaaminen, mittausmenetelmät, mittaraportointi, geometrinen tolerointi, automaatioratkaisut, lujuuslaskenta hitsatuilla rakenteilla etc.)
o Karelian laboratorioon rakennetun MAP-tuotantosolun koulutustilaisuudet (avoimet koulutustilaisuudet kaikille älykäs automaatio kehittämis- ja investointi hankkeiden ohjausryhmä yritysten työntekijöille) yhteensä 25 päivää
- kohderyhmäyrityksille (ei ohjausryhmä yritykset) tehdyt selvitykset ja muu teollinen yhteistyö (tuotantoautomaation edistäminen, mittaamisen hyödyntäminen, etc.) 13 kpl
- hankkeen sisältöjen ja tulosten levittämistä kaikkien alueen yritysten koulutukselliseen ja TKI käyttöön jatketaan jatkuvan oppisen ESR-kehittämishankkeessa ”Digitalisaatio teollisessa työssä”. Koulutuksen kehittämisen hankkeessa rakennetaan teollisuuteen suunnattuja jatkuvan oppimisen kursseja Teollisuus 4.0 viitekehykseen Pohjois-Karjalan koulutuskuntayhtymä Riverian ja teknologiateollisuuden kanssa. Osaamispohja, koulutukselliset sisällöt ja teknologiset ratkaisut rakennettiin Älykäs automaatio hankkeissa.
Vastatakseen digitalisaation haasteisiin on työelämän, koulutus- ja tutkimusorganisaatioiden tehtävä yhteistä kehittämistyötä teknologiateollisuuden kanssa. Yritysten on tehtävä investointeja uusiin digitalisaatiota edistäviin teollisiin ympäristöihin ja kehitettävä teollisen työvoiman osaamista digitalisaatiossa. Molempia edellä esitettyjä kehittämiskohteita voidaan edistää yhteisillä digitalisoiduilla koulutus- ja kehittämisympäristöillä. Digitalisoituminen muuttaa valmistavan teollisuuden toimintarakenteita ja ansaintalogiikkoja ja työntekijöiden tehtävät muuttuvat rutiinityöstä tietointensiivisemmiksi. Valmistava teollisuus tulee jatkossakin tarvitsemaan testausympäristöjä, mikäli digitalisaation ratkaisuja aiotaan soveltaa tuotannollisilla aloilla.
Hanke toteutettiin työpakettien muodossa seuraavasti, tarkemmat tiedot työpakettien sisällöistä on esitetty teknisessä loppuraportissa (ei julkinen)