|
|
|
Hankekoodi: A70742
Hankkeen nimi: Teollisen internetin laboratorio, kehittäminen Kyberi
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.5.2015 ja päättyy 30.4.2018
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pirkanmaan liitto
Hakijan virallinen nimi: Seinäjoen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2539767-3
Jakeluosoite: Tekniikan yksikkö, PL 64
Puhelinnumero: 0201245000
Postinumero: 60101
Postitoimipaikka: Seinäjoki
WWW-osoite: http://www.seamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Ari Sivula
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkimus- ja kehittämispäällikkö, tekniikan yksikkö
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: ari.sivula(at)seamk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0408300360
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Teollisen internetin laboratorion investointihankkeen (Tibori) ja kehittämishankkeen (Kyberi, Kyberfyysinen testausympäristö) tarve perustuu globaaliin kaikkien alojen digitalisoitumiseen ja teollisen internetin mahdollisuuksiin. Tästä kehityksessä Etelä-Pohjanmaan teollisuus on jäämässä jälkeen. Kilpailukykyä on parannettava teollisten työpaikkojen lisäämiseksi. Etelä-Pohjanmaan teknologiateollisuudessa on aloitettava pikaisesti digitalisaation ja teollisen internetin hyödyntäminen.
Teollinen internet säästää tuotantokustannuksissa ja nostaa tuottavuutta. Tuottavuuden nosto mahdollistetaan tukeutumalla toiminnan ja tuotannon ohjauksessa reaaliaikaiseen dataan yrityksen sisällä ja yritysverkostoissa. Reaaliaikaisen datan on mahdollistanut sensoreiden pieni koko ja halpa hinta. Suurten datamäärien analysoinnilla prosessien ennustettavuus, säätö ja ohjaus tarkentuvat. Tämä avaa tuotekehitykselle uusia mahdollisuuksia fyysisten tuotteiden ja palveluiden osalta.
Euroopan komission mukaan pk-yritykset kasvavat digitaalitekniikan avulla 2-3 kertaa nopeammin, mutta tutkimuksen mukaan vain 1,7 % EU:n yrityksistä hyödyntää kunnolla digitaalisuuden mahdollisuuksia. Teollisuuden on uusiuduttava ja hyödynnettävä täysimääräisesti digitalisaatio. Kehityksestä hyötyy koko yhteiskunta kaupan, terveyspalveluiden ja kiinteistönhoidon älykkäillä ratkaisuilla. Suomessakin on tartuttu tähän, sillä Tekes on käynnistänyt teollisen internetin ohjelman (100 M€), jonka tarkoituksena on turvata pk-teollisuuden kehittyminen digitalisaatiossa.
Teollinen internet, digitalisaatio ja kyberfyysisyys (reaali- ja virtuaalimaailman yhdistyminen) ovat uusia asioita niin teollisuudessa, yliopistoissa kuin ammattikorkeakouluissakin. Ei ole olemassa laboratoriota, jolla näitä voitaisiin konkretisoida, vaan se on kehitettävä yhteistyössä asiantuntijoiden kanssa valmiita komponentteja, kokonaisuuksia ja ohjelmistoja hyödyntämällä. Tiborin ja Kyberin muodostama testausympäristö rakennetaan Seinäjoen ammattikorkeakoulun tekniikan yksiköön palvelemaan teollisuuden ja insinöörikoulutuksen tarpeita.
Tavoitteet
Kyberissä teknologisen alustan Tiborin päälle luodaan tutkimus-, pilotointi- ja testausympäristö. Kyberin tuotantojärjestelmässä lisätään älyä Tiborin tuotantokoneisiin ja lisätään tuottavuutta toiminnan- (ERP, Enterprise Resource Planning) ja tuotannonohjaus (MES, Manufacturing Execution System) ohjelmistoilla. Kyberiä täydennetään aikaisempien hankkeiden Digital Factoryn ja HardSoftin ohjelmistoilla. Kyberi on teollista internetiä hyödyntävä resurssitehokas pienimittakaavainen tuotantojärjestelmä.
Toimenpiteet
TP1: Laboratorion fyysinen kokoaminen
TP2: Ohjelmien asentaminen ja konfigurointi
TP3: Tiedonsiirto
TP4: Ohjelmointi
TP5: Demonstraatiot
TP6: Viestintä, raportointi, hankkeen johto ja hallinto
Tulokset
Tibori ja Kyberi -hankkeiden yhteisenä tuloksena syntyy SeAMK tekniikan yksikköön innovatiivinen tutkimus-, pilotointi- ja testausympäristö insinöörikoulutukseen ja valmistavan pk-teollisuuden kasvuhakuisille, teollista internetiä ja digitaalisaatiota hyödyntäville yrityksille. Ympäristö on pienimuotoinen, jatkuvatoiminen 24/7 tuotantojärjestelmä, joka sisältää valmistavassa teollisuudessa tyypillisiä toimintoja.
Kohderyhmän muodostavat koulutusorganisaatio Seinäjoen ammattikorkeakoulu sekä eteläpohjalaiset valmistavan teollisuuden pk-yritykset.
Hankkeen aikana ei yrityksille toteuteta suoraan toimeksiantoja, vaan käytännön tietoa siirretään yrityksiin toteuttamalla Kyberiin teollisen internetin demoja, joihin tutustumalla yritykset saavat kuvan heidän mahdollisuuksistaan omassa tuotannossaan. Kyberin demot toteutetaan Tibori testausympäristöön, eivätkä demot siten liity yritysten omiin tuotantojärjestelmiin. Demot antavat kuitenkin käytännön esimerkkejä yrityksille teollisen internetin mahdollisuuksista.
Välilliset kohderyhmät muut korkeakoulut ja tutkimusorganisaatiot sekä muut oppilaitokset.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 198 250
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 194 543
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 284 080
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 278 768
Maakunnat: Etelä-Pohjanmaa
Seutukunnat: Suupohjan, Kuusiokuntien, Seinäjoen, Järviseudun
Kunnat: Lappajärvi, Lapua, Vimpeli, Alajärvi, Kauhava, Soini, Karijoki, Kauhajoki, Seinäjoki, Teuva, Ähtäri, Kurikka, Alavus, Ilmajoki, Isojoki, Evijärvi, Kuortane
Jakeluosoite: Kampusranta 9 A, PL 64
Postinumero: 60101
Postitoimipaikka: Seinäjoki
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 | 7 |
| Teollisen internetin myötä valmistus voidaan tehdä kerralla oikein ja tehokkaasti. Tuotantoprosesseja voidaan säätää tarkasti reaaliaikaiseen dataan perustuen, jolloin saadaan energiasäästöjä tuotettua kappaletta tai palvelua kohden. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 0 |
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 0 |
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 4 | 8 |
| Digitaalisen valmistuksen ja siihen liittyvän reaaliaikaisen ohjauksen ansiosta tuotannon tehokkuuttaa voidaan kasvattaa. Virheellisten tuotteiden määrä minimoituu, mikä säästää materiaalien kulutusta. Digitalisaation avulla tuotantoprosesseja voidaan säätää tarkasti, jolloin saadaan energiasäästöjä tuotettua kappaletta tai palvelua kohden. Varastoja hallitaan paremmin ja niiden arvoa voidaan alentaa. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 0 |
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 8 | 8 |
| SeAMKin henkilöstön ja koulutettavien insinöörien osaamistaso nousee ja vastaa yritysten tuleviin haasteisiin. Yrityksissä voidaan toteuttaa jo hankkeen aikana mm. opinnäytetöitä. Kehitettävä laboratorio luo yrityksille mahdollisuuksia ja uskallusta edistää teollisen internetin soveltamista tuotannossaan ja sen ohjauksessa. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 8 |
| Teollinen internet ja liiketoiminnan siirtyminen tietoverkkoihin synnyttää jatkossa uusia palveluita esim. big datan analytiikkaan perustuen. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 4 |
| Digitalisaatio ja toiminnan siirtyminen tietoverkkoihin vähentää merkittävästi tavaroiden ja ihmisten siirtymisen tarvetta. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 5 |
| Digitalisaation ja uusien ansaintatapojen myötävaikutuksella kilpailukyky ja hyvinvointi alueella kasvaa. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 7 |
| Konepajat muuttuvat lähemmäksi digipajoja. Digitaalisuuden hallitsemisesta tulee merkittävä osa konepajan toimintaa. Digiosaaminen on sukupuolesta riippumatonta. Yrityksessä eri tehtävissä toimivien henkilöiden yhteinen kokonaisnäkemys toiminnasta lisääntyy. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 3 | 9 |
| Digitaalisuus tuo esteettömän ja tasavertaisen työskentely-ympäristön käyttäjän yhteiskunnallisesta asemasta tai vammaisuudesta riippumatta. Sen ympärille voi kehittyä aivan uudenlaisia työtehtäviä. Digitaalisuus on "kansainvälinen kieli" ja poistaa kulttuurien rajoja. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ympäristöosaaminen | 0 | 0 |
Tibori- ja Kyberi-hankkeissa rakennettiin Seinäjoen ammattikorkeakouluun teollisen internetin laboratorio. Laboratorio koostuu jatkuvatoimisesta tuotantolinjasta sekä siihen integroiduista tuotantoyrityksen tietojärjestelmistä. Kokonaisuuteen kuului kaksi hanketta Tibori (investointi) ja Kyberi (kehittäminen). Tibori-hankkeeseen kuului automaattisen tuotantolinjan hankita ja Kyberi-hankkeeseen tuotannon tietojärjestelmien integrointi tuotantolinjaan.
KUVAUS TOTEUTETUSTA JÄRJESTELMÄSTÄ
Teollisen internetin laboratoriota käytetään tietotekniikan, automaatiotekniikan ja konetekniikan opetuksessa sekä tutkimus- ja kehityshankkeissa. Laboratorio sisältää jatkuvatoimisen tuotantolinjan, johon on integroitu toiminnanohjaus- ja tuotannonohjausjärjestelmät (ERP ja MES) sekä järjestelmä tuotteen elinkaaren hallintaan. Tuotantolinja sisältää kokoonpanoaseman robotteineen, kuljetinaseman, konenäöllä varustetun tarkastusaseman sekä varaston. Hankkeessa on rakennettu automatisoitu tuotantojärjestelmä, jossa tuotetiedot ja asiakkaiden tilaukset siirtyvät automaattisesti toiminnanohjausjärjestelmään ja tuotannon suunnitteluun.
Tuotannonohjausjärjestelmä ohjaa täysin automatisoitua tuotantolinjaa, joka kokoaa asiakkaan tilaamia tuotteita. Fyysinen tuotantolinja ja sen toiminta on toteutettu myös virtuaalisena mallina. Tuotantolinjan antureilta ja ohjaimilta kerätään myös jatkuvasti dataa pilvipalveluun. Tätä dataa voidaan käyttää esimerkiksi tuotannon tehokkuuden arviontiin sekä ennakoivaan huoltoon.
Teollisen internetin laboratoriossa havainnollistetaan opiskelijoille ja yrityksille, miten teollista tuotantoa tekevän yrityksen toimintaa voidaan tehostaa tietotekniikkaa hyödyntämällä. Laboratoriota hyödynnetään myös uusissa tutkimus- ja kehistyshankkeissa.
Teollisen internetin laboratorio, investointi TIBORI
----------------------------------------------------
Tibori-hankkeessa määriteltiin ensin hankittavan laitteen spesifikaatio. Tämän jälkeen järjestettiin HILMA-järjestelmässä julkinen tarjouskilpailu, jonka voitti Festo. Festolta hankittiin jatkuvatoiminen automatisoitu tuotantojärjestelmä, joka noudattaa teollisen internetin periaatteita. Festo toimitti tuotantolinjan kesäkuussa 2016 ja teki siihen vielä parannuksia seuraavana syksynä. Toimitus hyväksyttiin joulukuussa 2016 ja Tibori-hanke päättyi.
Tibori-hankkeen tuloksena SeAMKiin saatiin fyysinen innovaatioympäristö, jonka ympärille on rakennettu teollisen internetin laboratorio ohjelmistoineen Kyberi-hankkeessa.
Teollisen internetin laboratorio, kehittäminen KYBERI
-----------------------------------------------------
LABORATORION FYYSINEN KOKOAMINEN (TP1)
Tuotantolinja koottiin laitteiston saavuttua Feston edustajan avustuksella. Samalla Feston edustaja piti SeAMKin projektihenkilökunnan koulutuksen. Laboratorion testaaminen jatkui syksyn 2016 aikana.
OHJELMIEN ASENNUS JA KONFIGUROINTI (TP2)
Teollisen internetin laboratoriossa otettiin käyttöön oma palvelin. Palvelimelle asennettiin Ubuntu Linux -käyttöjärjestelmä sekä MongoDB- ja InfluxDB-tietokannat. Palvelimelle asennettiin myös projektissa kehitetty pilvipalvelusovellus Analyst. Myös Odoo ERP asennettiin ja konfiguroitiin uudestaan tälle palvelimelle.
Tuotantolinjan PLC:hin asennettiin OPC UA -datankeruuseen tarvittavat ohjelmat. Lisäksi asennettiin myös muita datankeruussa ja tiedon tallentamisessa tarvittavia ohjelmia.
TIEDONSIIRTO (TP3)
Toteutettiin järjestelmät, jotka keräävät dataa tuotantojärjestelmästä useilla eri menetelmillä: 1) Lukemalla tuotantolinjan laitteiden tilaa suoraan PLC-ohjelmista OPC UA -tekniikan avulla. 2) Lukemalla tuotantojärjestelmän tapahtumia MES-ohjelman tietokannasta. 3) Lukemalla tuotantojärjestelmän tapahtumia ulkoisten anturien ja langattoman verkon avulla (RuuviTag, TreLab). Kerätty data lähetetään Analyst-ohjelmalle sekä useisiin pilvipalveluihin. Hankkeessa perehdyttiin myös uusimpiin IoT-tiedonsiirtotekniikoihin, kuten LoRa ja NB-IoT. Lisäksi toteutettiin videostreamaus tuotantolinjalta usealla web-kameralla.
Datan keruussa käytetään niin sanottua yhdyskäytäväarkkitehtuuria (Gateway), jossa eri lähteistä koottu data kerätään ensin yhteen keskitetysti ja lähetetään sitten eteenpäin pilvipalveluun. Gateway-ohjelma toteutettiin siten, että data voidaan lähettää useaan erityyppiseen pilvipalveluun.
Hankkeessa toteutettiin myös tiedonsiirrot ERP:stä MES:iin sekä PDM:stä ERP:iin ja MES:iin.
PILVIPALVELUT (TP4, Ohjelmointi)
Tutustuttiin seuraaviin pilvipalveluihin ja IoT-alustoihin: Wapice IoT Ticket, IBM Bluemix, Siemens Mindsphere, Amazon Web Services, Microsoft Azure IoT Hub, Influx DB + visualisointi, Thingworx. Valmiita pilvipalveluita ja IoT-alustoja oli kuitenkin hankala käyttää opetuksessa lisenssikysymysten takia. Päätettiin toteuttaa oma palvelinohjelmisto Analyst yleisillä web- ja palvelinohjelmointiteknologioilla
Datan analysointiin tehtiin esimerkkisovellus R-ohjelmointikielellä. Sovellus havaitsee ABB:n robotin liikkeet, tehtävän ja toistokerrat RuuviTag-moduulin mittaamasta kiihtyvyysdatasta.
ERP-MES-INTEGRAATIO (TP4, Ohjelmointi)
Perehdyttiin avoimen lähdekoodin Odoo-järjestelmään, joka valittiin toiminnanohjausjärjestelmäksi. Integroitiin Odoo-toiminnanohjausjärjestelmä Feston MES-järjestelmään. Tehtiin oppimisympäristö, jonka avulla voidaan opettaa tuotantoyrityksen tietojärjestelmiä opiskelijoille. Tuotteet näytetään verkkokaupassa, josta asiakas voi valita tilattavan tuotteen. Tuotantopäällikkö hyväksyy verkkokaupan tilaukset ja siirtää ne valmistuksenohjausjärjestelmän kautta tuotantoon. Kun tuotantolinja on koonnut tuotteen, merkitään tuote valmistuneeksi ja generoidaan asiakkaalle lasku.
ERP-PDM INTEGRAATIO (TP4, Ohjelmointi)
Toteutettiin tuotetietojen siirtäminen Teamcenter-PDM-järjestelmästä Odoo-toiminnanohjausjärjestelmään sekä MES:iin. Tuoterakenteet ja muut tiedot siirtyvät automaattisesti Teamcenteristä Odoo ERP:iin ja Feston MES:iin. Mekaniikkasuunnittelijan määrittelemä tuote siirtyy automaattisesti verkkokauppaan tilattavaksi ja se voidaan valmistaa automaattisesti.
SIMULAATIOMALLI, KYBERFYYSINEN JÄRJESTELMÄ (TP4, Ohjelmointi)
Tehtiin Siemens Plant Simulation -ohjelmistolla simulaatiomalli laboratoriosta. Malli sisältää käyttöliittymän varaston täyttämiseen ja tilausten hallintaan. Simulaatiomallissa on myös mahdollisuus purkaa varastossa olevat valmiit tuotteet. Simulaatiomallia voidaan ajaa 2D- tai 3D-näkymässä. Tehtiin myös fyysisen tuotantolinjan konenäön prosessiajan päivitys simulaatiomalliin Socket-viestin välityksellä. Lisäksi toteutettiin simulaatiomalli, johon voidaan siirtää tuotantotilaukset suoraan Odoo-toiminnanohjausjärjestelmästä. Rakennettiin myös digitaalisia laitemalleja, joiden automaatio-ohjaus voidaan rakentaa Beckhoffin Twincat-ympäristössä.
DEMONSTRAATIOT (TP5)
Demonstraatioita tehtiin seuraaville yrityksille: Wärtsilä, Pesmel, Ideal PLM, Siemens, Tehotec, Tamturbo ja Sofica. Demonstraatioissa esiteltiin datan keruuta pilvipalveluihin, tiedon siirtämistä PDM-, ERP- ja MES-järjestelmien välillä sekä kyberfyysistä järjestelmää.
VIESTINTÄ, RAPORTOINTI JA HANKKEEN JOHTO (TP6)
Hankkeessa kirjoitettiin seuraavat julkaisut:
- Lanz M., Lobov A., Katajisto K., Mäkelä P. 2018. A concept and local implementation for industry-academy collaboration and life-long learning, Procedia Manufacturing, Volume 23, 2018, Pages 189-194.
- Hakalahti H. 2018. PDM-ERP-MES integraatio, SeAMK Tekniikan kokoomateos Seinäjoen ammattikorkeakoulun lukiasusarja B. Raportteja selvityksiä 134
- Rudnäs N. 2018. Erilaiset IoT-verkkoteknologiat ja sensorit, SeAMK Tekniikan kokoomateos Seinäjoen ammattikorkeakoulun lukiasusarja B. Raportteja selvityksiä 134
- Mäkelä P. 2018. IoT-alustojen käyttö opetuksessa, SeAMK Tekniikan kokoomateos Seinäjoen ammattikorkeakoulun lukiasusarja B. Raportteja selvityksiä 134
- Mäkelä P., Luomanmäki T. 2017. SeAMKin teollisen internetin laboratorion esittelyvideo, https://www.youtube.com/watch?v=1rYYE3TibP8
- Rudnäs N. 2017. Sensorit vahtivat lakkaamatta esineiden internetissä. @SeAMK-lehti
- Mäkelä P., Ristimäki N. 2016. Seinäjoen ammattikorkeakoulun teollisen internetin laboratorio, SeAMK kokoomateos Seinäjoen ammattikorkeakoulun julkaisusarja A. Tutkimuksia 25
- Koukkari, T. 2016. Valmistavan teollisuuden digitalisaatio. SeAMK kokoomateos Seinäjoen ammattikorkeakoulun julkaisusarja A. Tutkimuksia 25
- Mäkelä P. 2016, Teollisen internetin laboratorio on otettu käyttöön SeAMKissa. @SeAMK-lehti
- Ristimäki N. Feston asiakaslehti
Laboratoriossa pidettiin esittelyjä useille kymmenille eri yrityksille ja organisaatioille.
Hankkeessa on pidetty säännönmukaiset ohjausryhmän kokoukset, joissa on raportoitu hankkeiden toimintaa. Hankkeen etenemisen aikana on laadittu seurantaraportit rahoittajien ohjeiden mukaan. Esityksiä varten on laadittu useita Powerpoint-esityksiä
YHTEENVETO TULOKSISTA
---------------------
Kyberi-hankkeessa Tibori-hankkeessa investoitua innovaatioympäristöä täydennettiin edellä esitetyin ohjelmistoin. Ohjelmistot muodostavat toisen innovaatioympäristön. Nämä kaksi yhdessä muodostavat teollisen internetin laboratorion. Se on oppimisympäristö, joka noudattaa teollisen internetin periaatteita. Samalla syntyi tutkimusalusta uusille hankkeille, joita on jo käynnistynyt.
Teollisen internetin laboratoriossa voidaan havainnollistaa opiskelijoille ja yrityksille, miten teollista tuotantoa tekevän yrityksen toimintaa voidaan tehostaa teollisuuden tietojärjestelmiä hyödyntämällä.
Tietoa teollisesta internetistä ja valmistuksen tietojärjestelmistä on viety kymmeniin yrityksiin ja muihin organisaatioihin.
Yritykset ovat osallistuneet hankkeeseen kiitettävästi. Teollisen internetin laboratorio on vahvistanut myös yhteistyötä Tampereen teknillisen yliopiston kanssa.