DIGITAL TOOLS FOR PRODUCT DEVELOPMENT

Transkriptio

1 TEKNIIKKA JA LIIKENNE DIGITAL TOOLS FOR PRODUCT DEVELOPMENT DIGIBRANCH- HANKKEEN LOPPURAPORTTI TOIMITTANEET Antti Alonen ja Esa Hietikko

2 Digital Tools for Product Development DigiBranch hankkeen loppuraportti Antti Alonen Esa Hietikko 1

3 Savonia-ammattikorkeakoulu PL 6 (Microkatu 1 B) KUOPIO p f julkaisut@savonia.fi Copyright 2012 tekijät ja Savonia-ammattikorkeakoulu 1. painos Tämän teoksen kopioiminen on tekijänoikeuslain (404/61) ja tekijänoikeusasetuksen (574/95) mukaisesti kielletty lukuun ottamatta Suomen valtion ja Kopiosto ry:n tekemässä sopimuksessa tarkemmin määriteltyä osittaista kopiointia opetustarkoituksiin. Teoksen muunlainen kopiointi tai tallentaminen digitaaliseen muotoon on ehdottomasti kielletty. Teoksen tai sen osan digitaalinen kopioiminen tai muuntelu on ehdottomasti kielletty. ISBN-L (PDF) ISSN-L ISSN-L Savonia-ammattikorkeakoulun julkaisusarja D4/7/2012 Kustantaja Savonia-ammattikorkeakoulu Taitto Tapio Aalto 2

4 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO PROJEKTIN KUVAUS JA TAVOITTEET... 7 xx2.1 Tavoitteet ja tulosodotukset VIRTUAALINEN TUOTANTO... 9 xx3.1 ERP-järjestelmän (IFS) käyttöönotto Savonialla... 9 xx3.2 Virtuaalisen moottoripyörätehtaan luominen tutkimus-, xxxxxkehitys- ja opetusympäristökäyttöön xx3.3 PDM-järjestelmän käyttöönotto (Solidworks EPDM) xx3.4 Kokoonpanon simulointiohjelmien vertailu SIMULOINTI xx4.1 Simulointiohjelman valinta ja käyttöönotto xx4.2 Tapahtumapohjaisen simulointimallin jatkuva käyttö xxxxxtuotannonohjauksen työkaluna xx4.3 Junttanin tuotantolinjan simulointi PROTOTYYPIT xx5.1 3D-Printterin käyttöönotto xx5.2 3D-Scannerin käyttöönotto VALMISTETTAVUUS ELINKAARILIIKETOIMINTA xx7.1 Palveluliiketoiminnan kehittäminen asiakasprojekteista xxxxxpalveluntuottajaksi xx7.2 Pysyvän kilpailuedun rakentaminen tuotealusta-pohjaisten xxxxxtuoteperheiden avulla: case voimayksiköt LUJUUSLASKENTA xx8.1 Tausta xx8.2 Tutkimustyö xx8.3 Tulokset HANKKEEN JULKAISUT xx9.1 Opinnäytetyöt, Insinööri (amk) xx9.2 Opinnäytetyöt, muut xx9.3 Kirjallisuustutkimukset xx9.4 Muut julkaisut xx9.5 Raportin kirjoitusvaiheessa kesken tai julkaisukierrossa xxxxxolevat julkaisut

5 4

6 1 JOHDANTO Suomalaisten konepajojen vahvuus ja kilpailukyvyn tukijalka on joustava, nopea ja kustannustehokas pienerätuotanto. Osassa yrityksistä tämä tuotantotapa on opittu ja sitä trimmataan jatkuvasti suorituskykyisemmäksi, mutta suurella joukolla pk-yrityksistä ei ole yksinkertaisesti riittäviä resursseja käytettävissään tarvittavaan kehitystyöhön. Tähän liittyy koko tuotantoketjun saumaton toiminta niukoin resurssein. Ammattikorkeakoulujen T&K-toiminnan merkitys teknologian kehityksessä ja siirrossa tulee kasvamaan edelleen, mikä edellyttää nopeaa yhteistyö- ja toimintamallien kehittämistä ja ammattikorkeakoulujen roolin vakiinnuttamista osana toimitusketjuja. Digitaaliset tuotannon työkalut ovat nykyisin kriittinen osa tuotantoyritysten toimintaa. Työkalujen tuntemus, hallinta ja hyödyntäminen ovat usein ratkaisevia, kilpailukykyä ylläpitäviä tekijöitä kiristyvillä, globaaleilla markkinoilla. Digitaalisia työkaluja tarvitaan kaikilla yrityksen toiminnan osa-alueilla mutta erityisesti tuotantoon liittyvissä toiminnoissa kehitys digitaalisten työkalujen osalta on ollut viime vuosikymmeninä nopeaa. Kuluvan EU-ohjelmakauden rahoitusta on ohjattu Pohjois-Savossa mm. teemaohjelmilla. Yksi teemaohjelmista on nimeltään Teknologiateollisuuden uudet suunnitteluja tuotantomenetelmät. Sen mukaan Pohjois-Savon teknologiateollisuudessa keskitytään kuluvalla ohjelmakaudella viiteen painopisteeseen: verkostomainen toimintatapa, teknologisen kyvykkyyden parantaminen, osaamisen kehittäminen ja työvoiman saatavuuden turvaaminen sekä elinkaariliiketoiminnan kehittäminen. Teemaohjelmaan kuuluva digitaalisen tuotannon tutkimusyksikkö käynnistettiin osana Metallialan oppimistehdas projektia edistämään Pohjois-Savon yritysten kilpailukykyä. Yksikkö keskittyy soveltavassa tutkimuksessaan digitaaliseen tuotantoon ja erityisesti tuotannon ja tuotekehityksen digitaalisiin työkaluihin. Hankkeen alkumetreillä Suomessa elettiin vielä syvää taantumaa ja yritysten into kehittämistoimintaan ei ollut parhaimmillaan. Taantumasta on noustu hitaasti ja tällä hetkellä näyttää siltä, että alamäki on taas alkamassa tai jo alkanut. Koska taantumaa ja lamaa on aina seurannut nousukausi, on syytä olettaa, että niin käy nytkin. Sen vuoksi yritysten olisi hyvä varautua tulevaan nousukauteen kehittämistoimilla, koska nousukauden aikana kehittämisresursseja on hankala löytää tuotannon pyöriessä täydellä teholla. 5

7 Ennen hankkeen käynnistymistä ammattikorkeakoulun ja alueen yritysten osaaminen digitaalisiin järjestelmiin liittyen oli vaihtelevaa. Hyvänä sitä voitiin pitää päähankkijayrityksissä ja huonona tai tyydyttävänä pienemmissä yrityksissä. Hankkeen aikana toteutetuissa kehittämistoimissa on kyetty osaamista parantamaan erityisesti ammattikorkeakoulussa, jota voidaan tällä hetkellä pitää jo kansallisella tasolla parhaimpien joukkoon kuuluvana. Kehittämistarvetta kuitenkin edelleen esiintyy erityisesti pienemmissä yrityksissä. Verkostojen toimintaa on kyetty kehittämään jonkin verran, mutta niidenkin toimintaa ja tehokkuuden seurantaa on edelleen parannettava. Hankkeen tavoitteena ollut tutkimusyksikkö on kyennyt kasvattamaan osaamistaan kansallisesti mitattuna merkittävälle tasolle. Organisaatioissa ja yrityksissä tapahtuneiden muutosten myötä se kuitenkin jatkaa toimintaansa osana LEKA-hanketta. Hankeen tavoitteena on myös ollut kehittää yritysten ja oppilaitosten yhteistyömuotoja ja verkostoja. Tässä on onnistuttu erinomaisesti ja Savonia-ammattikorkeakoulu onkin saavuttanut yritysten ja muiden yhteistyökumppaneiden silmissä merkittävän yhteistyöosapuolen aseman. Tämä on loppuraportti Digitaalisen tuotannon tutkimusyksikön, DigiBranchin, tavoitteista, hankekauden tapahtumista ja hankkeen tuloksista. Projektin aikana julkaistiin hankkeen väliraportti samalla pääotsikolla Digital Tools for Product Development jossa käytiin osa tässä raportissa kerrotuista asioista tarkemmin läpi. 6

8 2 PROJEKTIN KUVAUS JA TAVOITTEET Digitaalisen tuotannon tutkimusyksikkö, DigiBranch, on osa Metallialan oppimistehdas ja digitaalisen tuotannon tutkimusyksikkö projektia. Projekti jakautuu nimensä mukaisesti kahteen osioon, metallialan oppimistehtaaseen sekä digitaalisen tuotannon tutkimusyksikköön. Projektin hallinnoija ja päätoteuttaja on Savon ammatti- ja aikuiskoulutuskeskus (Sakky) ja osatoteuttajana Savonia-ammattikorkeakoulu (Savonia). Savonia toteutti digitaalisen tuotannon tutkimusyksikkö osion. Projekti toteutettiin Projektin alkuperäinen loppumispäivämäärä oli mutta sille myönnettiin lisäaikaa saakka. Projektin yhteyshenkilönä ja projektipäällikkönä toimi Sakkyn puolella Heikki Makkonen. Digitaalisen tuotannon tutkimusyksikkö osuudesta vastasivat Esa Hietikko ja myöhemmin Antti Alonen Savonia ammattikorkeakoulusta. Projektin rahoittajat olivat Itä-suomen lääninhallituksen sivistysosasto, Kuopion kaupunki, Savon koulutuskuntayhtymä, Savonia-ammattikorkeakoulu sekä mukana olleet yritykset yritysrahaosuudella. DigiBranchin ohjausryhmään osallistui edustajia rahoittajien ja toteuttajaorganisaatioiden lisäksi seuraavilta tahoilta: Junttan Oy, Komas Oy, Paakkilan Konepaja Oy, Oravikosken Konepaja Oy, Savonia-ammattikorkeakoulu, Sakky, YSAO ja Teknologiateollisuus ry. Digitaalisen tuotannon tutkimusyksikön työnimenä oli DigiBranch. Nimen taustalla on ajatus siitä että digitaaliset työkalut ovat yrityksissä entistä enemmän kilpailukykyyn vaikuttavia tekijöitä. Niiden tuntemus ja hallinta mahdollistavat tuottavamman työn tekemisen ja oikein käytettynä vähentävät turhan työn tekemistä. Projektin tavoitteena oli kehittää oppilaitosten, yritysten ja niiden verkostojen yhteistyötä. Lisäksi perustettiin digitaalisen tuotannon tutkimusyksikkö (DigiBranch) joka keskittyi soveltavaan tutkimukseen kuudella eri painopistealueella. DigiBranch keskittyi soveltavaan tutkimukseen seuraavilla painopistealueilla, joiden sisältämä tutkimustyö ja saavutetut tulokset on kuvattu tässä raportissa tarkemmin omien otsikoidensa alla: Virtuaalinen tuotanto Simulointi Prototyypit Valmistettavuus 7

9 Elinkaariliiketoiminta Lujuuslaskenta (SLIDEa) Projektille haettiin ja saatiin lisäaikaa saakka. Perusteena oli resurssien suuri vaihtelu Savonialla, josta johtuen kaikkia tavoitteita ei olisi saatu suoritettua alkuperäiseen määräaikaan mennessä. Jatkoajan myötä tutkimuksellisiin tavoitteisiin päästiin kaikissa osa-alueissa. 2.1 Tavoitteet ja tulosodotukset Hankehakemuksessa tavoitteeksi määriteltiin seuraavat asiat: Yksikön osaamisen ja yhteistyöverkoston kasvattaminen hankkeen aikana painopistealueillaan kansainvälisesti merkittävälle tasolle siten, että se kykenee kilpailemaan kansallisesta ja EU:n puiteohjelmien rahoituksesta ja tarjoamaan korkealuokkaista maksullista palvelutoimintaa yrityksille maan laajuisesti. Hankkeen tarkoituksena on kerätä tarvittava osaaminen sekä muodostaa toimivat prosessit ja käytännöt toiminnan jatkamiseksi hankekauden jälkeen. Konkreettisena tavoitteena on muodostaa kriittisen massan ylittävä tutkimusyksikkö, joka jo hankkeen aikana tuottaa merkittävän lisän palvelemansa verkoston osaamiseen, teknologiseen kyvykkyyteen ja tuottavuuteen. Hankekauden aikana yksikössä arvioidaan syntyvän parisenkymmentä insinöörin ja puolenkymmentä DI:n opinnäytetyötä. Lisäksi tarkoituksena oli käynnistää ainakin kaksi väitöskirjatyötä. Kansainvälisissä aikakausilehdissä julkaistuja tutkimustuloksia syntyy kymmenkunta. Yksikön toteuttaman tutkimus- ja koulutustyön fokusoidut aihepiirit määräytyvät yritysten toimeksiantojen ja kulloisenkin teknologisen kehitys ja osaamisasteen mukaisina hankkeen aikana. Digitaalisen tuotannon tutkimusyksikkö-osan tuloksena hankkeen aikana kehittyy toimintamalli oppilaitosten ja yritysten sekä niiden molempien verkostojen yhteistyöstä, joka johtaa osaamisen, tuottavuuden, teknologian ja innovaatiokyvyn voimakkaaseen kasvuun. 8

10 3 VIRTUAALINEN TUOTANTO Virtuaalisen tuotannon painopistealueen tavoitteeksi määriteltiin Virtuaalisen tuotannon ja kokoonpanon sekä tuotannon ohjauksen kehittäminen pääosin toimitusverkoston näkökulmasta. Lisäksi tavoitteena oli tutkia tuotantoverkkoon hajautettua reaaliaikaista toiminnan ohjausta ja suunnittelua, tuotekehitystä, modulointia ja konfigurointia sekä ERPjärjestelmien toimintaa. Virtuaalisen tuotannon painopistealueen osaprojektit pääpiirteissään: ERP/PLM järjestelmän (IFS) käyttöönotto Savonialla tutkimus- ja kehitystyöhön sekä opetukseen. IFS:n käyttö perusopetuksen apuna tuotannonohjauksen oppikurssien yhteydessä. Virtuaalisen moottoripyörätehtaan luominen kehitys- ja opetusympäristökäyttöön sekä siihen liittyvien prosessien selvitys ja tiedon hyödyntäminen simulointimallin valmistuksessa. Opetusympäristöä käytettiin mm. ERPopetuksessa (moottoripyörätehtaan toiminta ja moottoripyörien valmistus ERP-järjestelmän kannalta) Solidworks EPDM-järjestelmän käyttöönotto versionhallinnan, tiedon jakamisen, työnkulun ja hyväksynnän hallintaan sekä opetuksessa että tutkimus- ja kehitysprojekteissa. 3.1 ERP-järjestelmän (IFS) käyttöönotto Savonialla ERP on tietojärjestelmä, joka integroi yrityksen eri prosessien hallinnan saman järjestelmän alle. Se mahdollistaa yrityksen prosessien ja toimintojen hallinnan samalla järjestelmällä ERP (Enterprise Resource Planning) kääntyykin suomennettuna toiminnanohjausjärjestelmäksi. Järjestelmän avulla integroidaan samaan järjestelmään yrityksen eri osastoja palvelevia osioita joka helpottaa ja nopeuttaa reaaliaikaisen tiedon jakamista. Tämä vähentää päällekkäisen työn osuutta sekä nopeuttaa asioi- 9

11 den käsittelyä ja päätöksentekoa. Oikeasisältöinen ja oikea-aikainen tieto mahdollistaa toimitusketjun tehokkaan johtamisen ja hallinnan. Tyypillinen nykyaikainen ERP-järjestelmä muodostuu useista moduuleista joiden avulla haluttuja toiminnallisuuksia voidaan ottaa käyttöön vaiheittain. ERP-järjestelmät ovat yleistyneet niin paljon että miltei kaikilla PK-yrityksillä on käytössään jonkinlainen toiminnanohjausjärjestelmä. Koska järjestelmän käyttöönotto ja ylläpito on työlästä, useat yritykset käyttävät sitä vain osalle toimintoja ja käytössä olevista rinnakkaisista järjestelmistä luovutaan usein vasta kun on pakko. Osasyynä tähän on hinnan lisäksi se, että ERP -järjestelmien moduulit eivät ole aina yhtä hyviä kuin erilliset, tiettyä tarkoitusta varten räätälöidyt järjestelmät. Yhtenä tuotannonläheisenä esimerkkinä ovat tuotannonhallintajärjestelmät (Manufacturing Execution System, MES). Tuotannon operatiivinen hallinta vaatii tuotannonhallintaan soveltuvan moduulin ERP-järjestelmään tai erillisen MES-järjestelmän käytön rinnalla. ERP- ja MES-järjestelmien väliset kytkennät ovatkin hyvin yleinen tietojärjestelmäintegraatio teollisuudessa. DigiBranchin tavoitteena IFS:n käytössä oli Savoniassa digitaalisen koneenrakennuksen prosessien integroiminen tarkoittaen nimikkeen rakenteen siirtämistä automaattisesti suunnittelujärjestelmästä toiminnanohjausjärjestelmään. Erillinen solidworks-plugin mahdollisti tiedonsiirron EPDM:stä IFS:ään. Tutkimuksen aikana törmättiin useisiin ongelmiin joista selkein oli versionvaihdosten aiheuttamat ohjelmistovirheet plugin käytössä. Rakennettua teknistä alustaa tullaan käyttämään LEKA-hankkeessa rakennettavassa toiminnallisessa ympäristössä joka sisältää toiminnot suunnittelusta tuotannonohjaukseen, materiaalinhallintaan ja tuotannon raportointiin. Esimerkkinä LEKAn ympäristössä toimii virtuaalinen moottoripyörätehdas jota kehitetään pidemmälle kuin mitä DigiBranch hankkeen aikana tehtiin. IFS:n käyttöönotto aloitettiin Savonialla vuoden 2010 aikana. DigiBranchin osalta tämä tarkoitti järjestelmän teknistä käyttöönottoa, jolla tarkoitetaan palvelinten, työasemaympäristön, hallintatyökalujen asentamista ja opettelua, käyttäjien, yritysten, paikkakuntien yms. perustietojen syöttämistä. IFS:n ympäristöä hyödynnettiin myös toiminnanohjauksen projektiopintojaksolla. Jatkossa ympäristöä kehitetään edelleen LEKA-hankkeessa tuomalla ympäristöön mm. MES-järjestelmä. 10

12 3.2 Virtuaalisen moottoripyörätehtaan luominen tutkimus-, 3.2 kehitys- ja opetusympäristökäyttöön Yhtenä tavoitteena virtuaalisen tuotannon tutkimusosiossa oli rakentaa virtuaalinen moottoripyörätehdas oppilaiden opetusympäristöksi sekä tutkimus- ja kehityskäyttöön. Virtuaalisen moottoripyörätehtaan rakentaminen piti sisällään tuotantoprosessien määrittelyä ja mallintamista IFS-järjestelmässä, geometrioiden mallintamista SolidWorks ja EPDMympäristöissä, tuotantolinjan mallintamista tuotannon simulointiohjelmalla (3DCreate) sekä moottoripyörän valmistukseen liittyvän toimitusverkoston kehittämistä. Osio liittyi vahvasti aihepiiriltään SavoniaDrive projektissa tehtävään kehitystyöhön. Virtuaalisen moottoripyörätehtaan mallintamisessa hyödynnettiin oppilaiden projekti- ja opinnäytetöitä. Virtuaalinen moottoripyörätehdas ja siihen liittyvät prosessit kehitettiin projektin aikana yhdessä SavoniaDrive ja SavoniaDrive II projektien kanssa. Siihen liittyi eri tavoin myös useita insinööritöitä, mm. George Daniel Ricen tehtaan layoutsuunnitteluun ja simulointiin keskittynyt The Use of Computer Simulation in Facility Layout Planning opinnäytetyö. Lisäksi Jeff Brannstromin käytti moottoripyörätehtaan toimitusverkkoa esimerkkinä toimitusverkkojen simulointiin liittyvässä insinöörityössään. Kuva 1. Virtuaalisen moottoripyörätehtaan simulointimalli. 11

13 Opetusympäristöä on käytetty hyväksi mm. tuotannonohjauksen ja ERPjärjestelmien opetuksessa. IFS-järjestelmään luotiin moottoripyörätehtaan prosessit ja opiskelijat käyttivät järjestelmää apuna tuotantoprosessin ja sen vaiheiden opettelussa. Luotua käsitemallia käytettiin hyväksi myös alustavan simulointimallin luomisessa moottoripyörätehtaasta. Virtuaalisen opetusympäristön kehittämistä jatketaan Savonialla ja sen käyttöä opetuksessa tullaan hyödyntämään jatkossakin. Kuva 2. Virtuaalisen moottoripyörätehtaan työvaihe: valmiin pyörän koeajo. 3.3 PDM-järjestelmän käyttöönotto (Solidworks EPDM) SolidWorksin EPDM (EnterprisePDM) on yritystason tuotetiedonhallintajärjestelmä joka toimii suunnitteluohjelman sekä toiminnanohjausjärjestelmän välimaastossa. Savoniassa on käytössä SolidWorks suunnitteluohjelma ja IFS toiminnanohjausjärjestelmä. EPDM liittyy digitaaliseen koneenrakentamiseen, sillä tuotetieto ja ennen kaikkea sen hallinta on kriittinen tekijä. Järjestelmän avulla suunnittelutieto ei ole enää sidottu maantieteellisesti tiettyyn paikkaan vaan sitä voidaan käyttää paikasta riippumatta. Samalla järjestelmä huolehtii tiedon säilyttämisestä, sekä muutosten hallinnasta (versiot, revisiot). EPDM hallitsee myös suunnitteluketjun oikeuksia (kenellä on oikeus nähdä, muokata ja hyväksyä eri projekteihin liittyviä dokumentteja) ja sen avulla voidaan automatisoida tiettyjä toimintoja. Työkierron avulla voidaan huolehtia, että eteenpäin menevä tieto kulkee hallitusti oikeiden henkilöiden hyväksymänä ja on 12

14 aina ajan tasalla. Järjestelmä mahdollistaa myös ulkopuolisten pääsyn tiettyyn ennalta määrättyyn tietoon. Järjestelmä toimii myös linkkinä toiminnanohjausjärjestelmä IFS:ään, jolloin haluttuja parametritietoja voidaan syöttää myös jatkokäsittelyyn. Periaatteessa olisi myös mahdollista kytkeä EPDM-järjestelmä valmistuskustannusten arviointisovellukseen siten että valmistuskustannusparametreja syötettäisiin suoraan toiminnanohjausjärjestelmään mahdollistaen kustannusarvioinnin jatkuvan kehittämisen ja tarkentamisen. Tämä vaatisi kuitenkin vielä valmistuskustannus-sovelluksen integraation suunnitteluohjelmaan ja kerättyjen tulosten matemaattisen arvioinnin toiminnanohjausjärjestelmässä. Tuloksena saataisiin tieto siitä miten parametrit vaikuttavat kustannusten muodostumiseen ja mikä oli todellinen kustannustoteuma verrattuna sovelluksen antamaan arvioon. Järjestelmän käyttöönotto eteni seuraavasti: 1 viikko: 2-4 viikot: 5 viikko: 6 viikko: 7 viikko: EPDM -aloituskoulutus ja järjestelmän pystytys järjestelmän testaus erilaisilla variaatioilla. Testissä havaittujen puutteiden dokumentointi. käyttäjäkoulutus, testiympäristön pystytys demokäyttöä varten testiympäristön ja webserverin käyttöönottotestaus järjestelmä otettiin käyttöön moottoripyörätehtaan kokoonpanojen osalta opetuksessa ja projektitöissä. Opiskelijat suunnittelivat Savonia Chopperiin liittyviä opintokokonaisuuksia SolidWorksilla ja käytössä oli taustalla EPDM. Kuvissa 3 6 on esitetty kuvaruutukaappauksia liittyen Savonia Chopper projektiin. Jatkossa EPDM-järjestelmän käyttö integroidaan entistä syvemmälle mukaan opetukseen mm. moottoripyöräprojektien, projektiopintojen sekä 3D-mallinnuksen opintojaksojen myötä. 13

15 Kuva 3. Savonia Chopper moottori EPDM-järjestelmässä. Kuva 4. Koko Savonia Chopperin tuoterakenne EPDM-järjestelmässä. 14

16 Kuva 5. Osa EPDM-työkierrosta. Kuva 6. EPDM-järjestelmään luotiin valmiit tunnistepohjat kuvia varten. 15

17 3.4 Kokoonpanon simulointiohjelmien vertailu Kokoonpanon simulointiohjelmilla on mahdollista tuottaa tuotedokumentaatiota suoraan 3D-suunnittelutiedosta. Virtuaalisesti kokoonpano mahdollistaa virheiden havaitsemisen ennen kuin niihin törmätään tuotannossa. Simuloimalla voidaan myös optimoida kokoonpanojärjestystä ja tehostaa siten tuottavuutta. Vertaillut ohjelmat olivat: SolidWorks Motion 3D Via Composer Lattice XVL Studio Kokoonpanon simulointiohjelmien vertailusta ja niihin liittyvistä huomioista on kirjoitettu laajemmin projektin väliraportissa, kohdassa 5: Kokoonpanon simulointi (s.19-23). Lisäksi projektin aikana kirjoitettiin kaksi raporttia jotka ovat saatavilla projektin nettisivuilla osoitteessa ( digikone.savonia.fi/index.php/fi/materiaalit): Ari-Pekka Suni, Raportti: Kokoonpanon simulointi Panu Väyrynen, Kokoonpanon simulointiohjelmien vertailu Ohjelmien vertailussa tultiin vakuuttuneiksi siitä että kokoonpanon simuloinnilla olisi mahdollista saavuttaa, tietyissä tapauksissa, suuriakin säästöjä yrityksissä. Säästöjä voisi syntyä mm. suunnitteluvirheiden varhaisessa havaitsemisvaiheessa ja kokoonpanon nopeutuksessa parempien kokoonpano-ohjeiden myötä. Lisäksi ohjelmistoilla on mahdollista tuottaa materiaalia huollon ja myynnin tarpeisiin. 16

18 4 SIMULOINTI Projektin simulointiosuudessa keskityttiin tapahtumapohjaisen simuloinnin käytäntöjen ja työkalujen kehittämiseen pyrkien ottamaan huomioon ohjelmistojen kehitysvauhti sekä tulevaisuuden tarpeet. Vaikka varsinaisessa simuloinnin tutkimusosuudessa keskityttiin lähinnä tuotannon simulointeihin, tutkittiin myös kokoonpanon simulointia sekä tehtiin opinnäytetyön avulla kartoitusta toimitusverkkojen simulointiohjelmista ja niiden ominaisuuksista. Toimitusverkkojen simulointiohjelmiin perehtyi Jeff Brannstrom opinnäytetyössään The Use of Simulation with Supply Chains. George Daniel Rice puolestaan teki opinnäytetyönsä The Use of Computer Simulation in Facility Layout Planning jossa hän käytti 3DCreate-simulointiohjelmaa layout-suunnittelun apuna. Simulointimallien käyttö tuotannon tehostamisessa, ennustamisessa ja kehittämisessä on yleistynyt 1990 luvun alkupuolelta lähtien nopeasti. Pääasiallisin syy simulointityökalujen yleistymiseen on tietotekniikan ja simulointiohjelmien kehitys niin teknisellä puolella kuin hintapolitiikaltaankin, joka on mahdollistanut teknologian leviämisen suurten organisaatioiden käytöstä osaksi pk-yritysten työkalurepertuaaria. Vaikka simulointiohjelmien käyttö vaatii edelleen asiantuntemusta ja erikoisosaamista, kehittyneet ohjelmistot ovat siirtäneet vaaditun osaamisen pääpainoa pois ohjelmistotekniikan tuntemisesta ja lähemmäksi tuotantoa ja tuotantomenetelmiä. Suomessa simuloinnin ja simulointiohjelmien käytön leviäminen on ollut hitaampaa kuin muualla maailmassa mutta viimeisen kymmenen vuoden aikana simulointiohjelmien käyttö on yleistynyt myös suomessa pk-yritysten parissa. Simuloinnin edut tuotannon kehitysvaiheessa alkaa olla yleisesti tiedostettuna, mutta niiden käytön kuvitellaan rajoittuvan vain kehitysvaiheeseen. Teknologian leviämistä on hidastanut simulointimallien perusongelma niiden rakentaminen ja ajantasaisuuden ylläpitäminen on varsin työlästä. Tästä johtuen simulointiosion yhdeksi kehittämiskohteeksi valittiin nykyisten simulointitapojen parantaminen nopeuttamalla simulointimallien lähtötietojen keräysvaihetta. Simuloinnin osaprojekti jakaantui toteutuspuolelta useisiin toisiinsa kytköksissä oleviin kokonaisuuksiin. Tutkimusta tehtiin kaikissa kokonaisuuksissa samanaikaisesti siltä osin kuin se oli mahdollista. Simulointiosion tutkimuskokonaisuudet: Simulointiohjelmiston valinta ja käyttöönotto 17

19 Tapahtumapohjaisen simulointimallin hyödyntäminen ja käyttö työkalumaisesti tuotannonohjauksessa ERP-järjestelmän kytkeminen perinteiseen tapahtumapohjaiseen simulointimalliin Pilottikohteena oli Junttanin tuotantolinja, johon tehtiin simulointimalli käyttöliittymä lähtötiedon käsittelyyn käyttöliittymän kytkentä IFS-toiminnanohjausjärjestelmään ja simulointimalliin 4.1 Simulointiohjelman valinta ja käyttöönotto Savonia on käyttänyt Dassault Delmian Quest simulointiohjelmaa vuodesta 2000 lähtien. Ohjelma on kuitenkin auttamattomasti aikaansa jäljessä ja sen käyttö niin opetuksessa kuin TKI-toiminnassakin on työlästä. Uuden sukupolven simulointiohjelmat ovat huomattavasti modulaarisempia ja mahdollistavat tuotantolinjojen toiminnan tarkemman kuvauksen helpommin. Lisäksi useimmat ohjelmistot käyttävät simulointilogiikan kuvaamiseen yleisesti tunnettuja ohjelmointikieliä. Quest ohjelma käyttää simulointilogiikan kirjoittamiseen ohjelmistotoimittajan kehittämiä SCL (Simulation Control Language) ja BCL (Batch Command Language) ohjelmointikieliä. Ohjelman käyttöliittymä on vanhanaikainen ja hankala, sen toimintarakenne on tarkkaan rajattua ja rajapintojen luominen ulkoisiin ohjelmiin ja tietojärjestelmiin on hankalaa. Edellä mainitusta ongelmista johtuen päätettiin päivittää simulointiohjelma. Projektin alussa kilpailutettiin ohjelmistotoimittajilta kolme eri simulointiohjelmistoa: 3DCreate, Enterprise Dynamics sekä Flexsim. Ohjelman valinta pisteytettiin siten että pääpaino oli ohjelmiston hinnassa (60%), ja loppuosa muodostui teknisistä ominaisuuksista. Erityistä painoarvoa annettiin sille että ohjelmisto käyttää yleisesti tunnettua ohjelmointikieltä sekä yhteensopivuutta 3D-suunnitteluohjelmien kanssa. Myös tekniseen tukeen ja ohjelman soveltuvuuteen tutkimus- kehitys ja opetuskäyttöön kiinnitettiin huomiota. Kilpailutuksen perusteella valittiin Visual Components ohjelmistotoimittajan tuottama 3DCreate simulointiohjelma. Ohjelma käyttää yleisesti tunnettua ohjelmointikieltä (python) ja siihen on mahdollista saada suora tiedonsiirtorajapinta solidworks-ohjelmaan joka mahdollistaa 3Dgeometriatietojen siirron suoraan suunnitteluohjelmasta simulointiohjelmaan. Ohjelman käyttöönottovaiheessa keskityttiin ohjelman ominaisuuksien ja toiminnallisuuksien käyttöön. Yhtenä tutkimuskohteena oli 18

20 olemassa olevien 3D-geometriatietojen hyödyntäminen simulointimallissa. Solidworks on yleisesti alueella käytössä oleva suunnitteluohjelma, joten tutkimuksessa perehdyttiin siihen missä määrin yrityksen solidworks -tuotantokuvia (esim. PDM-järjestelmästä) voitaisiin käyttää suoraan simulointimallissa ja mitä rajoitteita havaittaisiin. Ennalta arvioitiin että tuotantokuvien tarkkuus ja detaljitaso aiheuttaisivat ongelmia tarkat kuvat ovat raskaita käsitellä. Mallinnusohjelmissa on kuitenkin toimintoja joilla malleja voidaan keventää ja yksinkertaistaa siten että tärkeimmät piirteet jäävät näkyville. 3DCreate-ohjelmiston Solidworks -yhteensopivuus vaatii erillisen lisäosan. Lisäosan pikakuvake integroituu suoraan Solidworksin työkalupalkkiin, ja sillä voidaan lähettää auki oleva 3D-malli simulointiohjelmaan. Lisäosan myöhemmissä versioissa käyttöliittymä ja suora integraatio solidworksin puolella on poistunut ja Solidworks-mallit voidaan avata suoraan 3DCreateen siltä osin kuin niiden avaaminen onnistuu. Projektin aikana ohjelman Solidworks-yhteensopivuus ei toiminut täysin oletetulla tavalla. Syynä tähän on se, että tuotantoympäristön 3D-mallit olivat suurikokoisia (> 1 GB) ja aiheuttivat sekä siirtotyökalussa että simulointiohjelmassa epämääräisiä ohjelmistovirheitä. Ongelmiin vaikutti mallien suuri koko ja monimutkaisuus - Solidworks:issa tehdyn yksinkertaistuksen jälkeen mallien kokoa ja muistinkäyttöä saatiin pienemmäksi jonka jälkeen ne saatiin pääosin siirrettyä simulointiohjelmaan. Nopeimmaksi tavaksi keventää ja yksinkertaistaa tuotantokuvat todettiin olemassa olevien kuvien käyttö apuna ja tärkeimpien piirteiden yksinkertainen uudelleenpiirtäminen. Ohjelmien ja siirtotyökalun yksinkertaistuskomennot olivat liian suurpiirteisiä ja aiheuttivat sen että mallista yksinkertaistuivat myös ne piirteet jotka haluttiin säilyttää. Seuraavaksi ongelmaksi tuli osien muistinkäyttö huolimatta siitä että kuvat oli yksinkertaistettu ja kevennetty simulointimallia varten. 3DCreate on 32-bittinen ohjelma joka rajoittaa käytettävissä olevan muistin määrää. Kun muistinkäyttö ylitti ohjelman sisäisen rajan, tapahtui ohjelmavirhe joka sulki ohjelman toiminnan ilman varoitusta. Ohjelman muistinkäytön hallinta ja valvonta on haasteellista koska ohjelmassa ei ole siihen erityisiä työkaluja jotka osoittaisivat millä muistinkäytön tasolla liikutaan. Lisähaastetta tuo se, että mallissa luodaan useita dynaamisia komponentteja kesken simulointiajon joten muistin kuormitustaso ei ole vakio. Suurten geometriatiedostojen käyttö myös hidastaa simulointiohjelman toimintaa huomattavasti. Tästä johtuen geometriatiedostoja ke- 19

21 vettiin paljon lisää. Tarkoituksena oli tutkia miten simulointiohjelmaa kannattaisi käyttää isojen geometriatiedostojen kanssa ja erilaisten geometriakevennysten myötä tekijöille hahmottui kuva siitä miten paljon muistia erilaiset kevennystasot ohjelmassa vievät. Kuva 7. Junttanin paalutuskoneen geometria simulointimallissa. Koska suurten geometriatiedostojen käyttäminen simulointimallissa aiheuttaa muistinkäyttöongelmia, ratkaistiin ongelma käyttämällä useita geometriatiedostoja visualisointia vaativille kriittisille osille. Geometriatiedostot tulosajoja varten olivat yksinkertaisia ja vähän muistia kuluttavia kun taas simulointimallin esittelyä varten käytettiin geometrioita jotka olivat tarkkoja ja kuluttivat paljon muistia. Geometriatiedostoja voi vaihtaa ohjelmallisesti mallin alussa nappia painamalla joten ratkaisu ei hankaloita ohjelman käyttöä. 4.2 Tapahtumapohjaisen simulointimallin jatkuva käyttö 4.2 tuotannonohjauksen työkaluna Tuotannon simulointimallien hyödyntäminen ja käyttö tuotannonohjauksessa ei ole uusi ajatus. Useat kaupalliset ohjelmistotarjoajat myyvät tuotannon hienokuormitusohjelmistoja joissa hyödynnetään jollain tapaa tuotannon simulointia ja sen periaatteita. Kyseiset ohjelmat ovat kuitenkin tiettyyn tarkoitukseen rakennettuja, yleensä kalliita ja niiden käyttöönotto työlästä sekä vaatii asiakaskohtaista räätälöintiä. Simuloinnin tutkimusosiossa oli tarkoituksena tutkia voisiko perinteisellä tuotannon simulointiohjelmalla luoda simulointimallin jota voidaan käyttää työkalun tapaan tuotannonohjauksen apuna. Näin perinteisen simulointimallin käytettävyysaikaa voisi pidentää ja siitä saatavaa hyötyä kasvattaa. 20

22 Perinteisesti simulointiohjelmilla rakennetut tapahtumapohjaiset simulointimallit on tehty kertakäyttöiseen tarkoitukseen, esim. uuden tehtaan layoutsuunnittelun varmentamiseen sekä investointitarpeen tai kapasiteetin laskemiseen. Päällimmäisen syy tähän on ollut se, että simulointimallit vaativat toimiakseen suuren määrän lähtötietodataa, joka puolestaan on työläs ja vaivalloinen ylläpitää. Lähtötietodata on yleensä työlästä kerätä johtuen siitä että riittävää määrää tuotantotietoa ei kerätä automaattisesti tai se kerätään järjestelmiin joista sitä ei saada siirrettyä sopivassa muodossa eteenpäin. Joissain tapauksissa tietojen keräysvaihe saattaa kestää niin pitkään että kun tieto viimein syötetään simulointimalliin, on se jo vanhentunutta. ERP (Enterprise Resource Planning) ja MES (Manufacturing Execution System) -järjestelmien yleistyminen on kuitenkin muuttamassa tilannetta olennaisesti. Periaatteessa kaikki yrityksen tuotannon kannalta olennainen tieto on saatavilla muutamasta tietokantapohjaisesti lähteestä. Nykyisin valtaosa pk-yrityksistä käyttää jonkinasteista ERP -järjestelmää johtuen liiketoimintaan kohdistuvista kasvaneista vaatimuksista. ERP- ja MES -järjestelmät mahdollistavat myös tuotannon tilan tarkan ja ajantasaisen seurannan sillä käytännössä kaikki tuotantoon liitoksissa olevat yritystoiminnot päivittävät tietonsa jatkuvasti järjestelmiin. Simuloinnin parissa työskentelevät tutkijat ovat pohtineet ERP -järjestelmien käyttöä simulointimallien lähtötietojen keräämiseen viimeisen vuosikymmenen ajan aina ERP -järjestelmien saapumisesta lähtien. Suurimpana ongelmana on ERP -järjestelmien suuri määrä ja standardisoinnin puute ohjelmistorajapinnoissa. ISA-S95 on kansainvälinen standardi jonka tarkoituksena on helpottaa liiketoiminnan ja tuotannonohjausjärjestelmien välisen tiedonsiirron automatisointia. Standardi on laajalle levinnyt ja siinä on luokiteltu mm. tuotannon informaatiojärjestelmät neljälle eri tasolle. Ylimmällä tasolla (4) sijaitsevat toiminnanohjausjärjestelmät joita käytetään liiketoiminnan hallintaan. Tasolla kolme sijaitsevat operatiivisen tason järjestelmät. Kahdella alimmalla tasolla (2 ja 1) sijaitsevat perusautomaatio ja prosessien hallintajärjestelmät. Edellä mainittua luokittelua käyttäen tuotannon simulointimallit operatiivista käyttöä varten sijoittuisivat tasojen 3 ja 4 välimaastoon. 21

23 Kuva 8. Simulointityökalun sijoittuminen tuotannon informaatiojärjestelmien välimaastoon. Tutkimuksen perusajatuksena pidettiin sitä että tutkitaan mahdollisuutta käyttää jotain yleistä ERP-järjestelmää lähtötietona tapahtumapohjaiselle simulointimallille ja tehdään pilotticase todelliseen tuotantoympäristöön. Tarkoituksena oli kartoittaa esiin nousevat ongelmat ja mahdolliset esteet ERP-kytkennän rakentamiseen todelliseen tuotantoympäristöön jossa siirretään suuria määriä lähtötietoja. ERP -järjestelmäksi valittiin IFS johtuen siitä että järjestelmä on käytössä useilla alueen suurilla veturiyrityksillä. Lisäksi IFS:n käyttöönotto Savonialla opetukseen oli yksi DigiBranch projektin tavoitteista. Todellisen tuotantoympäristön pilotticaseksi valittiin Junttan Oy:n paalutuskoneiden kokoonpanolinja. Projektin alkuvaiheessa kartoitettiin olemassa olevia julkaisuja ja kirjallisuutta tapahtumapohjaisten simulointimallien kytkennästä ERP-järjestelmiin. Julkaisuja löytyi vähän ja useimmat niistä tehty esimerkkimalliksi yksinkertaistettuihin ympäristöihin tai niiden sisältö jäi pintapuoliseksi kuvaukseksi. Julkaisujen perusteella saatiin kuitenkin tieto siitä että kytkentä toiminnanohjausjärjestelmiin on mahdollinen ja että niitä on tehty onnistuneesti myös teollisuusympäristöihin. Ensimmäiseksi hankaluudeksi kytkennän rakentamisessa ilmaantui tiedon suuri määrä. Simulointimallin tarvitsema tieto voidaan kategorisoi- 22

24 da useisiin eri luokkiin useilla eri perusteilla riippuen siitä mihin tietoa tarvitaan. Mikäli simulointimallia on tarkoitus käyttää työkalumaisesti, on yksi luokittelutapa tiedon päivitystarve. Päivitystarpeen mukaisesti tieto voitaisiin luokitella seuraavasti: Staattinen data Tieto, joka täytyy syöttää simulointimalliin vain kerran. Esimerkiksi layout, työkoneiden asetustiedot, jne. Yleinen data Tieto joka täytyy olla muokattavissa tarpeen vaatiessa, mutta jota ei tarvitse päivittää jokaista simulointiajoa varten Esimerkiksi kalenteritiedot, työvuorotiedot, resurssit, alihankkijoiden kapasiteetit yms. Jatkuvasti päivitystä vaativa data Tieto, joka tulisi olla päivitettynä ajantasaiseksi aina ennen jokaista simulointiajoa Esimerkiksi tilauslista, materiaalivirtatiedot, työaikatiedot, jne. Muita tapoja luokitella simulointimallin tarvitsema lähtötietodata on tiedon toiminnallisuus, eli jaotellaan tieto sen perusteella mihin tieto liittyy. Toiminnallista luokittelua käytetään esimerkiksi Core Manufacturing Simulation Data, CMSD, standardissa. Näin luokiteltuna tieto voitaisiin jakaa esimerkiksi seuraaviin luokkiin: Tuotteet Työpisteet ja työkoneet Resurssit Prosessit Materiaalivirta Kuormitustieto Varastotieto Vuoro- ja työaikatieto Visualisointitieto Kuten aiemmin mainittiin ja edellä olevista tiedon luokitteluista käy ilmi, simulointimalliin siirrettävä tietomäärä on suuri. Mikäli yrityksellä on käytössään ERP- ja/tai MES-järjestelmä, tieto on mahdollista noutaa järjestelmien tietokannasta ja automatisoida tiedonkeruu ainakin osittain. Tiedon noutamisesta ja syöttämisestä simulointimalliin tehtiin kirjallisuustutkimusta jonka perusteella todettiin Kuvan 9 osoittamat viisi tapaa syöttää tieto simulointimalliin. Kuva perustuu Robertson & Pereran kirjoittamaan artikkeliin simulointimallin lähtötietojen keräyksestä. 23

25 Kaikkea simulointimallin tarvitsemaa lähtötietoa ei kuitenkaan löydy ennalta tietojärjestelmistä. Tästä johtuen täytyy ottaa huomioon se, että tietoa tullaan syöttämään simulointimalliin käsin ja automaattisesti noudettavaakin dataa voidaan haluta muokata, esimerkiksi tilauslistojen osalta. Lähestymistapa määriteltiin nämä asiat huomioon ottaen. Kuvaan 9 on lisätty projektissa käytetty menetelmä joka on yhdistelmä muista tiedonkeruu/syöttämistavoista. Pilottiprojektissa testattiin automaattista linkitystä välittäjäohjelman ja simulointimallin välillä mutta tutkimuksessa otettiin huomioon tulevaisuuden tarpeita varten myös mahdollisuus viedä lähtötietodata puoliautomaattisesti XML-tiedoston avulla. Kuva 9. Tiedonsiirtoon käytettävissä olevat vaihtoehdot (muokattu Robertson & Perera, 2002). 4.3 Junttanin tuotantolinjan simulointi Mallin rakentaminen Simuloinnin pilottikohteeksi valittu Junttan Oy:n tuotantolinja muutti projektin alkuvaiheessa uusiin tiloihin jossa tuotteita aloitettiin valmistamaan kokoonpanolinjalla kun aiemmin kokoonpano oli tapahtunut yksittäisissä soluissa alusta loppuun. Tuotantolinjan mallintamisessa hyödynnettiin Anni Tähtisen diplomityötä kokoonpanolinjan työvaiheiden vaiheistuksesta. 24

26 Kuva 10. Simulointimalli. Simulointimallin rakentaminen aloitettiin samaan aikaan 3DCreate ohjelman käyttöönottovaiheessa. Tästä johtuen mallintamistapa muuttui muutaman otteeseen simulointimallin rakentamisen aikana varsinkin mallin geometrioiden hyödyntämisen osalta. Koko simulointimallin rakentamisessa otettiin huomioon se, että kokoonpanolinja on vasta siirtynyt uuteen tuotantomalliin ja mahdolliset muutokset tulisi olla helposti muokattavissa myös simulointimallissa. Muutoksiin varauduttiin rakentamalla simulointimallista mahdollisimman dynaaminen jo alkuvaiheesta lähtien niiltä osin kuin se on mahdollista. Tuotantotiedot tulevat käyttöliittymältä ja simulointimalli hyväksyy eri tuoterakenteen mukaisia tuotteita. Myös uusien tuoterakenteiden lisääminen on mahdollista ilman työlästä uudelleenkoodausta. Tuotantotiedoissa simulointimallille siirretään tuotetiedot, tuoterakennetiedot, työaikatiedot ja tarvittavat resurssit. Simulointimallin tuotteena käytettiin Junttanin tulevaisuuden konemallia. Kokoonpanolinja jakaantuu kokoonpanolinjaan sekä esivarustelupisteille jotka toimivat yhtä tahtiaikaa ennen kokoonpanolinjaa. Näin varmistetaan valmiiden komponenttien saaminen kokoonpanosoluille. Kaikki tuotantolinjan työvaiheet on huomioitu simulointimallissa. Visuaaliselta kannaltaan kriittiset työvaiheet on huomioitu myös geometriatiedostoilla mutta suurin osa työvaiheista käsitellään vain aikana ja resurssien kulutuksena. Simulointimallissa näkyviä työvaiheita on muutama per työsolu. Tuotantonlinjan ja simulointimallin rakenne ja toiminta on 25

27 kuvattu tarkemmin Antti Alosen opinnäytetyössä (ylempi amk) Using ERP as Data Source for Discrete-event Simulation Model Käyttöliittymä Käyttöliittymän suunniteltiin aluksi vain tiedonsiirtoa varten. Projektin aikana huomattiin että lähtötietodataa joudutaan muokkaamaan välillä hyvinkin paljon tarpeellisten simulointiajojen saavuttamiseksi. Tästä johtuen päätettiin muuttaa ohjelman luonnetta pelkästä välittäjäohjelmasta täysiveriseksi käyttöliittymäksi jolla voidaan muokata lähtötietoa tarpeen niin vaatiessa. Pasi Heiskanen teki käyttöliittymästä Junttanin tarpeisiin räätälöidyn kuormitustyökalun opinnäytetyössään Tuotannon Kuormituksen Simulointijärjestelmä. Kuva 11. Käyttöliittymän aloitusnäkymä. Käyttöliittymän toiminnallisuudet: Tiedon noutaminen IFS:tä Inventaariotasot, valmistustilaukset (sekä tulevat että tuotannossa olevat) Tiedon syöttämineen käsin esim. vuorotiedot, resurssitiedot Kaiken simulointimalliin syötettävän tiedon muokkaus Ennustetilausten lisäys tuotantolistoihin Tuotannon kuormitustietojen lisäys ja muokkaus Tuotemixien laskeminen 26

28 Tiedonsiirtoyhteyden avaaminen simulointimalliin ja tiedon siirto Simulointiohjelman käynnistys ja mallin avaus Projektin kuluessa havaittiin että simulointimalliin syötettävä lähtötieto ei ole riittävän tarkalla tasolla jotta simulointimallista saataisiin täysi hyöty irti. Tuotannossa käytetään vakioituja tahtiaikoja eikä kaikkia alityövaiheita ollut saatavilla. Käytettävissä oleva lähtötieto on vakioitua työaikaa eikä käytössä ole jatkuvaa työaikaseurantaa kaikille työvaiheille. Myös työhön käytettäviä resursseja ei voida vielä tarkastella kovin tarkalla tasolla joten käytettävissä olevan lähtötiedon perusteella muodostettavat ennusteet jäävät karkealle tasolle. Karkean tarkkuustason tuloksiin päästään vakiotyöaikojen deterministisellä laskennalla joten simulointimallia ei tarvita tuotemixin läpimenon tarkasteluun. Simulointimallin mukaan tuominen ei mene kuitenkaan hukkaan koska tuotantolinjalla on menossa kehityshanke jossa pureudutaan tuotannon tarkempaan seurantaan. Karkean tason seurantaa varten käyttöliittymästä muokattiin deterministinen tuotannon kuormitusjärjestelmä joka mahdollistaa tuotannon suunnittelun ilman simulointimallia. Tieto voidaan kyllä lähettää simulointimalliin mutta tulostieto ei ole kuormitustyökalua tarkempaa ennen kuin lähtötiedot tarkentuvat. Kuva 12. Tuotannon kuormitustiedot. 27

29 Tuotannon kuormitusjärjestelmään rakennettiin myös linkki exceliin jotta luodut tuotantoaikataulut voidaan tulostaa järjestelmästä. Käyttöliittymän kytkentä IFS-järjestelmään ja simulointimalliin Tiedonsiirrossa ERP -järjestelmien ja simulointimallien välillä ongelmana ovat perinteisesti olleet ohjelmistotekniset syyt ja epäsopivat rajapinnat useiden eri ohjelmien kesken. ERP -järjestelmien tiedonsiirtorajapinnat vaihtelevat ohjelmistoittain ja varsinkin PK -sektorilla eri toiminnanohjausjärjestelmien lukumäärä on suuri. Rajapintojen harmonisointiin tähtääviä hankkeita ja tulevia standardeja on useita ja hyvä katsaus tilanteeseen on projektin aikana ilmestynyt VTT:n julkaisu Kivikunnas, S. & Heilala, J., 2011, Tuotantosimuloinnin tietointegraatio, standardikatsaus. Yksi viimeaikoina jalansijaa saanut standardi on CMSD, Core Manufacturing Simulation Data. Se on XMLpohjainen tiedostoformaatti jolla pyritään kattamaan tarvittavat tietorakenteet simulointimalleja varten. CMSD -standardin mukaisen tiedonsiirron lisääntymisestä kertoo se, että sen käytöstä simulointisovelluksissa alkaa esiintyä enenevässä määrin julkaisuja. Kytkennät sekä ERP-järjestelmän että simulointimalliin puolella pyrittiin tekemään mahdollisimman dynaamisiksi, jotta luotua järjestelmää voidaan soveltaa myös muiden ERP-järjestelmien ja simulointiohjelmien kanssa. IFS:n kytkennässä päädyttiin käyttämään ohjelmiston IAL (Information Access Layer) rajapintaa ja objekteja. IAL objektien luominen ja käyttäminen on yksinkertaista ja mahdollistaa hyvän ylläpidettävyyden. Peruskäytöltään objektien käyttäminen vastaa SQL -kyselyitä. Vaihtoehtona IAL -objektien käyttämiselle ovat suorat SQL -kyselyt tietokantaan mikä on niin tietoturvaltaan kuin ylläpidolliselta kannaltaan hankalasti hallittava ratkaisu. IAL -objektit ovat IFS -järjestelmän sisäänrakennettuja toiminnallisuuksia joilla on ennalta määritelty oikeus noutaa tietoa kaikista IFS:n tauluista. IAL -objektien luomisen jälkeen riittää että käyttäjäoikeudet määritellään kyseiseen objektiin, järjestelmä huolehtii tiedon noutamisesta objektiin. IAL -objektien luomisesta ja käyttämisestä tehtiin myös erillinen dokumentti jossa on kuvattu luodut objektit ja niiden rakenne. Objektit voidaan luoda viittaustyyppisiksi ( Live data ), jolloin niiden sisältämä tieto haetaan vasta kun objektiin saapuu kysely. Tämä varmistaa sen että tieto on aina ajantasaista. Raskaampia sovelluksia varten objekteille voidaan myös luoda omat taulunsa johon tieto haetaan määrätyin 28

30 aikavälein. Simulointimallia varten käytettiin suoria Live data tyyppisiä objekteja. IAL -objektien toiminnallisuus selviää kuvasta 13. Kuva 13. IFS IAL-objektien toiminta. Käyttöliittymän kytkeytyminen simulointimalliin Käyttöliittymä voi toimittaa tietoa simulointimalliin kahdella tavalla. Ensimmäinen tapa on luoda aktiivinen kytkentä simulointimalliin. Tämä vaatii sen että käyttöliittymä ja simulointimalli sijaitsevat samalla tietokoneella. Simulointimallin käynnistyessä lähetetään tilauslista ja siihen liittyvät tiedot simulointimalliin. Kun malli tarvitsee tarkempaa tietoa, pyytää se sitä käyttöliittymältä, joka etsii tarvittavan tiedon omasta tietokannastaan ja toimittaa sen simulointimalliin. Käytännössä tiedonsiirto toteutettiin siten että käyttöliittymä luo Event Listener - kuuntelija-objekteja joilla se tarkkailee simulointimallin toimintaa. Toiminnallisuus toteutettiin 3DCreaten erinomaisen COM/API rajapinnan avulla C#-ohjelmointikieltä käyttäen. Vaihtoehtoisesti tieto voidaan toimittaa simulointimalliin XML-tiedostojen avulla. Pohjana siirtotiedostojen rakenteissa käytettiin CMSD-standardia mutta rajoitetusta ajasta ja resursseista johtuen siirrettävä tieto ei ole täysin yhteensopiva CMSD-standardin kanssa. Siirtotiedostojen 29

31 avulla tieto voidaan jakaa useammalle simulointiohjelmalle eikä käyttöliittymän tarvitse olla samalla koneella kuin simulointiohjelma. Pilottiprojektin aikana käytettiin lähinnä ensimmäistä tapaa (suora yhteys) ja tiedonsiirto XML-siirtotiedostojen avulla luotiin lähinnä tulevaisuuden tarpeita varten. Käyttöliittymän tiedonsiirtorajapinnat on kuvattu seuraavan sivun kuvassa 14. Tiedonsiirto ERP-järjestelmästä on järjestelmässä aina yksisuuntainen mitään tietoa ei viedä käyttöliittymästä takaisin toiminnanohjausjärjestelmään. ERP-järjestelmä on kriittinen osa yrityksen toimintaa eikä projektissa haluttu lähteä rakentamaan toiminnallisuuksia jotka voisivat aiheuttaa tuotantoympäristöön ongelmia. Käyttöliittymää ja simulointimallia tullaan käyttämään lähinnä tuotannon kuormitustyökaluna kokeilemaan erilaisia tuotemixejä ja mahdollisuuksia tuotannon suunnittelussa ja materiaalihankinnoissa. Projektin määrittelyvaiheessa arvioitiin että kun kuormitustyökalulla löydetään hyvä ratkaisu johonkin ongelmaan, ei sen käsin syöttäminen ERP-järjestelmään ole ongelma. Jatkokehityksen kannalta jonkinlainen palautettavan tiedon osittainen automatisointi voisi olla hyödyllinen ratkaisu, riippuen siitä miten usein kuormitustyökalulla tuotemixejä ajetaan. Osittainen automatisointi voisi esimerkiksi siirtää tiedon ERP-järjestelmään mutta vaatia käyttäjältä hyväksynnän kaikkiin tehtäviin muutoksiin. Toiminnallisuuksien lisääminen ERP-järjestelmään asti vaatii kuitenkin syvällistä tietoa ERP-järjestelmän toiminnasta ja tiivistä yhteistyötä ERP-järjestelmätoimittajan kanssa. Kuva 14. Simulointimallin tiedonsiirtorajapinta. 30

32 5 PROTOTYYPIT Prototyypit-osion tutkimusaiheena oli virtuaalisten ja todellisten prototyyppien ja näiden yhdistelmien suunnittelu, rakentaminen ja testaus. Prototyypit osioissa tapahtui pääpiirteissään: 3D-Printterin käyttöönotto DigiLounge hankkeessa hankitun 3D-Printterin käyttöönotto ja opettelu 3D-Scannerin käyttöönotto DigiLounge hankkeessa hankitun 3D-Scannerin käyttöönotto ja opettelu Kummankin laitteen käyttöä on hyödynnetty niin opetuksessa kuin tutkimus- ja kehitystoiminnassakin D-Printterin käyttöönotto 3D-tulostuksella tarkoitetaan kolmiulotteisten kappaleiden valmistamista suoraan CAD-geometrian pohjalta. 3D-printterin käyttöönottovaiheessa perehdyttiin DigiLounge- investointihankkeessa hankitun ZCorp ZPrint 450 3D-tulostimen käyttöön ja ominaisuuksiin. Laite rakentaa tulosteen viipaloimalla 3D-mallin ohueksi 2D-poikkileikkauskerrokseksi ja tulostamalla kerrokset toistensa päälle. Laitteen käyttämä teknologia perustuu komposiittimateriaaliin joka koostuu jauheesta jossa on lukuisia lisäaineita mahdollistaen hyvän pinnanlaadun, piirteiden tarkkuuden ja lujuuden. ZPrinter 450 Tulostimen ominaisuudet Väri: väriä (2 tulostuspäätä) Resoluutio: 300x450 dpi Pienin piirteen koko: 0,15 mm Vertikaali rakennusnopeus: 23 mm/h Rakenteen koko: 203x254x203 mm Materiaalivaihtoehto: Performance Composite Kerroksen paksuus: mm Tuetut tiedostomuodot: STL, VRML, PLY, 3DS, ZPR Kuva 15. ZPrinter

33 3D-tulostus on yksi pikavalmistuksen (rapid prototyping) menetelmistä. Pikavalmistuksella tarkoitetaan erilaisia tekniikoita joiden avulla voidaan valmistaa nopeasti malleja tai nykyisin jo valmiita tuotteitakin käyttäen hyväksi tietokoneella mallinnettuja 3D-malleja. 3D-tulostustekniikat ovat kehittyneet hyvin nopeasti viime vuosien aikana, jopa niin paljon että DigiBranch -projektin alussa määritellyt ominaisuudet ovat jo vanhanaikaista tekniikka nykypäivän maailmassa. Viime vuosien aikana 3D-tulostimien hinta on romahtanut ja niiden koko pienentynyt. Tulostusmateriaaleja on useita aina teräksestä muoviin ja kipsiin. Tutkimuksen aiheena oli perehtyä 3D-tulostuksen tuomiin mahdollisuuksiin niin tuotannossa kuin suunnittelun apunakin. Hankinnan yhteydessä tehtiin virhearvio siitä miten vikaherkkä ZPrinter -laitteisto voi olla. Vuoden huoltosopimus oli hinnaltaan korkea joten hankinnasta vastaava ryhmä arveli että mahdolliset korjauskustannukset tulisivat halvemmiksi suorittaa kertamaksuna kuin huoltosopimuksen kautta. Päätöksen taustalla oli ajatus siitä että uusi laitteisto toimisi moitteettomasti ja että mahdolliset virheet korjattaisiin takuukorjauksena. Tämä osoittautui virhearvioksi koska laitteen toiminta ja luotettavuus osoittautui ennalta arvaamattoman surkeaksi. Pienten kappaleiden tulostus ja alkuvaihe toimi laitteistolla odotusten mukaisesti muutaman ensimmäisen kuukauden ajan. Kun testausvaiheessa siirryttiin suurempien kappaleiden tulostukseen ja testailuun, laitteen luotettavuus romahti, eikä sitä saatu toimimaan sujuvasti ja luotettavasti edes tuotteen valmistajan huoltotoimenpiteiden kautta. Milla-Riina Turunen tutki opinnäytetyössään 3D-tulostimen käyttöä komposiittimuottien valmistuksiin. Tutkimuksen tausta-ajatuksena oli selvittää voisiko tulostinta käyttää komposiittimuottien valmistukseen ja mitä rajoituksia käytölle olisi. Tulostekappaleiden kestävyyttä ja soveltuvuutta tutkittiin laminointikokeilla, vetokokeilla ja alipainesäkityksillä. Esimerkkikappaleeksi valittiin Savonia StreetBike moottoripyörän katteiden valmistus. Koska tulostinalue on suhteellisen pieni, muotit suunniteltiin niin että ne voitiin liittää toisiinsa suurempien kokonaisuuksien muodostamiseksi. Tulosteiden perusongelmana on materiaalin hauraus tulostetut kappaleet ovat haurasta kipsiä joka täytyy käsitellä jollakin ma- Kuva 16. Esimerkki 3D-tulostimella tulostetusta muotin osasta. 32

34 teriaalilla ennen kuin ne kestävät käsittelyä. Lisäksi muottikäytössä tulosteen pitäisi olla veteen liukeneva jotta muotin käytön jälkeen saadaan aines poistettua valmisteesta. Kestävyyden parantamiseksi tulosteita käsiteltiin erilaisilla aineilla. Hyväksi ja halvaksi vaihtoehdoksi kestävyyden lisäykselle osoittautui sokeriliuos. Sen avulla tuloste saatiin kestämään muovikomposiittimuottien valmistusprosessi. Liuoksen avulla tulosteen pinnasta saatiin tasainen, kova ja veteen liukeneva. Lisäksi etuna olivat ympäristöystävällisyys ja mahdollisuus liuottaa muotti vedellä laminaatin kovetettua. Muottien liuottaminen mahdollistaa vaikeiden kappaleiden teon niin että muottia ei tarvitse jakaa osiin irrotusta varten. Tarkempi kuvaus tulosteiden soveltamisesta löytyy Milla-Riinan opinnäytetyöstä, joka löytyy ammattikorkeakoulujen julkaisuarkiston theseuksen ( kokoelmasta otsikolla: 3D-tulostimen käyttö komposiittimuottien valmistuksessa. 3D-Tulostinta käytettiin myös StreetBee moottoripyörän valmistuksessa opiskelijaryhmien toimesta. Opiskelijat mallinsivat pyörän rungon osia, tulostivat 3D-tulostimella osat ja sovittivat niitä moottoripyörän runkoon yhteensopivuuden varmistamiseksi. Huomion arvoinen seikka 3D-tulostamisessa on, että tulostimien hinta on romahtanut vuoteen 2009 verrattuna johtuen mm. patenttien vapautumisesta. Nykyisin pieniä ja halpoja 3D-tulostimia saa alle 3000 eurolla ja niiden tulostustarkkuus paranee jatkuvasti. Vaikka kyseessä ovatkin harrastelijatason laitteistot, paranee niiden laatu jatkuvasti. Ei olekaan liioiteltua sanoa että hankkeen alussa hankittu laitteisto on jo hyvin pitkälti vanhentunut. Oletettavissa on että 3D-tulostus tulee aiheuttamaan suuria muutoksia tuotantoteollisuuteen ja mm. pienosien valmistukseen. Uudet tuotantomenetelmät puolestaan aiheuttavat haasteita myös suunnittelijoille, koska tuotteita voidaan jatkossa tulostaa suoraan valmiiksi asti ilman välivaiheita. Tulostustekniikka mahdollistaa kokonaan uusia rakenteita esim. erilaisten jäähdytyskanavien osalta ja vaatii sen, että suunnittelusta vastaavat tahot ymmärtävät tekniikan tarjoamat hyödyt ja haitat. 33

35 5.2 3D-Scannerin käyttöönotto 3D-Scannerin käyttöönotto sisälsi DigiLounge investointiprojektissa hankitun laitteiston ja siihen liittyvien ohjelmien opettelua. Laitteisto Merkki: GOM ATOS-1 Resoluutio: pistettä Mittatarkkuus: ±0.1 mm Scannaus/alue: 250x200x200 mm. Ei teoreettista maksimikokoa, käytännöllisen maksimikoon määrää työhön kuluva aika ja vaadittu tarkkuus. Scannaus/etäisyys: 650mm Ohjelmistot: Geomagic Studio, Geomagic Qualify Kuva 17. 3D-scanneri, ATOS-1. 3D-skannerin ja ohjelmien avulla voidaan tarkastaa ja mallintaa nopeasti monimutkaisiakin kappaleita. Esimerkkejä sovelluskohteista ovat valetut kappaleet, hitsatut kokoonpanot, särmätyt ja syvävedetyt osat ja käsityönä valmistetut kappaleet. Laitteisto soveltuu myös käänteissuunnitteluun eli parametristen pinta- ja tilavuusmallien tekemiseen olemassa olevista osista. Sovelluksia Yksittäisten kappaleiden tai piensarjojen mittaus ja vertailu Skannerilla voi tarkastaa kappaleita esimerkiksi suhteessa piirustuksen toleransseihin, 3D-malliin tai vertailukappaleeseen. Mitattavia suureita voivat olla esimerkiksi ainevahvuus, reikien paikat ja halkaisijat tai muoto- ja heittotoleranssit. Parametrinen 3D-mallinnus suunnitteluohjelmiin Parametrisellä tiedonsiirrolla mittaus- ja suunnitteluohjelmien välillä voidaan luoda CAD-malliin piirteitä kuten pisteitä, viivoja, pintoja ja tilavuusmuotoja Vapaamuotoinen pinta- ja polygonimallinnus Vapaamuotoinen pintamalli soveltuu hyvin esimerkiksi kokoonpanon tai skannattuun kappaleeseen liittyevien osien suunnittelun avuksi. Skannattu polygonimalli voidaan siirtää suoraan tulostettavaksi 3Dtulostimella. Polygoniverkkoa voidaan käyttää myös visualisointiohjelmissa. 34

36 3D-scannerit voidaan luokitella toimintatekniikkansa puolesta kolmeen eri luokkaan: Mittapäällä koskettavat scannerit Toiminta perustuu mittapään fyysiseen kosketukseen mittauskohteessa. Ei-koskettavat, aktiiviset scannerit Lähettävät jonkintyyppistä säteiltyä ja tunnistavat sen osumista kohteeseen. Esimerkkejä eri tyyppisistä säteilylähteistä ovat mm. valo, ultraääni ja röntgensäde. Ei-koskettavat, passiiviset scannerit Eivät lähetä säteilyä mitattavaan kohteeseen vaan niiden toiminta perustuu olemassaolevan valon tai säteilyn mittaamiseen. ATOS-1 scannerin on tyypiltään ei koskettava, aktiivinen scanneri. Se lähettää valonlähteellä erilaisia valokuviota, ja mittaa kuvioiden vääristymää mitattavan kappaleen pinnalla. Kappale täytyy olla varustettuna referenssipisteillä tai sijoitettuna alustalle jossa on referenssipisteet näkyvissä. Laitteiston ohjelma muodostaa kappaleen pistepilven jonka avulla rakennetaan kappaleen muoto. Yleensä jako tapahtuu niin että isompiin kappaleisiin kiinnitetään referenssipistetarrat ennen kuvausta, ja pienempiä kappaleita kuvattaessa voidaan käyttää pöytää tai tasoa johon referenssipisteet on kiinnittettyinä. Projektin aikana rakennettiin pienten kappaleiden kuvausta varten pyöritettävä referenssitaso johon kappaleet voidaan kiinnittää sinitarralla. Tasoa voidaan myös kallistaa tarpeen vaatiessa. Kuvauksen aikana laitteiston tulee tunnistaa vähintään kolme referenssipistettä kuvasta. Kun laitteistoa tai kappaletta liikutetaan eri kuvakulmiin mallin muodostamiseksi tulee siirtovaiheen jälkeen olla aina näkyvissä vähintään kolme jo aiemmin tunnistettua referenssipistettä. Käyttöönottovaiheen aikana laitteistoa käytetiin opetuksessa StreetBee moottoripyörän valmistuksen apuna ja sitä kokeiltiin tki-toiminnassa erilaisiin kappaleisiin ja tarkoituksiin. Hitsauspuolella sillä vertailtiin kappaleiden hitsausmuodonmuutoksia verrattuna alkuperäisiin malleihin. Atos-1 toiminta perustuu laitteiston lähettämän valokuvion tarkkailuun kameroilla. Näinollen scannauksen kannalta vaikeita kappaleita ovat putkimaisia, monimutkaisia muotoja sisältävät osat, esim. moottorit. Ohessa lista asioista jotka on hyvä olla tiedossa 3D-scannauksen yhteydessä. 35

37 Kuvaus itsessään on nopea toimenpide. Ennen kuvausta täytyy kiinnittää kappaleeseen pistetarroja tai kuvata kappale jigin päällä (pisteet kiinnitetty jigiin). Terävät ja pyöreät kulmat ovat hankala kuvata tarkasti. Kuvatun kappaleen jatkokäsittely vie yleensä huomattavasti enemmän aikaa kuin itse kuvaus jos esim. halutaan luoda kuvattavasta kappaleesta 3d-malli ideaalipinnoilla. Jatkokäsittelyyn tarvitaan erillinen ohjelmisto (Savonialla käytössä oli Geomagic Studio ja Geomagic Qualify) joiden lisenssit ovat yleensä kalliita. Erillisten ohjelmien käyttäminen vaatii myös syvällistä perehtymistä niiden toimintaan. Kappaleen materiaalilla on suuri vaikutus tuloksiin. Kiiltäväpintaiset ja tummat kappaleet ovat hankalampia scannata ja ne tulee ruiskuttaa mattajauheella (esim. titaanioksidi). Jauhetta tulee ruiskuttaa mahdollisimman ohut kerros. Vaikeita materiaaleja ovat mm. teräskappaleet, valkeat muovit, yms. Vaikka jauhe lähteekin helposti pyyhkimällä pois, on sen käyttö joissain olosuhteissa hankalaa koska jauheen puhdistus esimerkiksi onkalomaisista rakenteista voi olla lähes mahdotonta. Kuva 18. Ison kappaleen scannausprosessi. Vasemmalla scannattava kappale ja laitteisto, oikealla pistepilven avulla muodostuva pintamalli. Kuva 19. Scannattu ja jatkokäsitelty pintamalli. 36

38 6 VALMISTETTAVUUS Valmistettavuuden osiossa tutkittiin valmistettavuuden ja tuottavuuden kehittämistä koko toimitusverkon kannalta. Projektin aikana valmistettavuuden osiossa suoritettiin seuraavat osaprojektit: Toimitusketjun kyvykkyystyökalu Pilottina Ponsse Oy, tuotteena rullastorunko Valmistuskyvykkyyden testausta Savonian ja Sakkyn konekannalla Valmistuskustannusten arviointi tuotekehitysvaiheessa Pilottina Junttan Oy, tuotteena keili Valmistuskustannusten arviointiin soveltuvan laskentamenetelmän määrittely ja valinta Laskentamenetelmän testaus case-kokoonpanolla (keili) Valmistuskustannusten laskemiseen ja kyvykkyyden arviointiin web-sovellus sekä solidworks add-in Kyvykkyys- ja kustannustyökalu suunnittelijoille Valmistettavuuden osiossa aloitettiin tutkimaan valmistuskustannusten arviointia Tatu Silvastin opinnäytetyössä Hydraulisen voimayksikköperheen teräsrakenteen kehittäminen. Tässä yhteydessä tehtiin myös monialaista yhteistyötä Kuopion muotoiluakatemian kanssa hyödyntämällä muotoilualan opiskelijoiden projektitöitä mm. tuotteen ulkonäön uudelleen määrittelyssä. Valmistuskustannusten arviointiin liittyvä tutkimus herätti mielenkiintoa alueen yrityksissä mutta jo alkuvaiheessa kävi ilmi että siihen pitäisi saada mukaan myös valmistettavuuden kyvykkyys. Useilla alihankintaa käyttävillä yrityksillä on laajat toimitusverkot eikä suunnittelu välttämättä tiedä kappaletta suunnitellessaan mitkä alihankkijat voivat tuotetta edes valmistaa. Tästä syystä valmistuskustannusten arviointi ja kyvykkyys tulisi käydä ilmi jo tuotteen suunnitteluvaiheessa, kun muutokset on vielä toteutettavissa suhteellisen pienellä vaivalla. Tältä pohjalta lähdettiin suunnittelemaan valmistuskustannusten arviointityökalua joka ottaisi huomioon toimitusverkossa olevien valmistajien kyvykkyydet ja kustannustekijät. Tavoitteena on että suunnittelija saisi mahdollisimman pienellä vaivalla ja automaattisesti tiedon valmistettavuuteen ja kustannuksiin vaikuttavista tekijöistä. Valmistettavuuden osiossa tehtiin myös yksi posterijulkaisu Junttan Oy:n paalutuskoneen järkäleen (shark) sylinterin osalta ja se esiteltiin The twelfth scandinavian international conference on fluid power -messuil- 37

39 la Tampereella Posterijulkaisu, otsikoltaan Reducing hydraulic losses in a pile driving valve, liittyi tutkimukseen josta valmistui myös Teuvo Heikkisen opinnäytetyö Järkäleen hydrauliikan painehäviön pienentäminen. Valmistuskustannusten arvioinnissa tehtiin yhteistyötä Itä-Suomen yliopiston kanssa jossa valmistui aihepiiriin liittyen yksi erikoistyö sekä yksi Luonnontieteiden kandidaattityö. Lisäksi aihepiiriin liittyen valmistuu yhteisartikkeli Savonian ja yliopiston tutkijoiden kesken. Artikkelin kirjoitustyö oli vielä kesken tämän raportin kirjoituksen aikana. Valmistuskustannusten arviointityökalun rakentaminen alkoi valmistettavuuteen vaikuttavien seikkojen kartoittamisella. Tutkimuksen tuloksena saatiin käsitys siitä miten toimitusverkon kyvykkyysominaisuudet saataisiin yhdistettyä valmistuskustannusten arvioinnin kanssa. Varsinainen arviointityökalun kehittäminen aloitettiin Joonas Savolaisen opinnäytetyössä Valmistuskustannusten Arviointi Tuotekehitysvaiheessa. Opinnäytetyössä vertailtiin olemassa olevia kustannuslaskentamalleja ja valittiin niistä parhaiten suunnitteluohjelmaan integroitavissa oleva malli. Tutkimuksessa painotettiin sitä että arvio valmistuskustannuksista pitäisi saada selville mahdollisimman alkuvaiheessa suunnittelua, eli käytännössä jo suoraan suunnitteluohjelmassa. Kuva 20. Visio valmistuskustannusten arviointityökalun toiminnasta (Joonas Savolainen, 2011). 38

40 Ensimmäinen versio valmistuksen kustannus- ja kyvykkyystyökalusta tehtiin excel-pohjaiseksi ratkaisuksi jota käytettiin lähinnä laskentamenetelmän valintaan, testaukseen ja arviointiin. Sellaisenaan se oli aivan liian monimutkainen käytettäväksi jatkuvasti tuotannon suunnittelun ohessa. Seuraava versio työkalusta tehtiin esittely- ja testauskäyttöä varten webpohjaiseksi sovellukseksi. Tähän liittyen tapahtui pieni virhearviointi työn avoimuuden kanssa. Web-työkalun tietokannasta ja käyttöliittymästä haluttiin tehdä avoin jotta kaikki halukkaat voisivat sitä testailla niin halutessaan. Oletettiin että työkalua käyttäisivät vain asiasta kiinnostuneet alueen yritykset. Olettamus osoittautui vääräksi. Eräänä maanantaina ennen esittelyä paikallisen yrityksen luona huomattiin että jokin ulkopuolinen taho oli edellisenä sunnuntai-iltana käynyt tuhoamassa tietokannasta kaikki tiedot. Onneksi varmuuskopiot ehdittiin palauttaa ennen esittelyä. Kokemus osoitti selkeästi sen että myöskään yleishyödyllisiä työkaluja ja tietokantoja ei kannata esitellä julkisesti ilman käyttäjätoimintojen rajausta tai suojaominaisuuksia. Suojaominaisuuksien lisääminen tietää lisää työtä mutta tämän kokemuksen perusteella se on välttämätöntä. Lopullinen versio suunnitteluohjelmasta piti saada integroitua suoraan suunnitteluohjelmaan. Suunnitteluohjelmaksi valittiin SolidWorks, koska se on alueen metallialan yrityksillä yleisesti käytössä oleva ohjelma. Olemassa olevia ratkaisuja kartoitettiin hieman mutta kunnon ratkaisua ei ole vielä olemassa. Tarve on tunnistettu myös ohjelmistotoimittajien puolella josta esimerkkinä mm. SolidWorks ohjelmiston vuoden 2012 versioon ilmaantunut kustannusten arviointityökalu. Kyseinen ominaisuus on yleisen tason työkalu joka on toiminnaltaan rajoitettu eikä mm. ota huomioon toimitusverkoston tarpeita eikä siihen saa yhdistettyä valmistuksen kyvykkyystietoa. SolidWorks ohjelmassa on sovellusrajapinta joka mahdollistaa uusien lisäominaisuuksien integroimisen suoraan suunnitteluohjelmaan. Tämä vaatii.net ohjelmointiympäristön käyttöä sekä selkeää suunnitelmaa siitä mitä ominaisuuksia ohjelman lisäosaan halutaan saada mukaan. Toiminnallisuuksiin ja ohjelmistoarkkitehtuuriin liittyviä käytännön asioita pohti Juha Niskala Itä-Suomen yliopistolta LuK -työssään Älykäs kustannustenhallinta konfiguroituvan tuotteen kehitysvaiheessa. Varsinai- 39

41 sen käytännön koodauksen suoritti Savonian tietotekniikan puolen opiskelija Tomi Taattola joka kirjoitti aiheesta myös opinnäytetyönsä. SolidWorks -lisäosaa ei saatu täysin valmiiksi asti johtuen aika- ja resurssirajoitteista, eikä toisaalta tarkoituskaan ollut tehdä kaupallisesti valmista tuotetta. Tarkoituksena oli luoda käytännön esimerkki siitä miten lähelle suunnittelun rajapintaa valmistuskustannusten ja kyvykkyyden arvioinnin työkalu voidaan viedä ja tässä tavoitteessa onnistuttiin. Haasteita tuli mm. SolidWorksin rajapinnasta johtuen siitä että vaikka rajapinta on sekä C# että Visual Basic ohjelmointiympäristöihin, C# ympäristö on rajatumpi toiminnallisuuksiltaan ja käyttäjäkunnaltaan. Tämä hidasti lisäosan kehitystyötä ja jatkossa suositellaankin käytettäväksi Visual Basic:ia ohjelmoinnissa. Kuva 21. Solidworks lisäosan toiminnallisuuden kuvaus (Joonas Savolainen, 2011). Jatkokehitysideoita syntyi useita ja projektiryhmän mielestä kyseisestä tuotteesta saisi tehtyä myös kaupallisesti kannattavan tuotteen. Yksi havaituista mahdollisista ongelmista on se, että sitä pääsääntöisesti käyttävän yrityksen tulee olla tarpeeksi iso ja vahva jotta pystyy suostuttelemaan alihankkijat käyttämään järjestelmää. Toimitusverkkojen monimutkaisesta luonteesta johtuen järjestelmän ylläpitäjän tulisi olla neutraali taho joka ei ole toimitusverkossa valmistavana osapuolena mukana. Samat alihankkijat saattavat olla mukana useissa toimitusverkoissa ja samassa toimitusverkossa voi olla mukana alihankkijoita jotka tekevät useammalle toimitusverkon kumppanille tuotteita. 40

42 Järjestelmästä on mahdollista rakentaa tietoturvallinen ympäristö jossa kustannustieto ei vahingossakaan siirry kilpaileville yrityksille tai edes päähankkijalle. Päähankkija tarvitsee vain tiedon siitä minkä verran tutkittavan tuotteen valmistus alihankkijalla maksaisi. Vaikka järjestelmään täytyykin syöttää kustannusten muodostumisperiaatteet (esim. koneiden käyttöhinta minuutteina, jne.) ja niitä on yritysten mahdollisuus päivittää tarvittaessa, ei eteenpäin välitetä muuta kuin lopullinen hinta. Alihankkijoiden valmistuksen kustannusrakenteet ja katteet eivät siis välity muille osapuolelle. Kuva 22. Toimintaperiaatekuva järjestelmän toiminnasta. Tietoturvasta huolimatta tietokantaa ylläpitävän tahon pitäisi olla neutraali toimija joka toimii puskurina alihankkijoiden ja päähankkijoiden välillä. Näin estetään eturistiriidat joita voisi ilmaantua jos järjestelmä olisi suoraan päähankkijan hallussa. Neutraalin toimijan käyttäminen mahdollistaa myös saman järjestelmän yleispätevän käytön useille päähankkijoille, alihankkijoille ja verkostoille. Päähankkijoita voi olla järjestelmässä useita ja sama alihankkija toimittaa usealle päähankkijalle samaa tuotetta eri hintaan johtuen yritysten välisistä sopimuksista. Tämä täytyy ottaa huomioon järjestelmän toimintaa suunniteltaessa. Vaikka kiinnostusta arviointityökalun toimintaan alueen valmistavista yrityksistä löytyykin, kaupallisesti valmiin sovelluksen tekeminen vaatisi perusteellista markkinatutkimusta siitä miten arvokkaaksi yritykset tiedon kokevat. Yleensä pitempään alalla toimineilla suunnittelijoilla on jo käsitys siitä miten kustannukset muodostuvat ja missä tuotteita voidaan valmistaa. Uusilla suunnittelijoilla sekä suurissa toimitusverkostoissa kustannus- ja kyvykkyystiedon ylläpito ajantasaisena on kuitenkin haastavaa ja siihen työkalu toisi selvää lisäarvoa. 41

43 Huomattavaa sovelluksen kehityksessä on se, että edellä mainituista toimintaympäristöön liittyvistä seikoista johtuen pelkkä sovellus ei itsessään riitä. Toimivan sovelluksen lisäksi valmistuskustannusten ja kyvykkyyksien arvioinnin ympärille pitäisi rakentaa palvelu joka mahdollistaa järjestelmän toiminnan. Palvelua tarjoava ja järjestelmää hallinnoiva taho huolehtisi siitä että järjestelmässä oleva tieto pidetään ajantasaisena. Kuva 23. Valmistuskustannusten suunnittelutyökalu solidworksiin integroituna. 42

44 7 ELINKAARILIIKETOIMINTA Elinkaariliiketoimintaan liittyvät digitaalisen tuotannon teknologiat (tuotetiedon hallinta, PDM, PLM, asennus-, tuki- ja huoltopalvelut, jälkimarkkinointi, koulutusmateriaalit ja toiminta, kierrätys, elinkaarikustannukset) Tässä tutkimusalueessa tehtiin kaksi kirjallisuustutkimusta aihealueista, joista on pienet tiivistelmät ohessa: Teuvo Heikkinen, 2011, Palveluliiketoiminnan kehittäminen asiakasprojekteista palveluntuottajaksi Jukka Ohvanainen, 2011, Pysyvän kilpailuedun rakentaminen tuotealustapohjaisten tuoteperheiden avulla: Case voimayksiköt 7.1 Palveluliiketoiminnan kehittäminen asiakasprojekteista palveluntuottajaksi Teuvo Heikkinen, 2011 Tuotteen elinkaaren hallinta Tässä tekstissä keskitytään tuotteita valmistavan yrityksen palveluliiketoiminnan kehittämiseen. Ei niinkään pelkkien palveluiden kehittämiseen, vaan liiketoiminta-ajatuksien pohdintaan ja niiden muutoksiin. Tavoitteena on antaa yleiskatsaus asioista, jotka liittyvät itse tuotteisiin, palveluihin, niiden tuottamiseen, sekä yhdistämiseen tehokkaaksi ja toimivaksi kokonaisuudeksi. Palveluliiketoiminnan kehittämisen näkökulmana on B2B sektori. Tuotteen elinkaaren hallinta (engl. Product Lifecycle Management, PLM) on keskeisessä roolissa palveluliiketoiminnan kehittämisessä tehokkaaksi. Tuotteen elinkaaren hallinta ei ole ajatusmalli, eikä työkalu, vaan näitä molempia asioita yhtä aikaa. Tuotteen elinkaariajattelun tulisi alkaa jo tuotteen ajatuksesta ja tulisi jatkua tuotteen elinkaaren viimeiseen pisteeseen asti. Elinkaarimaisella palveluliiketoiminnalla tarkoitetaan palveluita, jotka kytketään tuotteen eri elinkaareen, kullekin tuotteelle käytännöllisellä tavalla. Tuotteen elinkaaren hallinnalla ei vaikuteta ainoastaan yksittäisen yrityksen toimintaan, vaan paine tällaista toimintatapaa kohti voi tulla sidosryhmiltä, valtakunnallisilta toimijoilta, säädöksistä ja asiakkailta. 43

45 Tuotteen elinkaaren hallintaan on olemassa erilaisia työkaluja, joilla elinkaari hallitaan. Selkeitä etuja elinkaarimaisesta ajattelusta on esimerkiksi tuotetiedon hallinta, jota pidetään yllä erilaisilla järjestelmillä. Tehokkaalla tuotetiedon hallinnalla asiakkaalle voidaan toimittaa halutunlainen tuote varaosakirjoineen. Riippuen tuotteesta myös huolto-, ylläpito- ja säätöpaketteja voidaan lisätä tuotetarjontaan palvelun muodossa. Tällöin asiakkaan kokonaistyytyväisyys kasvaa, koska kaikki tuotteeseen liittyvät toimenpiteet saadaan hankittua luotettavasti samasta yrityksestä. Elinkaarimaisen tuote-, asiakas- ja palvelutiedon ylläpitoon on olemassa erilaisia järjestelmiä, kuten asiakkuuksien hallinta, henkilöstön hallinta, tuotetiedon hallinta, toimitusketjun hallinta, tuotehallinta, toiminnanohjaus, sekä tarpeiden hallinta. Näiden järjestelmien yhteenliittymää ja toimintaa, sekä yrityksen henkilöstön ajatusmallia ja toimintatapaa kutsutaan tuotteen elinkaaren hallinnaksi. Elinkaarimainen ajattelu myös lisää monimutkaisuutta yrityksen sisällä, sillä tietovirrat kasvavat eri osastojen välillä. Tuotteen elinkaaren hallintaa on kutsuttu myös seuraavan sukupolven Lean -ajatteluksi. Palvelut ja tuote Palvelut koostuvat aina fyysisestä ja ei-fyysisestä kokonaisuudesta. Toisin sanoen palveluun liittyy aina jokin kappale, esimerkiksi ruuvimeisseli, sekä itse ruuvimeisselin pyörittäminen, eli työ tai palvelu. Asiakas on palveluiden tuotossa keskeisessä roolissa, sillä asiakas osallistuu aina palvelun tuottamiseen, joskin riippuen tuotteesta ja palvelusta, jossakin vaiheessa. Palvelun standardointi on vaikeaa monien muuttujien vuoksi vaikeaa, siksipä palvelut ovat yleensä hyvin heterogeenisiä. Palvelun tuotteistamisella saadaan monia etuja tuotteita valmistavalle yritykselle. Yhtenä tärkeänä osa-alueena nähdään asiakkaan ja yrityksen välisen kommunikaation ja toiminnan parantuminen. Näin asiakkuutta saadaan pidettyä yllä tehokkaasti ja toimintakentältä saadaan tietoon uusia kehityskohteita. Tästä huomataan, että palvelut tulisi kehittää perustuen yrityksen tuotetarjontaan. Yrityksen kannalta on tehokasta tuottaa palveluita, jotka läpäisevät usean tuoteperheen. Asiakkaan kannalta on tärkeää saada palvelua, joka palvelee hänen tarpeitaan, mutta myös mahdollisimman vakioitua palvelua. Näkökanta palveluliiketoimintaan siirryttäessä Tuotetarjonnan ja palveluiden välille tulisi muodostaa selkeä yhteys. Yrityksillä on erilaisia periaatteita tuotteiden suunnittelua ja myyntiä varten. Oletuksena tässä tapauksessa on massaräätälöitävät tuotteet. Massaräätä- 44

46 löitävällä tuotteella tarkoitetaan tuotetta, joka voidaan kustomoida asiakastarpeen mukaan jo olemassa olevista komponenteista, moduuleista. Kokoonpanemalla moduulit eri tavalla tuotealustaan, saadaan erilaisia tuotteita, variantteja, jotka sopivat asiakkaan tarpeisiin. Massaräätälöinnillä saavutetaan moduulien valmistamisessa massaedut, ja räätälöinnillä laajat tuoteperheet. Kuvassa 24 esitetään massaräätälöitävän tuotteen perusperiaate, sekä palveluiden sijoittaminen tuoteperheeseen. Kuva 24. Palveluiden sijoitus massaräätälöitävälle tuotteelle. Kuvassa 24 moduulit koostuvat alimoduuleista. Kun moduulit lisätään tuotealustaan, saadaan erilaisia variantteja. Eri variantit muodostavat tuoteperheet. Näkökantana yritys voisi siis perustaa palvelutarjontansa tuotealustoittain standardipalveluina, sekä varianttikohtaisesti räätälöitynä palveluna. Varianttikohtaiset kustomoidut palvelut ovat kuitenkin standardipalveluita, koska variantitkin koostuvat vain vakioiduista moduuleista, jotka on liitetty tuotealustaan. Tällä toimintaperiaatteella saadaan palveluliiketoiminta ja elinkaarimaisuus nidottua yhteen. Asiakas saa yritykseltä palveluna tuotteensa massaräätälöinnin, eli konfiguroinnin, jonka jatkeena asiakkaalle toimitetaan varaosia, sekä muita palveluita tuotteen ikääntyessä. Tuotteen elinkaaren huomioon ottava toimintaperiaate, johon on liitetty elinkaarimaiset palvelut muodostavat kokonaisuudessaan laajennetun tuotteen. Laajennetussa tuotteessa siis yhdistyy elinkaariajattelu tuotteen ja palveluiden osalta. Palveluliiketoiminta nähdään erittäin kannattavana, koska palveluita voidaan tuottaa vielä kauan itse varsinaisen tuotteen alasajon jälkeenkin. Tällöin laajennettua tuotetta tarjoava yritys on ylläpitopartneri asiakkuuden suuntaan. 45

47 Case esimerkki Tapausesimerkkinä käytettiin Pohjois-Savolaista Junttan Oy:tä. Junttan on paalutuskoneita valmistava yritys, joka hakee uutta valtausta palveluliiketoiminnan saralta. Näkökulmasta katsottuna muunnosprosessi projektituotteista palveluntuottajaksi on ongelmallinen. Haittatekijät on jaoteltu yrityksen sisäisiin ja ulkoisiin ongelmiin. Sisäisiksi ongelmiksi muunnosprosessissa on todettu henkilöstön halukkuus muunnosta kohtaan, vanhat prosessit esimerkiksi tuotetiedon hallinnassa ja niitä käsittelevissä järjestelmissä. Ulkoisia haasteiksi todettiin globaalius, sekä nykyisen huoltoverkoston muuntautuminen uudella periaatteella toimivaksi. Sisäisien ongelmien aiheuttajaksi todettiin aikaisempi toimintamalli, jossa asiakkaalle tuotettiin hänen vaatimuksiinsa sopiva tuote. Tällöin tuotteista on puuttunut jatkuvuus standardiosien ja rakenteiden kannalta. Tuotteiden standardoimattomuus heijastuu myös dokumentaation tasoon, joka on oleellinen osa esimerkiksi varaosatoimituksia. Variaatioiden lukumäärä kasvoi, jolloin oikeanlaisten varaosien ja huoltopalveluiden tuottaminen oli hankalaa. Haasteeksi tätä ei koettu pelkästään yrityksen päässä, vaan myös asiakkaan päässä. Asiakas ei tehokkaasti pystynyt hoitamaan kunnossapitoa puutteellisen dokumentaation vuoksi. Uudenlaisessa mallissa myös etätiedonkeruujärjestelmiä hyödynnettäisiin entistä enemmän tuotesuunnittelun, markkinoinnin ja palvelun tueksi. Ulkoisissa haasteissa vaativimmaksi koetaan nykyisen huoltojärjestelmän muuntautuminen uuteen toimintamalliin ja -tapaan. Nykyiset palveluiden jakelukanavat eivät ole välttämättä halukkaita maksamaan komissiotyyppistä maksua tuotteen valmistajalle, koska ei niin tehty ennenkään. Haasteeksi muodostuu siis huoltoverkoston ajatusmallin muutoksen hallinta, sekä muutoksen järkeistäminen heille. Huoltomarkkinaosuudesta on tunnistettu neljä eri segmenttiä, joista suurinta osaa edustaa loppukäyttäjien itse itselleen tekemät palvelut. Tässä tapauksessa palveluilla tarkoitetaan huolto- ja ylläpitopalveluita. Yhteenveto Voitaneen sanoa, että ongelmat elinkaarimaiseen palveluliiketoimintaan siirryttäessä tässä tapauksessa ovat lähinnä käsitteellisiä. Monet haasteet voidaan välttää peilaamalla nykytilaa tulevaan ja mahdollisiin tulevaisuuden strategioihin. Massaräätälöinti mahdollistaa monta erilaista skenaariota; palveluiden tuotto helpottuu myöhemmissä vaiheissa elinkaarimaisesti, mutta myös tarjonta asiakkaalle kasvaa, jolloin asiakas saa haluamansa tuotteen vaivattomammin. Vaikka tuotteen elinkaaren hallinta onkin hyvin käsitteellinen asia, tulee sitä arvioida ja perustella yrityksen tulevaisuuden kannalta. 46

48 7.2 Pysyvän kilpailuedun rakentaminen tuotealusta-pohjaisten tuoteperheiden avulla: case voimayksiköt Jukka Ohvanainen, 2011 Kiristyvässä globaalissa kilpailussa on modernin teknologiayrityksen pystyttävä tuottamaan kustannustehokkaasti asiakaskeskeisiä tuotteita ja palveluita ilman kompromisseja laadussa tai suorituskyvyssä. Yksi ratkaisu on keskittyä tuotestrategiassa yksittäisten tuotteiden sijaan kokonaisten tuoteperheiden kehittämiseen ja hallintaan. Tällöin puhutaan kokonaisvaltaisemmin tuoteperheajattelusta, jonka avulla yritys voi parhaimmillaan saavuttaa pysyvää kilpailuetua markkinoilla. Tämä raportti tarjoaa teknologiayrityksille katsauksen tuoteperheajattelun ydinkohdista käyttäen Junttan Oy:n voimayksikkötuoteperhettä havainnollistavana case-esimerkkinä. Raportti toimii sekä tiivistelmänä, että yhteenvetona osana DigiBranch -hanketta toteutetusta, ja aihetta koskevasta tutkimuksesta. Alustapohjaisen tuoteperheen määritelmä, kehittäminen sekä hallinta Tuoteperheet ovat keino parantaa samanaikaisesti sekä kaupallista valikoimaa, että alentaa tuotekehitys-, valmistus- ja palvelukustannuksia standardoinnin ja uudelleenkäytön avulla (1, s. 174). Tuoteperhe koostuu teknisesti samankaltaisista, mutta erilaistetuista tuotteista jotka jakavat yhteisen tuotealustan. Nämä tuotteet on tähdätty palvelemaan valittuja asiakassegmenttejä tietyn markkinan sisällä. Toisin kuin massakustomoinnissa, tuoteperheajattelussa kohderyhminä eivät siis ole yksittäiset asiakkaat, vaan tietyt tarpeiltaan eroavat segmentit (2, s. 23). Jokaisella tuoteperheen jäsenellä, eli tuotevariantilla on omaleimainen arkkitehtuuri. Tuoteperheajattelun perimmäisenä tavoitteena on kuitenkin tehdä tästä arkkitehtuurista mahdollisimman yhtenäinen tuoteperheen sisällä. Tuoteperheajattelun ydinajatus on, että markkinatarpeiden muuttuessa voidaan tuotealustan pohjalta lanseerata uusia johdannaistuotteita nopeasti ja kustannustehokkaasti. (3, s. 1-2., 4) Tuoteperheet voidaan jakaa niiden tyypin mukaan skaalattaviin tai modulaarisiin tuoteperheisiin. Modulaarisessa tuoteperheessä ominaisuudet vaihtuvat tuotteelta tuotteelle moduulien lisäämisellä, poistamisella ja/tai korvaamisella. Skaalapohjaisessa ominaisuudet taas muuttuvat erilaisten skaalausmuuttujien, kuten elementtien koko, näkö tai perusratkaisu, arvojen mukaan. Tällöin tuotteet jakavat saman toimintaperiaatteen, mutta toimivat eri suorituskykytasoilla. (5., 6, s. 141., 7, s. 33., 8, s. 3) Tuotevarianttien kesken jaettujen elementtien tulee sisältää standar- 47

49 doidut liitännät sekä vuorovaikutukset, sillä ilman niitä erilaiset kombinaatiot tuotteista eivät ole mahdollisia (9.) Tuotealusta on niiden ydinteknologioiden kokoelma, joita hyödynnetään läpi koko tuoteperheen (10, s. 53). Nämä ydinteknologiat muodostavat tuotevarianttien perustan pysyen muuttumattomana varianttien kesken. Perinteisesti tuotealusta on nähty osien, osajärjestelmien ja liitäntöjen kokoelmana, mutta se voi sisältää myös ei-fyysisiä ominaisuuksia, kuten tietoa ja osaamista. Tuotevariantit yksilöidään avustavien elementtien avulla. Avustavia elementtejä voivat olla esimerkiksi tuote- tai segmenttikohtaiset komponentit. Ydinteknologioiden valintaan on kiinnitettävä erityistä huomiota, sillä ne määrittelevät sekä tuotealustan elinkaaren aikaiset mahdollisuudet että rajoitukset. Ilman joustavaa ja standardoidut liitännät sisältävää tuotealustaa, ei markkinoilla tai teknologian saralla tapahtuviin muutoksiin pystytä vastaamaan halutulla tavalla. (10, s , 11, s , 12, s. 1) Tuotealustan rakenteen luominen on sekä arkkitehtuurinen että strateginen päätös. Tuotealustastrategia luo perustan yrityksen tuotestrategialle, sillä se määrittää tuotevarianttien kyvykkyyden, kustannusrakenteen sekä mahdollisuudet erilaistamiseen (10, s. 53). Tuotealustan rakentaminen vaatii investointeja sekä aikaan että resursseihin. Uudenlainen ajattelutapa voi vaatia myös organisaation uudelleen organisoimista sekä työntekijöiden ja verkostokumppaneiden kouluttamista (13, s. 3-4). Näiden investointien kannattavuus on riippuvainen markkinoiden koosta, tuotevarianttien oletetusta määrästä sekä tuotteiden yhteneväisyyksistä (4, s. 1). Tuotealustan rakenteen suunnittelussa on tehtävä arkkitehtuurisia päätöksiä siitä, mitkä osat tai toiminnot kuuluvat tuotealustaan ja miten nämä toimivat vuorovaikutuksessa keskenään (14, s. 341). Toisin sanoen tuotearkkitehtuuri on kaavio siitä, miten tuotteen fyysiset osat järjestellään toimimaan tarkoituksenmukaisella tavalla (15, s. 165). Tuotearkkitehtuuri voi olla joko modulaarinen, integraalinen tai näiden yhdistelmä. Puhtaasti integraalisessa arkkitehtuurissa yksittäinen osa toteuttaa kaikkia haluttuja toimintoja, kun taas modulaarisessa arkkitehtuurissa jokaista toimintoa toteuttaa sille tarkoitettu osa. (14, s. 341, 345) Modulaarinen tuotearkkitehtuuri on hyvä vaihtoehto yrityksille, jotka tarjoavat huolto- ja varaosapalveluita, sillä modulaarisuus takaa helpomman ja nopeamman palvelutoimenpiteen (16, s. 20). Tuoteperheen arkkitehtuuria suunniteltaessa on otettava huomioon valmistettavuus, toimivuus sekä tekninen toteutettavuus (17, s. 473). Arkkitehtuuri tulisikin määritellä jo ennen varsinaista tuotekehitysprosessia käyttämällä apuna eri alueiden asiantuntijoita (1, s. 170., 15, s. 171). Hyödyllisiä työkaluja 48

50 arkkitehtuurin määrittelemiseen ovat muun muassa modulaarisuus matriisi, MFD sekä DSM. Tuoteperheen kehitysprosessit voidaan jakaa karkeasti ylhäältä-alas ja alhaalta-ylös -lähestymistapoihin. Ensin mainitussa yritys suunnittelee suoraan tuotealustan, josta tuotevariantit johdetaan. Tällöin yritys myös hallitsee tuoteperhettä tämän tuotealustan kautta. Ylhäältä-alas -malli on monesti hyvin monimutkainen, aikaa vievä ja riskialtis projekti, jossa suunnittelijoiden on otettava huomioon lukuisia vaihtujia jo suunnitteluprosessin alkupäässä. Onnistunut tuotealusta mahdollistaa kuitenkin jatkossa johdannaistuotteiden nopean ja kustannustehokkaan lanseerauksen ilman tarvetta raskaille kehitysprosesseille. Alhaalta-ylös -lähestymistavassa suunnittelun lähtökohtana on joukko erillisiä jo olemassa olevia tuotteita. Uudelleen suunnittelemalla ja yhdistelemällä noita tuotteita standardoiduiksi ja uudelleenkäytettäviksi komponenteiksi, yritys voi saavuttaa merkittäviä mittakaavaetuja. (8, s , s. 40) Kirjallisuudesta ei ole löydettävissä yleispätevää tuotealustapohjaisen tuoteperheen kehittämisprosessia. Yksinkertaistettuna modulaarinen tuoteperheen kehittäminen voidaan jakaa seuraaviin vaiheisiin: (1) tuotteiden hajottaminen niitä edustaviin toimintoihin, (2) modulaarisuuden tyypin valinta ja moduulien kehittäminen halutut toiminnot huomioiden,(3) toiminnollisten moduulien ryhmittely tuotealustaksi ja (4) moduulien liitäntöjen standardointi niiden lisäämisen, poistamisen tai korvaamisen helpottamiseksi (18, s ). PPCEM -metodissa skaalattavan tuoteperheen skaalausmuuttujien arvot määritetään matemaattisen mallinnuksen avulla, DSP:tä hyväksikäyttäen (8, s. 4-6). Myös alhaalta-ylös -lähestymistapaan on kehitetty prosessi, jossa käytetään komponenttien, tarpeiden ja toimintojen määrittelemisessä avuksi erilaisia matriiseja (19, s. 1066). Kaikki prosessit alkavat markkina- ja asiakastarveanalyyseillä. Tähän hyödyllisiä apuvälineitä ovat muun muassa DFD ja QFD -työkalut. On muistettava, että lopulta juuri asiakkaat tulevat määräämään varianttien hintatason, markkinoiden koon sekä markkinoiden yleiset kehitystrendit (20, s. 89). Saavuttaakseen pysyvää kilpailuetua markkinoilla, on yrityksen jatkuvasti ja johdonmukaisesti päivitettävä tuotealustaansa tämän evoluution kautta. Tuotealusta on modernisoitava kun huomataan, että markkinoilla olevat tuotteet alkavat menettää kilpailukykyään. Tällöin tulisi siirtyä tuotealustan toiseen sukupolveen leikkaamalla kustannuksia, lisäämällä alustaan uusia ominaisuuksia sekä lanseeraamalla uusia markkinasovelluksia. Alkuperäisen tuotealustan menettäessä kilpailukykynsä, on kehitettävä täysin uusi tuotealusta. Liittämällä uuteen tuotealustaan vanhan 49

51 tuotealustan parhaat osajärjestelmät sekä integroimalla näihin uudet sisäiset ja ulkoiset teknologiat, on yrityksen mahdollista saavuttaa markkinoilla arvo-kustannusjohtajuus asema. (3, s. 36) Case-esimerkki: Junttan Oy:n X-sarjan voimayksikkötuoteperhe Junttan Oy:n uuden x-sarjan voimayksiköiden arkkitehtuuri suunniteltiin jo aikaisemmassa DigiBranch -hankkeeseen tehdyssä opinnäytetyössä; Hydraulisen voimayksikkötuoteperheen teräsrakenteen kehittäminen. Kyseisessä projektissa määriteltiin sekä voimayksiköiden rakenne että päämoduulit ja -komponentit. Niinpä tutkimuksessa keskityttiin lähinnä tuoteperheen luomisen strategisiin näkökohtiin, kuten markkinasegmenttien ja tuotealustan määrittelemiseen. Samalla pyrittiin myös havainnollistamaan tuoteperheen kehittämisen ja hallinnan eri osa-alueita. Tutkimus suoritettiin haastattelemalla eri osastoja Junttan Oy:n sisällä. 10xCU on paalutuskoneita ja laitteita valmistavan Junttan Oy:n uuden x-sarjan voimayksikkötuoteperheen ensimmäinen lanseerattu jäsen. Se suunniteltiin käyttämällä tuotekehityksessä sovellettua Pahl & Beitz:in prosessimallia. Junttan on tehnyt strategisen päätöksen lanseerata myöhemmin myös 15xCu ja 20xCu -mallit. Voimayksiköitä käytetään paalutuksessa tuottamaan hydraulista voimaa pääasiassa irtojärkäleelle, mutta mahdollisesti myös vibraattoreille ja porille. X-sarjan tuotevariantit jakavat saman toimintaperiaatteen, mutta ne on suunniteltu toimimaan eri suorituskykytasoilla. Esimerkiksi 20xCu tuottaa järkäleelle enimmän hydraulista öljynpainetta kuin 10xCu. Siten X-sarja voidaan nähdä skaalattavana tuoteperheenä. Toisaalta voimayksikkötuoteperhe sisältää sekä modulaarisia, että skaalattavia osia. Voimayksiköiden tapauksessa varsinaisten markkinasegmenttien määritteleminen ei ollut yksiselitteistä. Markkinasegmentit määritettiin lopulta tarpeiltaan eroavien markkina-alueiden mukaan, kuten alla olevassa kuvassa 25 on esitetty. Segmentit eroavat toisistaan paitsi vaadittavilta moottoreiden päästöstandardien niin myös ilmasto-olosuhteiden osalta. Esimerkiksi Euroopassa moottorilta vaadittava päästöluokka on Stage III B ja USA:ssa Tier 4i. Myös Australiassa vaaditaan käytännössä uusinta päästöluokkaa, mutta muilla alueilla vaatimukset vaihtelevat. Markkinatasot on määritelty vaadittavan teholuokan mukaan. 10xCU saavuttaa hinta-/suorituskykytason 1, kun taas 15xCU ja 20xCU suunnitellaan tasoille 2 ja 3. 50

52 Kuva 25. X-sarjan voimayksiköiden markkinasegmentit sekä -tasot. 10xCu on pisimmälle standardoitu tuote Junttanin tuoteportfoliossa. Standardointi mahdollistaa nopeamman toimituksen asiakkaalle, helpottaa huoltotoimenpiteitä, minimoi varaston, yksinkertaistaa hankintaa sekä mikä tärkeintä, mahdollistaa tarvittaessa sekä tuotevarianttivalikoiman että markkinoiden venyttämisen tuotealustan kautta. Tällöin puhutaan tuotealustan vipuvoimasta. 10xCu muodostaa pohjan X-sarjan tuotealustalle, joten tässä tapauksessa matalimman hinta-/suorituskykytason tuotealusta suunniteltiin ensimmäisenä. Tulevat 15xCU ja 20xCU variantit johdetaan samasta tuotealustasta skaalaamalla tuotteiden teholuokkaa vastaamaan korkeampien hinta-/suorituskykytasojen tarpeita. Alle olevaan kuvaan 26 on kartoitettu sekä X-sarjan tuotealusta että avustavat elementit. Kartoitus tehtiin merkitsemällä jokainen komponentti tai osajärjestelmä kirjaimilla S, I tai O. Varsinainen tuotealusta saatiin selville järjestelemällä läpi koko tuoteperheen jaettavat komponentit yhdeksi kokonaisuudeksi. Voimayksiköiden tapauksessa alustatuotteeseen lisättävät, avustavat elementit jaettiin kahteen osaan: Avustavin elementein 1 luodaan varsinaiset tuotevariantit vastaamaan kunkin markkinaraon tarpeita. Toisin sanoen avustavien elementtien 1 avulla voidaan alustatuote 51

53 säätää sopivaksi sekä haluttua segmenttiä että hinta/suorituskykytasoa ajatellen. Lisäämällä tuotevarianttiin avustavia elementtejä 2, voidaan tuote vielä konfiguroida tietyn markkinaraon sisällä yksittäisten asiakkaiden tai projektien erikoistarpeisiin sopiviksi. Kuva 26. X-sarjan voimayksikkötuoteperheen tuotealusta sekä avustavat elementit. X-sarjan tuoteperheen arkkitehtuuri on pääasiallisesti modulaarinen, sillä tuotteet koostuvat helposti vaihdettavista moduuleista, joiden paikat tai vuorovaikutussuhteet eivät oleellisesti muutu tuoteperheen sisällä. 15xCU ja 20xCU erottuvat 10xCU:sta lähinnä siksi, että kasvaneen tehotarpeen johdosta niihin asennetaan tehokkaammat moottorit sekä isommat tankit ja jäähdyttimet. Lisääntynyt öljynjäähdytyksen tarve otetaan huomioon lisäämällä yksi ylimääräinen jäähdytysmoduuli. Näiden muutosten vuoksi 15xCU ja 20xCu kasvavat pituutta skaalattavien sivupeltien, rungon sekä tankkien johdosta. Modulaarinen rakenne sekä standardoidut osat ja vuorovaikutukset nopeuttavat voimayksiköiden kokoonpanoa. Ne myös helpottavat huoltotoimenpiteitä ja tehostavat varaosahuoltoa. Tarkoituksenmukainen ja työolosuhteisiin suunniteltu arkkitehtuuri myös pidentää yksittäisen tuotteen elinkaarta. 52

54 Tuotealusta sekä avustavat elementit tulevat kokemaan päivityksen viimeistään vuonna 2014 kun uudet ja tiukemmat moottorien päästövaatimukset astuvat voimaan. Ennen sitä on tärkeätä, että mahdolliset 10xCU:n lastentaudit korjataan välittömästi, sillä muuten ne monistuvat myös tuleviin 15xCU ja 20xCU -versioihin. Junttan Oy:n on myös jatkuvasti seurattava markkinoita, kilpailijoita ja teknologian saralla tapahtuvia muutoksia jotta se pystyy tarvittaessa päivittämään tai modernisoimaan alkuperäistä tuotealustaa. Alkuperäinen tuotealusta sallii myös x-sarjan tuoteperheen laajentamisen minimaalisin tuotekehityskustannuksin. Esimerkiksi yhdistämällä kaksi 20xCU:ta yhdeksi tuotteeksi, tuloksena olisi uusi tuotevariantti, jonka yritys voisi kohdistaa korkeamman hinta-/suorituskykytason markkinoille. Yhteenveto Suunnittelemalla kokonaisen tuoteperheen yksittäisen tuotteen sijaan Junttan Oy saavutti monia merkittäviä etuja. Tarkoituksenmukainen tuotealusta täydennettynä avustavilla elementeillä mahdollistaa sekä laajan tuotevalikoiman että kustannustehokkuuden. Tuoteperheen kehittäminen on ollut yritykselle tärkeä oppimisprosessi, jossa sovellettiin onnistuneesti yksittäisen tuotteen tuotekehitysprosessia. Jatkossa Junttan pystyykin sekä käyttämään hyödyksi että jatkokehittämään x-sarjan voimayksikkötuoteperheen kehittämisessä opittuja käytäntöjä muiden, strategisesti tärkeämpien tuoteryhmien tuoteperheiden kehittämisessä. Tulevaisuudessa Junttan Oy:n tulisi lisätä panostusta segmentointiin. Yrityksen tuotteet tulevat projektiluonteisuutensa vuoksi sisältämään aina myös asiakas-/projektikohtaisia osia, mutta segmentointi on avainasemassa, jotta tuoteperheistä saadaan maksimaalinen hyöty irti. Määrittämällä tuotealustat sekä avustavat elementit 1 segmenttien tarpeiden pohjalta, pystytään komponenttien jakamis- ja uudelleenkäyttöastetta nostamaan. Tavoitteena tulisi olla avustavien elementtien 2 määrän pudottaminen minimiin ilman suuria kompromisseja. Tällöin asiakastarpeiden varhainen kartoittaminen ja ymmärtäminen sekä niiden kääntäminen halutuiksi, tarkoituksenmukaisiksi ominaisuuksiksi on avainasemassa. Alustapohjaisen tuoteperheiden kehittäminen on monimutkainen, hidas ja riskialtis projekti. Riskiä voidaan kuitenkin pienentää ja toimintatapoja kehittää oppimisen kautta aloittamalla tuoteperheajattelun omaksuminen yksinkertaisimmista ja strategisesti toisarvoisemmista tuoteryhmistä. Koska yleispätevää mallia tuoteperheiden kehittämiseen ei ole olemassa, on jokaisen yrityksen rakennettava itse sen liiketoimintaa parhaiten palveleva paras käytäntö. Päätös keskittyä yksittäisten tuotteiden sijaan 53

55 tuoteperheisiin on ylimmän johdon strateginen päätös. Mikäli ylin johto päättää keskittyä kilpailu- ja tuotestrategiassa tuoteperheisiin tulee heidän varmistaa, että työntekijöillä on riittävät taidot ja työkalut toteuttaa näitä strategioita. Pysyvä kilpailuetu rakentuukin paitsi itse tuoteperheistä, niin myös kyvykkyydestä rakentaa oppiva ja innovatiivinen organisaatio, joka pystyy luomaan tehokkaan mallin tuotealustaa hyödyntävien tuoteperheiden suunnitteluun. Tällöin kilpailuetu on syvällä yrityksen sisällä, ja siten vaikeasti imitoitavissa. Lähteet 1. Erens, F & Verhulst, K Architectures for Product Families. Computers in Industry. Vol. 33, nro Sivut Soininen, J - P Asiakastarvelähtöisyys elektronisen tuoteperheen suunnittelussa. [verkkodokumentti] VTT Julkaisu 822. Espoo: Valtion teknillinen tutkimuskeskus. [Viitattu ] Saatavissa: vtt.fi/inf/pdf/julkaisut/1997/j822.pdf 3. Meyer, M. H. & Lehnerd, A. P The Power of Product Platforms: Building Value and Cost Leadership. New York: THE FREE PRESS. 288 s. ISBN-13: Krishnan, V., Singh, R., & Tirupati, D A Model-Based Approach for Planning and Developing a Family of Technology-Based Products. [verkkodokumentti]. Austin: Teksasin Yliopisto. [viitattu ] Saatavissa: 994&rep=rep1&type=pdf 5. Messac, A., Martinez, M.P. & Simpson, T.W Effective Product Family Design Using Physical Programming. Engineering Optimization. Vol 34. Sivut ISSN x 6. Huhtala, P. & Pulkkinen, A Tuotettavuuden kehittäminen -Parempi tuotteisto useasta näkökulmasta. Tampere: Teknologiateollisuus ry. 431 s. ISBN Hölttä-Otto, K Modular Product Platform Design. Väitöskirja. Espoo: Helsingin teknillinen yliopisto, konetekniikan osasto. 65 s. ISBN Simpson, T. W., Maier, J., Mistree, F Product Platform Design: Method and application. Res Eng Design. Vol 13, nro 1. Sivut Miller, T. D. & Elgaard, P Structuring Principles for the Designer. Proceedings of the 1999 CIRP International Design Seminar: Integration of Process Knowledge into Design Support System. ISBN McGrath M. E Product Strategy for High-Technology Companies. Accelerating Your Business to Web Speed. 2. painos. McGraw-Hill companies. 431 s. ISBN

56 11. Meyer, M.H Revitalize Your Product Lines Through Continuous Platform Renewal. Research Technology management. Vol. 40, nro. 2. Sivut Gonzalez-Zugasti, J. P. & Otto, K. N Modular Platform-Based Product Family Design. Proceedings of DETC`00 ASME Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference Baltimore, Maryland, September Simpson, T. W., Marion, T., de Weck, O., Hölttä-Otto, K., Kokkolaras, M., Shooter, S. B Platform-based Design and Development: Current Trends and Needs in industry. ASME International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference September 10-13, Philadelphia, USA. 14. Whitney, D. E Mechanical Assemblies - Their Design, Manufacture, and Role in Product Development. New York: Oxford University Press. 554 s Ulrich, K. T. & Eppinger S. D Product Design and Development. 4. painos. New York: McGraw-Hill Companies. 368 s. ISBN: Ericsson, A. & Erixon, G Controlling Design Variant: Modular Product platforms. Michigan: Society of Manufacturing Engineers. 160 s. ISBN: Jiao, J. & Tseng, M. M Fundamentals of Product Family Architecture. Integrated Manufacturing Systems. Vol. 11, nro. 7. Sivut Zha, X. F., Sriram, R. D Platform-based product design and development: A knowledge-intensive support approach. Knowledge-Based Systems. Vol. 19, nro. 7. Sivut Salhied, S. M A methodology to redesign heterogeneous product portfolios as homogeneous product families. Computer-Aided Design. Vol. 39, nro. 12. Sivut Yang, K Voice of Customer: Capture and Analysis. New York: The McGraw-Hill Companies. 448 s

57 8 LUJUUSLASKENTA Lujuuslaskennan osaprojekti, työnimeltään SLIDEa, tavoitteena oli laskenta- ja mittausmenetelmien kehittäminen paineputkistojen kannakointien lujuuslaskentaan ja siinä ohessa Savonia-ammattikorkeakoululla tehtävän lujuuslaskentapalvelun jatkokehittäminen. 8.1 Tausta Pohjois-Savo on pääkaupunkiseudun jälkeen merkittävin ympäristö- ja bioenergialiike-toiminnan maakunnallinen keskittymä Suomessa. Alueella toimii lukuisia laite-valmistukseen ja alihankintaan keskittyneitä yrityksiä ja suunnittelutoimistoja kuten: Sisä-Savon Pipe & Welding Service Oy, Oravikosken Konepaja Oy, Sisä- Savon Metallipörssi Oy, Roll- Test Oy, MetalMix Oy, Jormet Oy, Best Line Oy, Lehtoniemen Metalli Ky, Etteplan Oy, Sweco Oy ja Rantotek Oy. Alueen suuret toimijat, ns. veturiyritykset kuten Andritz ja Foster Wheeler keskittyvät omaan ydinliiketoimintaansa, jolloin alihankkijoiden suuntaan on painetta siirtää valmistuksen ohella myös tuotekehitys- ja todistusvelvoitteita osakokonaisuuksien toiminnasta ja luotettavuudesta. Osittain tämä trendi johtuu lainsäädännöstä. Euroopan unionin yhtenäistetty painelaite-direktiivi - PED vaatii tarkemman dokumentoinnin kaikille painelaitteisiin ja putkistoihin liittyville komponenteille. Riittävälle tasolle tehtyä dokumentointia ei ole tällä hetkellä saatavilla läheskään kaikista komponenteista. Kattavan lainsäädännön haasteisiin vastaaminen on pienille yksittäisille alihankkijoille mahdotonta ilman alueellista yhteistyötä. Myös suunnittelutoimistot tarvitsevat ajankohtaista ja luotettavaa tietoa tarpeisiinsa. Suunnittelutoimistot luottavat työssään olemassa oleviin kotimaisiin ja ulkomaisiin standardeihin jotka eivät kaikki ole ajan tasalla. SLIDEa-osaprojektin avulla pyrittiin helpottamaan paineputkistojen kannakointien lujuuslaskentaa kehittämällä ja soveltamalla laskenta- ja mittausmenetelmiä. Erityinen tarkastelualue oli eri teräslaatujen ja liitosmenetelmien laskennallisen kestävyyden tarkastelu korotetuissa lämpötiloissa. Tutkimustyötä ohjasi PSK-73 työryhmä joka toimi myös tutkimustyön asiantuntemuksen tärkeimpänä tietolähteenä. Työryhmässä pyrittiin määrittelemään mm. laskentatyössä käytettävät reunaehdot. 56

58 Osaprojektin tutkimustyö suoritettiin syventymällä suomalaisten putkistostandardien mukaisiin case-esimerkkeihin. Laskennassa pyrittiin huomioimaan kytkennät alan standardeihin, lainsäädäntöön ja laajempaan teoriapohjaan. Kehitettyjä menetelmiä pyrittiin verifioimaan laskennallisesti vertailevilla analyyseillä ja rikkovan koestuksen avulla. 8.2 Tutkimustyö Tutkimustyön laskentamenetelmien tavoitteeksi tarkentui todentaa EN mukaiset sallitut kuormitukset perinteisille SFS-standardin mukaisille liukukannattimille. Tutkimuksessa pyrittiin kattamaan painelaitedirektiivin (97/23/EY) oleelliset turvallisuusvaatimukset (SFS-liukukannattimille, staattiselle kuormitukselle) käyttäen lujuuslaskennan ja rikkovan aineenkoestuksen avulla. Hankkeen aikana tutkimustyötä suoritettiin syventymällä suomalaisten putkistostandardien mukaisiin case-esimerkkeihin. Liukukannakkeita mallinnettiin ja laskettiin kehitettyjen periaatteiden mukaisesti. Laskennassa pyrittiin huomioimaan kytkennät alan standardeihin, lainsäädäntöön ja laajempaan teoriapohjaan. Tutkimustyötä ohjasi PSK-73 työryhmä joka toimi myös tutkimustyön asiantuntemuksen tärkeimpänä tietolähteenä. Lujuuslaskennassa käytetty ohjelmisto oli SAS IP ANSYS versio Professional NLS (non-linear static). Mallinnuksessa käytettiin Workbench-mallinnusympäristöä ja Design Modeler mallinnustyökalua. Ajatuksena oli käyttää CAD-assosiatiivista mallinnustapaa mallintaa kannakkeet SolidWorksissa ja siirtää tilavuusmallit Ansykseen workbench geometry interface 12.0 toiminnallisuuden avulla. Rikkovat kokeet suoritettiin standardin SFS-EN liitteen J mukaisesti ja kaikki koetapahtumat videoitiin ja valokuvattiin. 57

59 Kuva 27. Kannakkeen SFS 5859 DN200 elementtimalli. Kuva 28. Puristuskokeen vetojärjestely. 58

60 8.3 Tulokset Tutkimuksessa törmättiin useisiin ongelmiin joista johtuen kaikkiin tutkimustavoitteisiin ei päästy. Ongelmia aiheuttivat mm. seuraavat asiat: lujuuslaskentamenetelmä oli liian hidas ja yksityiskohtainen kaikkien kannattinmallien laskemiseksi lujuuslaskennassa käytetyt menetelmät ja laskentaehdot muodostettiin yhteistyössä psk-työryhmän jäsenten kanssa mutta niiden määritys jäi vielä liian tulkinnanvaraiseksi. Tuloksena syntyi suuri määrä tietoa kannakkeiden mitoitukseen liittyen. Tutkimustyön perusteella luotiin laskentataulukoita jotka helpottavat kannakkeiden mitoitusta. Niihin jäi kuitenkin vielä paljon tulkinnanvaraa ja tutkimuksen loppuvaiheessa huomattiin myös käytetyissä laskentamenetelmissä puutteita. Kuva 29. Esimerkki laskentataulukosta SFS kannakkeelle. Havaittujen puutteiden johdosta päätettiin hakea ulkopuolinen näkökulma saavutettujen tulosten arviointiin. Hankkeen loppuvaiheessa pyydettiin tarjouspyynnöt usealta lujuuslaskentaan erikoistuneelta insinööritoimistolta tulosten arviointiin. Tarjouskilpailun voitti Descal Engineering Oy. Descal kävi läpi keskeneräiseksi jääneet tulokset ja päätyi seuraavaan tulokseen: Osaprojektin tuloksena syntyi paljon hyödyllistä informaatiota kannakkeiden mitoitukseen. Useiden kannakevaihtoehtojen osalta tarvitaan kuitenkin jatkokehitystä/ohjausryhmätyöskentelyä jotta päästään yleispäteviin ja yhteneviin laskentatapoihin. Sankojen osalta on koetulokset koottava ja tarkistettava että kuormat eivät ylitä sangoille sallittuja kuormia. 59