DIGI-BOTNIA: DIGITALISAATIO MAA- JA METSÄTALOUDEN UUSIUTUMISEN AJURINA. Juha Arrasvuori Pirjo Yli-Viitala

Transkriptio

1 DIGI-BOTNIA: DIGITALISAATIO MAA- JA METSÄTALOUDEN UUSIUTUMISEN AJURINA Juha Arrasvuori Pirjo Yli-Viitala

2 DIGI-BOTNIA hankkeen tarkoitus Hankkeessa järjestetään 15 tilaisuuden sarja jossa esitellään digitalisaation mahdollistamia uudistuksia maaja metsätaloudessa. Sekä aktivoidaan yleisöä tulemaan tietoisiksi näistä uusista mahdollisuuksista. Tilaisuuksia järjestetään suomeksi ja ruotsiksi. Hanke on saanut tukea Pohjanmaan ELY-keskukselta (Euroopan maaseuturahasto).

3 Keitä me olemme ja mikä on tehtävämme? Hankkeen toteuttaa SC-Research, joka on innovaatiotutkimusyksikkö Vaasan yliopistossa. Toimitilamme ovat Lapualla. 15 vuoden ajan on ryhmämme tutkinut kuinka eri elinkeinoalueilla otetaan käyttöön uusia toimintatapoja, jotka jokin keksintö tai uusi teknologia mahdollistaa. Tilaisuuksien toteuttamiseen osallistuvat myös Pirjo Yli- Viitala, Arja Kuusisto ja Juha Vänskä Tehtävänämme hankkeessa on toimia tiedon koostajana ja välittäjinä maaja metsätalouden digitalisaatiosta. Välitämme tietoutta siitä miten digitalisaatio voi muuttaa maaja metsätalouden toimintatapoja. Tavoitteena on myös verkottaa tekijöitä ja innostaa yhdessä pohtimaan mahdollisuuksia.

4 Taustaa: Haasteita maaja metsätaloudelle Elisan 2015 teettämän tutkimuksen mukaan, Suomessa maatalousyrittäjät kokevat haasteellisena muun muassa: Kannattavuuden heikkenemisen; alentuvat tuottajahinnat Hallinnollisten asioiden hoitamiseen menevän ajan Ajanhallinnan Uusien asiakkaiden löytämisen Lisäksi haasteellisia ovat: Ilmaston muuttumisen seuraukset kuten satomenetykset Energian kallistuminen ja pyrkimykset korvata fossiilisia polttoaineita uusiutuvilla energiamuodoilla Viljelijöiden keski-iän kasvu; vaikeus saada nuoret kiinnostumaan alasta à Miten näitä haasteita voitaisiin ratkaista hyödyntämällä digitalisaatiota?

5 Visio maanviljelijän työskentelystä lähitulevaisuudessa

6 Digitalisaatio pähkinänkuoressa Digitalisaatio on toimialarajat ylittävä prosessi, joka käsittää tietotekniikan käyttöönotton toimintatapojen uudistamiseksi ja jonkin tehtävän parantamiseksi Digitalisaatiota hyödyntävän uuden toimintatavan vaiheet ovat yksinkertaistettuna: 1. Datan kerääminen toiminnasta (esim. antureilla) à 2. Datan tulkinta (analytiikka; suositukset asiantuntijoilta tai tekoälyltä) à 3. Toiminnan ohjaaminen tulkinnan pohjalta (robotiikka, etäohjaus) + 4. Lisäarvon tuottaminen kerätystä datasta

7 Antureilla voidaan kerätä monenlaista dataa maaja metsätalouden toiminnoista Esimerkiksi: Kosteus: maan, ilman, kasvin lehden, hakkeen, jne. ph-arvo Valo + UV Sää: lämpötila, tuuli, ilmanpaine Eri kemikaalien pitoisuus nesteissä tai kaasuissa Pituus, ympärysmitta, paino, etäisyys Lajikkeen tunnistaminen Tulipalon tunnistaminen Tuotantoeläimen sijainti, asento ja liike Työkoneen sijainti ja nopeus Kulutus: polttoaineen, torjunta-aineen, lannoitteen, jne. à Datan kerääminen useasta eri kohteista ja erityyppisillä antureilla tarkemman kokonaiskuvan saamiseksi

8 Digitalisaation mahdollistajat Digitalisaation mahdollistavat uudenlaiset tietotekniikkaa hyödyntävät laitteet ja koneet, ohjelmistot joilla laitteita ja koneita ohjataan, sekä erilaiset sähköiset palvelut. Digitalisaatio perustuu alati kasvavaan datan määrään ja sovelluksiin, joiden avulla datan hyödynnettävyys lisääntyy. Dataa kerätään ja yhdistellään eri lähteistä (osa omasta toiminnasta ja osa julkisista lähteistä) à käytetään pohjana päätöksenteolle omassa toiminnassa. Dataa kerätään paitsi alkutuotannon vaiheista, myös valmiin tuotteen kuljetuksesta, myynnistä, kulutuksesta ja kuluttajien käyttäytymisestä.

9 Digitalisaation vaikutukset Digitalisaatio vaikuttaa kaikilla yhteiskunnan alueilla: yhtälailla tuotannossa kuin ihmisten arjessa. Maatalousyrittäjälle tämä tarkoittaa esim. että kuluttaja voi saada uudella tarkkuudella tietoa tuotteen alkuvaiheen tuotannosta. Digitalisaatioon liittyy toimialojen välisten rajojen katoaminen. Esimerkiksi raskaassa teollisuudessa tai virtuaalitodellisuutta varten kehitettyjä ratkaisuja voidaan hyödyntää maaja metsätalouden uusissa ratkaisuissa.

10 Keskeisiä käsitteitä digitalisaatiolle Teollinen internet (Industrial Internet) Teollisesti valmistetut laitteet, jotka pystyvät mittaamaan omaa toimintaansa tai ympäristöään ja viestimään internetin välityksellä tai toimimaan autonomisesti. Esineiden internet (IoT, Internet of Things) Esineet tai asiat jotka on liitetty maailmanlaajuiseen verkkoon yksilöllisellä tunnisteella Erityisesti valmistavan teollisuuden alueella: Industrial Internet of Things (IIoT) Erityisesti maatalouden alueella mukaan lukien tuotantoeläinten seuranta: Internet of Farm Things (IoFT) Koneiden välinen viestintä (M2M, Machine-to-Machine) Ympäristö jossa koneet keräävät dataa ja etäohjaavat toisiaan Big data Erittäin suuren ja jatkuvasti useasta lähteestä kerääntyvän tietomassan analysointia ja hyödyntämistä

11 Toimintatapojen uudistaminen Digitalisaation merkittävin vaikutus maaja metsätalouteen on toimintatapojen uudistaminen eli asioiden tekeminen uusilla, aikaisempaa paremmilla tavoilla. Digitalisaation myötä sellainen työvaihe, joka aikaisemmin tehtiin käsin, tehdään jatkossa automaattisesti tai tietokoneavusteisesti. (Latvala, 2016) Esimerkkinä toimintatapojen uudistumisesta ovat uudet digitalisaation mahdollistamat liiketoimintamallit, kuten: Myydään tutkimus- & kehityskäyttöön omasta toiminnasta kerättyä dataa. Digitalisaation päämäärä on toiminnan tehostaminen, uusien tulonlähteiden saaminen ja yrittäjän jaksamisen tukeminen.

12 ESIMERKKEJÄ DIGITALISAATIOSTA MAA- JA METSÄTALOUDEN UUSIUTUMISEN AJURINA

13 Digitaaliset sovellukset alkutuotannossa (Latvala 2016) (1/2) Digitaalisia sovelluksia on ollut tarjolla alkutuotannon käyttöön jo kauan, mm. kirjanpito, viljelynsuunnittelun ohjelmistot, lypsyrobotit ja ruokinta-automaatit, eläinten sähköinen tunnistaminen ja täsmäviljelyn sovellukset. Kuitenkaan nykyiset tarjolla olevat järjestelmät eivät sovellu kaikille toimijoille. Eri valmistajien järjestelmät eivät yleensä ole yhteensopivia keskenään. Kukin järjestelmä hoitaa oman rajoitetun tehtävänsä ja useiden rinnakkaisten järjestelmien hankkiminen on kallista. Tarvitaan järjestelmien räätälöitävyyttä ja yhteensopivuutta riittävän kustannustehokkuuden aikaansaamiseksi.

14 Digitaaliset sovellukset alkutuotannossa (Latvala 2016) (2/2) Esimerkiksi tilakohtaisesti räätälöidyn viljely- ja tuotetiedon tuottaminen ja liittäminen alkutuotannon raaka-aineisiin on kallista. Ratkaisuna tälle tarjoavat teollisen internetin teknologiat mahdollisuuksia avata pullonkauloja mm. yleiskäyttöisten ja siksi kustannustehokkaiden, sekä avointen ja siksi järjestelmien yhteensopivuutta edistävien teknologioiden kautta.

15 Mitä toiminnan uudistamista digitalisaatio mahdollistaa? (1/3) Digitalisaatio mahdollistaa tosiaikaisen ja etänä tapahtuvan työvaiheiden: Suunnittelun (esim. simulaatioiden kautta, mahdollisesti oikeaan dataan pohjautuen) Seurannan Tosiaikaisesti Hälytykset poikkeavasta tilanteesta Ohjaamisen Tosiaikainen etäohjaus Itseohjaavat järjestelmät Integraation eli kaikkien maatilan toimintojen kokonaisvaltaisen johtamisen

16 Mitä toiminnan uudistamista digitalisaatio mahdollistaa? (2/3) Maataloudessa digitalisaatiota voidaan hyödyntää esimerkiksi elintarvikkeiden alkuperän seurannassa, aikaisempaa tarkemmassa täsmäviljelyssä, sekä kasvihuoneviljelyn ja maidontuotannon tuotannonohjauksessa.

17 Mitä toiminnan uudistamista digitalisaatio mahdollistaa? (3/3) Metsäalalla digitalisaatiosta odotetaan tehostajaa toiminnoissa kuten puun oston tukeminen, metsämaan kantavuuden ennustaminen ja korjuusuunnittelu, sekä metsäinventointi joka perustuu kuvatulkintaan.

18 Tuotannon vaiheet, joissa digitalisaatio vaikuttaa 1. Datan reaaliaikainen kerääminen tuotannon alueelta (pelto, metsä, navetta, viljasiilo, jne. Mutta myös laajempialaisesti mm. säätiedot, raaka-ainemarkkinat, jne.) Antureilla kentältä (esim. kosteuden, happamuuden, kemikaalipitoisuuden mittaaminen; eläimen liikkeen ja asennon tunnistaminen) Pääsy avoimeen ja maksullisiin data-resursseihin 2. Data analysointi à tulkinta à päätöksen tekeminen Automaattisesti; tai Ihmisen tekemänä ß päätöksen teon tueksi voidaan saada suosituksia tekoälyltä tai asiantuntijalta 3. Päätöksen pohjalta toiminnan ohjaaminen tuotannossa Automaattinen eli robotiikka; tai Ihmisen etäohjaamana 4. Lisäarvon tuottaminen datasta Kerätyn datan tallentaminen ja myöhempi hyödyntäminen esim. kauppatavarana tai osana tuotteen tietoja (kuluttajien taholta esim. elintarvikkeen alkuperän selvittäminen) 1. Tilannekuva 2. Tulkinta 3. Toimenpide 4. Lisäarvo (Arrasvuori & Yli-Viitala 2017)

19 Esimerkki tuotannon vaiheista, joissa hyödynnetään digitalisaatiota 1. Peltoon upotettu anturi kerää jatkuvasti dataa, joka siirretään langattomasti pilvipalveluun analysointia ja tallennusta varten 2. Data analysointi à tulkinta à päätöksen tekeminen Esimerkiksi ravinnetta tarvitsee lisätä 3. Toiminnan ohjaaminen tulkinnan pohjalta Ravinteen lisääminen automaattisesti tai etäohjatusti tai perinteisesti paikan päällä 4. Lisäarvo datasta Kerätyn datan myyminen T&K -käyttöön yritykselle kuten Farmobile (USA) 1. Tilannekuva 2. Tulkinta 3. Toimenpide 4. Lisäarvo (Arrasvuori & Yli-Viitala 2017)

20 Antureilla voidaan kerätä monenlaista dataa maaja metsätalouden toiminnoista Kaikki toiminnot mitkä voidaan mitata ja digitalisoida eli muuntaa numeeriseen muotoon Esimerkiksi: Kosteus: maan, ilman, kasvin lehden, hakkeen, jne. ph-arvo Valo + UV Sää: lämpötila, tuuli, ilmanpaine Työkoneen sijainti ja polttoaineen kulutus à Datan kerääminen useasta eri kohteista ja erityyppisillä antureilla tarkemman kokonaiskuvan saamiseksi

21 Digitalisaation mahdollistamat uudet ansaintavirrat (Mattila & Rehn 2017) Uudet teknologiat mahdollistavat sen, että maatilayrittäjä voi tehdä muitakin ansaintatoimia ja olla samanaikaisesti yhteydessä maatilan tapahtumiin. Suomessakin on navetoita, joissa lypsy-, ruokinta- ja lannanpoistorobotit huolehtivat rutiinitoimenpiteistä ja uudet seurantajärjestelmät tarkkailevat eläinten hyvinvointia. Maatilayrittäjä voi olla älypuhelimen tai tabletin välityksellä yhteydessä kaikkeen maatilansa dataan ja toimintoihin.

22 DIGITALISAATION YLEISET PERIAATTEET

23 Digitalisaation yleiset periaatteet maataloudessa, metsätaloudessa ja muillakin alueilla (1/4) Datan kerääminen, analysointi ja jakaminen Datan kerääminen monenlaisilla antureilla Data pitää analysoida, jotta siitä saadaan irti mitään hyötyä à data-analytiikka Älykkäät laitteet keräävät tietoa omasta toiminnastaan sekä tuotantoa että laitteiden kunnossapitoa varten. Mahdollistaa vikatilojen ennakoinnin ja nopean reagoinnin niihin. Datan kerääminen kameralla: luodaan visuaalinen dokumentaatio jossa on aika- ja paikkatieto. Tarkemmat tilannekatsaukset tuotannon alueelta à yrittäjän, asiakkaan ja viranomaisen parantunut tilannetietoisuus Sensoreilla automaattisesti kerättynä Paikan päällä digitaaliseen järjestelmään käsin raportoitu Toimintojen automatisointi datan pohjalta Tuotantoprosesseista, koneista ja raaka-aineista mitataan sensoreilla entistä tarkempia tietoja reaaliajassa. Tuotantoa voidaan ajaa miehittämättöminä joko täysin automatisoituna tai etävalvonnan avulla. Tietämyksen mallinnus ohjaa automatiikkaa (agronomiset mallit osaksi koneiden älykkyyttä). Toistensa kanssa kommunikoivat koneet ja laitteet Teollinen internet; machine to machine; jne. Uudet prosessit Esimerkiksi uudet viljelyprosessit siirtyessä robotiikkaan Osa periaatteista : Ilmarinen 2016

24 Digitalisaation yleiset periaatteet maataloudessa, metsätaloudessa ja muillakin alueilla (2/4) Datan arvo Omasta toiminnasta kerätyn datan hallittu avaaminen muille tahoille: Kerättyä dataa voidaan jakaa ulkopuolisille toimijoille, esimerkiksi materiaalien toimittajalle tai laitteiden huollosta vastaavalle yritykselle. Useiden datalähteiden yhdistäminen ja avointen dataresurssien hyödyntäminen omassa toiminnassa. Simulointi ja mallintaminen Tietokonepohjaisella simuloinnilla voidaan tehostaa tuottavuutta ilman että häiritään normaalia toimintaa. Simulaatiot ja mallit hyödyntävät tuotannossa kerättyä dataa. Parannukset viedään käytäntöön huomattavasti valmiimpina kuin yritys ja erehdys -mallilla. Simulointia voidaan käyttää uuden toimintatavan suunnitteluun. Näin voidaan minimoida investoinnin riskit ja valita tuotantojärjestelmän ohjausperiaatteet jo etukäteen. Simulointia voidaan hyödyntää myös tilaus-toimitusketjun kehittämiseen. Osa periaatteista : Ilmarinen 2016

25 Digitalisaation yleiset periaatteet maataloudessa, metsätaloudessa ja muillakin alueilla (3/4) 3D-tulostaminen Varaosien tai kokonaisten tuotteiden tulostaminen tarpeen mukaan, eri menetelmin ja materiaalein Skaalautuvuus Samaa tuotetta voidaan suhteessa pienemmillä kustannuksilla valmistaa kysynnän mukaan suurempia tai pienempiä eriä. Arvoketjun virtaviivaistaminen Tuotteen loppukäyttäjä voi saada uudella tavalla tietoa tuotteen alkuvaiheen tuotannosta ja ohittaa välikädet olemalla suoraan yhteydessä alkuvaiheen tuottajaan. Läpinäkyvyys ja avoimuus Näkyvyys siihen mitä tuotantoprosessin tai arvoketjun eri vaiheissa tehdään. Asiakkaan ja kuluttajan näkymä ja palautteenantomahdollisuus tuotannon eri vaiheisiin. Dynaaminen hinnoittelu ja tarjoama Tosiaikaisen, monilähteisen datan avulla osataan tehdä päätöksiä ostaa ja myydä oikeaan aikaan Voidaan tehdä ostoksia suuremmassa porukassa ja saada edullisempi hinta Osa periaatteista : Ilmarinen 2016

26 Digitalisaation yleiset periaatteet maataloudessa, metsätaloudessa ja muillakin alueilla (4/4) Sähköiset palvelut Asiakaspalvelu (ml. sähköinen itsepalvelu) Esimerkiksi verkkokauppa Asiakaslähtöisyys toimintatapana Tuotantolähtöisyyden sijaan Eri asiakasryhmille räätälöidyt tuotteet Internet-yhteisöllisyys Käyttäjäyhteisöjen hyödyntäminen Esimerkiksi hackathonit ja crowdsourcing ongelmien ratkaisemisessa & uusien juttujen oivaltamisessa Avoin innovaatiokulttuuri eli asiakkaan mukaan ottaminen tuotekehitykseen, palautteen saamiseen tai markkinointiin Avoimet ohjelmistot ja laitteistot Mahdollisuus käyttää (periaatteessa) edullisia tai peräti ilmaisia avoimia ratkaisuja, joita käyttäjäyhteisöt kehittävät. Osa periaatteista : Ilmarinen 2016

27 YHTEENVETO

28 Digitalisaation hyödyt maaja metsätaloudelle (1/5) Säästöjen saavuttaminen Kustannusten alentuminen tai niiden kasvun hillitseminen Esimerkki: kuluu vähemmän lannoitetta; työkoneilla on pidempi elinkaari; hankinnat ajoitetaan oikein Toiminnan tehostaminen Täsmätoimenpiteet: esim. kylvössä siementen ja lannoituksen määrä sekä oikea ajoitus; lisälannoituksen tarve ja määrä kasvinsuojeluruiskutuksen ajoitus ja tarpeellinen määrä Toiminnan monipuolistaminen Esimerkiksi uuden tyyppisten viljelymenetelmien käyttö: Kun viljelymaan olosuhteista seurataan digitaalisten ratkaisujen avulla tarkemmin, voidaan samalla peltolohkolla viljellä useaa eri kasvia sekaisin tai viljelykaistoina.

29 Digitalisaation hyödyt maaja metsätaloudelle (2/5) Uudet tulonlähteet Uusi ansaintavirta maatilan datasta Konsultointipalvelut uusien tekniikoiden hyödyntämiselle Uudet palvelut esim. 3D-tulostaminen ja verkkokauppa Paremmat tulot Vahvempi asiakaslähtöisyys à vastataan paremmin kysyntään Suorempi kontakti kuluttajiin Tuotteiden jäljitettävyyden parantaminen à tuotteiden laadun parantaminen Nopeampi markkinoillepääsy uuden tuotteen kanssa

30 Digitalisaation hyödyt maaja metsätaloudelle (3/5) Täsmällisemmän tosiaikaisen tiedon saaminen toiminnasta ja tuotannosta Parempien toimintaa ohjaavien päätösten kautta säästetään rahaa, minimoidaan ympäristövaikutuksia ja tehostetaan tuotantoa kokonaisvaltaisesti (Latvala 2016) Toimiminen muuttuvissa tuotanto-olosuhteissa Nopeampi reagointi markkinatilanteisiin Useiden maatilan toimintojen syvempi integraatio Esimeriksi kasvinviljelyn, eläin- ja energiantuotannon Digitaaliset järjestelmät tukevat tilan kokonaislogistiikkaa, jolloin materiaalivirtojen ja koneiden käytön optimointia voidaan kehittää.

31 Digitalisaation hyödyt maaja metsätaloudelle (4/5) Uudet tavat säästää tai tuottaa energiaa Pienempi ympäristöjalanjälki Hiilipäästöjen vähentäminen Tuotantoeläinten hyvinvoinnin parantaminen Anturien mittaukset täydentävät viljelijän kokemusperäistä ymmärrystä kunkin eläimen tilasta

32 Digitalisaation hyödyt maaja metsätaloudelle (5/5) Juha Taina (2017) Mtech Digital Solutionsista on esittänyt viiden kohdan listan asioista, joihin digitalisaatio potentiaalisesti tuo säästöä. Taina esittää että digitalisaatio on vakuutus sille että asiat toimivat oikein kun ne on automatisoitu. Säästetään aikaa Tehdään automaa-ses/ Tehdään sähköises/ Säästetään materiaalia Tehdään tarkemmin Tehdään sähköises/ Säästetään hermoja Tehdään virhee8ömäs/ Vähennetään riskeja Säästetään energiaa Tehdään tarkemmin Tehdään sähköises/ Säästetään työpanosta Tehdään automaa-ses/ Karsitaan sidosryhmia

33 Konkreettisia askeleita digitalisaation hyödyntämiseksi omassa toiminnassa 1. Tarkastele toimintaympäristöäsi datan keräämisen ja hyödyntämisen kautta à tunnista, että mistä toiminnoista voisi kerätä dataa tietotekniikalla ja miten tätä dataa voisi hyödyntää toiminnan tehostamiseen tai uuden liiketoiminnan aloittamiseen? 2. Kokeile uusia liiketoimintamalleja ja tunnista uusia palveluita joita tarjota niiden resurssien pohjalta joita sinulla on käytettävissä (esim. asiantuntemus, laitteet, tilat, eläimet) 3. Aseta asiakas toiminnan lähtökohdaksi: mieti ketkä ovat asiakkaitasi tuotantoketjun eri vaiheissa; ja ketkä eivät vielä ole asiakkaitasi; mitkä ovat heidän tiedostetut tai tiedostamattomat tarpeensa? Millä keräämälläsi datalla tai tarjoamallasi liiketoiminnalla voidaan nämä tarpeet voidaan täyttää? (Lähde: sovellettu Timo Savolainen)

34 Kirjanen ladattavissa: