3D-tulostuksen käyttöönoton haasteita ja ratkaisuja pk-yrityksissä Toni Luomaranta, 20.3.2018 Vaativa digitaalinen valmistus ekosysteemin lisäarvon tuottajana, Välkky
Haastattelututkimuksen toteutus Haastattelupyyntö lähetettiin SMACC-yhteistyössä olleille yrityksille, joilla oli kokemusta 3D-tulostuksesta tai sen mahdollisuuksia oli pohdittu 19 yritystä haastateltiin (1-2 haastateltua henkilöä/yritys), yritykset ovat kooltaan pieniä tai keskisuuria ja ne voidaan jakaa seuraaviin luokkiin: omia tuotteita valmistavat yritykset alihankintaa tekevät konepajat suunnittelu- tai insinööritoimistot tulostuspalveluntarjoajat Haastattelussa käytiin läpi ainetta lisäävän valmistuksen osalta seuraavia asioita: Yrityksen kokemukset ainetta lisäävän valmistuksen teknologiasta ja sovelluksista Uuden teknologian käyttöönoton haasteet ja esteet sekä keinot niiden ylittämiseksi Vaatimuksia ainetta lisäävään valmistukseen, jotta sitä voitaisiin ottaa käyttöön Ainetta lisäävän valmistuksen lisäarvomahdollisuudet liiketoimintaan ja asiakkaille Millä tavoin ainetta lisäävän valmistuksen kanssa työskentelevien yritysten verkosto rakentuu
3D-tulostuksen käyttöönoton malli Markkinat ja ulkoiset suhteet Kilpailun paine Lainsäädäntö Asiakkaan vaatimukset Strategia 3Dtulostukselle Sovitettava liiketoiminta-, tuotanto- ja tuotekehitysstrategiaan 3D-tulostuksen teknologiat Standardit, teknologian kypsyys, teknologian hyödyt ja rajoitteet, prototyyppivalmistuksen perinteen taakka 3D-tulostuksen käyttöönotto (ainetta lisäävän valmistuksen) 3D-tulostuksen toimitusketju 3D-tulostimien myyjät, materiaalin toimittajat, asiakkaat, valmistuksen fyysinen sijainti Organisaation uudistuminen Liiketoiminnan koko, organisaation rakenne ja kulttuuri, työntekijöiden osaaminen ja kouluttaminen Toimintamallit 3D-tulostukseen suunnittelu, prosessisuunnittelu, laadunvarmistus, kustannuslaskenta, eri järjestelmien integrointi Lähde: Mellor et al. 2014 / Int. J. Production Economics
3D-tulostuksen käyttöönotossa koetut haasteet pk-yrityksissä Teknologiaan liittyvät haasteet: Epäluottamus materiaaleja, laatua ja kestävyyttä kohtaan Pitkä valmistusaika ja kokorajoitteet 3D-tulostusteknologian epäkypsyys Standardit ovat vielä keskeneräisiä ja tuotesuojaaminen haastavaa Strategiaan liittyvät haasteet: Yritystason strategian puuttuminen 3D-tulostukseen liittyen Investoinnin kalleus Kilpailijat passiivisia investoimaan
3D-tulostuksen käyttöönotossa koetut haasteet pk-yrityksissä Toimintamalleihin liittyvät haasteet: Sopivia 3D-tulostettavia komponentteja ja käyttökohteita ei ole tunnistettu Nykyisiä komponentteja ei ole järkevää valmistaa 3Dtulostusteknologialla Tarvittavaa suunnitteluosaamista ei ole tai tuotekehitysdataa ei saada alihankintaan tarpeeksi Toimitusketjuihin liittyvät haasteet: Epävarmuus uuden toimitusketjun rakenteesta Luotettavaa tiedonsiirtoprotokollaa ei yleisesti vielä käytetä, paperipiirustukset ovat edelleen standardi
3D-tulostuksen käyttöönotossa koetut haasteet pk-yrityksissä Organisatoriset haasteet: Puuttuva tietotaito 3Dtulostusteknologiasta ja sen menetelmille suunnittelusta Perinteisten valmistusmenetelmien huippuluokan osaaminen Tuotannon mittaristo ohjaa käyttämään perinteisiä valmistusmenetelmiä Markkinoihin / ulkopuolisiin suhteisiin liittyvät haasteet: Innostavien esimerkkien ja sovelluskohteiden puuttuminen Tilauskantaa ei ole olemassa, jolla voitaisiin perustella uutta investointia Asiakkaat eivät vielä kysy 3Dtulostusteknologian mahdollisuuksista tai 3Dtulostetuista tuotteista Alihankkijat eivät tarjoa uutta valmistusmenetelmää
Tärkeimmät koetut kehityskohteet 3Dtulostuksen käyttöönoton edistämiseksi Kehityskohde Vaatimus 3D-tulostusteknologia 3D-tulostusteknologiaa ja prosesseja pitää kehittää. Pitää valikoida sopivimmat sovelluskohteet ja pilotoida niiden parissa rohkeasti. Tietotaito On hankittava sekä yksityiskohtaista valmistusspesifiä tietoa että yleisempää tietoa siitä, kuinka uusi teknologia muuttaa suunnittelua, tuotantoa ja toimitusverkostoja. Kannattaa osallistua tutkimus- ja kehitysverkostoihin, joissa tietotaito kehittyy ja saadaan samalla kontakteja pilotointia varten. Strateginen päätöksenteko 3D-tulostusteknologian käyttöönotto tulee ottaa strategiseksi päämääräksi. Yrityksen johdon tehtävä aloite. Yrityksen on ratkaistava, millaisen verkostoaseman se ottaa 3Dtulostuksen uudenlaisissa toimitusketjuissa. Digitalisaatio Digitaalista ketjua suunnittelusta valmistukseen täytyy kehittää. On käytettävä parempaa tiedonsiirtoprotokollaa. Yhteistyö Yhteistyötä ja kumppanuuksia tarvitaan, sillä pk-yritysten on vaikea pärjätä uuden teknologian käyttöönoton alussa pelkästään omilla resursseillaan.
Strategiset toimenpiteet, jotka edistävät AMvalmistuksen käyttöönottoa Strategiset toimenpiteet Käyttöönottostrategian kehittäminen: tunnistetaan hyödyt, valitaan käyttökohteet ja päätetään tehdäänkö itse vai ostetaanko palveluna Etsitään aktiivisesti tietoa eri väyliä pitkin, hyödynnetään yhteistyöverkostoja tiedon hankinnassa ja levittämisessä sekä edistetään digitalisaatiota omassa toimitusketjussa Aloitetaan valikoitujen ydinasiakkaiden kanssa, luodaan kysyntää parempien prototyyppien kautta ja aktivoidaan potentiaalisia asiakkaita
Operatiiviset toimenpiteet, jotka edistävät AM-valmistuksen käyttöönottoa Operatiiviset toimenpiteet Vähennetään teknologista epävarmuutta oppimalla, pienillä kokeiluilla ja omalla tutkimuksella Suunnittelijat tarvitsevat tarpeeksi resursseja oppimiseen ja kokeiluun, pienten prototyyppisarjojen kautta osa-tuotantoon valituilla alueilla Luodaan uudet arviointi- ja toiminnanohjauksen mittaristot uudelle valmistustavalle, viestitään näistä oleelliset myös asiakkaille
AM-valmistukselle voidaan tunnistaa kolme hyödyntämisen näkökulmaa Tuoteperusteinen Tuotantoperusteinen Toimitusketjuperusteinen Alemmat kustannukset Suurempi arvonlisä Suurempi Joustavuus Riskienhallinta Nopeus asiakasarvo Korvataan perinteistä tuotantoa Tuotteet, joita ei muuten voida valmistaa Mahdollistaa tuotannon joustavuuden Hybridituotanto eri tuotannon vaiheissa Aito massaräätälöinti Time-tomarket lyhenee Tehostaa perinteistä tuotantoa Uudet tuotantostrategiat Lean<->Agile -Tuotteet, jotka halvempia valmistaa AM-teknologialla -Tuotteet, joita valmistettu hyödyntäen suuruuden ekonomiaa, mutta ei enää mahdollista -Uusien materiaaliominaisuuksien hyödyntäminen -Uudet toiminnallisuudet/hyödyt -Tehostaa ja yksilöllistää työkaluja ja tuotannon apuvälineitä -Voidaan käyttää tuotannon sopeuttamiseen/pullonkaulojen poistoon yleiskoneena -Varaosat nopeasti -Vastataan yksilöllisiin asiakastarpeisiin -AM-valmistus hyödyntäen pienten eräkokojen tehokkuutta -Perinteistä, kun suuruuden ekonomiaa voidaan hyödyntää -Tilauksesta valmistus -> vähennetään hukkaa ja varastointia -Nopeutetaan/lyhennetään toimitusketjua Toni Luomaranta, TTY
Päätelmät 3D-tulostaminen ei ole vain yhden yksittäisen yrityksen eristynyt kehityshaaste (etenkään pk-sektorilla), vaan se on systeeminen innovaatio, joka vaatii tuoteinnovaation rinnalle prosessi- ja toimitusketjuinnovaatioita ja yhteistyötä useamman toimijan kesken. Systeeminen innovaatio vaatii yritysten keskinäistä yhteistyötä, pitkäjänteisyyttä teknologiasta ja sen vaatimuksista oppimisessa sekä riskialttiitakin investointeja. Havaitsimme, että yrityksillä toimitusketjun eri vaiheissa (laitevalmistus, alihankinta, palvelut, suunnittelu) on jonkin verran erilaisia kokemuksia haasteista ja niiden ratkaisuista, ja käytännössä nämä yritykset kytkeytyvät toisiinsa nimenomaan osana laajempaa toimitusketjua. Ei ole vielä itsestään selvää, kenenkä yritysten pitäisi omistaa 3D-tulostimet ja millaisella ketjulla suunnittelu ja valmistuksen ohjaus uudella valmistustavalla tehdään yritysten välisissä suhteissa. Jatkamme tutkimustamme nimenomaan koskien toimitusketjunäkökulmaa ainetta lisäävän valmistuksen käyttöönottoon ja sen edistämiseen.
Haastattelupyyntö Lisää tietoa tarvitaan: Kokemuksista ja havainnoista kuinka 3D-tulostus ja valmistuksen digitalisoituminen vaikuttavat komponentteja hankkivien yritysten osto-/hankintatoimintaan Millaisia muutoksia tämä tulee aiheuttamaan toimitusketjuihin Tarkoituksena syvällisempi case-haastattelututkimus: 2-4 haastateltavaa per yritys (3-10 yritystä) Yhteystiedot: Toni Luomaranta, toni.luomaranta@tut.fi, 0400454654