8 05 Arviointiraportti Lisätietoja Tuomas Raivio Gaia Group Oy tuomas.raivio@gaia.fi Sari Heinonen-Lindqvist Tekes, Vaikuttavuusarviointi sari.heinonen-lindqvist@tekes.fi Elokuu 2005 ISSN 1239-1336 ISBN 952-457-201-X Arviointiraportti PL 69, 00101 Helsinki Puh. 0105 2151, fax (09) 694 9196 Asiakasneuvonta: tekes@tekes.fi Virallinen posti: kirjaamo@tekes.fi www.tekes.fi Tekes Automaatio ja Tekes Näkökulma teollisen alan teknologiaohjelmatoimintaan Automaatio ja Tekes Näkökulma teollisen alan teknologiaohjelmatoimintaan Automaatio ja Tekes Näkökulma teollisen alan teknologiaohjelmatoimintaan Tuomas Raivio, Mikko Syrjänen Teknologiaohjelmaraportti 8/2005 Arviointiraportti
Automaatio ja Tekes Näkökulma teollisen alan teknologiaohjelmatoimintaan Arviointiraportti Tuomas Raivio Mikko Syrjänen Teknologiaohjelmaraportti 8/2005 Helsinki 2005
Kilpailukykyä teknologiasta Tekes tarjoaa rahoitusta ja asiantuntijapalveluja kansainvälisesti kilpailukykyisten tuotteiden ja tuotantomenetelmien kehittämiseen. Tekesillä on vuosittain käytettävissä avustuksina ja lainoina noin 400 miljoonaa euroa teknologian kehityshankkeisiin. Teknologiaohjelmien avulla maahamme luodaan uutta teknologiaosaamista yritysten, tutkimuslaitosten ja korkeakoulujen yhteistyönä. Ohjelmien tavoitteena on nostaa teknologista kilpailukykyämme tulevaisuuden keskeisillä teollisuuden toimialoilla. Vuonna 2004 Tekesillä oli käynnissä noin 25 teknologiaohjelmaa. Copyright Tekes 2005. Kaikki oikeudet pidätetään. Tämä julkaisu sisältää tekijänoikeudella suojattua aineistoa, jonka tekijänoikeus kuuluu Tekesille tai kolmansille osapuolille. Aineistoa ei saa käyttää kaupallisiin tarkoituksiin. Julkaisun sisältö on tekijöiden näkemys, eikä edusta Tekesin virallista kantaa. Tekes ei vastaa mistään aineiston käytön mahdollisesti aiheuttamista vahingoista. Lainattaessa on lähde mainittava. ISSN 1239-1336 ISBN 952-457-201-X Kansi: Oddball Graphics Oy Sisäsivut: DTPage Oy Paino: Libris Oy, 2005
Esipuhe Tekes teettää päättyneistä ja päättymässä olevista teknologiaohjelmistaan ulkoisia arviointeja, joiden tavoitteena on tuottaa luotettavaa ja riippumatonta tietoa ohjelmien tuloksista ja vaikutuksista sekä Tekesin ohjelmatoiminnan lisäarvosta. Tekes hyödyntää arviointitietoa toimintansa strategisen kehittämisen tukena sekä myös laajemmin innovaatioympäristön kehittämisessä. Tämän arvioinnin kohteena oli ÄLY Älykkäät automaatiojärjestelmät (2001 2004) -teknologiaohjelma. Ohjelmaa ei kuitenkaan tarkasteltu arvioinnissa erillisenä ohjelmana vaan laajemmin osana Tekesin automaatioalalle suuntautuneen pitkäjänteisen ohjelmatoiminnan kokonaisuutta. Arviointi toteutettiin kevään 2005 aikana ja sen totutuksesta vastasi Gaia Group Oy arvioijinaan Tuomas Raivio ja Mikko Syrjänen. Lisäksi teknisenä asiantuntijana arvioinnissa toimi Terhi Ylöstalo Teknillisen korkeakoulun Systeemitekniikan laboratoriosta. Arviointityön tueksi asetettiin ohjausryhmä, johon osallistuivat Tekesistä Eija Ahola, Sari Heinonen-Lindqvist, Eero Silvennoinen, Mikko Ylhäisi ja Pekka Yrjölä sekä ohjelmapäällikkö Olli Ventä VTT, Tuotteet ja tuotannosta. Automaatio on kuulunut Tekesin teknologiastrategian keskeisten elementtien joukkoon. ÄLY Älykkäät automaatiojärjestelmät ja sitä edeltäneet konenäkötekniikkaan (Konenäkö 1992 1996) ja oppiviin ja älykkäisiin menetelmiin (Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellutukset 1994 1999) keskittyneet teknologiaohjelmat ovat esimerkkejä tämän strategian toteuttamiseen keskittyneistä aktiviteeteista. Arvioinnin haluttiinkin yksittäisen ohjelma-arvioinnin ohella tuottavan myös laajemmin tietoa erityisesti automaatioalan teknologiaohjelmatoiminnan tavoitteista ja rooleista toimialan eri kehitysvaiheissa eli siitä, miten ohjelmat ovat tukeneet alan kehitystä ja kehittämistä. Lisäksi arvioinnissa analysoitiin ÄLY-ohjelmalle asetettujen vaikuttavuustavoitteiden saavuttamista sekä ohjelman toteutuksen onnistuneisuutta. Arviointi on myös tuottanut uudentyyppisiä näkökulmia siihen, miten teollisen alan kehitysvaihe voitaisiin jatkossa ottaa yhä paremmin huomioon teknologiaohjelmatoiminnan kehittämisessä. Arvioinnin ohjausryhmään ja työpajoihin osallistuneet ovat asiantuntemuksellaan tukeneet arviointityötä aktiivisesti, josta heille kaikille lämmin kiitos. Parhaimmat kiitokset osoitan myös ohjelmapäällikkö Olli Vennälle ja teknologiaasiantuntija Pekka Yrjölälle hyvästä yhteistyöstä sekä aktiivisesta panoksesta arvioinnin toteutuksessa. Samoin kiitän kaikkia niitä, jotka ovat joko haastatteluihin osallistumalla tai kyselyihin vastaamalla vaikuttaneet tämän arvioinnin onnistumiseen. Arvioinnin tekijöitä Tuomas Raiviota ja Mikko Syrjästä kiitän arviointihankkeen asiantuntevasta ja laadukkaasta toteutuksesta, osallistavasta työotteesta sekä arvioinnin ja sen tulosten korkeatasoisesta raportoinnista. Helsingissä, elokuussa 2005 Sari Heinonen-Lindqvist Tekes, Vaikuttavuusarviointi
Tiivistelmä Automaation merkitys suomalaisen teollisuuden kilpailukyvylle on hyvin keskeinen. Tekesin teknologiaohjelmatoiminta on tukenut automaatioalaa Suomessa pitkäjänteisesti mm. teknologiaohjelmin jo parikymmentä vuotta. Tämä arviointityö käsittelee Tekesin teknologiaohjelmatoimintaa automaatioalalla retrospektiivisestä näkökulmasta. Arviointi keskittyy erityisesti ÄLY Älykkäät automaatiojärjestelmät 2001 2004 -teknologiaohjelmaan esittäen ohjelmasta konventionaalisen yleis- ja vaikuttavuusarvioinnin. ÄLY-teknologiaohjelman lisäksi tarkastellaan erityisesti Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellutukset 1995 1999- ja Konenäkö 1992 1996 -teknologiaohjelmia. Ohjelmat sijoitetaan lähtökohdiltaan evolutionääriseen taloustieteeseen perustuvaan viitekehykseen, ja niissä käytettyjen ohjelmallisten rakenteiden onnistuneisuutta arvioidaan ex post -henkisesti nykytiedon valossa. Arvioinnin kokonaistavoitteena on tuottaa näkökulmia siitä, miten ylipäätään teollisen alan kehitysvaihe tulisi ottaa huomioon teknologiaohjelmatoiminnassa. Arviointi perustuu kirjalliseen aineistoon, haastatteluihin ja ÄLY-teknologiaohjelman arvioinnin osalta myös osallistujille tehtyyn www-kyselyyn. Aineistoa verifioitiin ja johtopäätöksiä validoitiin kolmessa asiantuntijatyöpajassa. ÄLY-teknologiaohjelma ja erityisesti siinä tehty teknologiatiekarttatyö todettiin erittäin onnistuneiksi kokonaisuuksiksi. Myös automaatioalan teknologiaohjelmatoiminnan voidaan sanoa palvelleen alaa hyvin eri ohjelmien ohjelmallisten rakenteiden soveltuvuus ohjelmien tavoitteisiin ja alan kehitysvaiheeseen todettiin varsin toimivaksi. Yleisemmin todettiin, että teollisen alan kehitysvaiheen tulisi vaikuttaa paitsi ohjelmatyyppiin myös ohjelmassa sovellettaviin ohjelmallisiin rakenteisiin.
Sisällysluettelo Esipuhe Tiivistelmä 1 Johdanto...1 1.1 Arvioinnin kohde...2 1.2 Arvioinnin aineisto ja menetelmät...2 2 Automaatioalan yleiskuvaus...5 2.1 Automaatioala ja tarkastelun rajaus...5 2.2 Alan merkittäviä muutosvoimia tarkastelujaksolla...6 2.2.1 Muutokset toimintaympäristössä...6 2.2.2 Tekniset muutokset...6 2.2.3 Liiketoiminnalliset muutokset...6 2.3 Automaation kenttä tällä hetkellä...6 2.3.1 Organisoituminen arvoketjuista veturiverkostoksi...6 2.3.2 Soveltavan toimialan merkitys...8 2.3.3 Kappaletavara-automaatio on oma erityisalansa....9 2.3.4 Automaation tutkimus....10 2.3.5 Liiketoiminnan volyymit....11 2.3.6 Yhteiskunnalliset ja ympäristövaikutukset....12 2.3.7 Keskeiset tulevaisuudenhaasteet...12 2.4 Tekesin teknologiaohjelmien sijoittuminen alalle...13 2.4.1 Teknologiaohjelman tartuntapinnat....13 2.4.2 Tekesin automaatioalan ohjelmatoiminta...14 3 Älykkäät automaatiojärjestelmät -ohjelma...19 3.1 Äly-ohjelman syntyvaiheet ja valmistelu....19 3.2 Ohjelman tavoitteet, rajaukset ja niiden kehittyminen... 19 3.3 Ohjelman toteutus...20 3.3.1 Kokonaisvolyymit...20 3.3.2 Eri sidosryhmien osallistuminen ohjelmaan....21 3.3.3 Johtoryhmän ja ohjelmapäällikön työskentely...21 3.3.4 Ohjelman tiedonvaihto...22 3.3.5 Teknologiatiekarttatyö...22 4 Ohjelman tavoitteiden ja tulosten arviointi...25 4.1 Ohjelman relevanssi....25 4.2 Ohjelman projektisisältö...27 4.3 Tutkimusprojektit...28 4.4 Ohjelman tieteellinen vaikuttavuus...30 4.5 Yritysprojektit...33 4.5.1 Mitä yrityksiä mukana?... 33 4.5.2 Tutkimus- ja yrityshankkeiden vaikutus liiketoimintaan.... 33 4.5.3 Teknologiatiekarttatyö liiketoiminnan ohjaajana...35
4.6 Tavoitteiden ja vaikuttavuuskriteerien saavuttaminen...35 4.7 ÄLYn ohjelmalliset rakenteet hyödynnettiinkö tartuntapinnat?... 37 4.8 Toimialan tulevaisuudennäkymiä...39 4.9 Arvioinnin yhteenveto....40 5 Teollisen alan kehitysvaihe ja teknologiaohjelmatoiminta....43 5.1 Teollinen ala...43 5.2 Teollisen alan kehitysvaihe...44 5.2.1 Teknologiasykli....44 5.2.2 Tutkimussykli...44 5.2.3 Teknologiasykliin liittyvät vuorovaikutukset...45 5.2.4 Teollisen alan kypsyys ja sen merkitys...45 5.3 Teknologiaohjelmien fokus ja teollisen alan kehitysvaihe...47 5.3.1 Tutkimussykli...48 5.3.2 Nuorella alalla henkilökohtaista verkottumista....48 5.3.3 Kasvuvaiheessa hyötyä yhteishankkeista...49 5.3.4 Teollisen alan verkottunut tuotanto...49 5.4 Automaatioalan ohjelmatoiminta viitekehyksessä...51 5.4.1 Konenäkö kehitti konenäkötoimialaa LASSI kokoonpanotoimialaa...51 5.4.2 Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset vahvisti paradigman murrosta Suomessa...53 5.4.3 ÄLY tähtäsi arvoverkkoyhteistyöhön....53 5.4.4 Ohjelmien sijoittuminen automaatioalan fokukseen...54 5.4.5 Yhteenveto automaatioalan teknologiaohjelmatoiminnasta...55 5.4.6 Teollisen alan kehitysvaihe ja ennakointitoiminta...57 6 Yhteenveto ja suositukset...61 6.1 Automaatioalan teknologiaohjelmatoimintaa koskevat suositukset...61 6.2 Yleistä teknologiaohjelmatoimintaa koskevat suositukset...62 Viitteet...64 Liitteet 1 Kyselylomake...65 2 Arvioinnin yhteydessä haastatellut henkilöt...74 3 Työpajojen osallistujat...75 Tekesin teknologiaohjelmaraportteja....76
1 Johdanto Automaatioala on keskeinen teollisen toiminnan tukitoimiala. Prosessiautomaation välillinen merkitys suomalaiselle prosessiteolliselle tuotannolle on korvaamaton. Suomen perinteisesti keskeisten teollisuudenalojen, metsä- ja terästeollisuuden, kansainvälinen kilpailukyky perustuu pitkälti pystyviin prosessiautomaatiojärjestelmiin. Kappaletavara-automaation välillinen merkitys näiden alojen rinnalle viimeisten 10 vuoden aikana nousseelle matkapuhelin- ja muulle elektroniikkatuotannolle on niinikään suuri. Globaali kilpailutilanne on kuitenkin alalla erilainen kuin metsä- tai terästeollisuudessa. Tekes on tukenut aktiivisesti prosessi- ja kappaletavara-automaatiota erillisin ja myös yhteisin teknologiaohjelmin. Alan poikkiteknologisuuden vuoksi myös monilla muiden teollisten alojen teknologiaohjelmilla on ollut kytkentöjä automaatioalaan. Automaatioalan teknologiaohjelmatoiminta muodostaa pitkäjänteisen yhdelle teolliselle alalle kohdistuneen kokonaisuuden. Käsillä oleva arviointityö liittyy lähtökohdiltaan ÄLY Älykkäät automaatiojärjestelmät -teknologiaohjelmaan, ja yhtenä arvioinnin tuloksena esitetäänkin arvio ÄLY-teknologiaohjelman toteutuksesta ja sille asetettujen odotusten ja vaikuttavuustavoitteiden saavuttamisesta. Ensisijaisesti arviointikysymykset on kuitenkin asetettu laajemmin koskemaan koko automaatioalaa ja Tekesin teknologiaohjelmatoimintaa alalla. Arviointi keskittyy ÄLY-teknologiaohjelman lisäksi erityisesti Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellutukset 1995 1999- ja Konenäkö 1992 1996 -teknologiaohjelmiin. Ex post -tyyppinen arviointi pohtii nykynäkemyksen valossa ohjelmien tavoitteita ja rooleja toimialan eri kehitysvaiheissa sekä ohjelmissa käytettyjen ohjelmallisten rakenteiden soveltuvuutta. Tavoitteena on arvioida sitä, miten ohjelmat ovat tukeneet ja tukevat automaatiojärjestelmäsektorin kehitystä ja kehittämistä. Näkökulma on siis retrospektiivinen. Arvioinnin kokonaistavoitteena on hahmottaa automaatioalan ohjelmatoiminnan pohjalta yleisiä ajatuksia siitä, miten teollisen alan kehitysvaihe tulisi ottaa huomioon teknologiaohjelmatoiminnassa. Arviointiraportti on jäsennetty seuraavasti: Toinen luku kuvaa automaatioalan pitkäjänteistä kehitystä, alan asemaa maamme teollisuudessa sekä merkitystä kansantaloudelle, yhteiskunnalle, keskeisille sovellusalueille ja taloudelliselle kasvulle. Toisaalta luvussa kuvataan myös automaatioalalle suuntautunutta Tekesin ohjelmatoimintaa ennen ÄLY-teknologiaohjelmaa ja sen rinnalla. Kolmas luku kuvaa ÄLY-teknologiaohjelman toteutuksen kokonaisuutena. Luvussa 4 esitetään ÄLY-teknologiaohjelman toteutuksen ja vaikuttavuuden arviointitulokset. Luku 5 palaa arviointikysymysten teollista alaa yleisesti koskevaan osuuteen. Luvussa esitetään evolutionäärisen taloustieteen lähtökohdista viitekehys teollisen alan kehitysvaiheen hahmottamiseksi, luonnehditaan erityisesti alan verkottumiskehityksen kannalta suotuisia toimenpiteitä sekä sijoitetaan edellämainitut teknologiaohjelmat viitekehykseen ja alan kehityskulkuun. Lopuksi luvussa tarkastellaan ÄLY-teknologiaohjelman menestyksekkään teknologiatiekarttatyön innoittamana ennakoinnin ja tulevaisuustyön merkitystä teknologiaohjelmissa. Luvussa 6 esitetään arvioinnin yhteenveto sekä annetaan suosituksia automaatioalan teknologiaohjelmatoiminnan osalta ja yleisesti teknologiaohjelmatoiminnasta laajentamalla jälkikäteisarvioinnin kokemuksia alan ja sen kehitysvaiheiden luonnehdinnan kautta siihen, miten teollisen alan kehitysvaihe voitaisiin yleisesti teknologiaohjelmatoiminnassa ottaa paremmin huomioon. 1
Eri asioita kaipaaville lukijoille raportin luvut tarjoavat suhteellisen itsenäisiä kokonaisuuksia. Automaatioalaa tuntematon lukija saa yleissilmäyksen alaan lukemalla luvun 2. Pelkästään ÄLY-teknologiaohjelman arvioinnista kiinnostuneelle lukijalle luvut 3 ja 4 sekä suositusten osalta luku 6.1 tarjoavat kattavan näkemyksen. Teknologiaohjelmatoiminnan kehittämisestä kiinnostunutta lukijaa puolestaan palvelevat luku 5 sekä luvun 6 yhteenveto täydennettynä tarvittaessa muilla luvuilla. 1.1 Arvioinnin kohde Arviointi käsittelee pääasiassa edellämainittuja Konenäkö-, Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset sekä erityisesti ÄLY Älykkäät automaatiojärjestelmät -teknologiaohjelmia. Muita automaatioalaan liittyviä ohjelmia ovat olleet mm. kappaletavara-automaation LASSI Light Assembly Industry 1996 1999 sekä luvussa 2.4.2 kuvattu joukko ohjelmia, joiden liityntäpinta automaatioalaan vaihtelee ollen kuitenkin lähinnä tekninen. Automaation konseptuaalisia haasteita käsitteleviä teknologiaohjelmia ovat olleet erityisesti Prosessi-integraatio 2000 2004 sekä Uudet teolliset toimintatavat 2000 2004. Konenäkö-teknologiaohjelma kehitti suomalaista konenäköön liittyvää liiketoimintaa ja osaamista. Sen kokonaisvolyymi oli 19,3 M ja siinä oli yhteensä 60 projektia. Ohjelman Tekes-rahoituksen kokonaismäärä oli 9 M. Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset -teknologiaohjelma puolestaan vahvisti soft computing -menetelmien osaamista ja soveltamista Suomessa. Varsinainen ohjelma käynnistettiin 1995, ja se kesti kahden vuoden jatkorahoituksen ansiosta vuoteen 1999. Ohjelman laajuus oli yhteensä 31 M, josta Tekesin osuus oli 19,3 M, ja ohjelmassa oli yhteensä 41 tutkimus- ja 106 tuotehitysprojektia. ÄLY Älykkäät automaatiojärjestelmät -teknologiaohjelma pyrki soveltamaan Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset -teknologiaohjelmassa otettuja menetelmällisiä edistysaskelia käytäntöön erityisesti tietoteknisen kehityskulun tarjoamia mahdollisuuksia hyödyntäen. Ohjelman kokonaisvolyymi oli n. 47 M, josta Tekesin osuus oli runsas puolet. Ohjelmassa oli n. 80 projektia. 1.2 Arvioinnin aineisto ja menetelmät Arviointi perustuu seuraaviin lähteisiin ja menetelmiin: 1. Konenäkö- ja Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset -ohjelmien loppu- ja arviointiraportit sekä muiden automaatioalan ohjelmien kirjalliset materiaalit 2. ÄLY-teknologiaohjelman kirjalliset materiaalit ja ohjelman www-sivut 3. Kysely ÄLY-teknologiaohjelmaan osallistuneiden projektien vastuuhenkilöille 4. Henkilöhaastattelut 5. ÄLY-teknologiaohjelman johtoryhmälle ja Tekesin henkilökunnalle järjestetyt työpajat 6. Keskustelut ohjelmapäällikön, Tekes-vastaavan ja vaikuttavuusarviointiyksikön edustajien kanssa 7. Muu kirjallisuus. ÄLY-teknologianohjelman kirjallisina materiaaleista käytettiin ohjelman valmisteluraporttia, johtoryhmän pöytäkirjoja, ohjelmapäällikölle toimitettuja projektikuvauksia, ohjelman loppuraportin luonnosta ja teknologiatiekarttatyön yhteenvetoa. Kysely toteutettiin www-pohjaisena helmi-maaliskuussa 2005. Kyselylomake on liitteenä 1. Kyselyssä selvitettiin vastaajan organisaation taustaa, projektin kohdentumista, projektin tuloksia ja siitä saatuja hyötyjä, ohjelmallisten rakenteiden merkitystä toimijoille sekä automaatioalan tulevaisuudenkuvia. Tutkimusprojektien vastausprosentti oli 83 ja yritysprojektien noin 50. 2
Arvioinnin yhteydessä haastateltiin 20 henkilöä. Haastateltujen henkilöiden lista on liitteessä 2. Ohjelman johtoryhmälle järjestettiin 2 työpajaa, 21.1. ja 23.3.2005. Ensimmäinen työpaja keskittyi automaatioalan yleiskuvaukseen ja jälkimmäinen ÄLY-teknologiaohjelman arvioinnin alustavien tulosten syventämiseen. Tekesin ohjelmatoiminnasta vastaavalle henkilöstölle järjestettiin työpaja ennakointityöstä teknologiaohjelmatoiminnassa 3.6.2005. Työpajojen osallistujat on lueteltu liitteessä 3. Arvioinnin teknisenä asiantuntijana toimi TkL Terhi Ylöstalo Teknillisen korkeakoulun Systeemitekniikan laboratoriosta. Edelläkuvatut työpaja- ja muut osallistavat menettelyt tähtäsivät erityisesti kerätyn aineiston verifiointiin ja aineistosta vedettyjen johtopäätösten laajapohjaiseen validointiin. Voidaan arvioida, että käytettävissä olleella aineistolla ja käytetyillä menetelmillä on pystytty luomaan suhteellisen kattava näkökulma automaatioalan ohjelmatoimintaan. 3
2 Automaatioalan yleiskuvaus 2.1 Automaatioala ja tarkastelun rajaus Automaation yleismääritelmän mukaisesti automaatio on havaintojen tekemistä ja niihin ennaltamäärätyllä tavalla reagoimista. Nykyään yleisesti alalla käytetyllä termillä älykäs ei ole tekemistä ihmisälyn kanssa: karkeasti ottaen automaatiota kutsutaan älykkääksi, mikäli se sisältää erilaisia ennaltamäärättyjä reagointitapoja sekä jonkin valintamekanismin sille, mitä reagointitapaa kulloinkin käytetään. Alunperin automaatiolla on ymmärretty teollisuustuotantoon liittyvää tuotantoprosessien ohjaamisen automatisoimista. Teollisuus hyödyntää automaatiota, koska se parantaa tuotteen laatua ja saantoa sekä prosessin energiatehokkuutta, henkilötehokkuutta ja ympäristövaikutuksia merkittävästi. Erikseen voidaan erottaa prosessiteollisuuteen liittyvä prosessiautomaatio, panosprosessien automaatio ja kappaletavara-automaatio. Suomalaisen prosessiteollisuuden automaatioosaamisen juuret ovat sotienjälkeisessä maan jälleenrakentamisessa, jolloin jouduttiin rakentamaan paljon uusia tehtaita ja voimalaitoksia. Jatkuva investointivarojen vähyys yhdistettynä suomalaisen koulutusjärjestelmän tuottamaan osaamiseen kaikilla koulutustasoilla on tuottanut jatkuvan kehittämisen periaatteen, jonka seurauksena mm. suomalaisen tehtaan kapasiteetti on sen elinkaaren loppupäässä tyypillisesti kaksinkertaistunut ja tehtaan järjestelmät ovat paremmassa kunnossa kuin tehdasta rakennettaessa. Ilmiö on kansainvälisesti ilmeisesti varsin ainutlaatuinen: muissa länsimaissa, erityisesti USA:ssa, investointivaroja on aina ollut niin paljon, että kehittämiseen ei ole ollut tarvetta, kun taas esim. Aasiassa pullonkaulana on tähän asti ollut investointien puuttumisen lisäksi osaamisen puute. Automaation merkityskenttä on kuitenkin viime aikoina laajentunut merkittävästi perinteisestä teollisuuden tuotannon ohjaamisen tukemisesta erilaisten teollisuutta sivuavien alojen, kuten rakennus-, työkone- ja liikenneautomaation kautta kohti aivan uusia, usein tuotantokeskeisten sovellusten sijaan ihmiskeskeisiä sovelluksia. Tällaisia ovat mm. erilaiset terveyteen ja turvallisuuteen liittyvät hyvinvointiteknologiat ja viihde- ja elämyskeskeinen liiketoiminta. Laajan määritelmänsä mielessä automaatio on viimeisen kymmenen vuoden aikana vyörynyt kaikkialle: kamerat, käsipuhelimet, kiinteistöt, autot ja lähes kaikki muut jokapäiväiseen elämäämme liittyvät kojeet ja laitteet sisältävät automaatiota. Samalla kun automaatio on siirtynyt tuotannosta tuotteeseen, on raja automaation, tietotekniikan, tietoliikennetekniikan ja myös sisällöntuotannon välillä hämärtynyt. Teollisuusautomaation lisäksi on alettu puhua kaiken automaatiosta. Tässä tarkastelun kohteena olevat ÄLY-teknologiaohjelma ja sitä edeltäneet Tekesin teknologiaohjelmat ovat kuitenkin keskittyneet selkeästi teollisuusautomaatioon. Niinpä tässä arvioinnissa keskitytään teollisuusautomaatioon, ja termillä automaatio viitataan aina teollisuusautomaatioon eli automaatioon, joka liittyy teolliseen tuotantoon tai liiketoimintaan. Useat automaatioalan nykytilanteen ymmärtämiseksi tärkeät alan tapahtumat keskittyvät 1990- ja 2000-luvuille. Raportissa tarkastellaankin 1990- luvun alkupuolen ja vuoden 2004 välistä aikaa. 5
2.2 Alan merkittäviä muutosvoimia tarkastelujaksolla 2.2.1 Muutokset toimintaympäristössä Tarkastelujakson alkupuolella 1995 Suomi liittyi EU:n jäseneksi. Avautuminen Eurooppaan aloitti yhtenä tekijänä globalisaatiokehityksen realisoitumisen myös Suomessa. Globalisaation yhtenä seurauksena on ollut teollisen tuotannon entistä suurempi kustannuspaine, joka on siirtänyt valmistusta teollisuusmaista Kiinaan ja muihin halvemman työvoiman maihin. Samalla myös kysyntä on kasvanut voimakkaasti näillä kasvavilla markkinoilla. Liittyminen Euroopan rahaliittoon v. 1999 ja liittymisen rahamarkkinoita stabiloinut vaikutus sekä valuuttariskin oleellinen pieneneminen helpottivat kansainvälisesti toimivien suomalaisyritysten liiketoimintaa. Suomeen nousi prosessiteollisuuden rinnalle merkittävä kysyntä elektroniikan kokoonpanoautomaatiolle. 1990-luvun loppupuolta ohjasi ns. teknohuuma ja siihen liittynyt merkittävä talouden ylikuumeneminen tieto- ja tietoliikennetekniikan sekä sisällöntuotannon aloilla Vuonna 2000 huuma raukesi ns. teknokuplan puhkeamiseen ja seuranneeseen laskusuhdanteeseen. Automaation kysynnän kasvuvauhti on Euroopassa tarkastelujaksolla hidastunut, kun taas Aasian ja Etelä-Amerikan kasvavat taloudet ovat lisänneet automaation kysynnän kasvuvauhtia näillä alueilla. 2.2.2 Tekniset muutokset 1990-luvun alun erikoisratkaisuista on tarkastelujaksolla siirrytty vakioalustoille: erityisesti PC:n aseman vakiintuminen laskenta- ja toteutusalustana sekä automaatioalalla vihdoinkin saavutetut kenttäväylästandardit (joita tosin edelleen on useita) ovat olleet tärkeitä kehityskulkuja. 1990-luvun puolivälissä yleistynyt internet ja myöhemmin yleistyneet mobiilitekniikat ovat tarjonneet täysin uudenlaisia sovellusmahdollisuuksia. Muutosta on kuitenkin leimannut teknohuumaan liittynyt ylioptimismi muutosnopeuden suhteen. Anturitekniikan ja sensoreiden halventuminen on johtanut tilanteeseen, jossa prosesseista voidaan kerätä erittäin suuria määriä mittauksia. Mittausten sisältämän informaation tunnistaminen vaatii kuitenkin uusia menetelmiä. Tekninen kehitys mahdollistaa ja liiketoiminnalliset muutokset vaativat automaation fokuksen nostoa laitteen ja tuotantolinjan säädön tasolta tehtaan, yrityksen ja alihankkijoiden sekä asiakkaiden muodostamien verkostojen tasolle. 2.2.3 Liiketoiminnalliset muutokset Erityisesti kappaletavara-automaatiossa tuotantosyklit nopeutuvat ja tuotettavat tuotteet personoituvat tarpeen painopiste on siirtymässä steady-state-tuotannosta nopeaan konfiguroitavuuteen. Yleisiä liiketoimintatrendejä ovat ulkoistaminen, vetäytyminen omaan ydinosaamiseen ja verkostoituminen. Automaatiotoimittajien asiakasyritysten koot ovat kasvaneet. Isot asiakkaat vaativat isoja toimittajia myös automaatioalan yritykset ovat kasvaneet. Globaali toimituskyky on suurilla toimijoilla oleellista. Teknisestä laitemyynnistä edetään kohti palvelun ja asiakkuuksien hallintaa. 2.3 Automaation kenttä tällä hetkellä 2.3.1 Organisoituminen arvoketjuista veturiverkostoksi Ohjelmatoiminnan arvioimiseksi on tarpeen ymmärtää myös toimialan organisoitumista ja toimijoiden välisiä suhteista. Automaatioalaa voidaan 6
luonnehtia veturiyritysvetoiseksi verkostotoimialaksi. Suuret veturiyritykset ovat usein fokusoituneet tiettyyn soveltavaan toimialaan, jolle ne tarjoavat laitteistoja, järjestelmiä ja palveluita. Pk-yritykset ja tutkimustahot asioivat veturiyritysten, toistensa ja automaation käyttäjien kanssa. Toisaalta alueelliset automaation tarvitsijat asioivat tyypillisesti alueellisten toimijoiden kanssa ja samankokoiset tarvitsijat asioivat samankokoisten tarjoajien kanssa. Kansainväliset suomalaiset toimijat verkottuvat usein paikallisten pk-yritysten kanssa, mutta tarjoavat myös suomalaisille pk-yrityksille kansainvälistymiskanavan omien alihankintojensa kautta. Materiaalien, pääoman ja työvoiman lisäksi keskeinen tuotannontekijä on osaaminen ala kuuluu osaamisintensiivisiin toimialoihin. Kuvassa 2.1 on havainnollistettu tästä näkökulmasta automaatioalan toimijoita ja vuorovaikutuksia. Suomalaisen automaatioteollisuuden metsäteollisuuden toimialaosaaminen sekä myöhemmin suomalainen insinööriosaaminen ja ilmeisesti myös sen kansainvälisesti kohtuullinen hinta ovat houkutelleet useita globaaleja toimijoita Suomeen mutta samalla myös mahdollistaneet sellaisten syntymisen suomalaisista aineksista. Asemat on otettu mm. fuusioiden (esim. Metso-konserni), yrityskauppojen (esim. Honeywell Altim Control) ja tutkimuskeskusten perustamisen (esim. ABB) kautta. Suomalaisten toimijoiden päätöksentekovalta, pysyvyys tai olemassaolo konsernien sisällä ei kuitenkaan ole millään muotoa itsestäänselvää vaan jatkuvan sisäisen kilpailun tulosta. Automaation kysyntä syntyy mahdollisuudesta tuottaa laadukkaita tuotteita hyvällä saannolla sekä tuotantoprosessin energiatehokkuudesta, henkilötehokkuudesta ja automaation suotuisista ympäristövaikutuksista. Nykyaikana ajatus kilpailukykyisestä teollisuustuotannosta ilman automaatiota on täysin mahdoton. Eri alojen tuotannon erilaisesta luonteesta ja teknisistä eroista johtuen automaatio kohdistuu tietyille toimialoille, joilla vallitseva paradigma on joko prosessi-, panos- tai kappaletavara-automaatio. Jako on kuitenkin ilmeisesti menettämässä merkitystään osa-alueiden lähestyessä toisiaan: esimerkiksi elintarviketeollisuus on jo pitkään yhdistänyt panos- ja kappaletavara-automaatiota tuotteen tuotannon ja pakkaamisen kautta. Kuva 2.2 havainnollistaa erilaisia automaation käyttäjiä ja kytkentöjä automaatioon. Osaaminen PK PK PK PK Veturiyritys Automaation Kysyntä PK Materiaalit Tutk Tutk Tutk Veturiyritys Automaatiota = ohjelmistot = laitteet = palvelut = tutkimus Tutk Pääoma Tuotto Kuva 2.1. Automaatioalan toimijat ja niiden väliset vuorovaikutukset. 7
Automaatio K ä y t t ä j ä t Prosessiautomaatio T o i m i a l o j a Esim. paperiteollisuus Kysyntä (Osto-osaaminen) Panosautomaatio Esim. elintarviketeollisuus (Tuotannontekijät) Kappaletavaraautomaatio Esim. elektroniikkateollisuus Pk-yrityksistä globaaleihin toimijoihin Kilpailukykyisiä tuotteita Pääoma Tuotto Kuva 2.2. Automaation käyttäjät. Globalisoitumisen aikaan voidaan esittää kysymys suomalaisen automaatio-osaamisen merkityksestä suomalaiselle teollisuudelle. Globaaleille suomalaisille toimijoille automaatiotoimittajan kansallisuudella ei liene keskeistä merkitystä (ellei sellaiseksi lueta esimerkiksi valtioiden suosituksia tai jopa määräyksiä yhteistyöstä paikallisten toimijoiden kanssa), mutta suurelle joukolle automaatiota käyttäviä pk-yrityksiä paikallisten olosuhteiden, erityiskysymysten ja toimintatapojen tunteminen, toimialasidos ja käyttäjän ja tarjoajan sama mittakaava ovat erittäin tärkeitä kysymyksiä. Voidaan olettaa, että suomalaiset automaatioalan pk-yritykset ovat muun suomalaisen pk-teollisuuden elinehto. Se, että kokemusta ja osaamista automaatiosta on Suomessa, on etu toiminnan kehittämiselle suomalaisissa yrityksissä. 2.3.2 Soveltavan toimialan merkitys Monilla automaation tarjonnan veturiyrityksillä on liiketoimintaa myös tietyn sovellusalan arvoketjun muilla kuin automaatiotasolla. Tutkimusja tiedonvaihtonäkökulmasta automaation toimijoiden organisoituminen automaatioalaksi on kuitenkin keskeistä. On muistettava, että tuotannossa automaatio itsessään ei riitä liiketoiminnan perustaksi vaan on aina osa sitä. Monet automaation komponentit ovat alasta riippumattomia, mutta lopullinen konfiguraatio on aina alaspesifinen. Toimialan entisestään korostunut merkitys näkyy mm. muutoksena messutoiminnassa: monet aiemmin kukoistaneet kansainväliset automaatioalan messut ovat kuihtuneet ja niiden tilalle automaatioalan merkittäväksi forumiksi ovat nousseet toimialakohtaiset messut. Kehitys lienee myös laajempi merkki teknologiaorientaation muuttumisesta palveluorientaatioksi. Automaatiotoimittajan on siis menestyäkseen fokusoiduttava ja tunnettava ala, jolla se toimii. Monissa maissa on kehittynyt soveltavan teollisuudenalan automaatio-osaamista. Esimerkiksi Norjassa laiva-automaatio on merkittävässä roolissa. Automaation näkökulmasta Suomen erityinen vahvuus on metsäteollisuus. Suomalaisilla toimijoilla on globaali asema kaikissa alan arvoketjujen merkittävissä lenkeissä. Osaltaan tämä johtuu esimerkiksi automaatiosektorilla siitä, että metsäteollisuus on kansainvälisesti volyymeiltaan vain murto-osa öljy- tai elintarviketeollisuudesta, joihin useiden alan suurten toimijoiden mielenkiinto kohdistuu. Toisaalta suomalainen jatkuvan kehityksen perinne on syventänyt merkittävästi alan prosessitietämystä, joka on aina tärkeää sovellettaessa mitä tahansa menetelmää. Kehitys voi joillakin aloilla olla myös vastakkaista: substanssiosaaminen ja automaation 8
tarve synnyttävät yritykseen automaatio-osaamista, josta saattaa syntyä jopa yrityksen ydinosaamista (esimerkiksi Outokumpu Oyj) tai uusi yritys. Suomalaisen teollisuusautomaatio-osaaminen ja kansainvälinen menestys on perustunut siis voimakkaasti yhden toimialan, metsäteollisuuden, tuntemukseen ja siihen sitoutumiseen. Viime aikoina erityisesti suomalainen tietoliikenneosaaminen on kuitenkin avannut uusia läpi automaatiokentän ulottuvia mahdollisuuksia. Esimerkiksi Nokian maine mobiiliosaajana tarjoaa Suomelle mahdollisuuden nousta mobiiliteknologioiden eturivin hyödyntäjäksi automaatioalalla. Näiden mahdollisuuksien hyödyntäminen nykyisenlaisessa erikoistumis- ja ulkoistamiskehityksessä on kuitenkin kaikkea muuta kuin itsestäänselvää. Teknologialähtöisen ratkaisukeskeisen lähestymistavan lisäksi tarvitaan erittäin voimakas ongelmalähtöinen asiakasnäkökulma ja laaja kysynnän kytkentäpinta. 2.3.3 Kappaletavara-automaatio on oma erityisalansa Elektroniikkateollisuuden ja erityisesti Nokian nousun seurauksena uutena mahdollisuutena prosessiteollisuuden rinnalle Suomessa on noussut elektroniikka-alan kokoonpanoautomaatio, joka on kappaletavara-automaation erityisala. On mahdollista, että se synnyttää ympärilleen samantyyppisen kappaletavara-automaatio-osaamisen kysynnän kuin metsäteollisuus on synnyttänyt prosessiautomaatiolle. Alan haasteet ovat kuitenkin tyystin erilaiset: Tuotantosyklit ovat äärimmäisen lyhyitä verrattuna prosessiautomaatioon, jolloin toteutuksen painopiste on steady-state-tuotannon sijaan uudelleenkonfiguroinnissa. Monen keskeisen kokoonpantavan tuotteen markkinat ovat kasvavassa määrin halvan ihmistyövoiman maissa. Tuotannon hakeutuessa lähelle markkinoita automaatio joutuu kilpailemaan ihmistyövoimaa vastaan. Ihminen on toimilaitteidensa, näkökykynsä ja prosessointikapasiteettinsa suhteen ylivertainen toimija moniin työvaiheisiin. Laajemmin tarkasteltuna kappaletavara-automaatio eroaa prosessiautomaatiosta merkittäviltä osin. Se on luonteeltaan heterogeenisempi ja voimakkaammin sovellusalakohtainen. Siinä missä prosessiautomaatiota on Suomessa ollut puoli vuosisataa, kappaletavara-automaatiota on laajemmassa mittakaavassa tuotettu vasta muutama vuosikymmen. Kappaletavaratuotannossa valmistusjärjestelmiltä vaaditaan usein myös suurempaa joustavuutta, koska tuotteita voidaan tilata pienissäkin sarjoissa. Pienissä kappaletavara-automatisointiprojekteissa, esimerkiksi konepajateollisuudessa, loppukäyttäjä osallistuu usein automaation suunnitteluun ja toteutukseen. Kappaletavara-automaatiossa ei ole samanlaisia geneerisiä komponentteja kuten esimerkiksi säätöventtiilit ovat prosessiautomaatiossa. Erilaisissa älykkäissä laitteissa ja koneissa on yleensä valmiiksi integroituna perusautomaatio. Robottia voidaan ehkä pitää kappaletavarapuolen geneerisimpänä komponenttina, mutta sen yleisyys ja monikäyttöisyys johtuvat sen ohjelmoitavuudesta sekä siihen kiinnitettävistä erilaisista toimilaitteista. Kappaletavara-automaatiota on perinteisesti käytetty yksittäisten kappaleiden massatuotannossa. Tyypillisiä automatisoituja työvaiheita ovat esimerkiksi hitsaus, pakkaus ja varastointi. Valmistettavien tuotteiden räätälöinti asiakastilausten mukaisiksi eli massaräätälöinti vaatii monesti joustavaa automaatiota. Massaräätälöinnissä käytetään usein robotiikkaa ja ohjelmoitavia koneita sekä älykkäitä ohjausjärjestelmiä. Yksittäistuotanto toteutetaan usein käsityön avulla. Kappaletavara-automaatiota käytetään tyypillisesti auto-, metalli-, sähkö- ja elektroniikka-teollisuudessa, mutta myös esimerkiksi vaatetus- ja puusepänteollisuudessa. Joillakin teollisuuden aloilla on sekä virtaavien aineiden että kappaleiden käsittelyä, jotka vaativat sekä prosessi- että kappaletavara-automaation tuntemusta. Kännyköiden ja muidenkin kulutuselektroniikkalaitteiden mallistojen jatkuva uusiutuminen vaatii valmistus- ja kokoonpanolinjoilta yhä enemmän joustavuutta. Kun malleja on paljon ja valmis- 9