Manufacturing industry in digital transformation

Data is power and capital in the digital world. Data can provide the basis for new services, can be used for the development of existing products or the creation of new ones, and can enable us to learn more about our customers, enhance existing customer relationships or discover new markets. Manufacturing industry has traditionally been about selling machines and devices, while life cycle services tend to cover after-sales service and the sale of spare parts. The digital revolution is transforming old practices and turning the business environment and work at the customer interface upside down.

Data is easy to collect and store, but little is being done to exploit it in the development of business activities or of products, services and processes. This is due to the fragmented nature and uneven quality of the data collected and a lack of the required analytical skills. Companies are often still unclear about what, or what kind of, data they hold. Sensibly combining data of various quantities and from various sources is difficult. Companies may also be unclear about the quality or value of the data they hold.

Using digital technology to transform services into service businesses has become topical among SMEs in the manufacturing sector. A huge challenge lies in transforming into a digital business on the one hand, and making the leap from being a product manufacturer to a service business on the other. Thought must be given to the ramifications of such a change for the firm’s management, operations, tasks, skill requirements and cooperation, whether internally or at company-network level. Issues to be considered include how structural and functional changes and the adoption of new skills can be planned and implemented in a managed way that keeps employees on board with the transformation. However, digitalisation is not an end in itself – solutions must also be considered from the perspective of added value for the customer and business.

Digitalisation also offers new solutions and business models for firms engaged in developing their productivity and turnaround times. Maximal use of 3D models and digital information throughout the supply chain should be explored at the design-production interface. Interfaces between companies and systems are challenging; digital communications often fail to cross such interfaces, while the same data is fed several times into multiple systems within silos. By analysing the flow of information within the order-delivery process, an overall picture can be obtained of the consistency of data flows, and of the cost effects of information blockages on general productivity.

The Smart Machines and Manufacturing Centre (SMACC) of VTT Technical Research Centre of Finland Ltd and Tampere University of Technology focuses on the challenges posed for manufacturers, particularly SMEs, by the digital transformation. Experts from SMACC have developed tools and methods using which companies can quickly build an overall picture of the potential offered by digitalisation from both the business and technology perspective, as well as a clear roadmap for taking the digital leap and for the practical implementation of what follows.

Jyrki_Poikkimaki_2Jyrki Poikkimäki

Key Account Manager

Valmistava teollisuus digimurroksessa

Digitaalisessa maailmassa tieto on valtaa ja pääomaa. Tiedon varaan voidaan rakentaa uusia palveluita, tietoa voidaan käyttää nykyisten tuotteiden kehittämiseen tai uusien tuotteiden synnyttämiseen, tiedon avulla opitaan lisää asiakkaasta ja voidaan parantaa nykyisiä asiakassuhteita tai etsiä uusia markkinoita. Perinteisesti valmistavassa teollisuudessa on totuttu myymään koneita ja laitteita. Elinkaaripalvelut kattavat pääsääntöisesti varaosamyynnin ja huoltopalvelut. Digitalisaatio muuttaa totuttuja toimintatapoja, sekä mullistaa liiketoimintaympäristöä ja toimintaa asiakasrajapinnassa.

Dataa on helppo kerätä ja tallentaa, mutta toistaiseksi sitä ei juurikaan hyödynnetä liiketoiminnan tai tuote-, palvelu- ja prosessien kehityksessä. Syynä ovat kerätyn datan hajanaisuus, vaihteleva laatu ja analysointiosaamisen puute. Yritykselle voi olla epäselvää, millaista dataa sillä on hallussaan, tai minkä datan se omistaa itse. Erimitallisia ja eri lähteistä kerättyjä tietoja on vaikea yhdistellä järkevästi. Yritys ei välttämättä tiedä minkä laatuista tai arvoista sen hallussa oleva data on.

Palveluksien muuttaminen palveluliiketoiminnaksi ja digitalisaation hyödyntäminen tässä kehityksessä on valmistavan teollisuuden pk-yrityksissä ajankohtaista. Kokonaisvaltainen muutos digitaaliseen liiketoimintaan ja toisaalta tuotevalmistajasta palveluita tuottavaksi yritykseksi on iso haaste. Muutoksen merkitystä ja vaikutuksia johtamiseen, toimintoihin ja tehtäviin, osaamistarpeisiin ja yhteistyöhön niin yrityksen sisällä kuin verkostoissa on tärkeää pohtia. Tarkasteltavia kysymyksiä ovat muun muassa miten rakenteelliset ja toiminnalliset muutokset sekä uuden osaamisen omaksuminen suunnitellaan ja otetaan haltuun yrityksessä niin, että ihmiset pääsevät muutokseen mukaan ja että muutos voidaan toteuttaa hallitusti. Digitalisaatio ei kuitenkaan ole itsetarkoitus, vaan ratkaisuja on syytä pohtia liiketoiminnan ja asiakkaille tuotetun lisäarvon näkökulmista.

Digitalisaatio tarjoaa myös uusia ratkaisuja ja toimintamalleja tuottavuutta ja läpimenoaikoja kehitettäessä. Suunnittelun ja tuotannon rajapinnassa on hyvä tarkastella 3D-mallien ja digitaalisen tiedon hyödyntämistä maksimaalisesti koko toimitusketjussa. Yritysten ja järjestelmien väliset rajapinnat ovat haasteellisia. On tyypillistä, että digitaalinen tiedonkulku rajapinnoissa katkeaa ja samaa tietoa syötetään eri järjestelmiin useita kertoja. Analysoimalla tiedonkulkua tilaus-toimitusprosessissa saadaan kokonaiskuva tiedonkulun yhtenäisyydestä ja voidaan arvioida puutteellisen tiedonkulun kustannusvaikutuksia kokonaistuottavuuteen.

VTT:n ja Tampereen teknillisen yliopiston Älykkäiden koneiden ja valmistuksen osaamiskeskittymässä (SMACC) on perehdytty valmistavan teollisuuden digitalisaatiohaasteisiin etenkin pk-yritysten näkökulmasta. SMACC:n asiantuntijat ovat kehittäneet työkaluja ja menetelmiä, joiden avulla yritys saa nopeasti kokonaiskuvan digitalisaation tuomista mahdollisuuksista niin liiketoiminnan kuin teknologian näkökulmista sekä selkeän etenemissuunnitelman digiloikkaan ja sen toteuttamiseen käytännössä.

Jyrki_Poikkimaki_2Jyrki Poikkimäki

Asiakaspäällikkö

 

Teollisen 3D-tulostuksen kenttä muuttuu – oletko muutoksessa mukana?

3D-tulostaminen nousi lähes kaikkien tietoisuuteen vuonna 2013, jolloin kuluttajien 3D-tulostus oli Gartnerin niin kutsutun hype-käyrän huipulla. Teknologiaa on kuitenkin taustalla kehitetty jo pitkään. 3D-tulostamisen teollinen hyödyntäminen lisääntyy noin 30 prosentin vuosivauhdilla ja erityisen voimakasta kasvu on ollut metallien tulostamisessa. Teknologian kehittyessä teollinen käyttöönotto laajenee, ja uusia sovelluksia kehitetään koko ajan lisää. Tämän myötä myös suomalaisessa konepajateollisuudessa sekä pk- että suuret kansainväliset yritykset näkevät entistä enemmän uusia mahdollisuuksia 3D-tulostamisen hyödyntämisessä.

3D-tulostuksen portaat

3D-tulostuksen teollinen käyttöönotto noudattaa tyypillisesti kolmiasteista portaikkoa. Ensimmäisessä vaiheessa tulostusta käytetään prototyyppien teossa, nopeuttamassa tuotekehitystä ja parantamassa lopputuotteiden ominaisuuksia. Merkittäviä kustannussäästöjä saavutetaan toiminnallisten mallien avulla, kun mahdolliset suunnittelun puutteet voidaan karsia mahdollisimman varhaisessa vaiheessa. Samalla opitaan lisää teknologian mahdollisuuksista ja rajoituksista. Toisella portaalla valmistetaan työ- ja apuvälineitä lopputuotteiden valmistukseen ja kokoonpanoon. Esimerkiksi muottien ja muotti-inserttien valmistaminen tulostamalla on erittäin mielenkiintoinen vaihtoehto muun muassa sen vuoksi, että tulostetun muotinosan jäädytyskanavisto voi seurata valettavan kappaleen pintaa ja tuottaa siten tehokkaan lämmönhallinnan muotissa, mikä tehostaa tuotantoa. Niin ikään muotin nopea toimitus saattaa olla monesti keskeinen kilpailukykytekijä.  3D-tulostuksen kolmannella portaalla fokus on toiminnallisten lopputuotteiden valmistuksessa.

3D-tulostus lopputuotteiden valmistuksessa

Metallien tulostaminen on vielä suhteellisen kallista johtuen aika hitaasta kasvatusnopeudesta ja kalliista laiteinvestoinneista. Jotta lopputuotteen valmistaminen tulostamalla on taloudellisesti järkevää, teknologian tulee tarjota uusia mahdollisuuksia perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna. Eräs tällainen etu on kevyet komponenttirakenteet. Tulostuksessa pystytään hyödyntämään lähes täysimittaisesti optimoinnin tuottamat uuden tyyppiset rakenteet, joita on mahdotonta tai erittäin hankalaa valmistaa perinteisin menetelmin. Erityisen kiinnostavaa tämä on ilmailuteollisuudelle, mutta painon vähentäminen voi tuottaa merkittäviä säästöjä monella muullakin sektorilla. VTT:n demonstraatiossa venttiililohko keveni 66 % optimoinnin ja tulostuksen seurauksena. Tulostamalla samaan komponenttiin voidaan liittää useita toimintoja ja vähentää kokoonpanoa, mikä nopeuttaa prosesseja sekä vähentää vaurioalttiiden liitosten määrää lopputuotteessa. Muita hyötyjä ovat muun muassa nopeammat toimitusajat, mahdollisuus yksilöidä tai kustomoida tuote sekä hieman pitemmällä tähtäimellä hajautettu tarpeen mukainen valmistus. VTT tekee tutkimusta ja kehitystä yhdessä yritysten kanssa liittyen näihin uusiin mahdollisuuksiin. Käynnissä on esimerkiksi projekti, jossa selvitetään digitaalisten varaosien käyttöön liittyvää teknologista ja liiketaloudellista potentiaalia.

Kenttä muuttuu fuusioiden ja yhteistyön myötä

Viimeisten vuosien aikana olemme kuulleet maailmalta uutisia merkittävistä kansallisista panostuksista 3D-tulostuksen kehittämiseen ja hyödyntämiseen. Esimerkkeinä mainittakoon vaikkapa USA:n America Makes -instituutti ja Singaporen merkittävät panostukset teknologiaan. Laitevalmistajien kentässä on myös tapahtunut fuusioitumisia ja uusia, entistä isompia toimijoita on tullut mukaan kilpailuun. Muovien tulostamisen osalta on mielenkiintoista seurata, mitä kansainvälisten jättien kuten Hewlet-Packardin ja Canonin mukaantulo tälle kentällä tuo tullessaan. Metallien tulostamisen osalta General Electricin tuore ilmoitus aikeista ostaa sekä saksalainen SLM Solutions että ruotsalainen Arcam tulee muuttamaan kenttää varmasti, mutta mitä muutokset tarkoittavat käytännössä jää vielä nähtäväksi. Ostoaie kertoo vahvaa viestiä kyseisen suuryrityksen näkemyksistä teknologian strategisesta merkityksestä.

Myös Suomessa tapahtuu. VTT:n 3D-tulostukseen liittyvät laitteistot saivat juuri uudet tilat Espoon Otaniemestä Aalto-yliopiston vastaavien tilojen yhteydestä. VTT tarjoaa asiakkailleen metallien tulostamisen koko valmistusketjun alkaen räätälöidyn jauheen atomisoinnista ja komponentin suunnittelusta ja optimoinnista päättyen valmiin komponentin viimeistelyyn ja testaukseen. Erityisesti pk-yrityksiä palveleva Älykkäiden koneiden ja valmistuksen osaamiskeskittymä, SMACC yhdistää VTT:n ja Tampereen teknillisen yliopiston (TUT) korkeatasoisen valmistusteknisen tutkimusosaamisen helposti lähestyttäväksi yhden luukun periaatteella. VTT tekee 3D-tulostuksen saralla tiivistä tutkimusyhteistyötä myös Aalto-yliopiston kanssa tavoitteenaan palvella asiakaskuntaa entistä laajemmin.

pasi_puukko

Pasi Puukko

Tutkimustiimin päällikkö