Reshaping business models for digital era in manufacturing industries

Digitalization and Internet of Things (IoT) are shaping nowadays the industrial economy and it is said to be a driving force for a fourth industrial revolution. The traditional business functions should be restructured. A successful organization needs diversity amount employees and innovative resource combinations should be created from individual competencies. This study indicates that manufacturers’ entire business model should be redefined for being successful and competitive in the future.

Digitalization is forcing companies to redefine and rethink nearly everything they do. The traditional business functions, such as product development, IT, manufacturing, logistics, marketing, sales, and after-sales service, are being redefined. Starting from product development, the increasing of embedded intelligence in product requires competencies and integration of several disciplines: mechanical, electronic and software. In addition to being multi-disciplinary, the development of complex systems is usually multi-life cycle, multi-site and multi-organization at the same time. Marketing and sales will have completely new ways for operations as digitalization, virtual reality and other new tools can support the operations. After-sales is moving already more and more towards automated sensor data based analytics, which makes possible entire new predictive service models.

Observations from the practice indicate, that today the competencies might not fit in the future requirements and for searching solutions for digitalization opportunities and creating new value for customers. Diversity among employees can create better performance results with creative tasks such as innovations, product development or targeting new markets. Manufacturers will have to hire experts in applications engineering, user interface development, and systems integration, and, most notably, data scientists capable of building and running the automated analytics that help translate data into action. New competencies will be the base for the new kind of organizational structures. Because of the growing volume, complexity, and strategic importance of data, it is no longer desirable or even feasible for each business function to manage data by itself, build its own data analytics capability, or handle its own data security. To get the most out of the new data resources, many companies are creating dedicated data groups that consolidate data collection, aggregation, and analytics, and are responsible for making data and insights available across functions and business units. This new organization unit could be called Unified Data Organization. The second new unit will be Dev-Ops (a clipped compound of “development” and “operations”), which emphasizes the collaboration and communication of both developers and operations personnel. The third new organization unit will be Customer Success Management, which is responsible for managing the customer experience and ensuring that customers get the most from the product. This new unit is extremely important, when moving towards service business and product as a service operation models.

At the end, manufacturers’ entire business model should be redefined for being successful and competitive in the future. Value proposition in the future will be based on the Digital or Smart connected products and digital life-cycle services. Basic product will be supported by Tailored performance service offerings and Right timed product-service deliveries. Customer Success Management (CSM) unit will define analytics based customer segments locally and globally. On the supply side, selected performance and value creation partners will be defined, as well sustainable production partners. For the logistics and supply chain the agile demand-driven supply chain partners are needed. Physical transport is not sustainable and cost efficient, so in global business, still the utilization of local resources will be important. Key activities are Streamlined customer processes through innovation, production, problem solving and networking, as well the Business data management. Key resources are organized in new ways with taking care of entire new organizational units, as mentioned in earlier chapters. In revenue side, new performance and value based revenue models will be formed. On the cost side, efficiency and sustainability are the key targets. As a conclusion of literature and case studies findings, the elements of future business model are listed on following Figure.

Jukka Hemilä

Manufacturing Industries Business Model for digital era.

Digitalization is a major opportunity and strategic investment that often requires renewal of the business strategy. The digitalization itself should not be the driver, but the opportunities created by digitalization. Practitioners should analyze the future customer value, what is valued by customer in the future, which kind of technologies, products and services create added value for the individual customers. New kind of competencies are needed in successful organizations and HR will have to rethink many aspects of organizational structure, policies, and norms. In modern industrial ecosystem, companies should still focus on core business and non-core areas should be outsourced. It is time to redefine business model according the future customer value and needs.

This blog post is based on the published conference article:

Hemilä, Jukka (2016): “Reshaping Business Models for Digital Era in Manufacturing Industries Supply Chains”, The Proceedings of 7th International Conference on Operations and Supply Chain Management (OSCM), Phuket, Thailand, 18 – 21 December 2016.

Jukka Hemilä, Senior Scientist, VTT Technical Research Center of Finland

Industry 4.0, Factories of Future ja ISO 9001 – Valmistaminen ja mittaaminen murroksessa

Teollinen valmistaminen on ollut jo pitkään muutoksen kourissa. Ensin valmistus siirtyi laajalti Aasiaan. Nyt uudet trendit kuten Industry 4.0 ja Factories of Future muovaavat ajattelua ja uusien valmistuslinjojen suunnittelua. Samaan aikaan Euroopassa ja USA:ssa yritykset ja poliitikot kamppailevat modernin teollisen valmistamisen palauttamiseksi takaisin vanhoihin teollisuusmaihin. Kaikista vanhoista teollisuusmaista valmistaminen ei ole tosin suuressa mittakaavassa lähtenytkään. Muun muassa Saksa on jopa kasvattanut teollista valmistamista tällä vuosituhannella. Saksan kilpailuetu moneen muuhun eurooppalaiseen maahan verrattuna on erinomaisena koettu laatu, josta ollaan oltu valmiita maksamaan hieman ylimääräistä. Saksalaiset ovatkin tunnettuja tarkkuudestaan ja laatuajattelustaan.

Tulevaisuuden älykkäiden tehtaiden ajatellaan koostuvat laitteista, jotka kommunikoivat keskenään ja ihmisen kanssa reaaliaikaisesti internetin yli. Tiedonsiirtoa ja keskustelua käydään tuotannon ohessa myös arvoketjussa ylös- ja alaspäin parhaimmillaan aina asiakkaalle asti. Robottien ja muiden automatisoitujen valmistussolujen seassa on iso määrä erilaisia antureita ja mittalaitteita, joiden tietoa käytetään valmistuksen laadun seuraamiseen ja tuotantoparametrien ohjaamiseen. Teollisuuskonsulttitalo Frost & Sullivan monien muiden ohella uskoo, että on tapahtumassa paradigman muutos: mittaaminen siirtyy enenevässä määrin pois perinteisistä tehtaan mittaushuoneista linjalla tehtäviin automaattisiin ns. inline-mittauksiin.

Miksi tuotantoa tai tuotteita ylipäätään mitataan? Perimmäinen syy on tietysti tuotannon laadun seuraaminen ja ylläpito. Toimiva laadunhallinta tarkoittaa sitä, että ulkoiselle tai sisäiselle asiakkaalle saadaan valmistettua tuotteita, jotka täyttävät tuotespesifikaatiot, joilla ne on tilattu. Ei tehdä ylilaatua mutta pidetään asiakasreklamaatiot minimissään. Mistä toimiva laadunhallinta taas koostuu? Konepajateknisessä valmistuksessa laatu lähtee työstökoneiden (kuten koneistuskeskusten, jyrsin- tai avarruskoneiden, ym.) varmistetusta koneistustarkkuudesta, joka koostuu muun muassa asteikkojen, liike- ja kohtisuoruusvirheiden mittauksesta ja kompensoinnista. NC-ohjattujen työstökoneiden, tehtävänä on tuottaa vuodesta toiseen tasalaatuisia kappaleita. Siksi koneiden laaduntuottokykyä on seurattava säännöllisesti ja konkreettisesti. Tämän lisäksi tarvitaan täydentävää tuotantoa seuraavaa mittausta esim. kriittisten mittojen tarkastamista linjalla tai mittaushuoneessa.

Tulevaisuuden tehtaissa pyritään mittaaminen integroimaan tuotannon oheen nopean ja joustavan toiminnan mahdollistamiseksi. Tällöin mittalaitteet ovat joko räätälöityjä tiettyä tarkoitusta varten tai ne ovat monikäyttöisiä kullekin tuotetyypille erikseen ohjelmoituja linjalle sijoitettuja laitteita esim. koskettavia tai optisia koordinaattimittauskoneita.

Mittaaminen on siis elintärkeää tehtaan tai konepajan tuotantokyvyn ylläpidolle ja laadunhallinnalle nyt ja tulevaisuudessa oli kyse sitten modernista integroidusta mittaussolusta tai perinteisemmästä mittaamisesta. Mittausten tulosten perusteella tehdään päätöksiä tuotannon parametreista tai vaikkapa valmistustavan valinnasta. Päätetään myös se, että ovatko jo valmiit tuotteet spesifikaatioiden mukaisia, vai pitäisikö niitä muokata vai jopa täysin hylätä. On siis tärkeää, että mittaustulokset, joihin päätökset perustuvat, ovat mahdollisimman oikeita.

Isot yritykset tahtovat, että alihankkijat pystyvät toimittamaan tasaisesti halutun laatuista tuotetta. Yleinen tapa varmistaa tämä on päähankkijan suorittama alihankkijan auditointi. Auditoinnissa käydään läpi alihankkijan laadunhallintajärjestelmä ja tarvittaessa puututaan siinä havaittuihin puutteisiin. Yksi vaihtoehto auditoinnille on alihankkijan ylläpitämä sertifioitu laatujärjestelmä esim. ISO 9001. Tällöin sertifioijan tehtävänä on tarkistaa, että alihankkijan toimintatavat täyttävät ISO 9001 -vaatimukset.

Mitä ISO 9001 sitten sanoo mittausten laadunvarmistamisesta; vuonna 2015 päivitetty ISO 9001 kohdassa 7.1.5.2 hieman epämääräisesti seuraavaa:

Jos mittausten on vaatimusten mukaan oltava jäljitettäviä tai jos organisaatio pitää jäljitettävyyttä olennaisena osana mittaustulosten paikkansapitävyyden varmistamista, mittauslaitteet on  a) kalibroitava tai todennettava tai sekä kalibroitava että todennettava joko määräajoin tai ennen käyttöä verraten mittanormaaleihin, jotka ovat jäljitettävissä kansainvälisiin tai kansallisiin mittanormaaleihin. Jos tällaisia mittanormaaleja ei ole, kalibroinnin tai todentamisen perusteet on säilytettävä dokumentoituna tietona. ” jne.

Tässä standardin tekijöiden muotoilu on hieman epäonnistunut. Kohdan alun voi joku tulkita jopa niin, että jäljitettävä mittalaitteiden kalibrointi ei ehkä olisikaan pääsääntöisesti tarpeen vaan vasta, jos harkinta niin osoittaa. Kyseessä voi olla myös suomennoksen tuoma sävyero.

Milloin mittausten on vaatimusten mukaan oltava jäljitettäviä? Tai milloin organisaatio ei pitäisi jäljitettävyyttä olennaisena osana mittaustulosten paikkansa pitävyydelle? Valmistaja ja asiakas voivat tietysti aina sopia, että jonkin oleellisen parametrin mitta-asteikko on verrannollinen erikseen sovittuun referenssiin tai teollisuuden de facto -mittanormaaliin. Näin tapahtuu monesti etenkin paperi- ja puolijohdeteollisuudessa. SI-yksiköiden sijaan käytetään vaikkapa erillisestä asiakkaan omasta ns. golden-standardista johdettuja yksiköitä. Tämä varmistaa, että tilattu tuote on yhteensopiva asiakkaan muiden tuotantovaiheiden tai komponenttien kanssa. Tapauksessa, jossa asiakas on tilannut konepajalta ISO GPS -standardien mukaisilla piirustuksilla komponentteja, tilanne on toinen. Tällöin on sisäsyntyisesti vaatimuksena (ISO 14253), että mittaukset komponenttien dimensioiden tarkastuksessa ovat jäljitettäviä kansallisiin tai kansainvälisiin SI-mittayksiköihin. Tämä on ainoa tapa olla varma, että komponentit sopivat myös muilta alihankkijoita tulleiden osien kanssa yhteen. Pääsääntönä voidaan todeta, että jos tuotteen dimensioille tai muille ominaisuuksille on annettu toleranssit SI-yksiköissä, niin on olemassa vaatimus mittausten jäljitettävyydelle SI-mittayksikköjärjestelmään. Tämä toteutuu ainoastaan käyttämällä säännöllisesti virallisessa kalibrointilaboratoriossa kalibroituja mittalaitteita. Virallisia kalibrointilaboratorioita Suomessa ovat VTT MIKES ja akkreditoitujen laboratoriot.

Tulevaisuuden tehtaissa vaatimukset ovat aivan samat. Jos mittauksin tarkistetaan toleroituja ominaisuuksia, on mittaaminen aivan turhaa, elleivät anturit tai mittalaitteet ole jäljitettäviä. Inline-mittauksia varten on olemassa monia erilaisia tapoja jäljitettävyyden luomiseen. Ehkä yksinkertaisin on hyvin karakterisoidun referenssikappaleen käyttö mittalaitteen asetuksessa.

Jokin aika sitten nuori Aalto-yliopiston tutkija kertoi meille erään tehtaanjohtajan sanoneen, ettei tämä välitä jäljitettävyydestä tippaakaan. Ehkä näin tällä hetkellä, mutta johtajan mieli kyllä muuttuu viimeistään silloin, kun asiat alkavat mennä pieleen ja asiakaspalautukset ja reklamaatiot kasvavat. Olisikohan saksalaisen teollisuuden menestyksen salaisuus juuri johtajien suhtautuminen laadunvarmistukseen ja mittauksiin. Ehkäpä uskottava ja toimiva laadunvarmistus jäljitettävien mittausten kera on juuri se pieni kilpailukyvyn lisäys, jolla tiukat tarjouskilpailut itäeurooppalaisten ja aasialaisten tuottajien kanssa saadaan kääntymään suomalaisen teollisuuden voitoksi.

VTT MIKESin asiantuntijoilta saa lisätietoa GPS standardeista, laatujärjestelmistä, inline-mittaamisesta, kalibroinneista ja jäljitettävyydestä.

antti lassila

Tutkimusryhmänvetäjä TkT Antti Lassila, VTT Oy