Energianhallintaratkaisulla tehokasta sähkönhankintaa

TEKSTI: SOILI STÄDTER, VALMET KUVAT: KEMIRA CHEMICALS, SOILI STÄDTER

Kemira Chemicals Oy:n Äetsän ja Joutsenon tuotantolaitoksilla panostetaan energianhallintaan. Tavoitteena oli vähentää energian hankintakustannuksia, parantaa kyvykkyyttä osallistua sähkömarkkinoille sekä optimoida valkaisukemikaalien tuotantoa.

Investoinnin avulla tuotantolaitokset pystyvät tehokkaammin yhdistämään sähkönhankinnan ja tuotannonsuunnittelun sekä parantamaan mahdollisuuksiansa osallistua aktiivisesti sähkömarkkinoille. Valmetin toimitus koostuu Valmet DNA Energy Management System -tuotannonoptimointijärjestelmästä ja Valmet DNA -informaationhallintajärjestelmän tietojen tallentamiseen, jatkokäsittelyyn ja raportointiin. Toimitus toteutettiin yhteystyössä Valmetin teollisen internetin kumppanin Energy Opticonin kanssa

Sähkönhankinnan digiloikka

Kemira Chemicals Oy:n laitoksissa Äetsässä ja Joutsenossa valmistetaan natriumkloraattia klooridioksidivalkaisun raaka-aineeksi sellutehtaille. Tuo-tanto on energiaintensiivistä, joten sähkön hinnalla on iso merkitys tuotannon kannattavuuteen. Lopputuote valmistetaan aina asiakkaan tarpeisiin, ja tuotantoa suunnitellaan sähkökaupan ehdoilla.

”Kaupasta neuvoteltiin yksityiskohtaisesti Valmetin asiantuntijoiden kanssa. Sähkönhankinta perinteisin ei-digitaalisin keinoin on työlästä. Vaihdoimme kerralla työkalut nykyaikaisiksi. Samalla virtaviivaistimme prosessia ja paransimme tiedonkulkua”, projektipäällikkö Ilkka Palsola Kemirasta, vahvistaa.

”Olemme siirtäneet tuotannonsuunnittelun ja optimoinnin digitaaliseen maailmaan, jossa hyödynnetään prosessien on-line -tietoa reaaliaikaisesti. Nyt pystymme vastaamaan nopeammin muutoksiin omassa tuotannonsuunnittelussamme ja sähkömarkkinoilla. Projektin avulla saimme läpinäkyvyyttä sähkönhankintaprosessiin sekä tuotantolaitosten tuotantolinjojen väliseen tasapainoon. Pystymme tekemään sovelluksen avulla ennakoivia suunnitelmia”, Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon tehtaanjohtaja Janne Tynninen kertoo.

Vasemmalta oikealle projektissa vaikuttaneet Jyri Kaivosoja, Janne Koivuniemi ja Teemu Mannila.

Tehokkuutta ja läpinäkyvyyttä sähkönhankinnan optimointiin

Energiapäällikkö Seppo Tuomisto Global Sourcing -yksiköstä Kemira Oyj:lta oli mukana investoinnin suunnittelussa sähköön liittyvissä vaiheissa. Nyt hän käyttää yhdessä kollegoidensa kanssa Valmet DNA Energy Management Systemia päivittäin.  Seppo kertoo seuranneensa sähkönhankintaa käyttöönoton jälkeen intensiivisemmin. Työn luonteen hän toteaa muuttuneen:

”Kaikki sähkönhankintaan ja käyttöön vaikuttava oleellinen tieto on yhdessä paikassa ja laskenta tehdään perustuen näihin tietoihin. Hankinta on lähinnä seurantaa, että kaikki tieto on oikein. Aiemmin laskenta tehtiin manuaalisesti ja tiedon kerääminen etenkin muutostilanteissa vaati paljon aikaa.”

Merkittävimmät edut Tuomisto listaa seuraavasti:

”Kaikki sähkönhankinnan vaiheet tehdään samalla työkalulla ja käyttöä optimoidaan jatkuvasti. Kapasiteetin hyödyntäminen ja muutosten hallinta on nyt kokonaisvaltaisempaa. Säästämme työaikaa, kun olemme päässeet manuaalisesta laskennasta.”

Myös Palsola myöntää, että hankinta on saatu stabiilimmaksi. Tietoa jaetaan avoimesti sovelluksen kautta.

”Toiminnan luonne on muuttunut läpinäkyvämmäksi. Tässä kotiinkutsutaan sähkö kustannustehokkaasti käyttöömme. Uusi sovellus toi uudenlaisen rytmin työhön”, Tynninen toteaa.

Reaaliaikainen kommunikointi ja keskitetty tuotannon optimointi

Valmet DNA Energy Management System on integroitu DNA -automaatiojärjestelmään, samoin DNA -informaatiojärjestelmä. Operaattorit työskentelevät valvomossa automaatiojärjestelmän näyttöjen avulla. DNA-näytöt ovat keskeinen työkalu molemmilla tuotantolaitoksilla. Tilannetta voi seurata toimistolla selainkäyttöliittymän kautta.

Aiemmin kommunikointi tuotantolaitosten välillä on hoidettu enimmäkseen sähköpostitse tai puhelimitse. Nyt tilanne näkyy operointinäytöillä reaaliajassa. Keskitetty tuotannon optimointi tehostaa toimintaa, ja tuotantosuunnitelmat saadaan suoraan operaattorin näytölle Valmet DNA -automaatiojärjestelmästä. Tuotantolaitosten todellista kykyä lisätä tai vähentää sähkönkulutustaan voidaan käyttää täysimääräisesti sähkömarkkinoilla.

”DNA Energy Management System on tuotannon optimointimalli, joka on räätälöity Kemira Chemicalsin tarpeita varten. Läpinäkyvyys tuotannon optimointiin saadaan prosessimittauksiin perustuvan mallinnetun tuotannon avulla”, kertoo Valmet Automationin vanhempi sovellusasiantija Jyri Kaivosoja.

Kemira Chemicals Oy:llä arvostetaan työkalua.

”Kommunikointi tuotantolaitosten välillä on tehostunut, koska tiedonvaihto tapahtuu reaaliaikaisesti. Yhden työkalun käyttö merkitsee nopeampaa tiedonsiirtoa. Laskentakapasiteetin lisääntyminen on yhteisen kehityksen tulos”, Palsola alleviivaa.

Liiketoiminnan kehitystä molemmin puolin

Projektitoimitus on ollut Valmetille osittain myös kehityshanke. Valmet ja Energy Opticon soveltavat ensimmäistä kertaa tuotannonoptimointijärjestelmää energiaintensiiviseen teollisuuteen. Valmetin projektipäällikkönä toimi Teemu Mannila ja pääsuunittelijana Jyri Kaivosoja. Jyrin koordinoimana toteutettiin mm. tehdastestaus etänä pandemiatilanteesta johtuen. Testauksessa onnistuttiin hyvin jakamalla testaukset sopivan mittaisiin sessioihin, sekä tarkalla seurannalla. Takuuajan jälkeen yhteistyö jatkuu palvelusopimuksen puitteissa

”Matkalla on ollut haasteita. Alussa kuvasimme, mitä haluamme. Valmet ja Energy Opticon kertoivat, mitä voidaan toteuttaa. Keskustelujen jälkeen pääsimme yhteisymmärrykseen. Alkuperäinen mallinnus osoittautui liian yksinkertaiseksi, joten sitä tarkennettiin, jotta laskentatarkkuus vastaisi tarvetta. Projektin aikana olemme kaikki oppineet paljon”, Palsola mainitsee.

Janne vahvistaa, että investointi on onnistunut, koska asetetut tavoitteet saavutettiin. ”Olemme siirtyneet uuteen aikakauteen, digitaalisuuteen. Tämä on ollut oppimatka myös tuotantoväelle, on opittu lisää prosessista. Investointi on ollut kannattava Kemira Chemicals Oy:lle. Keskeistä on datan hallinta, ja siinä Valmetin asiantuntija Jyri Kaivosoja on omaa luokkaansa.”

Palsola on samaa mieltä projektin onnistumisesta.

”Meillä on käytössä yhdenmukainen ympäristö, ja kaikki toimivat reaaliajassa. Ajankäyttö on järkevöitynyt. Kaiken kaikkiaan teemme nyt liiketoiminnassamme asioita paremmin.”

Kemira Chemicals Oy on tyytyväinen tuloksiin. Samalla Valmet on kehittynyt edelleen älykkäiden energiaratkaisujen toimittajana energiaintensiivisille aloille.

Kunnonvalvontametodien arvontuotto

TEKSTI: JARNO SUOMELA, SCHAEFFLER KUVAT: ISTOCKPHOTO, SCHAEFFLER

Arvontuotto teollisuuden IoT-ratkaisuissa keskittyy nykyään yhä enemmän elinkaarikustannuksien hallintaan. Modernit teknologiat tarjoavat aiempaa monipuolisemmat mahdollisuudet kustannustehokkuuden parantamiseen.

Vaikka teknologia on edennyt hurjin harppauksin, kehittyneetkään teknologiat eivät yksistään ratkaise monimutkaisia haasteita, vaan ratkaisun kokonaiskonseptoinnin täytyy olla isäntä teknologian toimiessa renkinä. Tärkeitä kysymyksiä ovat ongelmaan riittävän ratkaisun ymmärtäminen sekä käytettävyyteen ja skaalautuvuuteen liittyvät kysymykset. Näennäisesti paras tekninen ratkaisu voi todellakin olla hyvän pahin vihollinen, koska usein absoluuttiselta suorituskyvyltään kyvykkäin ratkaisu on liian kallis – ainakin laajamittaisesti sovellettuna.

Schaeffler on suuri saksalainen perheyritys. Suomesta yritys etsii vahvoja teollisuuden asiakassektoreita, joiden toimijat hakevat kilpailukykyä teknologiasta ja voivat toimia sopivina yhteistyö- ja pilottisasiakkaina. Suomessa on myös monipuolinen ja houkutteleva osaamisverkosto IoT-, kommunikaatioja järjestelmäteknologioiden alueella. Yrityksen Suomen organisaation tavoitteena on ollut rakentaa nopeasti toimiva ja asiakaskeskeinen kehitysyksikkö Saksan osaamiskeskusten sekä Suomeen rakennetun partneriverkoston välille.

”Teemme läheistä yhteistyötä kehityshankkeissamme rinnakkain useiden eri toimialojen asiakkaiden kanssa. Hyvä esimerkki tällaisesta yhteistyöstä oli OPTIME-ratkaisun kehitys Stora Enson ja Eforan kanssa. Järjestelmä kehitettiin läheisessä yhteistyössä kumppaniyritysten kanssa, pilotoitiin Stora Enson Sunilan tehtaalla ja on nyt käytössä useilla tehtailla”, sanoo Jarno Suomela.

”Järjestelmillä saavutetaan hyvin pitkä varoaika laitevaurioiden havaitsemiseen”

Esimerkki portfolion hallinnasta

Usein yhteistyö alkaa avoimista keskusteluista esimerkiksi tuotantoon tai kunnonvalvontaan liittyvistä tarpeista tai haasteista. Näiden pohjalta monialainen asiantuntijatiimimme analysoi ongelmaa päivittäisen käytön ja kustannusten kannalta ja pyrkii rakentamaan yksinkertaisimman mahdollisen ratkaisumallin monimutkaisiinkin ongelmiin. Yhteistyö asiakkaiden kanssa käsittää useita vaiheita ennen varsinaisen kehityshankkeen aloittamista.

”Tällä tavalla pyritään varmistamaan, että varsinainen ongelma ja arvoketju on ymmärretty riittävän hyvin. Kehityshankkeissa teemme asiakaskohtaisen suunnitelman yhteistyömallista, asiakkaan osallistamisesta hankkeeseen sekä kaupallisesta konseptista”, Suomela sanoo.

Jatkuva monikanavainen kunnonvalvonta tarjoaa moninaisia hyötyjä. Oikein sovelluttuna kunnonvalvonta parantaa laitteiden käyttöaikaa, kannattavuutta, henkilö- ja ympäristöturvallisuutta sekä käytön, kunnossapidon ja investointien suunnittelua. Tästä huolimatta tyypillisessä prosessiteollisuuden tehtaassa vain noin viisi prosenttia kaikissa – usein tuhansista – koneista ja laitteista on jatkuvan kunnonvalvonnan piirissä. Syy on perinteisten värähtelyyn perustuvien langallisten kunnonvalvontaratkaisuiden korkeassa kokonaiskustannuksessa. Yhden mittauspisteen kokonaishinta on luokkaa 900€ – 1500€, kun kustannukseen huomioidaan asennustyöt, kaapeloinnit ja mittausdatan prosessoinnin laitteet. Tämän lisäksi järjestelmien käyttöönotto, hälytysrajojen määrittely sekä datan analysointi vaatii merkittävän määrän asiantuntijatyötä.

Toisaalta näillä järjestelmillä saavutetaan hyvin pitkä, kuukausien mittainen varoaika laitevaurioiden havaitsemiseen sekä mahdollisuus valvoa kaikilla nopeusalueilla pyöriviä koneita kaikkein vaativimmissakin olosuhteissa. Korkeiden investointikustannusten vuoksi kompromissiratkaisuna on käytetty manuaalisia reittipohjaisia kunnonvalvonnan mittauksia. Myös tällä tavalla saavutetaan parhaillaan kuukausien varoaika. Ratkaisussa on kuitenkin useita ongelmia: mittauksia tehdään harvakseltaan, useamman viikon välein, jolloin nopeasti kehittyviä vaurioita ei välttämättä havaita. Lisäksi mittauksien luotettava toistettavuus vaatii asiantuntemusta, runsaasti työtä ja turvallisuus riskejä liikuttaessa käyvien koneiden lähistöllä. Kokeneiden kunnonvalvojien eläköityminen aiheuttaa myös työvoimapulaa alalla.

Langattomat kunnonvalvontajärjestelmät tarjoavat nykyään aivan uusia mahdollisuuksia vastata näihin haasteisiin. Mittausteknologiassa tapahtuneen kehitysharppauksen jälkeen uusimmat MEMS-sensorit kuluttavat vähemmän energiaa ja tuottavat matalakohinaista värähtelymittausta >5kHz mittausalueella mikä mahdollistaa korkeataajuuksisten laitevikojen kuten laakerivaurion, kavitaation tai puutteellisen voitelun luotettavan havaitsemisen. Myös MESH-verkkoteknologia pidentää antureiden patterien elinikää aina viiteen vuoteen asti ja laskevat elinkaarikustannuksia myös erittäin nopean asennuksen ansiosta.

Muutamassa minuutissa asennettavat sensorit muodostavat automaattisesti MESH-verkon ja yhteyden Gateway-laitteeseen minkä seurauksena yhden päivän aikana voidaan ottaa käyttöön satoja sensoreita. Kokonaiskustannukset putoavat muutamiin euroihin päivässä per anturipiste mikä mahdollistaa suurenkin konekannan (>95%) siirtämisen jatkuvan valvonnan piiriin.

”Koneoppiminen ja automaattinen diagnostiikka eivät ole enää hyödyllisiä vaan välttämättömiä ominaisuuksia”

Hyödyllisiä ja välttämättömiä ominaisuuksia

Koneoppiminen ja automaattinen diagnostiikka eivät ole enää hyödyllisiä vaan välttämättömiä ominaisuuksia modernissa kunnonvalvonnassa. Langattomien antureiden myötä valvottavien kohteiden määrä nousee kymmenistä satoihin tai tuhansiin ja näin suuren informaation analysointi ei ole mahdollista asiantuntijoiden toimesta. Kattavan kunnonvalvontaosaamisen pohjalle on voitu rakentaa monipuolinen koneoppimis- ja analytiikkaratkaisu, jossa yhdistetään sensoritasolla tehtävää oppimista koneen toimintatiloista pidemmän aikavälin trendien analysointiin pilvikerroksessa. Tällä tavalla sensorit eivät vaadi konekohtaista hälytysrajojen konfigurointia ja järjestelmä tarjoaa automaattisesti käyttäjälle hälytyksen ja todennäköisen juurisyyn ongelmaan.

Schaeffler julkaisi kesällä 2020 kaksi tuotetta, jotka kattavat optimaalisesti arvokentän kriittisimpien koneiden vaatimasta pitkästä varoajasta suuren konemassan vaatimaan kustannustehokkuuteen ja helppouteen. ProLink on monikanavainen värähtelynvalvontajärjestelmä, jonka helppokäyttöisyyden pohjana ovat valmiit konetyyppikohtaiset analytiikka- ja koneoppimistoiminnot. OPTIME on langaton kunnonvalvontaratkaisu, joka mullistaa kunnonvalvonnan skaalan erittäin matalan elinkaarikustannuksensa ja käytön helppouden ansiosta. OPTIME- ratkaisu voitti joulukuussa German Electrical and Electronic Manufacturers‘ Associationin (ZWEI) ja Industry 4.0 Standardisation Councilin myöntämän Industry 4.0 Innovation Award -palkinnon. 

Automaatioalan vaikuttaja: Veijo Happonen

TEKSTI JA KUVAT: OTTO AALTO

Veijo Happonen on ollut koko työuransa ajan tekemisissä kiinteistöjen automatiikan ja talotekniikan kanssa. Tämä sektori on kehittynyt huimaa vauhtia ja alalta on löytynyt mielenkiintoisia tehtäviä ja haasteita.

Veijo Happonen työskentelee johtavana asiantuntijana Ramboll Finland Oy:n rakennusautomaatio- osastolla. Uransa aikana hän on nähnyt automaation kehityksen ja rakennusautomaation merkityksen nousun.

”Valmistuin Helsingin teknisestä oppilaitoksesta (HTOL) vuonna 1984 sähkötekniikan opintosuunnalta. Vuosina 1980–82 opiskelin Vaasan teknisessä opistossa sähkövoimatekniikkaa, kunnes onnistuin saamaan siirron Helsingin tekniseen oppilaitokseen. Siirtoa hain, kun vaimo sai työpaikan PK-seudulta, muutin siis vaimon perässä Helsinkiin”, Happonen kertoo opinnoistaan.

”Ensimmäinen työpaikkani vuonna 1984 oli AIR-IX suunnittelussa automaatio- osastolla sähkö- ja automaatiosuunnittelijana. Alkuun tein erään kohteen teollisuusautomaatiosuunnittelua, jonka jälkeen siirryin tekemään pääasiassa rakennusautomaatiosuunnittelua.”

”Urani alussa digitaalinen älykäs niin sanottu DDC-tekniikka oli juuri tullut ensimmäisiin rakennusautomaatiojärjestelmiin. Silloin oli vielä yleistä, että automaatio toteutettiin erillisin järjestelmin. Oli erilliset hälytys- ja ohjauskeskukset sekä yksikkösäätimet. Kehitys tämän päivän älykkäisiin tietotekniikkaa ja tietoa hyödyntäviin järjestelmiin on ollut huimaa.”

Happosen mukaan automaatio käsittää nyt terminä entistä enemmän tietotekniikkaa, älykkäitä laitteita ja toimintoja eikä siis enää pelkkiä antureita, venttiilejä ja toimilaitteita.

Rakennusautomaatio on kiinteistön aivot. Automaatiolta odotetaan vastauk-sia tämän päivän haasteisiin ja trendeihin kuten energiantehokkuuteen, olosuhteiden hallintaan, kiinteistöjen yleiseen terveellisyyteen ja turvallisuuteen sekä kiinteistöomaisuuden ylläpitoon ja hallintaan. Happosen mukaan älykäs automaatio on vastannut hyvin tiedolla johtamisen haasteeseen.

Rakennusautomaatiourakoitsijan ja suunnittelijan tulisi ottaa ja saada isompi rooli rakennusprojekteissa, jotta saadaan onnistuneita toteutuksia aikaiseksi.

”Rakennusautomaatiourakoitsijan tulisi saada isompi rooli”

”Järkevien koko talotekniikkaa koskevien toteutusten esteenä on usein jo suunnittelusta lähtevät aselajikohtaiset tehtäväluettelot ja urakointivaiheessa pieniin tekniikkaosiin pilkotut ja rajatut urakat. Liian usein RAU-urakka on jonkin LVIS-urakan aliurakkana, jolloin vaikutusmahdollisuudet toteutukseen pienenevät. Tietotekniikan kehityksen mahdollistamia integroituja kiinteistöä palvelevia kokonaisjärjestelmiä on näistä syistä hankala suunnitella ja toteuttaa”, Happonen harmittelee.

Veijo Happosen mukaan automaatioalan arvostusta ja näkyvyyttä tulisi saada paremmaksi, ja näihin talkoisiin pitäisi saada kaikki alan toimijat mukaan.

”Automaatiolla on tulevaisuudessa entistä merkittävämpi rooli ja mahdollisuudet tietenkin Suomelle sen mukaiset. Suomalaisille osaajille automaatio tuo mahdollisuuksia niin työmarkkinoilla kuin uusien innovaatioidenkin kehittäjinä”, Happonen kehuu.

Tästä huolimatta rakennusautomaatioalalle ei juuri ole koulutusta, nyt yritykset hoitavat koulutuksen työssäoppimisen kautta. Tähän olisi Happosen mukaan syytä panostaa enemmän. ”Tutkimukseen tulisi ehdottomasti myös panostaa enemmän, kun kerran Suomelle ja suomalaisille on tällä alalla niin paljon mahdollisuuksia”, Happonen vaatii.

Automaatioväylä 2/2021 on ilmestynyt

Lehdessä juttuja muun muassa seuraavista aiheista:

Älykkäästi kohti kestävää rakentamista
Yritysten yhteiskunnallisenvastuun nousu
Aiheuttaako robotiikka työttömyyttä?
Robotit näkevät enemmän
TRINITY kehittää robotiikkaa pk-yrityksille
Energianhallintaratkaisulla tehokasta sähkönhankintaa
Kunnonvalvontametodien arvontuotto
Vaikuttaja Veijo Happonen

Nykyisen käytännön mukaisesti lehden verkkoversio löytyy paperilehdessä olevasta QR-koodista.
Näille kotisivuille linkki verkkolehteen tulee seuraavan lehden ilmestymisen aikoihin.

Verkkolehtiin pääsee myös etusivulta klikkaamalla lehden etusivun yläosan palkkia.

Älykkäästi kohti kestävää rakentamista

TEKSTI: MIKA KOVANEN, RAMBOLL OY KUVA: ISTOCKPHOTO

Kiinteistö- ja rakennusalalla on merkittävä rooli hiilineutraalin Suomen mahdollistajana. Rakennukset ja rakentaminen aiheuttavat 30 prosenttia Suomen hiilidioksidipäästöistä ja lähitulevaisuudessa vähähiilisyyden arviointi onkin osa uudisrakentamisen rakennuslupaprosessia.

Useat yritykset ja organisaatiot ovat jo nyt kiitettävästi ottaneet ilmastonmuutoksen haasteen vastaan ja asettaneet vapaaehtoisia tavoitteita hiilineutraalisuuden saavuttamiselle. Hiilijalanjälki on useassa suhteessa kattavampi rakennuksen suorituskyvyn ja tehokkuuden mittari kuin pitkän aikaa ainoana tarkastelun kohteena ollut energiatehokkuus.

Ensiksikin hiilijalanjäljessä huomioidaan rakennuksen tai rakennustuotteen koko elinkaari. Jos esimerkiksi tarkastellaan aurinkosähkön järkevyyttä ainoastaan energiatehokkuuden näkökulmasta, arvioidaan käytännössä vain aurinkopaneelin teknistä suorituskykyä eli sitä, kuinka paljon energiaa on tuotettavissa ja säästettävissä. Tällöin monta asiaa saattaa jäädä huomioimatta.

Hiilijalanjäljen arviointi kyllä huomioi paneelin tuoman energiansäästön, mutta myös muun muassa sen kuinka paljon aurinkopaneelin valmistamiseen ja tuotteiden kuljetukseen on kulunut energiaa ja päästöjä. Hiilijalanjälki huomioi lisäksi, miten paljon esimerkiksi julkisivuun integroitava paneeli voi vähentää muita materiaalipäästöjä.

Ideaalitilanteessa hiilijalanjäljen arviointi tarjoaisi siis paikallisille rakennustuotteiden valmistajille entistä enemmän mahdollisuuksia erottua kilpailijoistaan ja rakennushankkeeseen ryhtyvälle useita mahdollisuuksia optimoida fiksuja kokonaisratkaisuja. Valitettavasti vielä tällä hetkellä rakennusten taloteknisistä tuotteista on saatavilla melko vähän vertailukelpoista elinkaari- ja päästötietoa, vaikka talotekniikan osuus uuden toimistotalon rakennusvaiheen päästöistä on yli 10 prosenttia. Kun huomioidaan talotekniikkatuotteiden muita rakennustuotteita lyhyempi elinkaari, talotekniikan osuus uuden toimistotalon elinkaaren sitoutuneista voi olla jopa 20 prosenttia.

Digitaalinen kaksonen kestävän rakentamisen mahdollistajana

Vaikka rakennuksen hiilijalanjäljen arviointi huomioi useita tärkeitä tekijöitä, kestävää ja ilmastoviisasta rakennusta ei voi suunnitella vain laskennallisen arvioinnin perusteella. Kiinteistön eri käyttäjäryhmien tarpeet on pidettävä rakennushankkeen keskiössä.

Tietomallipohjaista suunnittelua on hyödynnetty kiinteistö- ja rakennusalalla yli toistakymmentä vuotta, ja tämä on tuonut kiistatonta etua rakennusprosesseihin. Tietomallit ovat myös rakennuksen hiilijalanjäljen laskennan keskeisin lähtötieto, tarjoten määrätiedon eri rakennusmateriaalien käytöstä. Kun kiinteistö- ja rakennusalalla puhutaan digitaalisista kaksosista, viitataan usein nimenomaan näihin staattisiin ja visuaalisiin tietomalleihin, jotka auttavat rakennusprosessia vastaamaan kysymykseen: kuinka rakennus rakennetaan? Mutta nämä staattiset mallit jäävät kuitenkin rakennuksen käyttöönoton jälkeen usein täysin käyttämättömiksi.

Nykyään on mahdollista ja myös kustannustehokasta toteuttaa rakennuksesta digitaalisia kaksosia, jotka tuottavat arvoa käyttäjille ja vastaavat kattavasti kysymyksiin: Kuinka rakennus toimii, nyt? tai Kuinka rakennus toimii, jos?

Teollisuudessa digitaalisilla kaksosilla tehostetaan monesti yksittäisen prosessin tai tuotteen toimintaa. Rakennuksissa haasteena on käyttöprosessien lukuisuus. Seurattavia ja tehostettavia käyttöprosesseja voivat olla esimerkiksi: tilojen käyttö tai huollon ja siivouksen tehokkuus, energiankäyttö, päästöt olosuhteet tai rakenteiden terveys ja turvallisuus. Kiinteistön käyttöä ja ylläpitoa hyödyttävän digitaalisen kaksosen kehittäminen vaatiikin laajempaa näkökulmaa kiinteistön käyttöön ja eri alojen asiantuntijoiden yhteistyötä.

Kokonaiskuva haltuun

Yhdistämällä rakennuksen visuaalinen tietomalli muun muassa automaatiojärjestelmän tuottamaan mittaus- ja analyysitietoon sekä huoltokirjaan ja mahdollisiin muihin ylläpidon tietojärjestelmiin, on rakennuksen toiminnasta mahdollista saada helposti ymmärrettävä kokonaiskuva. Mahdolliset vika- ja ongelmatilanteet on mahdollista paikallistaa nopeasti, kun kaikki rakennuksen toimintaan liittyvä tieto on linkitetty toisiinsa ja löydettävissä yhdestä paikasta.

Mikäli rakennuksen digitaaliseen kaksoseen yhdistetään lisäksi rakennuksen eri käyttöprosesseja mallintavat simulointi- ja analyysimallit, kuten esimerkiksi energia- ja olosuhdesimuloinnit, voidaan rakennuksen tekniselle toiminnalle määrittää yksilöllinen ja rakennuksen käytön mukaan päivittyvä tavoitetaso sekä hyödyntää simulointeja ja analyysejä entistä parempien toiminnallisuuksien etsinnässä. Kun rakennukseen on elinkaaren aikana tarpeen tehdä muutos tai päivitys, digitaalisen kaksosen ajantasainen tilannekuva hyödyttää ja sujuvoittaa merkittävästi tarvittavan toimenpiteen suunnittelua ja optimointia.

Yritysten yhteiskunnallisen vastuun nousu

TEKSTI: ANTTI RUUSKA, YLVA KUVAT: KRISTO VEDENOJA, JOHANNES WESSLIN

Yritysten liiketoiminta muuttuu ryminällä, eikä tuoton maksimoiminen omistajille ole enää yritysten ainut tarkoitus. Vaikuttavuus on tämän päivän sana ja yrityksiltä odotetaan eurojen lisäksi myös muiden arvojen toteuttamista.

Vähähiilisyys ja yhteiskunnallinen vastuullisuus ovat esimerkkejä asioista, joita tämän päivän yrityksiltä edellytetään, myös kiinteistö- ja rakennusalalla. Nämä ovat perinteisesti olleet pehmeämpiä arvoja liiketoiminnassa, mutta nyt niistä on kovaa kyytiä tulossa bisneksen kovinta ydintä ja osa vaikkapa normaalia budjetointia. Näissä asioissa on tänä päivänä yhä vähemmän varaa tehdä kompromisseja. Mitä tämä tarkoittaa kiinteistöja rakennusalalla?

Kiinteistö- ja rakennusala ovat keskeisessä roolissa yhteiskunnassamme. Vietämme rakennuksissa jopa 90% ajastamme, joten viihtyisien, terveellisten ja turvallisten tilojen rooli on täysin keskeinen hyvinvointimme kannalta. Nämä näkökulmat ovat entisestään korostuneet käsillä olevan pandemian myötä, mutta maailmaa muuttavat suuret trendit, kuten ilmasto- tai luonnon monimuotoisuuskriisi eivät ole hävinneet mihinkään. Suomessa rakennuksissa kulutetaan noin 40 prosenttia kaikesta energiasta ja niistä aiheutuu noin 30 prosenttia maamme kasvihuonekaasupäästöistä. Tämä tarkoittaa sitä, että alan toimijoilta edellytetään hyvien tilojen lisäksi myös selväsanaisia vastauksia ja konkreettisia toimia esimerkiksi ilmastokriisin ratkaisemiseksi oman toimintansa kautta.

Nykytila edelläkävijätoimijoiden näkökulmasta

Tämän päivän ammattimaiset rakennuttajat ja kiinteistönomistajat tiedosta-vat toimintansa ympäristönäkökulmat ja hankkeidensa ilmastovaikutuksen jo varsin hyvin ja etsivät aktiivisesti markkinoilta ratkaisuja näiden aikamme suurimpien haasteiden ratkomiseen. Useat merkittävät omistajat ovat myös tehneet esimerkiksi nollahiilisitoumuksia. Tämä tarkoittaa lupausta siirtyä kiinteistöjen operoinnissa hiilineutraaliuteen nopeassa aikataulussa, esimerkiksi vuoteen 2030, tai jopa 2025 mennessä. Myös rakentamisen ja korjausten hiilijalanjälkeen kiinnitetään jatkuvasti enemmän huomiota.

Markkinoilla on siis jo olemassa asiakkaita, jotka etsivät ratkaisuja tämän päivän polttaviin ongelmiin. Mutta mikä tahansa ei heille kelpaa, sillä viherpesu ja löyhät markkinointilupaukset eivät auta yhteiskuntamme haasteiden ratkomisessa. Teknologia ja automaatio eivät siis ole itsessään polkuja onneen, vaan niiden käyttöönoton kautta on saatava selkeitä, todennettavissa olevia päästövähenemiä ja hyötyjä liiketoimintaan. Mihin suuntaan alan ratkaisutarjoajien kannattaisi siis tulevaisuudessa mennä?

Nykytila rakennusalan päästöjen kannalta

Rakentamisen ja materiaalituotannon päästöt aiheuttavat noin 24% alan vuotuisista päästöistä ja rakennusten käyttövaiheen energia noin 76% päästöistä Suomessa. Tilastoja lukiessa kannattaa pitää mielessä, että rakennustoiminnan volyymi suhteessa olemassa olevaan kantaan on vain vähäinen ja kanta uudistuu reilun prosentin vuosivauhdilla. Ala on siis hiili-intensiteetiltään melkoinen, emmekä voi keskittää huomiotamme vain käyttövaiheen energian päästöihin. Meidän tuleekin huomioida koko elinkaaren päästöt, myös rakentamisen ja materiaalituotannon osalta.

Rakentamisen päästöt aiheuttavat merkittävän hiilipiikin hankkeiden elinkaarelle. Ne ovat tänä päivänä suuruusluokaltaan kymmeniä prosentteja rakennushankkeiden koko elinkaaren hiilipäästöistä. Erittäin energiatehokkaissa hankkeissa jo valtaosa päästöistä muodostuu ennen käyttövaihetta, ja jos edelleen huomioidaan eri toimijoiden lähitulevaisuuden nollahiilisitoumukset, nousee rakentamisen ja materiaalien rooli keskeiseksi.

Rakennusmateriaalituotantoon ja rakentamiseen tuleekin kohdistumaan tulevaisuudessa kasvava päästövähennyspaine. Tämä avaa alalle uusia innovointitarpeita ja liiketoimintamahdollisuuksia. Esimerkiksi vähähiiliset rakennusmateriaalit tarkoittavat nykyisessä valmistavassa teollisuudessa vääjäämättä muutostarpeita tuotteissa ja niiden valmistusprosesseissa. Ne toimijat, jotka pystyvät nopeimmin muuttumaan ja innovoimaan uutta, tulevat menestymään tulevaisuudessa. Perinteisiä toimijoita myös haastetaan uusien materiaalien ja rakentamistapojen, kuten puu- tai modulaarisen rakentamisen kautta.

Hiilineutraali teräs, hiilidioksidilla kovetettava betoni ja piipunpäästä napattava hiilidioksidi hyödyntämiskohteineen ovat konkreettisia väläyksiä tulevaisuudesta, joka on jo todellisuutta eri puolilla maailmaa tehtävissä hankkeissa. Päästöjä voidaan leikata myös yksinkertaisilla keinoilla, kuten panostamalla pitkiin elinkaariin, muunneltavuuteen, korjausrakentamiseen ja kiertotalousratkaisuihin. Kaikessa tässä, niin perinteisten toimijoiden uudistumisessa, kuin uusien toimijoiden kehitystyössä, automaatiolla ja digitaalisilla ratkaisuilla tulee olemaan keskeinen rooli.

Käyttövaiheen hiilipäästöt

Kiinteistöjen käyttövaiheen hiilipäästöt muodostuvat kahden tekijän kautta. Nämä ovat kiinteistöjen operoinnin energiankulutus ja käytetyn energian päästökerroin. Jos toisen näistä yhtälön tekijöistä voisi nollata, olisi kiinteistö nollapäästöinen. Emme tietenkään voi ratkaista yhtälöä näin helposti, sillä kiinteistöjämme ei voi irrottaa vaikkapa sähköverkosta olosuhteiden kärsimättä, eikä päästötön energia tarkoita sitä, että se olisi ilmaista. Mitä nämä asiat tarkoittavat siis käytännössä kiinteistöomistajan arjessa?

Kiinteistöjen hiilipäästöjä on kiinteistöomistajan näkökulmasta järkevintä leikata ensisijaisesti energiatehokkuuden parantamisen kautta, koska se voi tuoda myös suoraa taloudellista hyötyä. Talotekniikan ja automaation puolella on nähty viime vuosina useampien uusien, datapohjaisten yritysten tulo alalle. Edistykselliset kiinteistöautomaatiojärjestelmät ovat yhä useammin rakennusten tehokkaan operoinnin selkäranka, joiden päälle erilaisia käyttövaiheen optimoinnin ratkaisuja voidaan tuottaa. Energiansäästö tarpeenmukaisen lämmityksen ja ilmanvaihdon kautta on myös arkipäiväistymässä kovaa kyytiä. Lisäksi esimerkiksi lämmityksen ohjaukseen on saatavissa älykkyyttä poistoilman lämpötila- ja kosteustasoja seuraamalla, tai vaikkapa patterikohtaisten älytermostaattien avulla. Myös sähkön laatua on mahdollista parantaa kiinteistöissä ja saada sitä kautta säästöjä energiankulutuksessa. Markkinoilla on myös erilaisia sisäilmapalveluita tuottavia yrityksiä ja esimerkiksi rakennukset virtuaalivoimalaitokseksi tai energiavarastoksi muuttavia toimijoita.

Kiinnostavaa tästä tekee sen, että kokonaisuuden hallintaan tai sen optimointiin on tällä hetkellä tarjolla vain varsin vähän ratkaisuja tai ratkaisijoita. Kiinteistöomistajan näkökulmasta oleellista olisi se, että ratkaisujen pitäisi integroitua sulavasti osaksi kiinteistöomistajan nykyprosesseja. Yksittäisen toimijan suljetut kokonaisratkaisut eivät ole houkuttelevia, sillä ne jättävät kiinteistöomistajan yhden toimittajan loukkuun nopeasti kehittyvällä alalla. Erilaisten ratkaisujen ja palveluiden kustannukset, hyödyt ja riskit pitäisi myös pystyä viestimään omistajille nykyistä selvemmin, läpinäkyvämmin ja uskottavammin. 

Energiapalveluiden uudistuminen

Energiatuotannon puolella on tapahtumassa parhaillaan valtava muutos. Hieman kärjistetysti voidaan sanoa, että vaikka emme tekisi kiinteistö- ja rakennusalalla mitään, voivat energiankulutuksemme päästöt puolittua vuoteen 2035 mennessä ja pudota kolmannekseen nykyisestä 2050 mennessä sähkön- ja lämmöntuotannon vähähiilimurroksen ansiosta. Tuulivoima ja aurinkoenergia valtaavat alaa ja lämmöntuotannon puolella hukkalämmöt, kausivarastot ja geoterminen lämpö tekevät tuloaan. Alan päästövähennystavoitteiden saavuttaminen edellyttää kuitenkin sitä, että jokaisen korjausvelkaa ratkovan korjaushankkeen yhteydessä huomioidaan myös kaikki energiatehokkuuden parantamiseen ja uusiutuvan energian tuotantoon liittyvät mahdollisuudet ja synergiat ympäröivien energiaverkkojen kanssa. Monet näistä toimenpiteistä ovat myös erittäin kannattavia taloudellisesti ja voivat osaltaan pienentää tulevaisuuden energiaan liittyviä kustannusriskejä. Ne kuitenkin vaativat usein toteutuakseen myös uudenlaista yhteistyötä energiayhtiöiden, teknologiatoimijoiden ja kiinteistöomistajien kanssa, sillä harvalla yksittäisellä toimijalla on enää kaikki tarvittavat palaset omissa käsissään.

Päästökompensoinnit

Viimeisenä hiilipäästöjen vähennyspolulla ovat kompensaatiot, tai vapaaehtoiset päästöhyvitykset, joilla voidaan nähdä perustellusti käyttöä, kun energian säästön ja puhtaan energian hankinnan polut on kuljettu loppuun saakka. Vaikka prioriteettijärjestys on sinänsä yksinkertainen, avautuu näiden eri asioiden taustalta uskomattoman laaja teknologiaratkaisujen ja vähähiilisten palveluiden kirjo. Sille, joka tulkkaa tämän maailman ymmärrettävimmällä tavalla maksaville asiakkaille, on luvassa liiketoimintaa nyt ja tulevaisuudessa.

Kiinteistö- ja rakennusalalla tulee lähitulevaisuudessa olemaan huutava tarve keinoille, joilla jokainen tuote, palvelu ja ratkaisu saadaan aidosti vähähiilisemmäksi materiaalituotannosta käyttövaiheen energiaan. Jokaisen toimijan olisikin syytä pysähtyä miettimään omaa asemansa tässä tilanteessa. Pitkällä tähtäimellä ne toimijat, jotka laittavat innovaatiohaalarit päälle ja työrukkaset käteen ja katsovat rohkeasti eteenpäin, tulevat voittamaan. Toki perinteisellekin lähestymistavalle ja muutoksen vastustamiselle löytyy perustelunsa. Se ei kuitenkaan ole tulevaisuudessa hyvää liiketoimintaa.

TRINITY-projekti kehittää ketterää robotiikkaa pk-yrityksille

TAU:n kamerapohjainen turvajärjestelmä ihmisen ja robotin yhteistyöhön.

TEKSTI: JYRKI LATOKARTANO, TAMPEREEN YLIOPISTO KUVAT: TRINITY-HANKE JA MORTEZA DIANATFAR

TRINITY DIH -hankkeen tavoitteena on nostaa valmistavan teollisuuden pk-yritysten ketteryys tasolle, jolla ne pärjäävät myös kansainvälisessä kilpailussa. Tavoitteeseen päästään hankekonsortion tarjoaman ohjauksen, rahoituksen ja teknisen tuen avulla.

Horisontti 2020 ohjelman rahoittama TRINITY DIH -projekti käynnistyi tammikuussa 2019. Tampereen yliopiston koordinoiman hankkeen tavoitteena on parantaa valmistavan teollisuuden yritysten ketteryyttä ja innovaatiokykyä Euroopassa. Kuudentoista partnerin projektikonsortio koostuu alan tutkimuslaitoksista, yrityksistä ja organisaatioista ympäri Eurooppaa.

Hankkeen tavoitteena on rakentaa digitaalisten innovaatiokeskittymien verkosto (Digital Innovation Hub, DIH), joka toimii yhden luukun periaatteella. Se auttaa yrityksiä hyödyntämään digitaalisia teknologioita ja robotiikkaa sekä löytämään muita alan palveluita, kuten koulutusta, rahoitusta ja uusia kumppanuuksia. Verkostoon kuuluu teollisuusyrityksiä, palveluntuottajia, tutkimuslaitoksia ja yliopistoja, joiden erityisaloja ovat edistynyt robotiikka, esineiden internet ja kyberturvallisuus.

Hankkeen kokonaisbudjetti on 16 miljoonaa euroa, josta puolet jaetaan suoraan valmistavan teollisuuden yrityksille. Ensimmäisen rahoitusohjelman hankkeet käynnistyivät kesällä 2020. 

TRINITY-teemat

Teemoina robotiikka, IoT ja kyberturvallisuus

Robotiikka ja esineiden internet (IoT) tarjoavat valmistavalle teollisuudelle valtavan mahdollisuuden parantaa tuottavuutta ja kilpailukykyä. Kaikenkokoiset yritykset voivat hyödyntää uusinta robotiikkaa joustavasti ja kustannustehokkaasti, mutta valmistavan teollisuuden pk-yrityksissä resursseja ja osaamista tähän ei välttämättä löydy omasta takaa. Teollisuus 4.0:n myötä tuotantolaitteet kytkeytyvät erilaisiin verkkoihin, joissa tiedonkeruu ja tuotannon ohjaus tehdään yhä useammin erilaisten pilvipalveluiden kautta. Liitynnät yrityksen omien verkkojen ulkopuolelle nostavat kyberturvallisuuden vaatimukset täysin uudelle tasolle. Aihe on julkisessa keskustelussa pinnalla muissa yhteyksissä, mutta riskit koskevat myös valmistavaa teollisuutta yrityksen kokoon katsomatta. Tämän vuoksi tietoturva on nostettu TRINITY-hankkeen kolmanneksi pääteemaksi.

Rakennussarjalla robotiikan ketteryys kuntoon

PK-yritysten suuntaan TRINITY-toimintamalli on hyvin käytännönläheinen. Tavoitteenamme on tarjota sovellusesimerkkejä, teknistä tukea ja rahoitusta TRINITY-teemojen hyödyntämisessä pk-yritysten tuotannossa. Tarjolla olevat sovellusesimerkit, eli hankkeen sisäiset demonstraatiot ovat pääasiassa tuloksia mukana olevien tutkimuslaitosten aiemmista EU-projekteista. TRINITY-hankkeessa näiden demonstraatioiden teknologista valmiustasoa (TRL) pyritään nostamaan prototyyppien asteelle, jolloin niiden ratkaisut ovat helpommin yritysten hyödynnettävissä.

Demonstraatiot ovat laajoja ja siksi ne on pilkottu osiin, joita kutsutaan teknisiksi moduuleiksi. Näiden moduuleiden on tarkoitus toimia valmistavan tuotannon ketteryyttä lisäävinä rakennuspalikoina, joista kiinnostuneet yritykset voivat rakentaa omaan tarpeeseensa sopivan ratkaisun. Tampereen yliopiston moduulit keskittyvät ihminen- robotti yhteistyön kehittämiseen muun muassa 3D-kameralta saatavan etäisyystiedon ja erilaisten AR-käyttöliittymien avulla.

Hankkeen tarjoamat moduulit muodostavat rakennussarjan pilotin, jonka avulla kiinnostuneet yritykset saavat uusia ideoita ja pääsevät alkuun tuotantonsa ketteryyden kehittämisessä. Pilotti toimii teknologioiden esittelijänä ja inspiraation lähteenä aiheesta kiinnostuneille yrityksille. Rakennussarjojen sisällöistä ovat pääasiassa vastuussa TRINITY-rahoitusta saaneet konsortiot, joita ensimmäisessä demonstraatio-ohjelmassa on mukana 19 kappaletta. 

Demonstraatio-ohjelmasta lisää rakennuspalikoita

TRINITY-demonstraatio-ohjelma 1 käynnistyi heinäkuussa 2020 ja kestää 12 kuukautta. Ensimmäisen ohjelman tavoitteena on testata TRINITY:n teknisiä moduuleita yritysten näkökulmasta ja luoda uusia rakennuspalikoita olemassa olevien rinnalle. Ohjelmaan varattu pk-yritysten ketteryyden lisäämiseen tarkoitettu FSTP-rahoitus herätti kiinnostusta ympäri Euroopan, hakemuksia saapui 27 eri maasta. Saapuneista 115 hakemuksesta valittiin hankkeen ulkopuolisten arvioijien toimesta 19 parasta rahoitettavaksi. Maksimissaan kolmen jäsenen konsortiot edustavat 44 yritystä ja tutkimuslaitosta 14 eri EU maasta. Rahoituksen lisäksi konsortiot saavat myös teknistä- ja hallinnollista tukea TRINITY-hankkeen toteuttajilta. Jokaiselle konsortiolle on nimetty mentori, joka toimii yhteyshenkilönä TRINITY-konsortion suuntaan. Erityisesti ensi kertaa EU-hankkeessa mukana olevat yritykset ovat arvostaneet mentoreiden tarjoamaa apua sekä hankeen toteutukseen että teknisiin haasteisiin liittyvien ongelmien ratkaisemisessa.

Tampereen yliopiston moduulissa hyödynnetään pistepilveä ihminen-robotti yhteistyön turvallistamiseen.

Konenäkö ja -oppiminen järjestää käytetyt akut

Suomesta ensimmäiselle rahoituskierrokselle valittiin mukaan Probot Oy:n vetämä hanke, jossa kehitetään robotiikkaa, konenäköä ja koneoppimista käytettyjen kuluttajaelektroniikan akkujen kierrätykseen. Hankkeessa toisena osapuolena mukana oleva AkkuSer Oy vastaanottaa vuositasolla noin 1500 tonnia käytettyjä akkuja. Erityyppiset akut lajitellaan, jotta niiden sisältämien arvokkaiden raaka-aineiden ja vaarallisten materiaalien kierrätys olisi tehokkaampaa.

RoSo_UPB – Robotic Sorter for Used Portable Batteries -hankeessa kuluttajilta tulevat akut, esimerkiksi AAA-D kokoiset sylinterit, työkaluakut, kännykkäakut, pyritään tunnistamaan ja lajittelemaan täysin automaattisesti, nykyisen manuaalisesti tapahtuvan lajittelun sijaan.

Hanketta vetävän Probot Oy:n toimitusjohtaja Matti Tikanmäki kertoo TRINITY-rahoituksen mahdollistaneen yritykselle jo tässä vaiheessa monia asioita:

”Vallitsevan Covid19 -tilanteen viivästyttäessä uusia automaatioinvestointeja suomalaisessa teollisuudessa, projekti on antanut hyvän mahdollisuuden keskittää resursseja seuraavan sukupolven automaation kehittämiseen.”

”Lisäksi TRINITY-hankkeen tiimoilta tehty uutisointi on jo nyt avannut uusia liidejä ja olemme saaneet kutsuja myös muihin vastaaviin kehityskonsortioihin. Yksi TRINITY-hankkeen tavoitteista on toimia jalkana EU-rahoituksen ovenvälissä ja tämä on toteutunut ainakin Probot Oy:n kohdalla”, Tikanmäki jatkaa

Mentechin AMS järjestelmän testilinja.

Ihmisen ja koneen yhteistyötä ilman stressiä

Erilaisten anturi ja konenäkösovellusten lisäksi demonstraatio-ohjelmassa kehitetään myös useita koneoppimiseen, ihminen-robotti-yhteistyöhön ja digitaalisiin teknologioihin perustuvia sovelluksia. Mielenkiintoinen lähestymistapa ihmisen ja koneen yhteistyöhön on esimerkiksi belgialaisen Mentech Innovation B.V:n projektissa Affective Automation System. Konsortion tavoitteena on tehostaa vaativien piensarjatuotteiden valmistusta ihminen robotti yhteistyön avulla. Mielenkiintoiseksi hankeen tekee työntekijän stressitasojen reaaliaikainen mittaaminen, tiedon analysointi tekoälyn avulla ja tulosten hyödyntäminen tuotantolinjan ohjaukseen. Tavoitteena on esimerkiksi vähentää valmistusvirheitä keven-tämällä työtahtia tilanteissa, joissa työntekijän keskittymiskyky ei riitä vaativan kokoonpanon edellyttämään tarkkuuteen. Konsortio arvelee pystyvänsä nostamaan esimerkkilinjansa tuottavuutta ja laatua 10-15 prosenttia ratkaisunsa avulla lisäämättä kuitenkaan työntekijän kokemaa stressiä.

Älykäs robotti löytää itse perille kohteeseensa

Koneoppimista hyödynnetään myös norjalaisen Adaptive roboticsin johtamassa DynaMo-hankkeessa. DynaMo -Real time dynamic motion planning for industrial robots -menetelmä perustuu Norjan VVT:n eli Sintefin tutkimustyöhön, jonka spinoff yritys on. Hankkeessa kehitetään edelleen reaaliaikaista dynaamista robotin liikeradan generointia. Järjestelmä hyödyntää robottisolun 3D-mallia, ennakkoon laskettuja robottikäsivarren konfiguraatioyhdistelmiä ja 3D-anturin mittaamaa dataa, joiden avulla se laskee robotin radan aloituspisteestä loppupisteeseen muutamien millisekuntien aikana. Järjestelmän myötä robotin ratojen ohjelmointi jää tarpeettomaksi, radan alkuja päätepiste riittävät. Järjestelmä soveltuu esimerkiksi koneenpalvelu- lavausja bin-picking-sovelluksiin. Tuotetta tullaan tarjoamaan ohjelmistokehityspakettina, jonka käyttäjä voi räätälöidä omaan tarpeeseensa sopivaksi.

Lisää rakennuspalikoita kaivataan

Toisen TRINITY-rakennussarjan kerääminen alkaa aloitettiin helmikuussa 2021, jolloin käynnistyi avoin haku toiseen demonstraatio-ohjelmaan. Avoimen haun fokus on edelleen valmistavan teollisuuden yritysten ketteryyden lisääminen robotiikan ja IoT:n tarjoamin keinoin kyberturvallisuus huomioiden. Toinen FSTP-rahoituskierros painottaa kansainvälisyyttä, eli hankekonsortion jäsenten tulee edustaa vähintään kahta EU maata. Erityisesti huomioidaan uudemmat EU-jäsenmaat, eli niin kutsutut EU13-maat, ja yhteistyö niistä tulevien yritysten kanssa. Haettavien hankkeiden keston tulee olla 6-10kk. Rahoitettavien hankkeiden maksimibudjetti on 285 000 e, josta rahoitus kattaa maksimissaan 70 prosenttia. Toisen demonstraatio-ohjelman kokonaisbudjetti on noin 3,5 miljoonaa euroa. Hankkeiden odotetaan alkavan syksyllä 2021.

TRINITY-hankkeen 16 partneria tulevat 10 Euroopan maasta.
Lisätietoja muista käynnissä olevista demonstraatioista löytyy TRINITY-hankkeen uutissivulta 

Pääkirjoitus 2/2021: Älykäs rakennus joustaa, tuottaa ja varastoi uusiutuvaa energiaa

Hiljattain uutisoitiin tapauksesta, jossa Manner-Euroopan sähköverkko meinasi pimentyä. Tilanne saatiin nopeasti hallintaan ja verkon tila tasapainotettua, mutta mistä tuossa tammikuisessa tapahtumassa oikeastaan oli kyse ja miten rakennusten älykkyys voisi tulevaisuudessa estää vastaavat tilanteet?

Energiajärjestelmän sähköistyminen on edellytys hiilineutraalin tulevaisuuden mahdollistamiseksi. Sähköistyminen etenee, kun pääosin uusiutuvat energian tuotantomuodot syrjäyttävät fossiiliset polttoaineet. Samalla sähköverkko kuitenkin altistuu voimakkaalle turbulenssille; puhtaasti tuotettua sähköä kun ei aina ole saatavilla yhteiskuntamme tarpeita vastaavaa määrää. Tulevaisuudessa tarvitaan siis entistä enemmän älykästä energianhallintaa, erityisesti energiaintensiivisessä rakennuskannassa.

Rakennukset kuluttavat noin 40 % tuotetusta energiasta, joten sähköistyvä energiajärjestelmä luo muutospaineita myös älykkäämmän rakennusautomaation suuntaan. EU-tasolla on viime vuosina aktiivisesti tartuttu kiinteistökannan mahdollisuuteen tukea uusiutuviin energiavaroihin perustuvan sähköverkon toimintavarmuutta. Rakennusten potentiaalia toimia sähköverkon säätöreservinä pyritäänkin nyt edistämään älyvalmiusindikaattorin, tutummin SRI:n (Smart Readiness Indicator) avulla. SRI-älykäs rakennus joustaa ja leikkaa tehon huippukuormia sähköverkon tarpeiden mukaisesti, sekä tekee itsenäisesti päätöksiä paikallisesti tuotetun (uusiutuvan) energian talteenotosta ja vapautuksesta käyttöön käyttäjän hyvinvoinnista tinkimättä.

Mutta, palataanpa vielä tuohon tammikuiseen tapahtumaan. Vuosittaiset sähköverkon häiriöiden määrät ovat kasvaneet dramaattisesti viimeisen vuosikymmenen aikana ja yksi merkittävä tekijä on tuulija aurinkoenergian tuotantomäärien voimakas kasvu. Tuona tammikuisena iltapäivänä uusiutuvan energian tuotantomäärät olivat merkittävästi ennustettua alhaisempia, mikä johti verkkotaajuuden romahdukseen.

Tulevaisuuden energiajärjestelmä ei tule perustumaan vain uusiutuviin energiavaroihin vaan ennen kaikkea sähköverkon joustotoimenpiteiden laajamittaiseen käyttöönottoon, erityisesti olemassa olevassa rakennuskannassa. Tekninen valmius rakennuskannan aktiiviselle osallistamiselle on jo osittain olemassa, mutta pelisäännöt tarvittavien investointien arvonluonnille ovat vielä kesken. Avoin keskustelu ja yhteistyö erityisesti kiinteistö- ja rakennusalan sekä energiasektorin toimijoiden keskuudessa onkin edellytys joustavamman sähköverkon ja hiilineutraalin tulevaisuuden mahdollistamiseksi.

Eerika Janhunen

Kirjoittaja on älykkäämmän rakennuskannan puolestapuhuja, konetekniikan diplomi-insinööri ja väitöskirjatutkija kiinteistötalouden tutkimusryhmässä Aalto-yliopistossa.

Aiheuttaako robotiikka oikeasti työttömyyttä?

TEKSTI: JUHANI LEMPIÄINEN KUVA: ISTOCKPHOTO

Valtiovarainministeriön Talouskasvun edellytykset -raportti julkistettiin helmikuun alussa. VM:n finanssineuvokset pohdiskelivat siinä 2020-luvun kasvun edellytyksiä Suomessa. Sieltä ponnahti robotiikka- alan ihmisille mielenkiintoinen väittämä yhden robotin aiheuttavan 2,75 ihmisen työpaikkojen vähenemisen. Käänteisesti siis Suomen 6 000 robottia olisivatko syypäitä 16 000 ihmisen työttömyyteen? Toisaalla raporttiin oli poimittu vertailukohdaksi Euroopan maita Saksa, Alankomaat, Tanska, Ruotsi, ja Norja, joissa nimenomaan robotiikka on reilusti meitä pidemmälle edennyt ja työttömyys reilusti Suomea vähäisempi. Tukea tälle työpaikkojen vähenemisväitteelle ei löydy valittujen maiden taloushistoriasta.

Robotiikkayhdistys reagoi tähän nopeasti sosiaalisessa mediassa Facebookissa ja Linkedinissä. Mielipiteellemme saatiin käytännössä yhdessä päivässä julkista huomiota ja yhteensä yli 500 peukutusta. Tekniikka&Talous ja Kauppalehti antoivat vastineellemme heti palstatilaa ja näin saatiin ainakin Robotiikkayhdistyksen julkista profiilia kohotettua, ellei nyt erityisesti muuta vaikutusta. Erityisesti aktiivisia olivat robotiikkaan investoineet yrittäjät, jotka omalla nimellään olivat valmiita tulemaan julkisuuteen robotiikan hyödyntämisen puolesta. Tämä loi reilusti lisäuskottavuutta vastineellemme.

Lehdissä julkaistu puheenvuoro on valitettavasti jo maksumuurin takana, mutta yhdistyksen vastine löytyy myös Robotiikkayhdistyksen nettisivulta.

Valtionvarainministeriön raportissa viitataan Bostonin yliopiston ja MIT:n taloustieteen tutkijoiden kiistanalaiseen artikkeliin, jonka laskentamalli ja tulokset on kansainvälisestikin kiistetty jo monen alan toimijan toimesta. Ehkä tilanne USA:ssa todella poikkeaa robotiikan soveltamisen osalta siellä voimakkaasti eurooppalaisesta, koska tutkijat esittävät tutkimuksensa ihan tosissaan. Alkuperäinen artikkeli on tässä: https://economics.mit.edu/files/19696.

Tämä provokatorinen hyökkäys robotiikkaa vastaan VM:n raportissa kummeksuttaa, koskapa siitä ei ole tehty mitään johtopäätöksiä, päinvastoin raportissa ollaan huolissaan teollisuuden työvoimamme riittävyydestä tulevaisuudessa. Vasta muutama vuosi sitten työ- ja elinkeinoministeriö ajoi voimakkaasti robotiikan edistämistä. Tosin se ylevä suunnitelma taisi hautautua muiden kiireiden ja Tekesin uudelleenorganisoinnin pyörteisiin. Toivomme kuitenkin, että VM:n Talouskasvun edellytykset -raporttiin on vain jäänyt lapsus tekijöiltä ilman sen negatiivisempia taka-ajatuksia valtionhallinnossamme. Kommentoijat ottivat esiin myös mahdollisuuden, että virkamiehet eivät ymmärtänet fyysisten robottien ja ohjelmistorobotiikan eroja.

Kiitos kaikille asiassa mukana olleille. Aiheesta on tärkeä keskustella, etteivät väärinkäsitykset saa laajempaa jalansijaa päättävien tahojen keskuudessa.

Juhani Lempiäinen Suomen Robotiikkayhdistys