Liikkuvat työkoneet tutkimuksen tiekartalla: kohti nollapäästöjä, älykkäitä ohjausjärjestelmiä ja uutta liiketoimintaa tuottavaa dataa

Suomessa on vahvaa osaamista ja tutkimusta liikkuvien työkoneiden toimialalta, mutta parannettavaakin löytyy. Teollisuuden ja tutkimuksen yhteinen tiekartta on aimo askel kohti järjestelmällisyyttä ja jatkuvuutta toimialan innovaatiokehityksessä.

Sustainable Industry X (SIX) on suomalainen teollisuusvetoinen aloite, joka muotoilee ja toteuttaa käytännössä teollisuuden digivihreää siirtymää. Liikkuvien työkoneiden SIX Mobile Work Machines -klusteri puolestaan on osa tätä aloitetta. Klusterin toimintaa ohjaa teollisuuden ja tutkimuksen yhteinen, vuosittain päivitettävä tiekartta.

Tiekarttaa varten yritykset määrittelivät, millainen on tulevaisuuden työkone. Kyseessä ei ole perinteinen teknologialistaus, vaan yritykset kuvasivat ominaisuuksia, toiminnallisuuksia ja palveluita, joita työkoneeseen voisi liittyä. 

Tämän pohjalta tutkijat määrittivät, mitä tutkimusta tarvitaan, jotta teollisuuden tavoitekuva toteutuu. Tutkimuksen osuus tiekartasta kertoo, mitä tuloksia on jo käytettävissä, mitä on tulossa lähivuosina ja mikä olisi tulevaisuuden visio tutkimuksen näkökulmasta.

– Tutkimuksen pitää olla askel tai pari teollisuuden edellä, jotta se kykenee tuomaan tuomaan yhteiseen pöytään kilpailukykyämme vahvistavia, jopa uniikkeja kilpailuetuja luovia tulevaisuuden ratkaisuja, sanoo tiekarttatyötä fasilitoiva Harri Nieminen VTT:stä.

Tiekartan kuusi teemaa

Tiekartan teemat vastaavat mahdollisuuksiin ja haasteisiin. Ensimmäisessä teemassa teollisuus visioi vuoden 2035 työkoneelle kestäviä käyttövoimaratkaisuja: kone on hiilineutraali, täyssähköinen ja käyttää ympäristöystävällisiä teholähteitä. Tämä avaa näkymät aivan uudentyyppisten koneiden valmistamiseen.

– Sähköistyminen tuo uutta arvoa mahdollistamalla uusia toiminnallisuuksia, ominaisuuksia ja palveluita. Nollapäästöisyys tulee niiden muassa, Nieminen sanoo.

Toinen teema on työkoneiden autonomia: koneitten etäoperointi on mahdollista, ja ne ovat siinä määrin älykkäitä, että pystyvät itse mukautumaan toimintaympäristöönsä ja muodostamaan siitä tilannekuvaa. Tämä liittyy tiiviisti kolmanteen teemaan: työkoneiden reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon, joka toimii sekä koneiden kesken että taustajärjestelmien kanssa.

Neljäs teema ovat koneiden älykkäät ohjausjärjestelmät, joissa toimintojen ohjaus perustuu mitattuun tietoon. Viides teema on dataan pohjautuva kunnossapito, joka on ennakoivaa ja oikea-aikaista. Työkoneesta tulee alusta, joka on päivitettävissä vastaamaan aina uusia käyttötilanteita ja -tarpeita. Työkone on samalla myös anturi, joka tuottaa tietoa uuden liiketoiminnan ja arvon pohjaksi.

– Liikkuvan työkoneen tuottama data on huomattavan mielenkiintoista sekä työkonevalmistajille, heidän asiakkailleen että todella laajalle joukolle erilaisia toimijoita, Nieminen huomauttaa.

Yritykset ovat suhtautuneet varsin suojelevasti keräämäänsä dataan, koska aina ei välttämättä tiedetä, mikä siinä on arvokasta. 

– Arvokäsitteen laajentaminen tutkimuksen keinoin onkin merkittävä kysymys, ja se voisi auttaa monenkeskisesti tuotetun datan päälle muodostettavien uusien palvelujen ja tietotuotteiden syntymistä, sanoo Miika Kaski, Sandvikin Commercialization and Networks Lead.

Kuudes teema käsittelee ihmisen roolin muuttumista suhteessa koneeseen. Teollisuuden tulevaisuuskuvassa konetta käyttävä ihminen tekee mielekkäitä työtehtäviä turvallisessa ympäristössä. Perusoperoinnin – etenkin vaaralliset, likaiset ja tylsät työvaiheet – suorittaa kone.

– Yksi havainto tiekarttatyöstä on se, että kokonaisuus on hyvin systeeminen ja kaikki teemat liittyvät tavalla tai toisella kaikkeen. Kestävyys on sisäänrakennettuna kaikkiin teemoihin, Nieminen kertoo.

Suomalainen tutkimus tiekartalla

Tiekarttatyössä todettiin, että monessa Suomen yliopistossa jo pitkään tehty paljon liikkuviin työkoneisiin liittyvää tutkimusta. Kaski sanoo, että teollisuuden näkökulmasta Suomessa on vahvaa osaamista ja tutkimusta, mutta se näyttäytyy vielä melko pirstaleisena.

– Suomi on myös sen verran pieni maa, että täällä ei voida olla kaikessa maailman parhaita. Pitäisi löytää ne keihäänkärkivahvuudet, jotka ovat meillä maailmanluokkaa, Kaski sanoo.

Tiekartta tekee tutkimuksen näkyväksi ja antaa yrityksille käytännön mahdollisuudet nähdä yhdestä paikasta, mitä tutkimuksessa tapahtuu. Näin on pystytty tunnistamaan myös tutkimuksen aukkoja: kohtia joihin pitäisi virittää uutta tutkimusta tai verkostoitua kansainvälisesti hakemaan tutkimusvoimaa maailmalta.

– Sekä kansalliseen että kansainväliseen tutkimusyhteistyöhön tarvitaan järjestelmällisyyttä, jatkuvuutta ja jatkumoita, Nieminen tiivistää.

Professori Matti Vilkko Tampereen yliopistosta arvioi, että tutkimuksen aukot löytyvät perinteisten alojen rajapinnoilta. Ei ole yllätys, että juuri niihin pitäisi investoida lisää. Esimerkiksi sähkön syvä osaaminen on eri tutkijoilla kuin koneitten syvä osaaminen.

– Pitää luoda sellainen sukupolvi, jolla on syvä osaaminen molemmista. Se luodaan tutkimalla, ja sitä on nyt tehtykin, mutta onhan se hidasta. Tätä ongelmaa pitäisi ratkaista jollain tavalla, Vilkko pohtii.

Vilkko muistuttaa myös akateemisesta vapaudesta. Jokainen professori valitsee itse tutkimusaiheensa, -kysymyksensä ja -metodinsa – ja kantaa vastuun siitä, että tutkii ryhmänsä kanssa mielekkäitä asioita. Tiekartassakin esille tulevat koneitten sähköistyminen ja digitalisaation mahdollisuudet tuottavat paljon kiinnostavia tutkimuskysymyksiä, joten yliopistoissa on suunnattu tutkimusta niihin.

Tutkimusrahoituksen saamisen mahdollisuuksia yritysten ja tutkijoiden yhteistyö parantaa. Kun rahoitusta hakee Business Finlandilta tai erilaisilta EU-hankkeilta, hakemuksessa pitää olla mukana yrityskumppaneita. 

– Kun tutkijat ymmärtävät tämän, he tuovat mielellään tuoreimmat tiedot tutkimuksestaan yhteiseen tiekarttaan, Vilkko sanoo.

Tohtoripilotit näyttönä verkoston voimasta

Kun teollisuuden ja tutkimuksen yhteistyö saadaan rullaamaan, siitä on monenlaista hyötyä molemmille osapuolille. Yksi esimerkki on ns. tohtoripilottien hyvin sujunut hakuvaihe. 

Hallitus ilmoitti alkuvuodesta 2024, että opetus- ja kulttuuriministeriö tarjoaa lisärahoituksen yliopistoille tuhatta väitöskirjatutkimusta varten, koska Suomi tarvitsee lisää huippuosaajia. 

SIX PoE -hankkeessa oli tuolloin muodostettu viiden yliopiston kesken Academic Fellows -verkosto. Mukana on johtavia tutkijoita Aallosta, LUT-yliopistosta, Oulusta, Turusta ja Tampereelta. Professori Matti Vilkko Tampereelta sai vetovastuun kimppahakemuksen kokoamisesta.

– Jos kaikki professorit olisivat lähteneet juoksuttamaan hakemuksiaan omiin suuntiinsa, tuloksena olisi ollut viisi hakemusta, joista yksikään ei olisi mennyt läpi, Vilkko toteaa.

Viiden asemesta ministeriöön lähti yksi huolellisesti valmisteltu yhteinen hakemus. Se vakuutti arvioitsijat siitä, että hakijat kykenevät tekemään sen mitä lupaavat. Liikkuvien työkoneiden SIX-verkoston ansiosta Vilkko saattoi liittää hakemukseen noin 40 professorin julkaisut ja toimialan suurimpien yritysten sitoutumisen.

Tuloksena oli IWM – Intelligent Work Machines -tohtorikoulutuspilotti, jossa on 31 tohtoriopiskelijaa. Heidän aiheensa näkyvät tiekartassa, ja tuloksia on odotettavissa neljän vuoden sisällä. Aikanaan ohjelmasta valmistuneiden odotetaan työllistyvän pääosin yrityksiin, mikä sekin edistää tutkimustiedon siirtymistä teollisuuteen.

– Tohtorit eivät sinänsä ole itseisarvo, mutta osaaminen ja laatu ovat. Me tarvitsemme yliopistoihin huippututkijoita ja teollisuuteen huipputyyppejä, Kaski sanoo.

Kasken mukaan tiekarttatyö tukee myös sitä jatkuvuutta, joka on tärkeää osaajien houkuttelun ja pitämisen kannalta.

Teksti: Päivi Stenroos