Telakoiden tulevaisuus: 3D-mallinnus ja digitaalinen materiaalinhallinta tekevät monimutkaisista laivanrakennusprosesseista helpommin hallittavia
Jättimäisen laivanrakennushallin digitaalinen kaksonen mahduttaa telakan nyt suunnittelijoiden työpöydälle. Digitaalinen materiaalinhallinta selkeyttää laivateollisuuden moni-mutkaisia alihankintaketjuja ja vähentää materiaalihukkaa. EXOPRODIGI-hankkeen keskiössä on ollut meriteollisuuden ja merenkulun ekotehokkuuden parantaminen uusien digitaalisten ratkaisujen avulla eri maissa ympäri Itämerta.
Telakkahallin digitaalinen kaksonen helpottaa tuotannon suunnittelua
Turun yliopiston Pan-Eurooppa Instituutin koordinoimassa EXOPRODIGI-kehityshankkeessa ollaan pyöritelty fyysisesti suuria asioita pienellä tietokoneen ruudulla. Hankkeen liettualaiset partnerit Western Baltic Engineering ja Klaipeda Science and Technology Park ovat yhdessä ruotsalaisen Visinatorin kanssa skannanneet Klaipedassa olevan noin 150 m x 200 m kokoisen telakkahallin 3D-teknologiaa hyödyntäen. Uuden digitaalisen kaksosen avulla suunnittelijat ja insinöörit voivat tarkastella hallin tarkkoja ominaisuuksia ja mittoja, ja suunnitella laivanrakennusprosessit alusta loppuun huomattavasti entistä tarkemmin ja resurssitehokkaammin. Vastaavaa ei Itämeren telakoilla olla aiemmin tehty.
Ajatus kokonaisen telakkahallin mallintamisesta syntyi edellisessä ECOPRODIGI-hankkeessa, jonka aikana Western Baltic Engineering ja Meyer Turku testasivat muiden projektikumppaneiden avustamana digitaalisten kaksosten hyödyntämistä laivalohkojen toimituksissa Klaipedan ja Turun telakan välillä. Hankkeen aikana kumpusi ajatus testauksen viemisestä vielä askeleen pidemmälle, kokonaisen telakkaympäristön 3D -mallintamiseen, joka nyt ollaan toteutettu.
Itämeren alueella rakennetaan jopa muutaman sadan metrin pituisia laivoja. Laivojen rakennus ja kokoonpano vaatii näin ollen vähintäänkin yhtä isoja telakka-alueita. Klaipedan telakkahalli on lähes jättimäinen rakennus, jonka sisällä on itsessään suuria tuotantoprosessiin liittyviä laitteita ja materiaaleja. Telakkahallin mittasuhteiden ymmärtäminen ja optimaalinen hyödyntäminen on haastavaa, sillä laivat kokoonpannaan usein liittämällä isoja, alihankkijoiden rakentamia, laivalohkoja yhteen. Näitä laivalohkoja ja muuta varustelua on pystyttävä liikuttamaan telakkahallissa sujuvasti, huomioiden hallissa olevat laitteistot ja muut käynnissä olevat tuotannontyöt. Uusi digitaalinen kaksonen mahdollistaa isojenkin laivanosien virtuaalisen liikuttelun ja erilaisten skenaarioiden testaamisen täsmällisesti mallinnetussa hallissa, ennen kuin lopullinen suunnitelma tuotantoprosessista on lyöty lukkoon. Digitaalinen kaksonen helpottaa myös tarkkojen kulu- ja aikataululaskelmien tekemistä ennen tuotannon aloittamista.
-3D-teknologian avulla voidaan ennakoida mahdollisia riskejä ja vähentää ongelmatilanteita, jotka tavallisesti tulevat ilmi tuotannon ollessa jo täydessä vauhdissa. Näin ollen voidaan vähentää materiaalihukkaa ja turhaa työtä, eli parantaa laivanrakennuksen ekotehokkuutta, kertoo Jonatan Berglund Visinator yhtiöstä.
Läpinäkyvyyttä toimittajaverkostoon
Osana laivanrakennuksen kompleksisia tuotantoprosesseja EXOPRODIGI-hanke on pureutunut toiseenkin laivateollisuuden keskeiseen haasteeseen, nimittäin monimutkaiseen kokonaistoimittajien ja alihankkijoiden toimittajaverkostoon. Kokonaistoimittajat vastaavat usein laivan eri aluekokonaisuuksien tuotannosta omien moninaisten alihankintaverkostojen avulla, ja verkostojen toimiminen vaatii suuren määrän dataa, jotta materiaalit saadaan tuotettua, varastoitua ja liikutettua ajantasaisesti ja joustavasti tuotantoprosessin tarpeiden mukaisesti. Usein kyseinen data on kuitenkin hajanaisena eri toimijoiden eri ohjelmistoissa, mikä pahimmillaan johtaa ylituotantoon, pursuaviin varastoihin ja turhiin työtunteihin, jos tarkkaa tietoa tuotannon tilasta ja materiaalitarpeista ei ole saatavilla.
Turkulainen Carinafour on kehittänyt digitaalisen materiaalinhallintaratkaisun, jonka uusia toiminnallisuuksia on testattu Meyer Turku telakalla ja telakan verkostossa. Ratkaisu mahdollistaa sen, että telakan kaikki kokonaistoimittajat ja alihankintaverkostot saadaan mukaan samalle digitaaliselle alustalle.
-Alustaa hyödyntämällä tuotannon materiaalivirtoja voidaan seurata keskitetysti, ja sopeuttaa materiaalivirtoja tarvittaessa. Uusi materiaalinhallintaratkaisu lisää tuotantoprosessien läpinäkyvyyttä, ja parantaa telakan ympärillä olevan koko liiketoimintaekosysteemin toimivuutta vähentämällä turhaan tuotettujen materiaalien ja työtuntien määrää, kertoo Carinafourin kehittämisliiketoiminnasta vastaava Maarit Lappalainen.
Paljon puhuttu digitalisaatio, mutta mitä se tarkoittaa?
EXOPRODIGI-hankkeen tutkija Niels Gorm Malý Rytter on hahmotellut digitalisaatiosta eräänlaisen matkan, jonka aikana pitää saavuttaa useita eri etappeja, ennen kuin yritykset voivat ottaa uudet digitaaliset ratkaisut käyttöön. Digitalisaatiomatka pitää sisällään mm. datan keräämistä, verkkoyhteyksien kehittämistä, datan varastointia ja puhdistamista analyyseja varten, tekoälymallien hyödyntämistä, tulosten visualisointia ja intuitiivisten työkalujen kehittämistä, sekä it-systeemien integrointia. Matkan pituus riippuu kunkin yrityksen lähtökohdista, ja digiratkaisujen kehittäminen ja todellinen käyttöönotto voi toisinaan kestää jopa vuosia. EXOPRODIGI-hankkeen ratkaisuissa ollaan hyödynnetty useita eri teknologioita, kuten tekoälyä, esineiden internetiä, 3D-mallinnusta ja muita kamerateknologioita. Ratkaisujen perustana on toiminut kumppaniyritysten sijainti omalla digitalisaatiomatkallaan.
EXOPRODIGI-hankkeen toteutuksessa on ollut mukana yhteensä 13 organisaatiota Suomesta, Ruotsista, Tanskasta ja Liettuasta. Hanke on saanut rahoituksen Euroopan aluekehitysrahaston Interreg Itämeren alueen ohjelmalta (Interreg Baltic Sea Region Programme). Hanke toteutettiin aikavälillä 1.1.2021–30.9.2021.
Lisätietoja:
Tutkimuspäällikkö Elisa Aro
Pan-Eurooppa Instituutti, Turun yliopisto
Tel: 050 505 8741
email: elisa.aro@utu.fi
Kehityspäällikkö Maarit Lappalainen
Carinafour
Tel: 040 737 4694
email: maarit.lappalainen@c4.fi
Jonatan Berglung
Visinator
Tel: +46 70 739 75 50
email: jonatan@visinator.se