Anna Huusko

Developing Digital Twin for Smart Manufacturing. What are the preliminaries?

Developing Digital Twin for Smart Manufacturing. What are the preliminaries?

“Digital Twin (DT) is an emerging concept, which by broad definition refers to (a set of) digital models of physical entities. This paper discusses the preliminaries of when and to what extent digital twinning could be applied to optimize whole manufacturing systems.

The key considerations are formalized into ten generic propositions based on the synthesis of the existing scientific knowledge. It is claimed that the boldest visions of DT technology seem not yet attainable due to several philosophical and technological restrictions.

Jyrki Savolainen

Post-doc. Researcher, LBM,
LUT University

Mikkel Stein Knudsen

Project Researcher, Finland Futures Research Centre (FFRC)
University Of Turku

As a practical suggestion, companies should start their system-level digitalization efforts with workable, yet profitable, ‘low-fidelity’ DTs with limited data collection. These types of initiatives may speed up the development towards today’s idealistic visions of factory-wide digital twins. That is, by choosing the right investments in promising DT-technologies, e.g. Finnish manufacturing firms can gain key strategic advantages for the future.”

Savolainen. J., and Knudsen. M. S.(2021). Contrasting Digital Twin Vision of Manufacturing with the Industrial Reality. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, September, 1–18.

Keywords

Digital twin, simulation ,investments, cyber-physical system

Human factors and ergonomics in the industry 4.0 context

Human factors and ergonomics in the industry 4.0 context

Technological development enables efficient manufacturing processes and brings changes in human work, which may cause new threats to employee well-being and challenge their existing skills and knowledge. Human factors and ergonomics (HF/E) is a scientific discipline to optimize simultaneously overall system performance and human well-being in different work contexts.

The review describes the state-of-the-art of HF/E research in Industry 4.0 manufacturing contexts. A total of 336 research articles were identified for the review, of which 37 were analysed utilizing a human-centric work system presented in the HF/E literature.

The scoping review identifies how organisations can have different levels of HF/E and technological maturities and how there are products of the organisational and operational contexts (external environment, the socio-organizational context, and the local context). An essential finding of the paper is also indications of a maturity paradox, where positive development on one variable (HF/E or technology) has a detrimental effect on the other. This is important to keep in mind and address in future manufacturing and societal developments.

Finally, the article presents a series of identified macro ergonomics viewpoints in manufacturing in Industry 4.0 context:

Technological:

  • High technology sets complex demands for production and may bring along new threats to human
  • Demands for the safety and security of the technologies and work environments increases
  • Quality and usability of the user interfaces of technologies gets more complex
  • Production systems provide complex data, which in turn increases the need for more sophisticated analysis methods and skills to utilise them
  • Assistive technologies used to ease human work bring along new threats to humans
  • Demands for skills to utilise new technologies increase

 

Arto Reiman

Post-doctoral research fellow, University of Oulu

Elina Parviainen

Entrepreneur, Human Process Consulting Oy

Esa-Pekka Takala

Adjunct Associate Professor, University of Helsinki

Jari Kaivo-oja

Research Director FFRC, University of Turku

Theresa Lauraéus

Post-doc. Researcher, FFRC University of Turku

Reiman, A., Kaivo-oja, J., Parviainen, E., Takala, E.-P. & Lauraéus, T., 2021, Human factors and ergonomics in manufacturing in the industry 4.0 context – A scoping review. Technology in Society.

Keywords

Human factors, Ergonomics, Manufacturing, Industry 4.0, Maturity models.

Organisational:

  • Demands for organisational skills supporting technological transformation and development activities increase
  • Personnel training systems are challenged to fit the needs and demands technological developments bring along
  • Mutual trust between the employer and the employee is threatened

Personnel:

  • Human tasks become more demanding and complex
  • Demands on personal cognitive and social and communication skills increase
  • Employee shortage is faced; due to e.g. aging workforce or concerning the lack of highly skilled experts

For more information on the important subject of human factors and ergonomics in Industry 4.0 contexts, please contact the article authors.

Perustilimallilla helpotusta palveluiden tehokkaampaan kohdentamiseen; malli parantaisi nuorten turvaverkkoa

Perustilimallilla helpotusta palveluiden tehokkaampaan kohdentamiseen; malli parantaisi nuorten turvaverkkoa

Tänään julkaistussa raportissa esitellään perustilimalli, joka läpinäkyvyytensä ansiosta tekee kansalaisten henkilökohtaisesta elämänsuunnittelusta nykyistä selkeämpää. Perustilimallin osana esitellään osallistumistulo, jonka ideana on huolehtia niistä nuorista, jotka eivät ole kiinnittyneet työmarkkinoille. 

Perustili uutena käyttöliittymänä sosiaaliturvan alustalla toisi entistä parempaa läpinäkyvyyttä. Jussi Pyykkönen, yksi raportin kirjoittajista kertoo, että sen ideana on, että yksilöt ”vakuuttavat itsensä” riskien varalta elinkaaren yli. ”Perustilillä on merkittävä potentiaali vaikuttaa nykyistä kestävämpiin koulutus- ja työpolkuihin. Parhaimmillaan perustili yhdistettynä osallistumistuloon vähentää syrjäytymisuhassa olevien määrää. Tällä olisi huomattavaa positiivista vaikutusta työllisyyteen sekä nuorten hyvinvointiin”, Pyykkönen jatkaa.
Perustilimallia testattiin simuloimalla 2000-luvulla toteutuneilla elinkaarilla. Raportissa ”annettiin” 1987 syntyneille perustili käyttöön ikävuosien 18‒28 ajaksi. Simuloinnin perusteella voidaan todeta, että perustili yhdistettynä osallistumistuloon olisi realistinen alusta sosiaaliturvalle.

Heikki Hiilamo

professori, Helsingin yliopisto

Raportin ja simulaation toteuttivat MFG4.0-hankkeelle: VTM Jussi Pyykkönen, YTM Topias Pyykkönen ja DI Pekka Pulli.

Ketteryys auttaa sopeutumaan automatisaatioon

Ketteryys auttaa sopeutumaan automaatioon

Miten automaatio muokkaa työelämää Suomessa?
Mitä käy niille, jotka eivät pysy kyydissä mukana? OECD:n tuore raportti kertoo, ettei pelättyä massiivista työpaikkojen katoa ole ainakaan heti näköpiirissä. Arvion mukaan 14 prosenttia OECD-maiden työpaikoista on vaarassa kadota automaation vuoksi. Kuitenkin vuosina 2012-2019 työllisyys lisääntyi lähes kaikissa OECD-maissa. Ainoan negatiivinen poikkeus oli yllättäen Suomi; Meillä työllisyys väheni kahdella prosentilla.

Tuoreessa Manufacturing 4.0 -hankkeeseen liittyvässä tutkimuksessani tarkastelin sitä, miten pohjoismainen hyvinvointimalli auttaa tai haittaa sopeutumista automaatioon. Pohjoismaat ovat pieniä ja avoimia talouksia, joiden menestys riippuu siitä, miten nopeasti ne kykenevät omaksumaan uusia teknologioita. Norjaa lukuun ottamatta Pohjoismailla ei ole merkittäviä luonnonvaroja eikä huomattavan suuria kotimarkkinoita. Elintason määrää pohjoismaisten yritysten menestyminen kansainvälisillä markkinoilla.

Mikäli uusi teknologia, esimerkiksi laajamittainen automaatio, kasvattaa hallitsemattomasti työttömyyttä, Pohjoismailla on vastassaan toisenlainen ongelma; julkisen talouden romahdus. Pohjoismaat tunnetaan korkeatasoisista julkisista palveluista ja tulonsiirroista. Näiden rahoittaminen edellyttää korkeaa työllisyysastetta. Mainitun kaksoishaasteen,  omaksumisen välttämättömyyden ja julkisen talouden rahoituksen vuoksi mahdollisella teknologisella työttömyydellä on ratkaiseva merkitys Pohjoismaiden selviytymiselle.

Pohjoismaiden etuna on kuitenkin laaja ja syvä luottamus yhteiskunnallisiin instituutioihin. Tästä syystä maat ovat ketteriä uudistumaan ja investoimaan. Jo nyt Pohjoismaissa panostetaan runsaasti muun muassa varhaiskasvatukseen, peruskouluun ja ilmaiseen yliopistokoulutukseen, jotka tukevat inhimillisen pääoman vahvistumista. Automaatio voi uhata myös korkeakoulutusta vaativia ammatteja, mutta korkea koulutus on tästä huolimatta paras vakuutus automaation sopeutumisessa.

Automaatio korostaa myös tarvetta uudistaa tulevaisuudessa julkisia instituutioita niin, että ne turvaavat paremmin työelämän marginaaleihin tai kokonaan työelämän ulkopuolelle jäävien ihmisten osallistumisen mahdollisuudet. Uusia avauksia on Suomessa esimerkiksi oppivelvoisuuden ulottaminen täysi-ikäisyyteen asti.

Sukupuolten välinen tasa-arvo on Pohjoismaille tärkeä tavoite ja vahvuustekijä. Sukupuolten välinen ammatillinen segregaatio on kuitenkin edelleen vahvaa. Automaatio voi heikentää sukupuolten välistä tasa-arvoa, koska se kohtelee eri tavoilla nais- ja miesvaltaisia ammatteja. Segregraation vähentäminen parantaisi mahdollisuuksia sopeutua automation vaikutuksiin.

Työpaikkojen katoaminen Suomessa ainoana OECD-maana vuosien 2012-2019 välillä ei kerro suoraan automaation vaikutuksesta, vaan siitä ettei Suomi kyennyt globaalin talouskriisin jälkeen uudistamaan talous- ja työllisyyspolitiikkansa. Koronakriisi vauhdittaa automaatiota. Tämä tuskin johtaa yleiseen massatyöttömyyteen: vanhoja työpaikkoja katoaa, mutta niiden tilalle syntyy uusia. Kaikki Pohjoismaat, ja aivan erityisesti Suomi, tarvitsevat ketteryyttä myös tulevaisuudessa

Heikki Hiilamo

professori, Helsingin yliopisto

Hiilamo, H. (2021). Adapting the Nordic welfare state model to the challenges of automation. The Nordic Economic, Social and Political Model.Edition 1st Edition. Imprint Routledge.

 

3D-tulostus ja sen tulevaisuuden mahdollisuudet: Tiedelinja 12.5.2021 klo 18.00

3D-tulostus ja sen tulevaisuuden mahdollisuudet -Tiedelinja 12.5.2021 klo 18.00

Turun yliopiston Tiedelinjalla tutkijat ja yleisö keskustelevat ajankohtaisista aiheista.

12.5. pidettävässä Tiedelinjassa käsitellään 3D-tulostuksen  tulevaisuuden mahdollisuuksia.

Aiheesta keskustelevat konetekniikan professori Antti Salminen, biomateriaalitieteen professori Pekka Vallittu ja Tulevaisuuden tutkimuskeskuksen tutkimusjohtaja, dosentti Jari Kaivo-oja.

Salminen on vuosia tutkinut 3D-tulostamisen mahdollisuuksia. Ennen Turun yliopistoon siirtymistään hän toimi LUT- yliopistolla Lasertyöstön tutkimusryhmän johtajana ja MFG4.0-hankkeen vetäjänä lisäävän valmistuksen osalta.  Salminen on perehtynyt 3D-tulostuksen mahdollisuuksiin, rajoitteisiin ja tulevaisuuteen.

Vallittu on tehnyt maailmanlaajuisestikin vertailtuna uraauurtavaa työtä uusien biomateriaalien kehittämisessä. Hänen johdollaan Turun kliinisessä biomateriaalikeskuksessa on kehitetty jo 1990-luvulta komposiittimateriaaleja, joista valmistetaan hammas- ja luuvaurioiden hoidossa käytettäviä lääkinnällisiä laitteita, kuten hammassiltoja ja luuimplantteja. Lasikuidun ja biolasin yhdistäviä bioaktiivisia implantteja käytetään jo nyt laajasti kallon luuvaurioiden hoidossa. Implanttien valmistuksessa hyödynnetään 3D-tulostusta ja tulostus on tullut myös hammasmateriaalien käsittelyyn.

Kaivo-oja toimii MFG4.0-hankkeemme Tulevaisuuden tutkimuksen työpaketin vetäjänä.

Ohjelma on katsottavissa Tiedelinjan sivulla seuraavana päivänä ja kahden viikon päästä myös tekstitettynä.