Mikael Collan

+358 505567185
[email protected]
See more

Towards sustainable society -6 different viewpoints of  the MFG4.0 research presented at Strategic Research Scientific Conference

Towards sustainable society -6 different viewpoints of  the MFG4.0 research presented at Strategic Research Scientific Conference

The Strategic Research conference brings together scholars from different research fields with a common interest in exploring responses to societal challenges in a fair, just, and sustainable society. The conference will foster an exchange of ideas, approaches, and insights between the disciplines.


Strategic Research – Scientific Conference:
 A fair, just and sustainable society


12 October 2022 – 13 October 2022

Epicenter, Mikonkatu 9, Helsinki

Our researchers will present abstracts on the following themes:

Additive Manufacturing Point-of-View to Firm Resilience

Presenter:Mikael Collan

Resilience is the ability of firms to cope with sudden and dramatic changes in the business environment. Typically, firms with the flexibility to change how they operate in terms of what they produce and how they work are less vulnerable to dramatic changes than companies with fixed architectures and product assortments.

This presentation talks about the manufacturing and national resilience that is created through added manufacturing. When fleets of additive manufacturing equipment are harnessed to provide critical manufacturing in times of crisis, they are a source of resilience. This requires preparation and active orchestration.

Mikael Collan

Professor at LUT University, Director General at VATT (Institute for Economic Research)

Towards sustainability in the metal industry using 3D printing

Presenter: Jyrki Savolainen
Co-authors: Ilkka Poutiainen, Marika Hirvimäki, Kari Ullakko, Ville Laitinen

The interest in additive manufacturing (AM), commonly known as 3D printing, has grown enormously over the last decade. AM is a novel way to produce unique parts offering new business opportunities and improved environmental sustainability of production. The current literature on AM emphasizes its positive effects on the sustainability of global production supply chains. We claim that the AM design and production can either positively or negatively influence the final product’s overall cost and resource efficiency.

Metal powders for AM are expensive, and manufacturing these powders consumes significantly more energy than sheet or bar materials. In this paper, we discuss how cost-effectiveness and sustainability are achieved when parts are redesigned using, e.g., lattice structures, an optimal printing position, and minimizing the need for post-processing.

Jyrki Savolainen

Post Doctoral Researcher at LUT University

Towards General Theory of Sustainable Development: Systematic Digital Twin Operationalisation of the Grand Sustainability Theory

Presenter: Jari Kaivo-oja

Co-authors: Jyrki Luukkanen, Jarmo Vehmas & Tadht O ́MahonyAcross decades of contemporary discussion on sustainable development, a core debate has concerned whether economic growth can be made sustainable, environmentally and socially.
In recent years, this has become a debate about economic growth versus economic degrowth, whether the former can be environmentally sustainable and whether the latter can be socially sustainable. In the presentation, the author presents the general theory of sustainable growth and development and links the use of the model to the development challenges of digital twins.

This developed theory can be used in national sustainability assessment and planning, as well as in regional policy or urban planning. The model forms the core of sustainable development or sustainability science.

Jari Kaivo-oja

Research Director, Dr, Adjunct Professorat University of Turku

Towards a Sustainable Portfolio Theory - Foresight-driven strategic asset allocation and SDG (Sustainable Development Goals) alignment

Presenter: Ville Korpela
Co-authors: Jari Kaivo-oja, Arne Fagerström & Petri Kuusisto

Modern Portfolio Theory (MPT) has formed the core theoretical basis for asset allocation strategies of institutional investors for several decades. Recently, there have been wider calls among practitioners and the academic community to extend the existing theory to include broader impacts on the societal level to align investment practices globally with the Sustainable Development Goals (SDGs). In the paper, we discuss an outline for a sustainable portfolio theory (SPT) by extending the existing modern portfolio theory (MPT). Our objective is to demonstrate a relationship between the values businesses create and the impact investors are capturing.

Ville Korpela

PhD Researcher, Turku School of Economics, University of Turku

Visionary-Thinking in Sustainable Industrial Development in Finland - The Case of Allied ICT Finland ́s Vision-Building Processy

Presenter: Mikkel Knudsen
Co-authors: Jari Kaivo-oja & Tero Villman

Europe must renew itself to retain its 35 million industrial jobs in an increasingly fierce global competition. The industrial renewal must happen in concerto with bold ambitions for the twin, green and digital transitions, and it must be executed within the modern VUCA (volatility, uncertainty, complexity, and ambiguity) decision environment. Our research highlights potential pathways for Finnish industry and steps for the Finnish government, businesses, and society. Based on the visioning process, Industry 6.0 is defined as “ubiquitous, customer-driven, virtualized, antifragile manufacturing”. It is characterized by customer-centric, highly customized lot-size-1 thinking and by hyper-connected factories with dynamic supply chains and data flows across domains.

Mikkel Knudsen

Project Researcher, Finland Futures Research Centre (FFRC) M.Sc. (Pol. Science) University of Turku

The challenges of long-term development for Finnish education and education policy to meet the demands of Manufacturing 4.0

Presenter: Maarit Virolainen
Co-author: Juhani Rautopuro

The so-called Manufacturing 4.0, sets needs to reform education, and they relate to the following three points: (1) to define, picture, and design what kind of reforms and for which parts of the education system and curricula are needed to instil fair, just and sustainable society and adapt to the change of technology in society, (2) to assess and evaluate, if the targeted change has been met in the learning of various learner groups before and after the reform. The presentation discusses the latest reforms in education and the role of research in identifying developmental education needs.

Maarit Virolainen

Project Researcher PhD (Adult education), MA (Social sciences) at University of Jyväskylä

The ‘Pyramid model’ helps to tune your organization and business models to take advantage of technological innovations

The ‘Pyramid model’ helps to tune your organization and business models to take advantage of technological innovations

Monetization of technological innovation necessitates adjustments to the organization, business model(s), and even ecosystems. How to make money with the innovation or how it contributes to profit generation must be clear. If innovation activity has been business need-driven, you might already have an idea of that. If innovation has been technology-driven i.e., you have developed or tested new technology to understand what could be done, you need to form an understanding of how to monetize it in your case.

Mikko Hirvonen

Strategy advisor & Researcher,
LUT University

Regardless of the driver of innovation, the prerequisite for successful monetization is an alignment of a business strategy and business model(s). When strategy and business model choices are done, it’s time to look at the ‘set of organizational capabilities’ needed to run the business and to meet the strategic objectives. For example, in a case of product innovation, you might need new or adjusted capabilities to commercialize and manufacture it, and to ensure that the customer gains the expected value. At the same time, you and your business partners need to be able to capture enough value that motivates to continue doing business.

The ‘Pyramid model’ is a framework to support this – often quite complex task to realize business benefits from different types of innovation (be it a product, process, organization, or business model innovation) and to monetary value of it. With the ‘Pyramid model’ the organization and its business model(s), where competitive advantage is potentially created, are broken down to a set of organizational capabilities and further into interconnected capability elements.

Depending on the type of innovation, it changes one or more of the capability elements. The ‘Pyramid model helps to identify required adjustments to interdependent capability elements to achieve targeted capability with expected outcomes, but also interconnected capabilities to gain business benefits on business model level and to ultimately monetize the innovation.

The ‘Pyramid model’ is expected to be of significant value to the practitioners when directing innovation efforts and designing value configuration, and organizations and ecosystems around it. For researchers it provides a novel framework for research serving the practice.

Hirvonen, Mikko H. (2022). Pyramid model – Conceptualizing an organizational capability to design IT investments. Proceedings of the 15th IADIS International Conference Information Systems. Virtual Conference 12-14 March 2022.  


Pyramid model, business models, business model innovation, business model framework, capabilities, capability system

Kohti automaattisia tehtaita

Kohti automaattisia tehtaita

Digitalisaation myötä tuotannon ja valmistuksen tavat ja se miten valmistava liiketoiminta on organisoitu ovat tulossa murroskohtaan, joka ei ole pelkästään tekninen vaan myös ”sosiaalinen”. Historiallisesti katsottuna ensimmäiset massatuotantoon keskittyvät tehtaat syntyivät 1800-luvun puolivälissä, tarkoituksenaan tuottaa standardoitua, enemmän ja halvemmalla, ilman asiakaskohtaista tuotteiden räätälöintiä. Henry Ford lausui tähän liittyen lentävän lauseen: ”mikä tahansa asiakkaan valitsema auton väri on ok, niin kauan kuin se on musta”.

Fordinkin autotuotannossaan käyttöönottaman prosessiajattelun avulla työvaiheet voitiin pilkkoa niin pieniin osiin, ettei erikoistunutta osaamista työntekijöiltä enää vaadittu vaan (lähes) kouluttamattomat tavalliset ihmiset voitiin ottaa tuotantoprosessin osaksi. Ford kiihdytti auton valmistusta myös teollisuusautomaatiota käyttämällä – käytännössä hänen tehtaissaan otettiin käyttöön liukuhihnat.

Jyrki Savolainen


Mikael Collan


Fredrik Taylor (1856 – 1915) oli yksi ensimmäisistä, jotka sovelsivat ”tieteellistä menetelmää” tai ainakin tarkkaa ja harkittua analyysiä työn ja prosessien kirjaamisessa ja niiden mittaamisessa eri tavoin. Hänen tavoitteenaan oli maksimoida työntekijöistä ja prosesseista saatava teho mm. karsimalla ylimääräisiä fyysisiä liikkeitä työn tekemisestä sekä asettamalla työntekijöille tarkat tuotantotavoitteet aikayksikköä kohti. Suomalaisilla työpaikoilla nämä ei-niin-pidetyt työtehon mittaajat tunnetaan nimellä kellokallet. Se mitä Taylor teki vastaa nykyään toimintaa, joka yhdistetään muun muassa Lean ajatteluun ja mittareilla johtamiseen.

Teollisessa kontekstissa massatuotannon tuottamia skaalaetuja ja tayloristista tehokkuutta on suosittu, mikä on johtanut suurempien ja suurempien ja yhä kalliimpien tehdasinvestointien rakentamiseen, sekä työntekijämäärien kasvuun. Suuret tuotantolaitokset ovat paikkasidonnaisia ja valmistus perustuu toimivaan logistiseen järjestelmään, joka kuljettaa raaka-aineet tehtaalle ja valmiit tuotteet asiakkaalle. Varallisuus koneiden ja laitteistojen muodossa ja työpaikat ovat kiinteästi paikkaan sitoutuneita. Industrialismi eli teollistuminen ja sen osana fordismi on ollut länsimaisen teollisuusyhteiskunnan peruspilareita, joiden vaikutukset näkyvät siinä kehityskaaressa, joka moni valtio on teollisuuspaikkakuntien kasvun myötä myös sosiaalisessa mielessä elänyt. Tehokas tuotannon organisointi on luonut hyvinvointia ja työllisyyttä.

Siellä missä on vaurautta, on myös kysymys sen jakautumisesta ja tyypillisesti tämä kulminoituu voitonjakoon pääomapanoksen ja työpanoksen välillä. Siellä missä työpanoksen hinta ja siis osuus tuotosta on vuosien saatossa noussut, on tuotannon automaatio tullut korvaamaan työtä. Vuosien kuluessa alkaen yksinkertaisista mekaanisista koneista, jotka korvaavat ihmisen raskaissa käsitöissä ja ovat niissä ihmistä tehokkaampia, on automaatiossa menty kohti enemmän ”ajattelua” vaativia työvaiheita, eikä kehitykselle näy loppua.

Puhdas massatuotantomalli näki kulutustavaroiden osalta huippunsa 1970-luvun talousmuutosten myötä teollisuusmaissa, kun markkinat saavuttivat kyllästymispisteensä tuotteiden määrän osalta. Alkoi aikakausi, jota kuvaa tuotteiden kautta erottuminen, kuluttaja ostaa ei vain tuotetta, vaan haluamansalaisen tuotteen. Tuotantojärjestelmien osalta tilanne yhdistää korkean tuottavuuden tuotantoprosessin ja massakustomoinnin. Itse järjestelmät ovat pitkälle automatisoituja ja niitä hoitamaan riittää tyypillisesti hyvin palkattu, mutta kohtalaisen vähälukuinen määrä asiantuntijoita.


Idealisoidussa, ”täyden digitalisaation” skenaariossa mahdollistuisi aiempaa paremmin suurten asiakasjoukkojen palveleminen yhtäaikaisesti hyödyntämällä toisiinsa kytkettyjen koneiden verkostoja, jolloin yhden tuotantolaitoksen mittakaava ei mahdollisesti olisikaan enää talouden kannalta määräävä tekijä, vaan kannattavuutta haettaisiin yhä enemmän tuotevalikoimaa kasvattamalla ja nopeudella. 

Ehkä esimerkkinä hajautuneesta ja automaattisesta digitalisoidusta järjestelmästä, vaikkakin ilman fyysisiä koneita, voidaan pitää vastikään ulkomaille myytyä ruuan toimituspalvelu Woltia, jossa asiakkaiden tilaukset pilkkoutuvat automaattisesti verkoston pienimmille osapuolille toteutettavaksi. Periaatteessa samalla tavoin myös tuotantolaitteet olisivat datan avulla ohjattavissa mistä päin maailmaa tahansa. 

Hyödyntämällä keskenään yhteydessä olevien tuotantolaitteiden verkostoja voitaisiin etsiä automaattisesti kullekin tuotteelle sen optimaalinen toteutustapa millä tahansa ajanhetkellä lähimpänä asiakkaan fyysistä sijaintia. Yksi ratkaistava asia verkostoituneessa tuotantomallissa on riittävän laajan tuoteskaalan ja tuotantokapasiteetin varmistaminen, johon 3D-tulostus, eli lisäävä valmistus, voi olla yksi tulevaisuuden ratkaisu.

On toki selvää, että monien kokoluokaltaan suurten massatuotteiden osalta (esimerkiksi luonnontuotepohjaisen perusteollisuuden kuten puunjalostus) verkottunut valmistus ei luultavasti koskaan ole kilpailukykyinen vertailussa nykyisten keskitettyjen tuotantolaitosten kanssa. Kuitenkin keskeisenä teesinämme on, että osa tuotannollisesta toiminnasta automatisoituu ja siirtyy tulevaisuudessa keskitetyistä tuotantolaitoksista eli tehtaista kohti digitaalisesti ohjattuja pienempien tuotantoprosessien esimerkiksi yksittäisten 3D-tulostimien verkostoja.



Michelsen, K.-E., Collan, M., Savolainen, J., & Ritala, P. (2021). Changing Manufacturing Landscape: From a Factory to a Network. In C. M. Hussain & P. Di Sia (Eds.), Handbook of Smart Materials, Technologies, and Devices: Applications of Industry 4.0 (pp. 1–21). Springer International Publishing. 

Savolainen, J., & Collan, M. (2020). How Additive Manufacturing Technology Changes Business Models? – Review of Literature. Additive Manufacturing, 32, 101070. 

Savolainen, J., & Knudsen, M. S. (2021). Contrasting digital twin vision of manufacturing with the industrial reality. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 1–18. 

Collan, M., & Michelsen, K.-E. (Eds.). (2020). Technical, Economic and Societal Effects of Manufacturing 4.0 – Automation, Adaption and Manufacturing in Finland and Beyond. Palgrave Macmillan, Cham.

Do we need factories for manufacturing in the future?

Do we need factories for manufacturing in the future?

Traditionally, manufacturing happens within factory walls, where a factory is understood as a place for mass production of goods. It is an assembly of machines and workers who are organized and managed to maximize efficiency and productivity.


“Manufacturing-as-a-Network” is unlike the factory as we know it and answers to the needs of the postindustrial society. It is a network structured to perform specific and tailored products in collaboration with customers, for customers, and sometimes by customers.

Karl-Erik Michelsen

Professor, LBM,
LUT University

Jyrki Savolainen

Post-doc. Researcher, LBM,
LUT University

Mikael Collan

Professor, LBM,
LUT University

Paavo Ritala

Professor, LBM,
LUT University

The book chapter written by MFG4.0 researchers focuses on the technological, managerial, and societal transformation from the old manufacturing system into the new, discussing the drivers, the challenges, and the opportunities connected to the transformation.

The suggestion is that we are moving from a Taylorist-Fordian factory model towards “Manufacturing-as-a-Network,” which indicates new types of business possibilities, risks, and transformative implications to society.

, K.-E., Collan, M., Savolainen, J., Ritala, P. (2021). Changing Manufacturing Landscape: From a Factory to a Network. Handbook of Smart Materials, Technologies, and Devices Applications of Industry 4.0


Industry 4.0, Manufacturing, Factory, Business model Network

MFG40 Seminar in Analytics 1/2020 LUT-Yliopistolla

Apulaisprofessori Alexandros Iosifidis Aarhusin yliopistosta vieraili LUT-yliopistossa ja esiintyi MFG40-projektin järjestämässä analytiikka-seminaarissa. Prof. Iosifidis kertoi Aarhusissa toimivan tutkimusryhmänsä tutkimuksesta ja sen saavutuksista – ryhmä keskittyy syvän oppimisen (deep learning) tutkimukseen ja erilaisiin neuraaliverkkojen prediktiivisen kyvyn parantamiseen tähtäävien menetelmien kehittämiseen.

Seminaarissa esiintyivät myös MFG40 projektin WP3:sta toisena väittelijänä väitellyt Christoph Lohrmann, joka kertoi omasta muuttujien valintaan (feature selection) keskittyvästä tutkimuksestaan ja projektin yhteydessä kehittämästään uudesta menetelmästä, sekä Mahinda Mailagaha Kumbure, kertoen omasta K-Nearest Neighbor algoritmin parantamiseen tähtävästä tutkimuksestaan.

Seminaarin ohjelma on ladattavissa alla olevasta linkistä.