Hajautettu suunnittelu – hajauta ja hallitse

Konepajojen tuotteet ovat yhä monimutkaisempia kokonaisuuksia.

– Kirvestä ja kankea lukuun ottamatta lähes kaikkiin tuoteisiin liittyy vähintäänkin mekatroniikkaa eli mekaniikan ja elektroniikan yhdistämistä sekä suunnitteluosaamista itse työlaitteista, Aki  Mikkola sanoo.

Osaamisen erikoistuminen edellyttää suunnittelun hajauttamista, mikä taas  vaatii  joustavuutta  suunnittelutyökaluilta.  

– Hajautetun suunnittelun avulla pyritään optimoimaan alikokonaisuuksia, kuten mekaniikkaa, elektroniikkaa ja työlaitteen suunnittelua. Siihen taas tarvitaan kunkin alan  erityisosaajia,  konetekniikan professori toteaa.   

Millaisia työkaluja sitten tarvitaan, jotta hajautettu suunnittelu onnistuu? Mikkolan mukaan yleensä käytetään pilvipalvelun kautta reaaliaikaisesti päivittyviä suunnittelutyökaluja tai -sovelluksia. Tällöin työskentely on hyvin joustavaa, kun asiantuntijoilla on jatkuvasti käytettävissä reaaliaikaisesti päivittyvät dokumentit ja kirjastot heidän keskinäisestä sijainnistaan   riippumatta.  

– Koronapandemia aiheuttama etätyön lisääntyminen vauhditti kehitystä, kun työpaikoilta siirryttiin kotitoimistoihin. Asiantuntija voi työskennellä vaikka toiselta puolelta maapalloa,  kun yhteydet toimivat. Myös ryhmän kokoa voi säädellä suunnitteluvaiheen mukaan.  

Mikkolan mukaan on olennaista, että yhteiset tiedostot päivittyvät viiveettä ja käyttöliittymä ja -kokemus on sama kaikilla. Tällöin säästytään myös versiohallintaan liittyviltä ongelmilta. 

Nopeaa ja tehokasta ongelmanratkontaa

Ryhmätyön edut tulevat esiin yhteisen suunnitteludokumentin äärellä. Mikkolan mukaan  suunnitteluvirheet havaitaan helpommin, kun silmäpareja on enemmän.

– Mukaan voi ottaa suunnittelijoiden lisäksi alihankkijoita tai palvelun tuottajia. Eri  alojen  asiantuntijat tarkastelevat suunnitelmaa eri näkökulmista, ja kiinnittävät huomiota eri asioihin. Parhaimmillaan ongelmakohtaa voidaan ratkoa ja kehittää saman tien, Mikkola kertoo.   

 Varhain havaitut puutteet suunnitelmissa merkitsevät kustannussäästöjä. 
– Taloudellinen hyöty on merkittävä verrattuna siihen, että malli on ehditty jo rakentaa. Virhe, joka ehtii asiakkaalle saakka, tuhoaa yrityksen tai valmistajan mainetta.

Vuorovaikutteisuus ja äly lisääntyvät tulevaisuuden työkaluissa  

Tuotteen ostajaa luonnollisesti kiinnostaa kokonaisuuden toimivuus, joten eri  osasuunnitelmien  rajapintojen täytyy olla kunnossa. Professorin mukaan suunnittelutyökalut kehittyvät yhä vuorovaikutteisemmiksi ja älykkäämmiksi.   

– Pelillistäminen on yksi keino tuotteen virtuaaliseen testaamiseen. Se vaatii pohjaksi tarkan kuvauksen tuotteesta ja saumatonta vuorovaikutusta eri osioiden välillä.  

Mikkolan mukaan kone itsessään onkin merkityksetön ilman toimintaa. Esimerkiksi kaivinkone toimii kokonaisuutena, johon kuuluvat maasto, siellä liikkuvat ihmiset ja toiset koneet. Kun eri elementit voidaan yhdistää jo suunnitteluvaiheessa, ollaan testauksessa huomattavan pitkällä ennen kuin ensimmäistäkään mallia on rakennettu.   

– Tulevaisuudessa tarvitaankin työkaluja, joissa kaikki suunnittelun osa-alueet voi testata  yhdessä ja laittaa kuntoon ennen mallin rakentamista. Pelimaailmasta tuttujen toimintojen avulla eri elementit voidaan tuoda yhteen ja simuloida todellista käyttöä. Kaivinkone-esimerkissä voidaan esimerkiksi testata, millainen näkymä puomin takaa on tai miten kauha käyttäytyy, Mikkola kuvaa. 

Virtuaalimaailmassa testausta voidaan myös nopeuttaa. Sillä säästetään sekä aikaa että rahaa. Mikkolan mukaan kehittyneiden työkalujen yleistyminen vaatii vielä jatkokehittelyä.   

– On olemassa kokeiluja, joissa kuljettaja käyttää vaikka 10 minuutin ajan kaivinkonetta.  Todellisten tilanteiden kuvaamiseksi tällaista materiaalia tarvittaisiin kuitenkin päivien,  viikkojen tai kuukausien ajalta. Tämän jälkeen koneiden toiminta voitaisiin altistaa vielä tekoälylle, joka on erinomainen keino etsiä virheellisiä käyttötapoja.  

Yksi tulevaisuuden haasteista on koneisiin ja niiden osiin liittyvien ohjelmistojen testaus. Ne ovat vielä monimutkaisempia kokonaisuuksia, joita ei voi arvioida silmämääräisesti kuten esimerkiksi osien toimivuutta. Tulevaisuudessa simulointi on olennainen osa tuotesuunnittelua, samoin kuin tekoälyn hyödyntäminen.  

– Suunniteltavien koneiden ja laitteiden monimutkaistuessa onkin olennaista, miten kokonaisuutta voidaan hallita ja kuvata samassa suunnitteluympäristössä mahdollisimman realistisesti, Mikkola summaa. 

Aki Mikkola johtaa muun muassa koneensuunnittelun tutkimusryhmää, jossa tutkitaan suunnittelun ja valmistuksen digitalisaatioita ja erityisesti dynamiikan simuloinnissa tarvittavia työkaluja.

 

 

Aki Mikkola johtaa muun muassa koneensuunnittelun tutkimusryhmää, jossa tutkitaan suunnittelun ja valmistuksen digitalisaatioita ja erityisesti dynamiikan simuloinnissa tarvittavia työkaluja.