Simuloinnilla kilpailukykyä konepajoille

Laskennallisilla menetelmillä on mahdollista tehostaa merkittävästi konetekniikka-alan yritysten tuotekehitystä. Uutta on se, että menetelmiä hyödynnetään laaja-alaisesti tuotteen koko elinkaaren ajan, jolloin markkinoille päästään nopeammin ja edullisemmin, ja käyttäjiä voidaan palvella paremmin. Yritykset ovat toistaiseksi hyödyntäneet laskennallisten menetelmien mahdollisuuksia vasta osittain.

Laskennallisten menetelmien eli tietokonesimulointien ja -analyysien kokonaisvaltainen hyödyntäminen mahdollistaa koneiden ja laitteiden tuotekehityksen tehostamisen. Teknologian tutkimuskeskus VTT:n koordinoiman SIMPRO-hankkeen tulokset osoittavat, että käyttämällä laskennallisia menetelmiä tuotteen koko elinkaaren ajan saadaan tuotteet ja koneet markkinoille suunnitellummin, nopeammin ja edullisemmin. Tämä avaa myös uusia mahdollisuuksia ja lisää Suomen konepajateollisuuden kilpailukykyä.

Projektissa kehitettyjä ja sovellettuja menetelmiä voidaan hyödyntää laajasti teknisesti haastavien ja kalliiden tuotteiden tuotesuunnitteluun, joita ovat esimerkiksi dieselkoneet, hissijärjestelmät, sotilasajoneuvot, kaivoskoneet, satamanosturit, kuormankäsittelylaitteet ja metsäkoneet. Näiden koneiden elinkaariodote on yleensä pitkä. Se voi olla jopa 30 vuotta, kun mukaan lasketaan aika uuden tuotteen suunnittelupäätöksestä aina tuotteen poistumiseen markkinoilta.

Nopeaa ja hallittua suunnittelua sekä ylläpitoa

Laskennallisia menetelmiä on käytetty Suomessa jo pitkään eli menetelmät ja työkalut eivät ole uusia. Uutta on se, miten työkaluja käytetään tuotekehityksessä kokonaisvaltaisesti. Yritykset käyttävät jo näitä menetelmiä, mutta usein erillisinä työvaiheina. SIMPRO-hankkeessa hyödynnettiin laskennallisia menetelmiä laaja-alaisesti, mikä mahdollistaa simuloinnin hyödyntämisen koko tuotekehityksen ajan: konsepti- ja yksityiskohtaisessa suunnittelussa sekä yllä- ja kunnossapidossa.

”Tuotekehitysprosessi sisältää karkeasti konsepti- ja yksityiskohtaisen suunnittelun vaiheet. Käyttämällä simulointia ja laskennallisia menetelmiä etupainotteisesti heti prosessin alusta lähtien saadaan tuotteesta lisätietoa suunnittelun tueksi, ja suunnittelun tuloksia voidaan validoida. Näin voidaan perinteisiä menetelmä paremmin suunnitella kerralla valmiita tuotteita. Lisäksi virtuaalimallit mahdollistavat suunnittelun rinnakkaistamisen, jolla säästetään merkittävästi aikaa ja kustannuksia. Tuotekehitysvaiheessa luotuja simulointimalleja voidaan hyödyntää myös tuotteen elinkaaren myöhemmissä vaiheissa, esimerkiksi kunnossapidossa”, kertoo hankkeen projektipäällikkö Juha Kortelainen VTT:ltä.

”SIMPRO-projekti toi Koneelle uusia näkökulmia ja toimintatapoja: virtuaalimallien tuottaminen, optimointi ja tuotteen ominaisuuksia ennustaminen simuloimalla. Olemme soveltaneet näitä erityisesti High Rise -hissien pitkässä kehitysprosessissa. Yhteistyössä SIMPRO-projektin kumppanien ja Tekesin kanssa olemme nyt ottaneet selkeitä edistysaskelia”, kertoo Ride Comfort Expert Gabriela Roivainen, Kone Oyj:stä.

VTT:n koordinoima SIMPRO-projekti alkoi elokuussa 2012 ja päättyi lokakuussa 2015. Budjetti oli 2,4 miljoonaa euroa. Hankkeen rahoittivat Tekes, osallistuvat yritykset ja tutkimuslaitokset. Projektin tutkimusosapuolet olivat VTT, Aalto-yliopisto, Jyväskylän yliopisto, Lappeenrannan teknillinen yliopisto ja Tampereen teknillinen yliopisto. Lisäksi mukana oli 11 yritystä.