Kestävän valmistuksen ohjaaminen tekoälyvetoisessa teollisuudessa

Silti pelkkä tehokkuus ei takaa kestävyyttä. Todellinen haaste ei ole se, pystyykö tekoäly optimoimaan tuotantoa, vaan se, optimoiko se oikeiden tavoitteiden mukaan.

Tekoälyn ohjaaminen kestävyyteen

Nykyaikainen valmistus tuottaa valtavia määriä dataa. Älykkäästi analysoituna tämä data voi paljastaa piileviä tehottomuuksia, parantaa materiaalin käyttöä, vähentää energiankulutusta ja estää odottamattomia tuotantoseisokkeja.

Käytännössä tämä tarkoittaa pidempää laitteiden käyttöikää, vähemmän virheitä, vakaampia prosesseja ja materiaalihävikin pienentymistä. Digitaalinen mallinnus ja simulointi voivat myös vähentää fyysisten prototyyppien tarvetta ja siten pienentää tuotekehityksen resurssienkulutusta.

Nämä hyödyt tukevat kestävyyttä vain, jos ympäristötehokkuus sisällytetään suoraan päätöksentekoon. Tekoäly optimoi sitä, mitä sen käsketään optimoida. Jos tavoitteena on vain kustannus tai läpimenoaika, kestävyys jää toissijaiseksi.
Aidosti kestävä valmistus vaatii elinkaariajattelua, mitattavia ympäristöindikaattoreita ja pitkäjänteisen vastuun sisällyttämistä operatiiviseen ohjaukseen.

Materiaalitieteellinen näkökulma älykkääseen valmistukseen

Materiaalitieteilijänä, jolla on tohtorin tutkinto ja jatko-opintokokemusta valmistuksen tutkimuksesta, olen nähnyt, miten varhaisilla suunnittelu- ja prosessipäätöksillä muokataan paitsi suorituskykyä ja kustannuksia myös ympäristövaikutuksia vuosikymmenten ajalle. Materiaalivalinnat, kestävyys, prosessointitavat ja tuotantoparametrit vaikuttavat suoraan energiankulutukseen, jätteen määrään ja tuotteen käyttöikään.
Tämä näkökulma on yksi syy siihen, miksi tekoälyvetoisen valmistuksen kehitys kiinnostaa minua. Älykkäät järjestelmät luovat mahdollisuuden yhdistää materiaalituntemus, prosessiosaaminen ja reaaliaikaiset tiedot päätöksiin, jotka ottavat kestävyyden huomioon alusta alkaen. Motivaationi on kehittää valmistusjärjestelmiä, joissa tekoäly ei ainoastaan nopeuta tuotantoa, vaan myös tukee kestävyyttä, resurssitehokkuutta ja pitkän aikavälin toimintavarmuutta.
Kun kestävyydestä tulee määritelty optimointitavoite eikä jälkikäteen ajateltu asia, tekoäly muuttuu teknisestä työkalusta vastuullisen teollisuuden strategiseksi välineeksi.

Tutkimuksesta käytännön toteutukseen

Pohjois-Suomessa toimivan Oulun yliopiston Kerttu Saalasti instituutin Tulevaisuuden tuotantoteknologiat -tutkimusryhmän tavoitteena on muuntaa digitaaliset edistysaskeleet käytännön teollisiksi ratkaisuiksi. FMT yhdistää tuotantoteknologiat, materiaalitutkimuksen ja automaation alueellisten ja kansallisten yritysten tarpeisiin.

Yksi esimerkki tästä on FMT:n koordinoima kansallinen PaJarvis-hanke (EAKR), joka kehittää integroitua tekoälyavustinjärjestelmää konepajoille. Tavoitteena on nopeuttaa generatiivisen tekoälyn ja koneoppimisen käytännön hyödyntämistä suomalaisessa valmistavassa teollisuudessa. PaJarvis tukee tuotannon ohjausta, laadunvarmistusta ja turvallisuutta suoraan työpajalla, osoittaen, kuinka tekoäly voi parantaa toimintatehokkuutta ja resurssien käyttöä. Hankkeessa korostetaan myös yrityskohtaisia, turvallisia tietopohjia sekä turvallista vuorovaikutusta tuotantolaitteiden kanssa, mikä osoittaa, että tekoälyratkaisut ovat valmiita todellisiin teollisiin ympäristöihin.

Samanaikaisesti FMT toimii partnerina Horizon Europe -ehdotuksessa HARMONY (Human centered Adaptive Real time Manufacturing with self Optimising iNtelligent sYstems). HARMONY edistää ihmiskeskeistä, tekoälyyn perustuvaa valmistusekosysteemiä, jossa hajautetut tekoälyagentit ja digitaaliset kaksoset mahdollistavat reaaliaikaisen päättelyn ja sopeutuvan optimoinnin suunnittelusta lattiatason toteutukseen.

Keskeinen tavoite on tutkia tapoja sisällyttää kestävyys operatiiviseksi ohjausmuuttujaksi, esimerkiksi integroimalla automatisoidut elinkaarianalyysi (LCA) ja tuotteen hiilijalanjälkilaskelmat (PCF) optimointisilmukkaan. Tämä mahdollistaa tuotantopäätökset, joita ohjaavat kustannusten ja tuottavuuden ohella energiatehokkuus ja ympäristövaikutukset. Syväoppimisen, suurten kielimallien, digitaalisten kaksosten ja synteettisen datan yhdistäminen EU:n luotettavan tekoälyn periaatteisiin asettaa FMT:n digitaalisen ja kestävän valmistuksen seuraavan sukupolven eturintamaan.

Kehityksen suunnan valinta

Teknologia kehittyy jatkossakin. Algoritmit vahvistuvat ja teolliset dataekosysteemit kasvavat. Ratkaisevaa ei ole kyvykkyys, vaan suunta.

Kestävä valmistus tekoälyvetoisessa teollisuudessa edellyttää, että digitaalinen murros suunnataan tietoisesti ympäristövastuulliseen suuntaan. Kun materiaalitiede, valmistusosaaminen ja älykkäät järjestelmät kehittyvät rinnakkain ja kestävyys on keskeinen ohjausparametri, innovaatioista tulee sekä kilpailukykyisiä että tarkoituksellisia.

Tekoäly muovaa valmistuksen tulevaisuuden. Mutta meidän tehtävämme on määrittää, mitä kohti se optimoi.


Kirjoittaja:
Yousra El Jemri on kotoisin Marokosta ja hänellä on tohtorin tutkinto materiaalien fysikaalis-kemiasta, ympäristöstä ja energiasta, ja taustani on kemian ja prosessitekniikan parissa. Hänen tutkimuksensa yhdistää funktionaalisia materiaaleja ja bioaktiivisia yhdisteitä, ja hän soveltaa pintatekniikkaa, pinnoitteita ja biokemiallisia tutkimuksia kokeellisen suunnittelun avulla kehittääkseen ja optimoidakseen materiaaleja teknologisiin, biolääketieteellisiin ja biologisiin sovelluksiin. Tutkimusvierailunsa aikana (1.9.-28.12.2025) Oulun yliopiston Kerttu Saalasti instituutin Tulevaisuuden tuotantoteknologiat -tutkimusryhmässä, yhteistyössä lääketieteellisen tiedekunnan kanssa, hän tutkii PVDF-pohjaisia pinnoitusmenetelmiä 3D-tulostetuille titaani-seoksille ja ruostumattomalle teräkselle niiden pintojen parantamiseksi ja biokompatibiliteetin lisäämiseksi. Hän arvioi näitä pinnoitteita in vitro -testauksella, mikä syvensi hänen ymmärrystäänsiitä, miten materiaalitiede ja biofunktionaalinen tutkimus voivat tukea kestävämpiä ja kehittyneempiä valmistusratkaisuja.

Kuva: tekoäly