Simuloinnin hyödyntäminen elintarviketuotannon kehittämisen ensimmäisenä työkaluna

Joonas Kortelainen, Tommi Lehtinen ja Mirka Leino, Satakunnan ammattikorkeakoulu

Digitalisaation ja virtuaalisuuden aikana simulointi on hyvä esimerkki näiden termien konkreettisesta merkityksestä. Teollisen tuotannon suunnittelussa ja kehittämisessä simulointi tuo näiden termien todellisen merkityksen esille. Simuloinnilla tarkoitetaan yleisesti todellisuuden jäljittelyä eli tuotannon suunnittelussa simuloinnilla tarkoitetaan tuotantolinjastojen, koneiden ja toimilaitteiden toiminnan esittämistä digitaalisessa muodossa. Nykyaikainen tuotannon simulointi tehdään 3D-ympäristöissä, joissa laitteiden ulkonäkö ja toiminnallisuus pystytään toteuttamaan aivan kuin oikeilla laitteilla todellisissa ympäristöissä.

Tuotannon simulointimahdollisuudet ovat kehittyneet merkittävästi viimeisen kymmenen vuoden aikana. Simulointiin löytyy paljon eritasoisia ja eri tarkoituksiin suunniteltuja ohjelmistoja. Tänä päivänä voidaan virtuaalimaailmassa tehdä esimerkiksi tuottavuuslaskelmia ja 3D-tuotannonsuunnittelua ilman oikean järjestelmän täydellisiä testejä. Esimerkiksi erilaisia tuotannon vaihtoehtoisia ratkaisuja voidaan analysoida ja kokeilla virtuaaliympäristössä ilman, että se vielä vaikuttaa mitenkään todelliseen tuotantoon.

Elintarvikealan yrityksissä simulointia voidaan käyttää esimerkiksi uuden tuotantolinjaston suunnittelussa ennen koneiden ja laitteiden hankkimista. Kun uusi suunniteltava järjestelmä simuloidaan, voidaan laitteiden sopiminen suunniteltuun tilaan varmistaa hyvissä ajoin. Simulaatiolla voidaan myös testata laitteiden kapasiteetteja ja yhteensopivuuksia ja näin varmistaa tilattavien osien toiminta yhtenä kokonaisuutena jo ennen tilauksen tekemistä. Olemassa olevan järjestelmän tai tuotantolinjan simuloinnilla taas päästään testaamaan erilaisia kehittämisvaihtoehtoja tai laajennusmahdollisuuksia. Toisaalta olemassa olevan linjaston simuloinnilla voidaan etsiä pullonkauloja ja suunnitella uudenlaisia toteutuksia niiden ratkaisemiseksi.

Kuva 1. Pakkaamon robotti- ja konenäköjärjestelmät simuloituna.

Simulaatioon voidaan myös tuottaa paljon erilaisia tuotannon tilanteita kuten eri komponenttien vikatilanteita tai erilaisia tuotantomääriä. Näitä voidaan hyödyntää esim. laitteistojen ja järjestelmien käyttäjien kouluttamisessa tai kunnossapidon asiantuntijoiden apuna vikatilanteiden ohjeistuksessa.

5VTA-hankkeessa simulointia käytettiin uuden pakkausautomatisointiratkaisun suunnitteluun ja sen toiminnallisuuksien todentamiseen.

Case-esimerkki: Leipomon pakkauslinjan automatisointi

Case-esimerkki: Simulaatiolla varmuutta pieneen tilaan suunniteltavan yhteistyörobotiikkaa hyödyntävän elintarvikepakkausten lavaussolun toteutukseen