Digitaalinen tehdasinfrastruktuuri

5G laajentaa matkapuhelinverkkojen käyttöä ihmiskeskeisestä laitekeskeiseen kommunikaatioon. Tämä muutos johtaa laajoihin sosio-ekonomisiin muutoksiin: 5G-teknologia tulee olemaan kulmakivenä monilla talouden aloilla.

Teollisuuden, liikenteen, logistiikan ja terveydenhuollon saralla älykkäät laitteet pystyvät kommunikoimaan 5G-verkkojen avulla. “Laitteiden Internet” tulee lisäämään entisestään datamääriä intra-, extra-ja Internetverkoissa, asettaen kasvuvaatimuksia koko infran runkoverkkokapasiteetille.

5G-verkkojen kehitys tuo mukanaan muun muassa verkkojen virtualisoinnin, joka mahdollistaa joustavan dynaamisen tietoliikenneverkkojen optimoinnin ja tehokkaamman kapasiteetin hyödyntämisen ja sen mukana energiatehokkaamman tiedonsiirtokapasiteetin.

Konnektiviteetin mahdollistaminen riittävällä turvallisella teknologialla vaatii osaamisen kehittämisen lisäksi sekä laitteisto-että ohjelmistoinvestointeja.

Älykäs tuotanto-ja robotiikkaympäristö mahdollistaa soveltavan kehittämisen ja tutkimisen, johon tarvitaan ajantasaisia laite-ja ohjelmistoinvestointeja. Centria panostaa voimakkaasti myös robotiikan valmiuksien uudistamiseen, mm. yhteistyörobottien (cobots) osalta. Robotiikassa uusimpia investointien kautta haltuun otettavia teknologioita ovat yhteistyörobottien vieminen yhä pidemmälle teollisuusmittakaavaan mm. rakennusteollisuudessa.

Robotiikan uudet ominaisuudet, kuten aistien jatkuva paraneminen, tekoälyn integraatio ja sen osa-alueista konenäön uusimmat saavutukset parantavat kustannustehokkuutta.

Hoiva-alalla mielenkiinnon kohteena ovat hoivarobotit (carebots) ja eksoskeletonit, joista jälkimmäisillä mm. parannetaan toimintakykynsä menettäneiden henkilöiden liikuntakykyä. Tutkimusympäristössä sovelletaan mobiilirobottien käyttöä maataloudesta hoiva-alan kautta tuotantolinjoille ja kauppojen logistiikkaan robottien kehittyneiden SLAM-ominaisuuksien (simultaneous localisation and mapping) johdosta.

Robotiikkaympäristö integroituu myös virtuaali- ja lisätyn todellisuuden (VR/AR) ympäristöjen kanssa ja tätä kaikkea mahdollistavat osaltaan markkinoille vuonna 2020 tulevat 5G-verkkojen päätelaitteet, joiden kenttätestauksessa Centria edustaa maailmanlaajuisesti tunnustettua huipputasoa.

Tulevaisuuden turvallinen toimintaympäristö muodostuu fyysisen työn turvallisuudesta ja tiedon turvaamisesta. Fyysistä turvallisuutta halutaan varmentaa erilaisilla teknisillä ratkaisuilla, kuten sijoittamalla sensoreita ympäristöön ja työvaatteisiin, käyttämällä miehittämättömiä ilma-aluksia tarkistamaan alueen turvallisuutta sekä luomalla järjestelmiä henkilöstön varoittamiseen ja ohjaukseen.

Teollisuuden järjestelmät ovat aikaisemmin toimineet suljetuissa verkoissa. Hyökkäykset ovat kuitenkin pysyneet minimaalisina niin kauan kuin raha ei ole liikkunut. Nykyisin teollisuuden järjestelmät toimivat verkottuneina muihin tietojärjestelmiin, millä saavutettavien hyötyjen ohella ilmenee myös kasvavia tietoturvaongelmia. Hyökkäysten todennäköisyys on kasvanut hyökkäysmenetelmien kehittyessä ja tietoliikenteen siirtyessä yleiseen Internetiin. Kun uhkat ja haavoittuvuudet ovat lisääntyneet, on myös kasvanut tarve suojata tietojärjestelmiä ja niihin kuuluvia automaatiojärjestelmiä ja -verkkoja. Keskeistä on varmistaa teollisuuden järjestelmien päästä päähän -turvallisuus.

Centria on osaltaan päivittämässä mm. langatonta verkkoaan, jossa on mahdollista toteuttaa hankkeessa hankittavien laitteiden ja tietoturvan eri osa-alueiden tutkimiseen ja analysointiin tarkoitettujen ohjelmistojen kanssa,erilaisia digitaalisen tehdasinfrastruktuurin ratkaisuja omissa verkoissaan. Tämän avulla voidaan hallitusti toteuttaa erilaisia uhkaskenaarioita, analysointeja sekä kartoituksia, turvallisesti ennen yleisen Internetin käyttöä ja sen tuomia vaaroja.

Nykypäivän yhteiskunta ja ihmiset tuottavat noin 2,5 triljoonaa tavua digitaalista dataa päivässä ja määrä vain kasvaa esineiden Internetin leviämisen myötä. Kerätystä datasta on oleellista tuottaa arvoa analysoimalla ja jalostamalla sitä. Valtavien datamäärien käsittely ja analyysi vaativat kuitenkin uudenlaista kyvykkyyttä ja erityisesti nopeus ja kapasiteetti ovat olennaisia dataa käsittelevälle verkolle sekä palvelimille. Nopea datan käsittely vaatii keskitettyjen palvelimien lisäksi reunalaskentakyvykkyyttä.

Tekoälyn tuoma muutos tulee koskettamaan teollisuutta voimakkaammin palvelualoja, kun automaatio tuodaan vahvemmin mukaan palvelu-ja tietotyöhön tekoälyä soveltamalla. Rutiininomainen, selkeitä ohjeita noudattava ja hallitussa ympäristössä toteutettava palvelu-ja tietotyö kyetään korvaamaan suhteellisen helposti automaatiolla.

Tekoälyn avulla pystytään luomaan taloudellista arvoa kahdella tavalla. Tuottavuuden kasvattaminen mahdollistaa kansantuotteen kasvun työikäisten määrän laskusta huolimatta. Toinen tapa on alueen automaatioratkaisuja toimittavien yritysten liiketoiminnan kehittyminen.

Suurten tietomassojen käsittelemiseen ja tallentamiseen tarvitaan uudenlaisia teknisiä toteutustapoja, josta syntyy uusia työmahdollisuuksia. Tässä piileekin datassa ja sen keräämisessä nähtävä suuri potentiaali. Dataa käytetään uusien yhteyksien löytämiseksi asioiden välillä tai vahvistamaan jo olemassa olevia käsityksiä. Jotta oleellinen tieto saadaan suuresta määrästä dataa esille, on sitä varten kehitetty erilaisia tietojenkäsittelymenetelmiä, joita kutsutaan myös tiedonlouhinnaksi.

Tulevaisuudessa mobiiliverkot tulevat olemaan entistä dynaamisempia, jolloin ne voivat lisätä esimerkiksi verkon kapasiteettia tai peittoaluetta alueella sijaitsevien käyttäjien tarpeiden mukaan. Verkon dynaamisuus tuo mukanaan erilaisia haasteita verkon diagnostiikalle, koska ongelmatilanteiden ratkaisun täytyy tapahtua nopealla reagoinnilla, jotta verkon palvelunlaatu säilyisi. Tällöin tekoälyn avulla voitaisiin suorittaa tietoliikenneverkossa älykästä diagnosointia, joka havaitsisi nopeasti erilaiset ongelmatilanteet verkkoympäristössä ja suorittaisi toimenpiteitä näiden ongelmatilanteiden ratkaisemiseksi.

Virtuaalitodellisuus (VR) ja laajennettu todellisuus (AR) ovat kansainvälisesti vahvoja ja nopeasti kasvavia digitalisaation osa-alueita. Niiden markkinoiden on ennustettu kasvavan 150 miljardiin dollariin vuoteen 2020 mennessä. AR-ja VR-teknologioiden sovellettavuuspotentiaali on hyvin suuri, ja sitä tukeva pilotointiohjelmistojen toteuttaminen on tärkeää alueen yrityksien mahdollisuuksien havainnollistamiseen. Teknologiaa voidaan hyödyntää peleistä ja oppimisympäristöistä aina tuotannon reaaliaikaisen tilannetiedon visualisointiin tuotantoympäristössä, mahdollistaen työntekijälle nopean reagoinnin mahdollisiin poikkeaviin tilanteisiin. Serious game –tyylisiin peliratkaisuja voidaan hyödyntää henkilöstön koulutuksessa todellisessa toimintaympäristössä, johon tuodaan koulutuksen kannalta keskeisiä elementtejä mukaan ja henkilöiden tulee osata toimia oikein kyseisessä tilanteessa. Näissä ympäristöissä käyttäjä voi olla vuorovaikutuksessa luonnollisesti reagoivien esineiden ja ympäristön kanssa.

Todenmukaisen ympäristön vakuuttavuus VR-ympäristöissä on tärkeää ja parantaa saavutettavia tuloksia. Ajanmukaisten laitteiden, koneiden ja ohjelmistojen hankinnat mahdollistavat VR/AR-ympäristöjen ja muiden pelimäisten ratkaisujen tuottamisen sekä kokeilemisen resurssitehokkaasti. VR/AR-alustoja voidaan käyttää tehokkaasti hyväksi teollisuudessa todenmukaisten tuotantolinjojen visualisoinnissa ja niiden käyttöönotossa. Lisäksi AR mahdollistaa myös uudet interaktiiviset etätuen sovellukset. Tulevaisuudessa VR/AR-sisällöt tulevat kehittymään entistä nopeammin ja näiden ympäristöjen vaatimukset vuorovaikutuksen ja grafiikan osalta kasvavat jyrkästi. Investointihankkeella varmistetaan, että Centrian käytettävissä on pelialan ja VR/AR-ympäristöjen vaatimukset täyttävät laitteet, koneet ja ohjelmistot, joilla pystytään tuottamaan osaamista ja demonstraatioita alueen yrityksille.

Konnektiviteetti -osa-alueen keskeisimpiä hankintoja olivat 5G-kyvykkäät päätelaitteet, tukiasemaratkaisut, palomuuri sekä reunalaskentapalvelin. Hankinnat mahdollistavat Centrian matkapuhelintestiverkon päivityksen, jonka myötä 5G:n ja reunalaskentapalvelimen tuomia etuja voidaan tarjota yritysten hyödynnettäväksi. Näitä ovat mm. entistä pienempiä viiveitä vaativien laitteiden ja palvelujen testaaminen, sekä päätelaitteiden käyttäjädatan prosessointia paikallisesti ja tietoturvallisesti mahdollisimman lähellä datan keräyspaikkaa.

Älykkään tuotanto- ja robotiikkaympäristön keskeisimpiä hankintoja olivat yhteistyörobotti, käsiskanneri, teollisuusrobotti, autonominen mobiilirobotti sekä eri kokoluokan dronet ilmassa ja maassa. Robottihankinnoilla monipuolistetaan olemassa olevia laitteistoja ja niitä tullaan käyttämään mm. ihmisen ja robotiikan yhteistyön kehittämiseen. Dronehankinnoilla mahdollistetaan isompien kuormien kannot, pidemmät lentoajat, autonomisen liikkumisen sekä sisätilalennot.

Turvallinen toimintaympäristö -osa-alueen keskeisimpiä hankintoja ovat olleet IoT tutkimusympäristö, turvatut tukiasemat olemassa olevan WLAN-verkon suojaamiseen, liikuteltavia mittausnodeja yrityksen sisäverkon skannaukseen sekä tarvittavat ohjelmistolisenssit tietoturvan testaamiseksi laboratorioympäristössä ja alueen yrityksissä. Hankinnat täydentävät Centrian tietoturvalaboratoriota ja ne vastaavat paremmin yritysten tarpeita.

Datasta arvoa -osa-alueen keskeisimpiä hankintoja ovat palvelinympäristö, analysointiohjelmisto, multispektrikamera, etätyöskentelyyn ja sisällöntuotantoon tarvittavia laitteita sekä VR/AR-laitteistot. Hankintoja hyödynnetään vaativaan sovelluskehitykseen ja virtuaalisisällön luomiseen ja toistamiseen, verkon palvelunlaadun mittaamiseen ja analysointiin sekä kuvan eri aallonpituuksien analysointiin.

• Tulevaisuuden teknologia- ja tietoturvahaasteisiin valmentavan, ongelmia ennaltaehkäisevän ja alueen tarpeita palvelevan tutkimuslaitteiston ja ohjelmiston selvittäminen, hankinta ja käyttöönotto, digitaalisen infrastruktuurin rakentaminen. Digitaalisen infrastruktuurin kehittämiseen erikoistuneen pysyvän älykkään ympäristön toteuttaminen Ylivieskaan ja yleisesti Pohjois-Pohjanmaalle.
• Centrian aiemmissa aihealueen hankkeissa rakennettujen laboratorioympäristöjen ja niissä syntyneen tietotaidon hyödyntäminen ja päivittäminen uusimman teknologian avulla.
• Älykkään tuotanto- ja robotiikkaympäristön kehittäminen: ketterät tuotantosolut ja digitaaliset kaksoset, jotka mahdollistavat tuotannon kokeilun ja kehittämisen kustannus- ja energiatehokkaasti.
• Alueen yritysten toimintaedellytysten kehittäminen ja vahvistaminen poikkeustilanteita varten sekä yritysten toiminnan kehittämis- ja tehostamistoimien tukeminen vähähiilisyyttä edistäväksi.
• Kansallisen ja kansainvälisen tutkimusyhteistyön vahvistaminen luomalla älykäs tuotantoympäristö huippuosaamisen tutkimus-, kehitys- ja innovointitoimintaan.
• Konnektiviteetin kehittämis- ja tutkimusympäristö, jonka avulla voidaan testata uusimman teknologian hyödyntämistä kriittisen infrastruktuurin ja teollisuuden tarpeisiin. Konnektiviteetti tarjoaa yhteyden, jonka avulla erilaiset laitteistot ja palvelut voidaan yhdistää osaksi tietoliikenneinfrastruktuuria.
• Investointien kautta kyetään tutkimaan ja kartoittamaan turvallisen toimintaympäristön tietoliikenteen ja verkkorakenteen kriittiset kohdat. Lisäksi erilaisilta mittaus- ja sensoriratkaisujen saatavan datan kautta pystytään älykkäästi analysoimaan ja kehittämään ennakointia sekä minimoimaan uhka- ja vaaratilanteet.
• Datasta saatavien arvojen avulla kyetään luomaan uusia pilotointiohjelmistoja, VR/AR-visualisointeja ja pelimäisiä ympäristöjä havainnointiin ja oppimisympäristöihin, jotka mahdollistavat nopean reagoinnin mahdollisiin poikkeaviin tilanteisiin.