Ajankohtaista

KE 4/2016, puheenvuoro, Koneet, Laitteet & Prosessit: Älykkäät koneet ja robotit elintarvikeketjussa

tiistai 13. syyskuu 2016

Automaatio on päivän sana. Usein kuvitellaan, että sen keskeinen tehtävä on vähentää ihmisen roolia tuotannossa. Näin ei kuitenkaan asia ole, vaan tavoitteena on tuotannon tehokkuuden ohella muut seikat kuten laadun varmistaminen, tarkempi raaka-aineiden käyttö, ympäristöpäästöjen minimointi ja työolosuhteiden parantaminen. Elintarviketeollisuudessa nämä viimeksi mainitut asiat ovat tärkeitä ja usein etusijalla uudistuksia suunniteltaessa.
Elintarviketuotannon ketju alkutuotannosta teollisuuteen, jakeluun ja lopulta kauppaan tarjoaa joka vaiheessaan hyviä esimerkkejä ja kehityskohteita. Alkutuotanto lienee kokenut 2000-luvulla suurimmat muutokset. Peltoviljelyssä käytettäviin koneisiin on tullut runsaasti älykkyyttä, jotka parantavat tehokkuutta ja mahdollistavat lannoitteiden tarkan käytön. Traktorista voidaan nykytekniikalla tehdä robotti, joka pystyy kulkemaan pellolla itsenäisesti ilman kuljettajaa. Isäntä voi istua kotitoimistossa valvomassa toimintoja ja samalla tehdä tilinpidollisia tehtäviä. Sama koskee sadon korjuuta tilanteissa, joissa liikkuvia koneita voidaan käyttää.

On vain ajan kysymys, milloin nämä muuttuvat arkitodellisuudeksi. Pilotteja on jo rakennettu ja kokeiluja tehty. Tahdin määrää lähinnä investointien kannattavuus. Maidon tuotannossa robottinavetat ovat jo arkitodellisuutta. Tuotantoyksiköiden kokojen kasvaessa tämä on ollut ainoa mahdollisuus, koska ihmistyövoimaa ei ole enää saatavilla. Lehmätkin tuntuvat pitävän tilanteesta.
Myös kasvihuoneviljelmillä automaatio on viime aikoina edistynyt huomattavasti, muun muassa lämmityksessä ja valaistuksessa. Niiden automaattisäädöllä voidaan vaikuttaa energiankulutukseen ja myös ohjata esimerkiksi sadon valmistumista, mikä on tärkeää kannattavuuden kannalta. Korjuutoimintaan kykenevät robotit antavat vielä odottaa itseään, mutta maailmalla on menossa useita kehitysprojekteja. Monia näitä alueita tutkitaan ja kehitetään aktiivisesti myös Suomessa, ja niiden osaaminen on Suomessa huippuluokkaa.

Teollisuudessa on sekä jatkuvatoimista prosessiteollista että kappaleittain tapahtuvaa valmistusta. Molempien osalta automaatiokehitys on edistynyt ja hakee jatkuvasti myös uusia kohteita. Oluen paneminen on nykyisin jo täysin tietokoneohjattua, joskin panimomestarin nenä on edelleen se tärkein yksittäinen instrumentti.
Erilaiset fermentointituotteet yleistyvät ja kehittyvät jatkuvasti. Bioreaktoreiden instrumentoinneilla ja tietokoneohjauksilla voidaan hallita monenlaisten mikrobien kasvatuksia, jotka pitkistä kasvatusajoista johtuen ovat hankalia toteuttaa manuaalisesti. Samanlaista kehitystä on nähtävissä myös leipomoiden valmistuslinjoissa.
Lihanjalostus on alue, jossa roboteilla olisi paljon tehtävää, mutta syystä tai toisesta kehitys on ollut hidasta. Teurastus ja sitä seuraava ruhojen käsittely ovat tästä hyviä esimerkkejä.
Nykyaikaisilla ohjelmointitekniikoilla ja robottien rakenteellisilla ratkaisuilla kohteen pitkälle viety yksilöllinen käsittely on mahdollista. Linjalla työtä tekevä ihminen voidaan siirtää valvomoon tarkkailemaan ja tekemään valintoja robottien suorittaessa varsinaiset toimenpiteet. Yksilöllinen käsittely, joka on ruhojen osalta oleellista, voidaan toteuttaa robottien vuorovaikutteisella ohjauksella, missä ihmisen havainto- ja päätöksentekokyky ovat edelleen keskeisessä asemassa.
Pakkaaminen sekä sitä seuraava varastointi ja kuljetus ovat elintarvikeketjussa kriittisiä vaiheita, joissa kylmäketjun tulisi säilyä. Nykyaikaiset älykkäät pakkaukset, joissa on lämpötilan ja mahdollisesti muiden mittausten aikasarjoja taltioiva elektroniikka antavat valvontaan uuden ulottuvuuden. Etäluettavat kertakäyttötunnisteet mahdollistavat kuljetusten massavalvonnan ja viime kädessä myös kaupan hyllyltä ostetun tuotteen historian tarkistuksen kuluttajalle. Teknologian puolesta tämä on jo mahdollista. Riippuu teknologian hintakehityksestä, milloin se muuttuu arkitodellisuudeksi laajassa mitassa.

Päivittäistavarat varastoidaan suurissa keskusvarastoissa, joista ne jaellaan kauppoihin tilausten perusteella. Tätä prosessia on tutkittu paljon sen joustavoittamiseksi automaatiolla ja robotiikalla, mutta tehtävä on edelleen kesken. Kauppaan toimitettavat lähetykset poimitaan edelleen suurelta osin käsin, ja trukkeja kuljettavat ihmiset. Kaupan osalta paljon esillä ollut ruuan ostamisen siirtyminen verkkokauppaan lienee laajeneva ilmiö. Kuluttajan sijaan tällöin joku muu suorittaa tuotteiden poiminnan ostoskoriin. Pitemmän päälle sen on oltava robotti, koska muuten kannattavuutta ei saada aikaan.
Kassan laskutuksen siirtyminen automaattiseksi on jo kokeilujen piirissä ja tulee tapahtumaan lähitulevaisuudessa. Siirtymistä on hidastanut teknologia ja sen hinnallinen kehitys. Etäältä varmatoimisesti luettavat, hinnaltaan edulliset RF-tunnisteet ovat vielä tuloillaan. On kuitenkin vain ajan kysymys, kun kauppakärry voidaan ajaa tavaroineen automaattisen kassaportin läpi suoraan laskutukseen.

Aarne Halme
emeritusprofessori
Aalto-yliopisto