Industry 4.0 – Oppimassa tekstiiliteknologiaa Saksassa 

Kuva laserleikkaavasta laitteesta – simulate – print – cut –mikrofaktoriprosessissa (DITF).

Kirjoittajat: Ville Berg, Laura Pakarinen ja Jouni Silfver, Savonia-ammattikorkeakoulu 

Digital & Circular Fashion House –hanke matkusti Saksaan 9.-13.5.2023 tutustumaan tekstiiliteknologian uusimpiin tuuliin. Matkalla olivat mukana muotoilun lehtorit Laura Pakarinen ja Jouni Silfver, tietotekniikan lehtori Ville Berg, sekä Marja Rissanen Tampereen ammattikorkekoulun tekstiili-insinöörien koulutusohjelmasta. Tässä artikkelissa summaamme matkan oppeja vierailusta Albstadt-Sigmaringen University of Applied Sciencessä ja DITF – Deutsche Institute für Textil- und Faserforschungissa Saksassa.

Mikrotehtaan kehittäminen 

Matkan tavoitteena oli selvittää tulevaisuuden mikrotehtaan ja Industry 4.0 toimintamallia, joka voisi olla ketterän tuottamisen yhteisö. Tutustumis- ja opintomatkan avulla luotiin syvempää ymmärrystä mikrofaktorin pilotin ja testiympäristön rakentamiseksi Itä-Suomeen osana TKI- ja palveluympäristöjä. Mikrotehdas tai mikrofaktori on pienen mittakaavan tiettyyn tarpeeseen räätälöity ja ketterä tehdas. Asiakaskokemukseen perustuva mikrofaktori rakennetaan ketteräksi palveluksi; suunnittelu- ja tuotantolinjaksi, tietyn konseptin tuotantotarpeiden mukaan. 

Toinen tavoite matkalle oli tulevaisuuden muoti- ja tekstiiliteollisuuden kestävien ja vastuullisten toimintamallien tutkiminen ja oppiminen sekä konkreettisten kiertotalouden prosessien ja niihin liittyvien ajattelutapojen vertailu kansainvälisessä kontekstissa (Circular Cooperative Business models).  

Samalla tehtävämme oli benchmarkata ja selvittää yhteistyötä tekstiili-insinöörejä kouluttavan Albstadt- Sigmariengen University of Applied Sciences –korkeakoulun kanssa. Alan asiantuntijuutta löytyy Albstadt-Sigmariengen-ammattikorkeakoulusta ja DITF – Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf -tutkimuslaitoksesta. Heillä on käytännön osaamista mikrotehtaiden rakentamisesta ja teknologiasta. 

Fiksu yhteisöllinen tuottaminen (Smart Production) ja fiksut tuotteet (Smart products) nähdään mahdollisuutena vastata tulevaisuuden haasteisiin monialaisessa toimintaympäristöissä, joissa kiertotaloudella, digitalisaatiolla ja 3D-teknologialla on merkittävä rooli ratkaisujen löytämisessä vihreään siirtymään. Tulevaisuuden fiksu kuluttaminen ja vastuullinen toiminta vaativat ajattelun ja toiminnan muutosta paikallisessa arvoketjussa: suunnittelussa, tuotteissa ja palveluissa, tuottamisessa sekä markkinoinnissa. Kuluttamisen ja kulttuurin muutos nähdään keskeisenä ratkaisevana tekijänä vihreän siirtymän vauhdittajana ja mahdollistajana. 

Kohti käyttäjälähtöisyyttä – tarpeeseen perustuva ja personoitu tuotepalvelusysteemi on mahdollinen tuotesuunnittelun tulevaisuus 

Ketterää mikrofaktoritoimintamallia on tutkittu kansainvälisesti muullakin kuin Saksassa, mutta näkökulma on ollut usein teknologialähtöinen. DITF on tehnyt Mikrofaktoreista holistista elinkaarilaskentaa (Holistic Sustainability Assessments MFCA), mutta sosiaalisen vaikuttavuuden näkökulmaa ei ole otettu huomioon. Meidän näkökulmastamme isot kysymyksemme ovatkin:

• Mitä konsepti- ja tuotesuunnittelulta vaaditaan, jos made-to-measure -tuotteet valmistetaan paikallisessa minifaktorissa?
• Mitä ja miten asiakas kokee ostoprosessin ja muuttaako sen kuluttamisen kulttuuria kestävämpään suuntaan? 

Omana osaamisenamme näemme muotoilun tarjoaman käyttäjälähtöisyyden ja palveluiden näkökulman (tuotepalvelunasysteemit) mikrofaktoreiden kehittämisessä. Hyvin suunniteltu kustomoitu asiakaskokemus, kestävät & halutut tuotteet sitouttavat kuluttajaa ja vahvistavat tuotteiden käytössä pysymistä mahdollisimman pitkään. Ketterän mikrofaktoritoimintamallin hyötyinä nähdään myös:

• Ennakoitavuus: Nopeampi reagointi markkinoiden muutoksiin ja asiakkaiden tarpeisiin voi auttaa yrityksiä olemaan kilpailukykyisempiä ja parantamaan asiakastyytyväisyyttä ja merkityksellisyyttä. 
• Läpinäkyvyys, paikallisuus & yhteisöllisyys: Joustavat tuotannon menetelmät mahdollistavat ketterämmän tuotantoprosessin. Tämä voi auttaa yritystä sopeutumaan nopeasti muuttuviin markkina- ja asiakastarpeisiin. 
• Kustannustehokkuus: Ketterän tuotannon menetelmät voivat auttaa pieniä vaatetusalan yrityksiä vähentämään kustannuksiaan. Esimerkiksi hukkamateriaalin määrä voi pienentyä, kun tuotteiden suunnittelua ja valmistusta optimoidaan. Ketterän tuotannon menetelmät korostavat jatkuvaa parantamista ja testaamista. Tämä voi johtaa parempaan tuotteiden laatuun ja vähentää reklamaatioiden määrää. 

Ketterään tuottamisen ja kiertotalouden yhteisölliset liiketoimintamallit vaativat toimintakulttuurin muutosta 

Yhteenvetona voimme kiteyttää kehittämisen haasteet seuraaviin tekijöihin:

• Asiakaskokemus ja ostoprosessin saumattomuus kuluttajan näkökulmasta. Ostajan tulisi kokea mielihyvää merkityksellisyyttä. Tällä hetkellä virtuaalisovittamisen menetelmät voidaan kokea hämmentävinä.
• Kulttuurin muutos ja vanhojen toimintatapojen uudistaminen. Uusien menetelmien ja prosessien oppiminen vaatii henkilöstön jatkuvaa koulutusta ja oppimista.
• Tutkimus- ja kehittämisvaiheen alkuinvestoinnit voivat olla suuria, kun uusia teknologiota ja työvälineitä hankitaan ja testataan. Pienillä yrityksillä voi olla rajalliset resurssit tällaisten investointien tekemiseen yksin.
• Yhteisöllisen tiimityön merkitys tulee korostumaan, jolloin tarvitaan uudenlaista ajattelua ja tiiviin yhteistyön korostamista eri toimijoiden välillä.
• Digitaalinen työvirta ja suojattu verkko vaatii myös vielä kehittämistä.

Hochschule Albstad-Sigmaringen on erikoistunut muoti- ja tekstiilialan tekniikan ja teknologian koulutukseen 

HS Albstadt-Sigmaringen tarjoaa monipuolisia opinto-ohjelmia, jotka liittyvät muun muassa tekniseen suunnitteluun, tuotantoon ja kestävään kehitykseen. Kontaktimme korkeakoulussa olivat professori Christian Kaiser ja Conny Bast. Tutustuimme korkeakoulun fasiliteetteihin, tekstiili-insinöörien opetukseen, digitaalisiin menetelmiin ja tekstiilien mikrofaktoriin, sekä tapasimme opiskelijoita ja muita opettajia.   

Mark Zenzinger esitteli meille seuraavanlaisen mikrofaktorilaitteiston: Laitteistoon kuului liikkeen mahdollistava skannauslaitteisto, jolla voidaan tehdä kehon skannaus liikkuvasta ihmisestä (scanatar). Teknisesti tämä on toteutettu mielenkiintoisesti käyttäen torneja, joissa on Raspberry Pi -pohjaiset anturilaitteet. Skannattua kehon mallia on mahdollista käyttää suunnitteluohjelmassa. 

Vaatteen 3D-suunnittelu tapahtui Clo-3D ohjelmalla, joka on myös meillä Savonialla käytössä. Parempaan digitaaliseen työvirtaan Mark ehdotti Style3D käyttöönottoa. 

Mikrofaktorissa oli Caddon-laitteistot, jolla printattiin kankaalle vaatteen kaavat ja tekstuurit sekä kohdistuspisteet. Kohdistuspisteitä voitiin hyödyntää automaattisella leikkurilla, joka leikkasi vaatteen osat tulostetusta kankaasta. Leikatut vaatteen kappaleet oli mahdollista koota joko teipittömällä liimaavilla saumalaitteilla (welding) tai ns. perinteisimmillä Coverstitch-koneilla. 

Molekyylistä älykkäiksi ja funktionaalisiksi tuotteiksi – Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) 

DIFT on Euroopan suurin tekstiteollisuuden ja teknisten tekstiilien tutkimuslaitos. Tutustuimme eri laboratorioihin ja näimme, miten materiaaleja ja teknologioita kehitetään ja testataan. Isäntänä tutustumiskierroksella toimi professori Thomas Fischer. Oli mielenkiintoista nähdä, kuinka paljon työtä ja tutkimusta tarvitaan, jotta voidaan kehittää kestävämpiä ja ympäristöystävällisempiä tekstiilimateriaaleja ja teknologioita.  

Pääsimme tutustumaan tekstiilituotannon koko kirjoon kuidusta valmiiksi tuotteeksi ja digitaalisen suunnitteluun sekä heidän holistisiin elinkaarianalyysimenetelmiin, älytekstiileihin, kuidun käsittelymenetelmiin (mm. teksturointi) ja valmistusteknologioihin ja kaikkien näiden parissa toimiviin tutkijoihin. Tutkimuslaboritorioita DITFissä on 25.000 m2. 

Tutkimuslaitoksen omat nostot heidän tutkimushankkeista – The Future of Textiles Dr Thomas Fisher mukaan olivat: 

• Tekstiilinen kiertotalous (pääkohdat: vähennetään jätettä ja saasteita, uudistetaan luonnon systeemejä ja pidetään tuotteet ja materiaali käytössä (The DITF Circularity Assessment Service (DCAS): The Material Circularity Indicator( MCI + Product environmental footprint PEF) 
• Hiilikuidut uudistuvista materiaaleista (selluloosa ja lignin) ja monomateriaalikomposiitit 
• Bio-pohjaiset toiminnalliset kuitupolymeerit  
• Uusituvista raakamateriaalista PEF-polymeerit, jotka korvaavat udistumattomat PEF-materiaalit 
• Ratkaisut urbaaniin asumiseen – Smart Homes (AI EscapeROOM)  
• Kestävän kehityksen 3D spacer –materiaalit esim. puhtaan veden ja lämmön haltuunoton teknologioissa 
• Teknisten tekstiilien mekaaninen, terminen ja kemikaalinen kierrätys (C-fibers, HMPE/PP, aramides) 
• Materiaali- ja elinkaarianalyysit: LCA, GWP, LCI, PEF, MFA, gate-to-gate, yms. DITF:n kehittämä Umberto LCA+ yhdistää MFA, MFCA ja LCA -menetelmät. Tutkimuskohteena: Mikrotehtaat ja digitaalisentulostamisen prosessit – simulate – print – cut 
• Mikrofaktorissa digitaalisen työn virtaus (digital work flow) ja realistinen ja luotettava virtuaalisovittaminen (kehoskanneri, 3D-suunnittelu & simulaatiot, VR/AR, digitaaliset kaksoset, digitaalinen printtaus & laserleikkaaminen. Seuraava DITFin mikrofaktory simulate – print –cut esitellään tänä kesänä Milanon ITMA-messuilla.

Mitä meille jäi matkasta käteen?

Kaiken kaikkiaan erittäin antoisa ja opettavainen matka. Paikallisen mikrofaktoritoiminnan kehittäminen sai uusia ulottuvuuksia ja näkökulmia. Saimme hankkeen aikana tekemiimme omiin kokeiluihimme hyviä näkökulmia ja saimme vahvistuksen sille, että olemme aallon harjalla teknologioiden ja tekniikoiden käytössä ja edellä käyttäjälähtöisyyden huomioimisessa. 

Meitä kaikkia yhdistivät kestävän kehityksen tavoitteet, haasteet virtuaalisovittamisessa ja ylipäänsä teknologioiden soveltamisessa yritysten käyttöön. 

Käyttäjälähtöisyyteen tulee kiinnittää erityistä huomioita tulevaisuudessa, koska asiakaskokemus voi ratkaista lopullisesti sen, tuleeko mahdolliset ketterän tuottamisen mikrofaktorimallit käyttöön ja missä mittakaavassa. 

Hochschule Albstadt-Sigmaringenin kanssa voimme aloittaa yhteistyön tekstiilitekniikan ja muotoilun välillä, sekä mahdollistamme opiskelijavaihdon. DITF:n kanssa puhuimme mahdollisuuksista asiantuntijaluentoihin ja henkilökunnan koulutuksiin, sekä tutkimusyhteistyöhön mm Horizon -hankkeessa. Nämä molemmat tulevat hyödyttämään alueen osaamista laajemminkin kuin vain Savonia sisällä. Kansainvälinen monialainen yhteistyö on edellytys myös Itä-Suomen kilpailukyvyn ylläpitämiselle. 

Viitteet: 

Lue lisää aiheesta: Vaatteiden digitaalisen suunnittelun ja ketterän tuotannon mahdollisuuksia ja haasteita. Lähteessä:  https://blogi.savonia.fi/digitalcircularfashionhouse/2023/05/22/vaatteiden-digitaalisen-suunnittelun-ja-ketteran-tuotannon-mahdollisuuksia-ja-haasteita/ 

DITF – Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung. Lähteessä: https://www.ditf.de/en/ 

Albstadt-Sigmaringen University of Applied Science. Lähteessä: https://www.hs-albsig.de/hochschule/organisation/international-office/information-in-english/ 

Esimerkkejä Albstadt-Sigmaringen University of Applied Sciencessa tehdyistä projekteista: 

Industrial Project 2023 Trailer 

Industry 4.0 Project @University of Applied Science Albstadt-Sigmaringen