Teknologian kehitys ja uusiutuvan energian yleistyminen asettavat kunnossapidolle uudenlaisia vaatimuksia. Oulussa muutoksiin pyritään vastaamaan rakentamalla oppimisympäristöjä, jotka tukevat tulevaisuuden osaamistarpeita. Tehokkaat kunnossapitomenetelmät (TEKU) -hankkeessa keskiössä on tekoälyn hyödyntäminen kunnossapidon eri toiminnoissa.

– Lähdimme miettimään, miten voisimme vastata uusiutuvan energian mukanaan tuomiin osaamisvaatimuksiin ja hyödyntää järjestelmiä mahdollisimman tehokkaasti, taustoittaa Oulun yliopiston professori Emil Kurvinen.

Koulutuskuntayhtymä OSAO:n, Oulun yliopiston sekä Oulun ammattikorkeakoulun yhteisen hankkeen tavoitteena on kehittää ratkaisuja kunnossapitotoimintojen tueksi esimerkiksi prosessiteollisuudessa ja voimalaitoksissa. Osaajia kehittämällä pyritään vahvistamaan Pohjois-Pohjanmaan alueen yritysten kilpailukykyä.

– Koulutusorganisaatioiden yhteistyötä ollaan toteutettu pitkään, ja tämä on yksi hieno esimerkki siitä, kuinka haasteisiin voidaan tuoda ratkaisuja eri tasoilta ja hyödyntää olemassa olevaa infrastruktuuria laajemmin, kertoo hankkeen koordinaattori, OSAO:n lehtori Pekka Leinonen.

Tekoäly tehostaa datan analysointia

Tekoäly avaa uusia mahdollisuuksia ennakoivan kunnossapidon kehittämiseen. Sen vahvuuksiin kuuluu erityisesti suurten datamäärien kokoaminen ja analysointi, mikä mahdollistaa eri lähteistä kerätyn tiedon tehokkaan hyödyntämisen.

TEKU-hankkeessa kehitetään ennustemalleja, jotka tunnistavat vikoja, arvioivat laitteiden kuntoa ja optimoivat järjestelmien toimintaa. Näitä malleja voidaan hyödyntää esimerkiksi aurinko- ja tuulivoimaloissa.

– Aurinkopaneelikentillä voi olla jopa kymmeniä tuhansia paneeleita. Tekoäly pystyy analysoimaan dronella kerättyä aineistoa ja tunnistamaan rikkinäiset paneelit, sanoo yliopisto-opettaja Perttu Niskanen.

Uudet ratkaisut nopeuttavat näin huoltoa ja parantavat tuotannon energiatehokkuutta. Samalla kunnossapitoa voidaan kohdentaa tarkemmin, mikä vähentää kustannuksia ja pidentää laitteiden käyttöikää.

Tekoälyn avulla järjestelmien toiminta tehostuu jatkuvasti.

– Koneoppivien mallien ja tekoälyn tukeman automaation avulla järjestelmä pystyy keräämään dataa ja kehittämään omaa ohjaustaan. Esimerkiksi raskaan kaluston ajoneuvoissa kokonaisuuden toimivuus on paljon kiinni siitä, miten ohjaus toimii. Hyvät komponentit eivät yksin riitä, Niskanen muistuttaa.

Tekoäly ei kuitenkaan automaattisesti ratkaise yhtäkään kunnossapidon haastetta vaan jokainen käyttökohde vaatii oman tarkastelunsa.

– Meidän täytyy ymmärtää, miten näitä ratkaisuja sovelletaan eri tilanteissa. Esimerkiksi energiankäytössä pitää pohtia, tarvitaanko aina täysi kapasiteetti vai voidaanko sitä hyödyntää joustavammin – riippuen esimerkiksi hinnasta, Emil Kurvinen muistuttaa.

Oppimisympäristöt vastaamaan tulevaisuuden osaamistarpeita

Oleellinen osa hanketta ovat uudet oppimisympäristöt, joissa pyritään huomioimaan mahdollisimman hyvin yritysten tulevaisuuden osaamistarpeet. Yksi näistä on tekoälypohjaista analytiikkaa hyödyntävä ympäristö älykkään sähköverkon hallintaan.

– Älykästä sähköverkkoa kehitetään tekoälypohjaisilla ratkaisuilla, jotka analysoivat dataa ja tukevat päätöksentekoa sähköverkon käytössä, Oulun ammattikorkeakoulun opettaja Petri Junttila kertoo.

Tekoälyn avulla voidaan tunnistaa ja ennakoida häiriöitä, optimoida energiankäyttöä tehokkaammin sekä parantaa sähköverkon toiminnan tehokkuutta.

– Energiaa tuotetaan ja kulutetaan useista eri lähteistä, joten kokonaisuuden hallinta korostuu. Pitää ymmärtää, miten eri ratkaisut vaikuttavat systeemiin – kannattaako energia myydä verkkoon vai hyödyntää se itse esimerkiksi lämmityksessä, tai mahdollisten akkujen/sähköajoneuvon lataamisessa, Emil Kurvinen lisää.

Oppimisympäristöjen kehittämisessä tavoitteena on tarjota opiskelijoille mahdollisuus harjoitella hyödyntämään alan uusimpia teknologioita ja menetelmiä, jotka ovat keskeisiä nykyaikaisessa ja tulevaisuuden kunnossapidossa.

Digivoimala oppimisen tukena

Oulun seudulla toimivan koulutuskuntayhtymä OSAO:n virtuaalinen digivoimala tarjoaa puolestaan uudenlaisia ratkaisuja voimalaitosalan opiskeluun. Tuoreen oppimisympäristön avulla prosesseja ja kunnossapidon vaikutuksia voidaan tarkastella havainnollisesti.

– Digivoimalaan on mallinnettu toimiva voimalaitos, jossa voi liikkua ja tarkastella laitteiden eri osia, kertoo OSAO:n lehtori Pekka Leinonen.

Ympäristössä mekaanisten prosessilaitteiden rinnalle luodaan virtuaaliset kaksoset, mikä mahdollistaa prosessien ilmiöiden, toiminnan ja vikaantumisen simuloimisen. TEKU-hankkeen myötä ympäristöön lisätään myös kunnossapitoelementtejä.

– Kaikkia laitteita ei mallinneta, mutta esimerkiksi vesihöyryyn liittyviä kokonaisuuksia tuodaan mukaan . Tavoitteena on lisätä ymmärrystä vikaantumismekanismeista sekä siitä, mihin kaikkeen laitteen hajoaminen vaikuttaa, Leinonen selvittää.

Lisäksi OSAO kehittää kunnonvalvonnan oppimisympäristöä, joka auttaa havainnollistamaan tekoälyn hyödyntämistä myös kunnonvalvonnassa ja mittaustulosten analysoinnissa.

– Hankinnassa on esimerkiksi älyvaihde, jonka avulla voidaan havainnollistaa kunnonvalvontaa ja sitä, miten erilaiset viat näkyvät.

Osaaminen siirtyy työelämään

Hankkeen merkitys ulottuu yksittäisiä ratkaisuja laajemmalle. Tavoitteena on tuoda uusia ratkaisuja Pohjois-Pohjanmaan yritysten kunnossapitotoimintoihin ja vahvistaa alueen huoltovarmuutta. Uusiutuvien energiajärjestelmien tehokas hyödyntäminen vahvistaa myös alueen vihreää siirtymää.

Keskeistä on osaamisen siirtäminen työelämään ja tätä tukee käytännönläheinen oppiminen.

– Kun opiskelijat oppivat täällä hyödyntämään tekoälyä osana järjestelmiä, siitä hyötyvät suoraan myös yritykset, Petri Junttila tiivistää.

– Työvoima on osaavampaa, kun teknologiat ovat valmiiksi tuttuja. Digivoimalassa käy meillä myös paljon yritysten henkilöstöä opettelemassa, Pekka Leinonen kertoo.

TEKU-hanke käynnistyi viime vuoden marraskuussa ja jatkuu kesäkuun 2027 loppuun saakka. Hanke on EU:n osarahoittama.