Tekoälyn ja Leanin hyödyntäminen tuotannon tehostamisessa

Abstract

Jalostava tuotanto on väestön ikääntymisen sekä maapallon rajallisten resurssien ja ilmastonmuutoksen takia murroksen edessä. Tuotannon pitää kyetä toimimaan pienemmällä työvoimalla kuin ennen, ja käyttämään raaka-aineita sekä energiaa mahdollisimman tehokkaasti luontoa säästäen. Uusin teollinen vallankumous, teollisuus 5.0 pyrkii vastaamaan tähän murrokseen hyödyntämällä älykästä tuotantoa, jossa tekoälyllä on merkittävä rooli. Tämän lisäksi jo useamman vuosikymmenen ajan tuotannon tehostamisessa on käytetty Toyotan kehittämää Lean-tuotantofilosofiaa, joka pyrkii tuotannon tehokkuuden jatkuvaan parantamiseen. Tämän työn tavoitteena on tutkia, miten tekoälyä voidaan yhdistää Lean periaatteisiin tuotannon tehostamiseksi sekä mitä hyötyjä ja haasteita tekoälyn käyttämisessä on tuotannon tehostamisessa. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena, johon lähteitä on haettu Tuni Andor -tietokannasta. Lähteinä on käytetty tieteellisiä ja vertaisarvioituja teoksia, kuten kirjoja ja artikkeleita. Työ koostuu kolmesta osiosta, joista ensimmäisenä esitetään Lean tuotantofilosofian tärkeimpiä osa-alueita ja työkaluja. Toisessa osiossa tehdään vastaava katsaus tekoälyn tärkeimpiin osa-alueisiin ja tekoälyn osuuteen teollisuus 5.0:ssa. Kolmannessa osiossa tarkastellaan neljää eri tapaa, joilla Leania ja tekoälyä voidaan yhdistää tuotannon tehostamiseksi. Kaikista tavoista esitellään myös esimerkkitapaukset, joiden avulla havainnollistetaan millaisia hyötyjä Leanilla ja tekoälyllä voi saavuttaa. Työn tutkimustuloksista havaitaan, miten tekoälyä voidaan hyödyntää Lean tuotantofilosofian Jidokan osa-alueen mukaisen laadunvarmistuksen rakentamisessa, miten tekoälyä voidaan käyttää juuri oikeaan tarpeeseen periaatteen toteuttamiseen asetusaikojen lyhentämisessä ja KET imuohjausjärjestelmän luomisessa sekä miten pieni kehittämisprojekti voidaan toteuttaa tekoälyä hyödyntävällä DMAIC-prosessilla. Tutkimustuloksissa havaitaan myös, että kaikilla neljällä tavalla, jossa tekoälyä ja Leania yhdistetään, pystytään saavuttamaan huomattavia parannuksia tuotantoon ilman, että fyysisiä tuotantoprosesseja tarvitsee muuttaa. Haasteina tuotannon tehostamisessa esiin nousee oikeanlaisen datan määrä, tekoälyn käyttämien algoritmien pitkät laskenta-ajat, tuotantoprosessien valmiudet hyödyntää tekoälyä, tarve simuloida tekoälyn oppiminen ennen tuotantoon soveltamista ja tekoäly teknologioiden rajallinen määrä kaupallisissa tuotteissa. Työssä saadut tutkimustulokset ovat luotettavia simuloitujen tulosten osalta. Kuitenkin reaalimaailman tuotannosta on saatava lisää tutkimustuloksia ennen kuin voidaan luotettavasti todeta tekoälyn ja Lean tuotantofilosofian yhdistämisen tuottavan haluttuja tuloksia tuotannon tehostamisessa. Jatkotutkimuksien tulisikin kohdistua reaalimaailman tutkimusten tarkasteluun sekä Leania ja tekoälyä yhdistävien työkalujen toimintaan eri tuotantotyypeissä. Työssä löydettyjen tulosten perusteella voidaan todeta, että tekoälyn ja Lean tuotantofilosofian yhdistäminen tulee olemaan tärkeä osa tuotantoon kohdistuvien väestön ikääntymisestä, maapallon rajallisista resursseista sekä ilmastonmuutoksesta johtuvien haasteiden ratkaisemiseen.