T&K-kumppani voi olla myös hyvä IoT-antureiden tuotantokumppani

”Miljardi anturia, miljoona sovellusta ja pirstaloituneet markkinat”

Pitkälle verkottuneessa esineiden internetin (IoT) maailmassa on helppo kuvitella, kuinka miljoonat anturit keräävät suuria määriä dataa, jonka avulla muodostetaan uutta tietoa. Tämä muokkaa sitä, miten elämme älykkäissä kodeissamme tai matkustamme itseohjautuvissa autoissamme. Ei ole todellakaan pulaa markkinatutkimuksista, jotka ennustavat anturien markkinoiden huomattavaa kasvua. Tämä puolestaan on synnyttänyt runsaasti keskustelua siitä, kuinka valtavia anturimääriä voisi valmistaa taloudellisesti ja tulisiko tätä tarvetta varten kehittää uusia tuotantoteknologioita, kuten rullalta rullalle -painamista.

Vaikka joitain sovelluksia varten varmasti tarvitaankin suuria määriä antureita, tilanne on varsin erilainen, kun markkinaennusteita tarkastellaan lähemmin. Ne kertovat enemmänkin suuresta pirstaloitumisesta, sillä sekä itse markkinat että niillä olevat sovellukset ovat valtavan moninaisia. Elektronisten antureiden markkinapotentiaali koostuu pohjimmiltaan tuhansista markkinaraoista, joiden vuosivolyymit voivat vaihdella sadoista tuhansiin antureihin. Sellaiset sovellukset, joissa tarvittaisiin miljoonia tai miljardeja täysin samantyyppisiä antureita, ovat hyvin harvassa.

Miksi tällä on merkitystä?

Nykyiset puolijohteiden prosessointi- ja pakkaustekniikat pystyvät enimmäkseen täyttämään uusien antureiden kysynnän, ja itse asiassa monia sovelluksia varten kiekkoja tarvitaan varsin vähän. Jos otetaan esimerkiksi tyypillinen 150 mm kiekko, jossa anturin koko on 4 mm2, yhdessä 25 kiekon erässä pystytään tuottamaan lähes 90 000 anturia (olettaen, että saanto on 80 %). Määrä on riittävä tyydyttämään useammankin yrityksen vuotuiset tarpeet. Useimpia sopimusvalmistajia näin alhaiset kiekkomäärät eivät edes kiinnosta. Lisäksi varsinaiset tuotantokustannukset kutistuvat sen rinnalla, mitä anturin kehittämisen vaatima t&k-työ sekä mahdollinen teknologiansiirto uuteen tuotantolaitokseen maksavat.

Wafers

Anturin kehitystyö vs. tuotantokustannukset

Uusien MEMS-, mikro- tai nanoelektronisten anturien kehitysprosessi voi olla varsin kallis. Anturin monimutkaisuudesta ja teknologia-alustan kypsyydestä riippuen kehityskustannukset voivat nousta miljooniin euroihin ja työ voi viedä kaksi vuotta tai kauemmin. Vaikka jotkin yritykset tekevät kaiken kehitystyön itse, useat tekevät yhteistyötä t&k-organisaatioiden kanssa. Näin ne voivat hyödyntää julkista rahoitusta ja kansallista infrastruktuuria kehittääkseen teknologia-alustan sellaiseksi, että on mahdollista tehdä useita yksittäisiä tuotteita.

Havainnollistetaan asiaa VTT:n esimerkin avulla: hyperspektrisen MEMS-anturin tuotantoalustan kolme vuotta kestänyt kehitystyö on voinut maksaa 5 miljoonaa euroa, ja kuitenkin yhden 25 kiekon erän valmistus tiettyä sovellusta varten saattaa maksaa 50 000–100 000 euroa ja tuottaa yli 50 000 anturia. Jos kyseiset anturit sitten integroidaan laitteeseen, jota myydään 1 000 euron kappalehintaan, 50 miljoonan euron liiketoiminnan ylläpitämiseksi riittää varsin pieni kiekkojen tuotantovolyymi.

Traditional cost model

Vallitsevana logiikkana on ollut viedä kehitetty prosessi mukanaan ja siirtää se tuotantolaitokseen, mutta onko siinä aina järkeä? MEMS-antureiden tuotantoprosessit ovat surullisenkuuluisia siitä, että niissä prosessinkulku, sovellettu resepti ja kehityksessä käytetty laitteisto ovat erittäin yksilöllisiä. Tällöin teknologiansiirtohankkeeseen ryhtyminen voi olla kallista ja aikaa vievää. Jos tuotantovolyymit ovat tämän jälkeen pieniä, ei ole taloudellisesti järkevää kehittää prosessia uudelleen uutta tuotantolaitosta varten, sillä kyseiset kustannukset voivat helposti ylittää käynnissä olevan pienvalmistuksen kulut.

Paljon antureita, mutta vain vähän kiekkoja – käytä t&k-kumppanin tuotantopalvelua

Kun jatkuva tuotannontarve on suhteellisen pieni (<1 000 kiekkoa vuodessa), kannattaa harkita t&k-kumppanin ottamista ensi- tai toissijaiseksi antureiden valmistajaksi. Se tarjoaa suoran tien tuotannon aloittamiseen sekä merkittäviä etuja. Se, että pystyy välttämään kalliin ja mahdollisesti riskialttiin teknologiansiirtohankkeen, kompensoi todennäköisesti minkä tahansa komponenttituotannossa saavutettavan hintaedun, jonka siirtyminen puhtaasti tuotantolaitokseen saattaisi tarjota.

New cost model

Näin pystytään myös nopeuttamaan markkinoillepääsyä useilla kuukausilla, mikä voi olla erityisen hyödyllistä pk-yrityksille, joille kassavirta on ratkaisevan tärkeä ja ajan tuhlaaminen tarkoittaa tulonmenetystä. On myös syytä huomata, että vaikka anturi onkin se tärkein osatekijä useissa järjestelmissä, tuotteen arvo syntyy useimmiten järjestelmä-/palvelumallitasolla ja itse anturin osuus koko järjestelmän kustannuksista on suhteellisen pieni. Miksi ryhtyä riskialttiiseen teknologiansiirtoon laskeakseen 10 euron anturin tuotantokustannuksia 3 eurolla, kun koko järjestelmää myydään 300 tai peräti 3000 eurolla?

Key question

Liiketoimintastrategian näkökulmasta on tärkeää kysyä, riittääkö tuleva marginaalikustannussäästö, joka tuotantolaitoksessa tapahtuvan valmistuksen avulla saavutetaan, korvaamaan kaikki ne kulut, jotka tuotannon viivästyminen, riskitekijät ja teknologiansiirron kustannukset aiheuttavat? Jokaisella teknologiansiirrolla tulisi olla vahvat taloudelliset perusteet, jotka mitataan odotetun valmistusajan ja järjestelmän kokonaiskustannusten kautta.

Saumaton tie t&k-vaiheesta sarjatuotantoon

Erinäiset tutkimus- ja teknologiaorganisaatiot, kuten VTT, tarjoavat tuotantopalveluita, sillä se on hyvä tapa hyödyntää kalliita tuotantojärjestelmiä ja varmistaa näin taloudellinen kestävyys ja tulevat investoinnit. Voi olla hyödyllistä, että myös tuotteen kehittäneet tutkijat ovat helposti saatavilla ratkaisemaan mahdollisia tuotannon aikana ilmeneviä ongelmia. Tästä huolimatta tiettyjä karikoita on syytä vältellä (erityisesti puhtaasti t&k-toimintaan suunnattuja toimintatapoja ja laadunvalvontamenetelmiä), ja tulisi aina varmistaa, että t&k-kumppanilla on sellainen organisaatio, joka hoitaa tuotantotoiminnan ammattimaisella tavalla, jotta taataan sekä prosessinhallinta että toistettavuus.

Mikäli t&k-kumppanisi pystyy tarjoamaan tarvittavat toimintavalmiudet ja laatusertifikaatit, se voisi olla myös uskottava tuotevalmistajasi, joka tarjoaa antureille saumattoman reitin t&k-vaiheesta sarjatuotantoon.

Howard Rupprecht VTT

Howard Rupprect
Vice President, Micronova manufacturing services

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s