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

IoT sensors – why your R&D partner could also be your ideal manufacturing partner

‘A trillion sensors, a million applications and a fragmented market ’

In a hyper-connected IoT world it is not hard to imagine a trillion sensors collecting rich amounts of data that will provide new insights that will shape the way we live in our intelligent homes or commute in our self-driving cars. There is certainly no shortage of market research predicting healthy growth in the market for such sensors. This has led to much discussion about how to economically manufacture large volumes of sensors and the potential need for new manufacturing technologies, such as roll-to-roll printing, to meet these needs.

While there will undoubtedly be a need for high volumes in some applications, a closer look at the market predictions tells a different story – one of deep fragmentation where there is tremendous diversity in both markets and applications within those markets. Essentially the opportunities for electronic sensors comprises of thousands of niches where annual volumes can range from hundreds to thousands of sensors – with very few applications with requirements for millions or billions of sensors of the exact same type.

Why does this matter?

What this means is that the demand for new sensors can be mostly satisfied by existing semiconductor processing & packaging techniques and in many application cases, the volume of wafers required will actually be quite low. If we take a typical 150mm wafer with a sensing element that is 4mm2, a single batch of 25 wafers can produce close to 90,000 sensors (assuming an 80% yield) – enough to satisfy the annual needs of many companies. Such low wafer volumes are not interesting to most contract manufacturers and the actual production cost is dwarfed by cost of R&D to develop the sensor and to potentially transfer the technology to a new facility.

Wafers

Sensor development versus manufacturing costs

The process of developing new MEMS, micro or nano-electronic sensor elements can be an expensive business. Depending on the complexity of the sensor and the maturity of the technology platform, development costs can run into millions of euros and take upwards of 2 years. While some companies do all of the work in-house, many others partner with R&D organizations, leveraging public funding and national infrastructure to develop the technology platform to a level of maturity where realization of multiple individual products is viable.

To use an example from VTT, a hyperspectral MEMS sensor manufacturing platform may have cost €5M to develop over 3 years yet a single batch of 25 wafers for a specific application might cost between €50 & €100k to manufacture and could yield upwards of 50,000 sensors. If these sensors are subsequently integrated into an instrument that sells for €1,000 per unit, then a €50M business is enabled and sustained from a very low wafer manufacturing volume.

Traditional cost model

Historically, the prevailing logic has been to take the developed process and then transfer to a production facility but does this always make sense? Manufacturing processes for MEMS sensors are notoriously specific to the process flows, recipes and equipment on which they were developed and undertaking a technology transfer project to a new facility can be expensive and time consuming. If the subsequent volumes are low, it does not make economic sense to redevelop processes for a new facility as these costs may well exceed the ongoing low-volume manufacturing costs.

Many sensors but few wafers – Manufacture in an R&D Fab

When ongoing production needs are relatively low (<1000 wafers per year) it’s worth considering your R&D partner as a primary or secondary production source for sensor elements. In fact it offers you a direct path to production with some major benefits. Being able to save on conducting an expensive and potentially risky technology transfer project will likely offset any component price benefit gained by moving to a pure production fab.

New cost model

In an increasingly fast moving world, it is also possible to accelerate time-to-market by many months which can be especially beneficial to SMEs where cash flow is critical and lost time is lost revenue. It’s also worth noting that while the sensor element is the key enabler of many systems, the product value tends to be created at a system / service model level, with the actual sensor being a relatively small part of the overall system cost. Why undertake a risky tech transfer to reduce the cost of a €10 sensor by €3 when the system as a whole sells for €300 or even €3000?

Key question

From a business strategy perspective, the important question to ask is “Does the future marginal cost benefit of manufacturing in a production facility, exceed the combined value of the lost time, risk and cost of a tech transfer project?” Any technology transfer project should have a sound financial justification measured over the expected production timescale and total system costs.

A seamless route from R&D to volume manufacturing

There are a number of RTOs such as VTT that will offer manufacturing services as it’s a good way to better utilize expensive fabrication facilities and ensure financial sustainability and future investments. It can also be useful to have the researchers who developed the product, be readily available to troubleshoot if production issues occur. That said, there are pitfalls to be avoided (particularly operational and quality procedures that are geared purely towards R&D) and you should ensure that your partner has an organization that is managing the fab operations in a professional way to ensure both process capability and repeatability.

By providing the necessary operational competence and quality certifications your R&D partner could be your credible production source – offering you a ‘seamless route from R&D to volume manufacturing’ in sensor production.

Howard Rupprecht VTT

Howard Rupprecht
Vice President, Micronova manufacturing services

Erinomaisuus ei synny yhdessä yössä

Suomi elää 100-vuotisjuhlansa kynnyksellä ison taloudellisen murroksen aikaa – tämä ei liene kenellekään enää uutinen. Talousasiantuntijat ovat selittäneet, miten moni kansantaloutemme peruspilari on huojunut jo pitkään. Monet teollisuustoimialat, jotka aiemmin olivat juurtuneet syvälle Suomen maaperään, ovat joko siirtyneet halpatyövoiman perässä ulos tai lakkautettu kokonaan. Samanaikaisesti monet yritykset ovat pärjänneet hyvin – osa tehokkuuden ja tehostamisen avulla ja osa uusiutumisen kautta tuomalla uusia erikoisosaamiseen perustuvia tuotteita ja palveluita markkinoille.

Tämä uusiutuminen ei ole ollut kuitenkaan tarpeeksi laaja-alaista Suomen talouden pitämiseksi kasvu-uralla. Kuvataan, että talouden ja teollisuuden uusiutumisen pitää olla nopeaa ja tehokasta, sillä globaalissa taloudessa muutokset tapahtuvat paljon ripeämmin kuin itsenäisyyden alun Suomessa. Onko kuitenkaan näin? Ovatko nopeus ja tehokkuus ainoat oikeat vastaukset uusiutumiselle? Mistä löytyisi resepti Suomen kasvulle ja uusiutumiselle?

Koulutus, tiede, tutkimus ja innovaatiotoiminta ovat rakentaneet perustan kansakuntamme hyvinvoinnille ja vauraudelle läpi vuosikymmenten. Uskomme vahvasti, että nämä ovat myös tulevaisuudessa Suomen keskeisimmät menestyksen eväät. Edessä oleva muutos haasteineen on positiivinen, tai ainakin voimme sen omilla teoillamme kääntää positiiviseksi. Mutta mitä se edellyttää Suomelta? Mielestämme kahta pääajatusta.

Meidän pitää ensinnäkin hyväksyä, että kunnianhimo on erinomainen asia ja että kunnianhimosta on hyötyä; pitää olla erinomainen joissain asioissa. Toiseksi, uudistuaksemme meidän pitää uskaltaa ottaa riskejä, epäonnistua ja olla joskus jopa tehottomia.

Aloitetaan kunnianhimosta ja erinomaisuudesta

Suomi löysi ennennäkemättömän hyvän menestysreseptin toisen maailmansodan jälkeen. Maanviljelysvaltainen Suomi teollistui ja vaurastui ja rakensimme hyvinvointivaltion, jota muu maailma on ihastellut moneen otteeseen. Suomen visio perustui silloin sisukkuuteen ja uutteraan työhön. Uutteran työn lisäksi kansalla oli tahtotila rakentaa korkeaan koulutustasoon perustuva osaaminen, jolla pystyttiin luomaan tuotteita, joita muu maailma halusi ostaa. Harmillista on, että tämän reseptin ovat muutkin oppineet ja vieneet vielä paljon pidemmälle.

Uskomme, että korkea kunnianhimo on menestyksen edellytys myös tulevaisuudessa. Kunnianhimoiset ja sisukkaat ihmiset vaativat itseltään jatkuvasti huippusuoritusta ja pyrkivät parantamaan suoritustaan. Pärjääminen liike-elämässä, tieteessä, taiteessa kuin urheilussa vaatii halua olla maailman paras. Tämä taas vaatii taustalleen tuhansia työtunteja ja toistoja, aihealueen laaja-alaista hallintaa sekä yksityiskohtiin pureutumista.

Tiede- ja tutkimusmaailmassa tavoitteenamme pitää olla, että olemme valituilla aloilla maailman parhaita. Suomen paras tai oman piirikunnan paras ei ole se mittari, jolla meitä kuuluu mitata. Suomalaista keskustelua on jostain syystä viime aikoina värittänyt varovaisuus ja sisäänpäin kääntyneisyys – onko tämä kansallista itsesääliä, vai emmekö oikeasti enää luota itseemme, että pärjäämme?

Meidän pitää lähteä siitä, että ajamme, ehkä itsekkäästikin asioita, jotka hyödyttävät Suomea ja joiden ansiosta kansakuntamme pärjää kovassa kansainvälisessä kilpailussa. Peräänkuulutamme yhteistyökykyistä itsekkyyttä, jossa ajamme Suomen etua, mutta kuitenkin niin, että yhteistyökumppanimme pärjäävät yhdessä meidän kanssamme. Tiede, tutkimus ja liike-elämä ovat jo nykyään erittäin kansainvälisiä ja verkottuneita, mutta maailmalla ei pärjää, jos ei halua olla paras ja uskalla myös toimia niin.

Uskomme, että moni nykyisistä pattitilanteista Suomessa lähtisi aukeamaan, jos rohkeammin uskaltautuisimme arvioimaan tekemisiämme laajemmassa perspektiivissä. Missä olemme aidosti maailman huippua, missä meillä on jokin uusi näkökulma tai osaaminen, jota muilla ei ole, mihin meidän kannattaa fokusoitua, että voimme erottautua?

Uudistuaksemme meidän pitää uskaltaa ottaa riskejä, epäonnistua ja olla jopa tehottomia

Vuosikymmenten ajat meidät on opetettu olemaan tuottavia ja tehostamaan toimintaa jatkuvasti. Tavoitteena on inkrementaalinen parannus, jossa pyritään varmuudella tekemään pieniä parannuksia ja saamaan koko ajan vähän parempi tulos aikaiseksi. Lite bättre, niin kuin aiheesta monta kertaa meille on hoettu! Tämä kaikki onkin oikein järkevää toimintaa, ja parhaimmatkin voivat aina olla vähän parempia. Tehokkuus on kuitenkin asia, joka sopii parhaiten roboteille; uutta luova ajattelu ja innovaatiot sopivat parhaiten ihmisille.

Innovaatioita, eli käytäntöön vietyjä, uusia ja luovia ideoita ja tapoja organisoida liiketoimintaa, tarvitaan bruttokansantuotteen ja yhteiskunnan hyvinvoinnin kasvattamiseen laajasti. Hyvinvointimme ja kestävä kasvu perustuvat ihmisten luovuuteen ja kekseliäisyyteen. Mutta ovatko kiihtynyt vauhti sekä vimmattu pyrkimys tehokkuuteen ja tuottavuuteen selityksiä sille, miksi aikamme suuret läpimurrot ja uudistuminen odottavat vielä tuloaan?

Kansakunnan kestävän hyvinvoinnin rakentaminen edellyttää halukkuutta tehdä riskipitoisiakin, tieteeseen perustuvia investointeja. Teknologisten riskien kantaminen vaatii pitkän tähtäimen ajattelua, koska osaamisen kehittäminen voi kestää jopa vuosikymmeniä.

Innovaatiot edellyttävät epäonnistumista ja aikaa hauduttaa ideoita; ne eivät synny yhdessä yössä. Tieteen, taiteen ja tuotekehityksen historia on pullollaan esimerkkejä tilanteista, joissa luova ongelmanratkaisuprosessi on kestänyt vuosia ilman haluttua ratkaisua. Professori Juha T. Hakala kuvaa kirjassaan ”Luova laiskuus” useita tällaisia tapauksia ihmiskunnan merkittävistä keksinnöistä, kuten Isaac Newtonin, Louis Pasteurin, kemisti August Kekulén ja suomalaisen kirjailijan Mika Waltarin tarinat. Usein saatetaan ajatella, että ratkaisut haastaviin ongelmiin syntyivät nopeasti ja odottamatta, ikään kuin sattumien summana.

Merkittävien keksintöjen taustalla on kuitenkin pitkäjänteinen, vuosikymmeniä ja erilaisia suvantovaiheita vaatinut ajattelu- ja tutkimustyö. Kuten Hakala kuvaa, esimerkiksi Mika Waltarin kirjoitustyö kansainvälisen suursuosion saavuttaneesta Sinuhe egyptiläisestä kesti vain noin kolme kuukautta. Todellisuudessa tarinan synty vaati Waltarilta kuitenkin yli kymmenen vuoden mittaisen ajattelu- ja tutkimustyön muinaisesta Egyptistä.

Toisin sanoen vaikuttaa siltä, että luovaa ajattelua vaativassa työssä niin sanottuja ”sattumia” harvoin edes onkaan. Pikemminkin nämä oivallukset ja merkittävät keksinnöt syntyvät huolella asiaansa perehtyneiden mieliin. Työskentely merkittävien keksintöjen taustalla vaatii korkeaa kunnianhimoa ja pitkäjänteistä ponnistelua vision osoittamaan suuntaan. Itse ratkaisu löytyy ajan kuluessa, keskustelujen, kokeilemisen, yhteistyön ja epäoleellisiltakin näyttävien asioiden yhdistelystä. Jatkuvasti kiihtyvä vauhti, lyhytnäköisyys ja tehokkuus eivät tue tätä prosessia. Uskommekin vakaasti, että meidän olisi aika oppia uudestaan olemaan tehottomia, ottaa riskejä ja sallia myös epäonnistumiset. Ainakin silloin kun halutaan tehdä merkittäviä uudistuksia.

Vuonna 2016 toteutimme Teknologian tutkimuskeskus VTT:ssä strategiatyön yhdessä asiantuntijoidemme kanssa. Strategiamme muodostuu kahdelle kulmakivelle: halulle ratkoa yhteiskunnan merkittäviä haasteita pitkäjänteisesti ja visionäärisesti sekä pyrkimykselle kehittää tutkimuksellista ja teknologista osaamistamme maailman huippuluokkaan. Nämä tavoitteet saavuttaaksemme olemme kunnianhimoisia, sisukkaita ja kannustamme riskinottoon sekä sallimme myös epäonnistumisen ja ajoittaisen tehottomuuden; ne ovat mielestämme erinomaisuuden ja uudenluomisen edellytyksiä.

Katri Kallio, strategiapäällikkö ja
Antti Vasara, toimitusjohtaja
Twitter: @katri_kallio, @ahavasara

Antti Vasara ja Katri Kallio VTTViite: Juha T. Hakala, 2013, Luova laiskuus: anna ideoille siivet, Gummerus Kustannus Oy.

Excellence is not created overnight

On the threshold of its centenary, Finland is again going through an economic transition – which is unlikely to be news to anyone. Economists have explained that many of the pillars of our national economy have been crumbling for a long time. Many industries which had deep roots in Finnish soil have either been offshored in search of cheap labour or have simply folded. At the same time, many companies have thrived – some due to efficiency and streamlining; and some by reinventing themselves and introducing new products and services based on new, special expertise.

Although the Finnish economy has been growing strongly in 2017, such reinvention has not been broad enough to keep the Finnish economy growing for many years. It is said that economic and industrial transitions should be executed fast and efficiently, because economic change is faster than in the early days of Finland’s independence. But is this true? Are speed and efficiency the right answers to the economic transition? Where can we find the recipe for Finland’s growth and reinvention?

For decades, our nation’s well-being and wealth have been based on education, science, technology, and innovation. We strongly believe that these will also be the key success factors for Finland in the future. The change and associated challenges are positive issues, or we can make them so by our own actions. But what will this require from Finland? We have two main takes on this.

First, we have to accept that ambition is a wonderful and useful thing; we should be excellent in some areas. Secondly, we need to dare to take risks, fail and sometimes even be inefficient.

Let’s start with ambition and excellence

Finland discovered an amazing recipe for success after the Second World War. We industrialised and built a welfare state that has been admired by the rest of the world in many respects. Back then, Finland’s vision was based on perseverance and hard work. In addition to hard work, the Finns intended to build expertise based on a high level of education, which would produce goods that were wanted around the world. Unfortunately, others have learned the same recipe and taken it much further.

We believe that ambition will be the prerequisite for success also in the future. Ambitious and determined people continuously challenge themselves to give top performances and improve. To be the world’s best in business, science, art and sports, thousands of hours of work and practice, a broad grasp of the theme in question, and immersion in detail are required.

We should seek to be among the world’s best in selected areas of science and technology. We should not settle for being the best in Finland. For some reason, the public discussion in Finland has been characterised by caution and insularity – is this a fit of national self-pity, or have we lost trust in our ability to cope?

We should move forward, perhaps selfishly, to drive issues that benefit Finland and help us to thrive amongst tough competition. We need to engage in cooperative selfishness, pursuing Finland’s interests in a way that allows our partners to succeed alongside us. Although science, technology and business are highly international and networked, we cannot flourish if we do not seek to be the best and dare to act accordingly.

We believe that Finland could liberate itself from many of its current quandaries if we could pluck up the courage to view our actions from a broader perspective. In which areas are we genuine world beaters, or have a unique, new perspective or expertise, and on what should we focus in order to differentiate ourselves?

To reinvent ourselves, we must dare to take risks, fail and even be inefficient

For decades we have been taught to be productive and continuously streamline our operations. The goal is incremental improvements, small enhancements made on a tried and trusted basis, with a continuous but small gain as a result. One step forward at a time, as we are continuously being told! There is nothing wrong with this – even the best can always be a little better. However, efficiency is best suited to robots; new, creative thinking and innovation suit people best.

Innovations, i.e., new and creative ideas put into practice as ways of organising businesses are needed in order to grow the economy and societal well-being on a broad basis. Our well-being and sustainable growth are based on human creativity and inventiveness. But are the faster pace and frantic quest for efficiency the reasons behind the failure to create great breakthroughs?

To create sustainable national well-being, we must be willing to make risky, science-based investments. Technological risk-taking involves long-term thinking, because it can take decades to develop the required expertise.

Innovation is built on learning from experiments and failures and giving ideas the time to mature; they do not appear overnight. The history of science, art and product development are full of examples in which a creative, problem-solving process has lasted for years without results. In his book, “Luova laiskuus” (Creative idleness), Professor Hakala describes several such cases involving some of humankind’s key inventions and the stories of figures like Isaac Newton, Louis Pasteur, the chemist August Kekulé and the Finnish writer Mika Waltari. It is often thought that solutions to challenging problems appeared suddenly and spontaneously, as if due to a series of lucky coincidences.

However, long-term thinking and research lasting decades and involving multiple dead-ends lie behind most major inventions. For example, Hakala describes how Mika Waltari’s international best-selling novel, Sinuhe, took only around three months to write. However, in reality the formulation of the plot took over a decade of thinking and research on Ancient Egypt.

In other words, it seems that ‘coincidences’ barely even feature in work that requires creative thinking. Such breakthroughs and major inventions are more often the result of painstaking immersion in an issue. High ambition and long-term efforts towards achieving a vision underpin work that leads to major inventions. Finding a solution often requires time, discussion, experimentation, cooperation and the combination of seemingly irrelevant issues. This process is not advanced by continuously faster speed, short-term focus and efficiency. We firmly believe that it is high time to learn, once again, to be inefficient, take risks and permit failures. At least if we want to make major transformations.

In 2016, we engaged in strategy work together with our experts at VTT Technical Research Centre of Finland. Our strategy rests on two cornerstones; our desire to solve major societal challenges on a long-term, visionary basis, and our aim to develop our research and technological expertise until it is world-class. To achieve these goals, we are ambitious and persistent, encourage risk-taking and tolerate failure and occasional inefficiency; we believe that these form the basis of excellence and innovation.

Katri Kallio, Manager, Strategy & Antti Vasara, President and CEO
Twitter: @katri_kallio, @ahavasara

Antti Vasara ja Katri Kallio VTT
Reference: Juha T. Hakala, 2013, Luova laiskuus: anna ideoille siivet, [Creative idleness: unleash your imagination]. Gummerus Kustannus Oy.

Finland will be a winner in the Artificial Intelligence disruption

Artificial Intelligence (AI) is now being hyped in earnest. The media is full of stories about its achievements: magical algorithms beating humans on their own turf in Jeopardy, the Chinese go-game and Texas hold’ m, not to mention the stock traders and radiologists soon to be displaced by machines. IBM was very clever to name its AI software suite Watson. A bit of mystique is always intriguing.

And that is not all: venture capital is pouring into AI start-ups – 15 billion US dollars since 2012! The number of investment deals increased by a factor of 4.6 between 2012 and 2016. The prices big boys pay for AI companies are amazing – for example Intel paid $15 billion for Israeli company Mobileye, which develops smart vision for future autonomous cars.

But there is also a darker side to this. Many renowned researchers predict that 25–40% of tasks will be automated in around ten years’ time due to robots, autonomous cars and the like, powered by AI. Martin Ford, futurist and author, expressed his fears about this in the book Rise of the Robots: Technology and the Threat of a Jobless Future. Basic income may be a solution, he says.

No need to panic

We should be neither hyped nor alarmed. Instead, we should carefully examine the opportunities AI and automation are bringing to Finland. We should begin by recognising that this change will not be sudden and short lived, but long-term and profound.

I prefer to liken the AI disruption to the change in farming and agriculture driven by mechanisation after the Second World War. Finland was very much an agricultural society, with around half of its people working in farming and forestry. They endured hard work and a poor standard of living. Over the course of five decades, the number of people employed in agriculture and forestry diminished to 2.5% while production rose. This means that productivity expressed as output per working hour has increased by a factor of 20! Most of the people leaving the farms found better paying jobs in industry and services, some of them in Sweden, but most in Finland.

We can expect something similar in the decades to come due to AI and automation.

Productivity will increase – and that is a good thing! This will be needed to compensate for the fall in the number of working age people due to an aging population. Of course, increased productivity could lead to high unemployment and stagnant GDP. But that does not need to be the case. The example of agriculture shows that increasing productivity leads to growing GDP, new jobs (which we cannot yet identify) and a higher quality of life for most people.

Finland a Winner – why?

Why do I believe that Finland will be a winner in the AI disruption? There are a number of reasons:

  1. Finns have a comparatively high level of education and skills and we are ready to adopt new technology when we see the benefits.
  2. Cooperation between companies, universities and VTT is close, which means that new ideas flow in both directions.
  3. Regulations, public servants and government allow and even encourage trials and exploiting the opportunities provided by AI.
  4. We have a great tradition in applied and basic AI research, due to the legacy of Teuvo Kohonen and Erkki Oja.

Consultancy firm Accenture has also recognised Finland as a top country – alongside the US – in benefiting from AI. According to a recent study by the firm, Finland could increase its annual GDP growth by 2 percentage points in the long run through the widespread adoption of AI technology. Since this is cumulative growth, it would have a huge impact on our lives in the 2030s and beyond. The same study predicts an increase in cumulative productivity of 36% compared to the baseline scenario. By this measure, Finland would be the second best country, losing out to Sweden by one percentage point.

VTT’s AI recommendations

What should we do to achieve this positive situation? VTT recommends the following actions:

  1. Let’s prepare people for the coming changes and hear the opinions and expectations of citizens in an open discussion.
  2. We should focus research and development efforts on combining AI technologies with our traditional strengths. These include the process industry, energy, forest harvesters and mining machinery, ships, communication technology, medical and wellness technology, as well as forestry. AI is often introduced in a supportive role as part of a service business.
  3. When providing public support for company-driven initiatives, the level of ambition should be high and funding should be in relation to the results. This would lead to the genuine growth and creation of competitive ecosystems.
  4. Ownership of successful AI companies should be retained in Finland. As the AI business is fundamentally a software business, it is by nature scalable. Companies can grow fast and achieve huge revenues. Such gems have been sold abroad too often in the past. Insurance companies should consider their role here.
  5. Regulation and legislation should allow and incentivise the novel application of AI – as long as the safety and rights of citizens are ensured.
  6. Education is essential. We must “learn to learn” from elementary school onwards. A specific AI curriculum should be established in two or three universities and other curricula should provide a basic understanding of AI technology and its potential.

There are a number of other important aspects to AI besides those discussed here. Of course, AI technologies and techniques are a fascinating topic and ethical issues are becoming interesting due to the power and transformational nature of AI. We will address these issues in forthcoming blogs.

You can download the VTT’s Policy Brief (in Finnish) here.

Heikki Ailisto VTT

Heikki Ailisto
Research Professor
Twitter: @HeikkiAilisto

Tulevaisuuden rakentaminen: Korjaa kunnolla – uusi korjausrakentamisen opas

Rakenteiden korjausrakentaminen tuo hyvin toteutettuna monia etuja rakennuksen käyttäjille ja omistajille. Julkaistu opas antaa rakenteiden korjausta aikovalle viimeisintä tietoa ja esittää hyvään lämmöneristystasoon johtavien korjausten hyödyt, joita ovat mm. asumisviihtyisyys, pitkäaikainen energiansäästö ja kiinteistön arvon pysyvyys.

Toimivaa ei kannata korjata, mutta kun joudutaan korjaamaan, kannattaa se tehdä kunnolla. Korjauksen yhteydessä voidaan rakennuksen monia toimivuuteen liittyviä tekijöitä parantaa merkittävästi. Esimerkiksi rakenteiden lämmöneristävyyttä voidaan useissa tapauksissa parantaa huomattavasti enemmän, kuin mitä määräykset edellyttävät. Korjausrakentamisen onnistumisen edellytyksenä on rakennuksen tarkastelu kokonaisuutena, sen eri osien ja järjestelmien vuorovaikutusten tunteminen.

Opas esittää korjaushankkeessa huomioon otettavia asioita kuten riittävä suunnitteluaika, tarvittavat taustatiedot, viranomaismääräykset, lisäselvitysten teettäminen ja valvojan kiinnittäminen hankkeeseen. Asiat kuvataan tyypillisen taloyhtiön kannalta, jossa ulkopuolinen asiantuntija-apu on erityisesti tarpeen. Lähtökohtana suunnittelussa tulee olla rakennuksen hyvään sisäympäristöön ja energiatehokkuuteen tähtäävä lopputulos.

Signe Brander, Helsingin kaupunginmuseo

Kuva: Signe Brander, Helsingin kaupunginmuseo

Kun korjaat, niin korjaa kunnolla

Kun korjaushanke on hyvin suunniteltu, toteutettu ja valvottu ja siinä parannetaan merkittävästi rakenteiden lämmöneristävyyttä, voidaan parantaa monia rakennuksen ominaisuuksia:

  • kiinteistön arvo
  • lämpöviihtyisyys
  • pienempi lämmityksen tarve
  • huollontarve
  • sisälämpötilan pysyvyys
  • ääneneristävyys.

Tehtävät korjaukset eivät saa heikentää mitään muuta toimintaa, ja niiden tulisi edesauttaa tulevien korjausten tekemistä. Erityisesti tilojen ilmanvaihdon toimivuus on varmistettava eri korjausvaiheissa. Huolto ja korjaukset kuuluvat jatkuvana osana hyvään kiinteistönpitoon.

Oppaasta löytyy myös useita korjausesimerkkejä, mutta yleispäteviä korjaustapoja ei voi esittää. Rakennusten rakenteiden korjaamisessa lähtökohtana on olemassa olevien rakenteiden tilanne, joten eri kohteisiin soveltuvat korjaustavat on aina selvitettävä tapauskohtaisesti.  Ensin on varmistettava aiempien vaurioiden syiden poisto ja sitten soveltuvat, toimivuutta parantavat korjaukset.

Toukokuussa 2017 julkaistu opas Rakenteellinen energiatehokkuus korjausrakentamisessa valmistui ympäristöministeriön, Rakennustuoteteollisuus RTT ry:n ja Puutuoteteollisuus ry:n rahoittamassa sekä VTT:n toteuttamassa hankkeessa.

Korjauksen toteutuksen ja kustannusten hallinta

Riittävä panostus (työ, aika) alkuvaiheessa rakennuksen tilan ja korjaustarpeen selvitykseen sekä hankesuunnitteluun mahdollistaa tavoitteiden asettamisen tarkoituksenmukaisiksi sekä korjauksen toteutuksen ja kustannusten hallinnan.

Rakenteellinen energiatehokkuus korjausrakentamisessa -opas

Opas on julkaistu painettuna, ja se löytyy e-kirjana ja pdf-muodossa seuraavilta www-sivuilta:

Tuomo Ojanen VTT

Tuomo Ojanen
erikoistutkija

Building the future: Renovate properly – a new guide to renovation

When well-executed, renovation brings a number of benefits to the users and owners of buildings. A published guide presents the latest information for those intending to perform renovations and outlines the benefits – such as comfort, long-term energy savings and retention of a property’s value – of highly improved thermal insulation levels.

‘If it ain’t broke, don’t fix it’, but when renovation is needed, it is worth doing it properly. Renovations present an opportunity to markedly improve a range of factors affecting how well a building functions. For example, in many cases thermal insulation can be improved well beyond what the regulations stipulate. A successful renovation requires that the building is seen as a whole and the interactions between different systems are known and taken into account.

The guide presents issues that must be taken into account in renovations, such as sufficient planning time, the necessary background information, official regulations, the commissioning of further surveys and engaging a supervisor for the project. These issues are described from the perspective of a typical apartment complex, for which external expert assistance is particularly needed. The objective of the renovation, from the beginning of the planning, should be good indoor environment and high energy efficiency.

Signe Brander, Helsingin kaupunginmuseo

Picture: Signe Brander, Helsinki City Museum

When renovating, renovate properly

When a renovation project is well planned, executed and supervised and the thermal insulation level is markedly improved, several features of the building can be enhanced:

  • The property’s value
  • Thermal comfort
  • Reduced need for heating
  • Maintenance need
  • Stability of the internal temperature
  • Sound insulation

Renovations should not impair other functions of the building, and they should also assist in the implementation of forthcoming renovations. In particular, proper ventilation of the premises should be ensured at various stages of renovation. Maintenance and repairs are a continuous feature of good property maintenance.

The guide also includes a number of examples of renovations, but these cannot be considered as universally applicable solutions. When renovating building structures, the starting point is the condition of existing structures, i.e., suitable renovation methods must be evaluated on a case-by-case basis. First priority is to ensure the elimination of the causes of previous damage and then include other improvements for the building envelope.

Published in May 2017, the guide Rakenteellinen energiatehokkuus korjausrakentamisessa (Structural energy efficiency during renovations) was drawn up in a project funded by the Ministry of the Environment, the Confederation of Finnish Construction Industries RT and the Federation of Finnish Woodworking Industries. The project was completed by VTT.

Korjauksen toteutuksen ja kustannusten hallinta

Sufficient investment (labour, time), at an early stage, in analysing the state of the building, renovation needs and project planning enables the appropriate setting of objectives, as well as the implementation of repairs and the related cost control.

Rakenteellinen energiatehokkuus korjausrakentamisessa -opas

The guide has been published in printed form and is available as an e-book and in PDF format from the following websites:

Tuomo Ojanen VTT

Tuomo Ojanen
Senior Scientist