IoT ja 3D-tulostus

14.5.2018

Riku Immonen

Tekniikan kehitys teollisuudessa

Riku Immonen2 14.5.2018

-

I Teollinen vallankumous II Teollinen vallankumous

III Teollinen vallankumous IV Teollinen vallankumous

Mekanisaatio (Kangaspuut 1784)

- Höyrykone

- Vesivoima

Automaatio (PLC-logiikka 1969)

- Elektroniikka

- Informaatioteknologia

- Internet

Massatuotanto (Tuotantolinjat 1870)

- Sähköntuotanto

- Polttomoottori

- Puhelin

- Autot ja lentokoneet

Robotisaatio ja digitalisaatio (NYT)

- Tekoäly

- Esineiden internet (IoT)

- 3D-tulostus

- Big Data

IoT ”esineiden internet”

Riku Immonen3 14.5.2018

• Tarkoitetaan internettiin ja toisiinsa yhdistettyjä laitteita

• Esineiden internet on digitalisaatiossa avainasemassa

• Arvoketjut muuttuvat digitalisaation myötä, kuten olemme nähneet esim.

musiikkiteollisuudessa ja matkustamisessa

• Hyvä IoT-sovellus tarvitsee aina substanssiosaamista alalta, johon sitä

räätälöidään – erilaisten IoT-laitteiden/sovellusten tarve on suuri

• Esineiden internetin avulla koneet pystyvät valvomaan omaa käyttöään ja

kuntoaan, ja pystyvät raportoimaan näistä asioista eteenpäin

• Laitevalmistajat pystyvät valvomaan asiakkaita, että heidän koneita

käytetään takuuaikana asianmukaisesti – molemmat hyötyvät

• Koneista ja prosesseista aletaan löytämään uusia syy-seuraussuhteita ja

sääntöpareja tekoälyn avulla – laitteiden elinikä pitenee

• Sensoriverkko toimii tuntoaistina, josta syntynyt data analysoidaan

tekoälyn avulla – tekoäly ja/tai ihminen tekevät johtopäätökset

IoT-laitteiden tiedonsiirtoteknologiat

Riku Immonen4 14.5.2018

LAN

WAN

LAN

PAN

LPWAN

LPWAN tiedonsiirtoteknologiat (Low Power Wide Area Network)

Riku Immonen5 14.5.2018

-

- Verkko IoT-laitteille

- Digita rakentaa koko Suomen

kattavaa LoRaWAN-verkkoa

- Taajuus 868Mhz

- Tiedonsiirtonopeus max 50 kbps

- Kantama < 15 km

- Pariston kesto max 10 vuotta

- LoRaWAN-radio + MCU ~ 25 €

- Ei SIM korttia

- Jyväskylän yliopistolla vapaasti

opiskelijoiden käytettävissä

- Verkko IoT-laitteille

- Elisa, Telia ja DNA päivittävät

parhaillaan 4G LTE-tukiasemia

tukemaan NB-IoT:tä

- Taajuus 800 Mhz ja 1800 Mhz

- Tiedonsiirtonopeus max 1Mbps

- Kantama < 35 km

- Pariston kesto max 10 vuotta

- NB-IoT-radion + MCU ~ 35 €

- SIM-kortti

- Jyväskylän yliopistolla testissä

LoRaWAN-tuotteen tuotekehitys

Riku Immonen6 14.5.2018

Proof of Concept - demovaihe

- Tehdään koekytkennät koekytkentälevyillä ja LoRaWAN-

kehitysmoduuleilla (esim. Pycom LoPy 30 € tai Sodaq Explorer 80 € )

(työkalut ja tarvikkeet < 200 €)

LoRaWAN-tuotteen tuotekehitys

Riku Immonen7 14.5.2018

Protovaihe

- Suunnitellaan ja tulostetaan prototyypille 3D-kotelo, johon

kehitysmoduulit, anturit ja johdot mahtuvat sisälle

- Kotelossa voidaan demoilla jo tuotteen lopullisia muotoja

- Kasataan laite ja viedään se kenttätestiin

(tarvikkeet < 120 €)

LoRaWAN-tuotteen tuotekehitys

Riku Immonen8 14.5.2018

Nollasarja

- Suunnitellaan piirilevy ja lopullinen 3D-tulostettava kotelo

(myös piirilevyn voi 3D-tulostaa erityisellä tulostimella)

- Kotelo kannattaa suunnitella siten, että tuotantomäärien kasvaessa

voidaan siirtyä jouhevasti esim. ruiskuvaluun

- Piirilevyllä kannattaa käyttää pidemmälle integroituja piirejä, koska

niissä on jo osaltaan CE ja FCC hyväksynnät valmiina

(tarvikkeet < 80 €)

pycom LoPy L01: LoRaWAN,

WiFI, Bluetooth ja MCU ~20€ Piirilevy ~50€

LoRaWAN-tuotteen tuotekehitys

Riku Immonen9 14.5.2018

Tuotantosarja

- Tuotantomäärien kasvaessa 3D-kotelo voidaan korvata

tarvittaessa ruiskuvaletulla tai polyuretaanivaletulla kotelolla

- Laitteen ohjeet, DoC, CE-merkintä ja testaus: EMC-, LV-,

RE-direktiivit ja tietoturva

(tarvikkeet < xx €)

IoT/3D-esimerkkejä

Riku Immonen10 14.5.2018

Ajoneuvon havaitseminen (LoRaWAN-radio)

- Tunnistus äänenpaineen avulla

- 3D-tulostettuun koteloon integroidut

äänenpaineanturit

IoT/3D-esimerkkejä

Riku Immonen11 14.5.2018

3D-tulostettu ohjelmointijigi

- Mikropiirien ohjelmointiin ennen juottamista – voi halventaa IoT-

laitteen kustannuksia, jos valmistetaan pieniä eriä, ohjelmointipiiri

jää silloin pois

- Jousikuormitteiset sauvat/kontaktit

IoT T&K 3D-tulostusta hyödyntäen

Riku Immonen12 14.5.2018

Havaintoja/yhteenveto

- IoT-tuotteen kehitys on suhteellisen halpaa

- 3D-tulostus halventaa kustannuksia entisestään

- IoT ja 3D-tulostus ovat kuin luotu yhteen, koska IoT-laite on

usein pakko räätälöidä ja valmistus määrät jäävät pieniksi

- Jokaisesta laitteesta ja jokaiselta alalta löytyy enemmin tai

myöhemmin joku digitalisaatioon liittyvä megatrendi, johon

kaikki alalla lähtevät mukaan (vrt. internet)

- Kannattaa lähteä rohkeasti kokeilemaan ja integroimaan

IoT-ratkaisuja omiin tuotteisiin

- Apua kehitykseen saa alueen korkeakouluilta (JYU/JAMK)

- IoT-hankkeisiin voi myös saada rahallista tukea

Kiitos!!