Tekniikan hyödyntäminen liittyvien kustannusylitysten ja myöhästymisien eliminointi teknisen kypsyyden mittaamisen avulla

VAMK:ssa keväällä 2023 parityönä tehdyssä opinnäytetyössä tutkittiin, mitkä tekijät vaikuttavat takuukustannuksiin. Tutkimuksen kohteena oli vaasalaisen kansainvälistä kauppaa harjoittaman konepajan teknisesti haastavaa tuote, jota myydään kansainvälisesti eri markkina-alueilla. Opinnäytetyössä haastateltiin yrityksen työntekijöitä ja tämän perusteella tutkittiin varmoina pidettyjen potentiaalisten tekijöiden vaikutuksia takuukustannuksiin.

Opinnäytetyön tutkimustuloksena saatiin selville ettei huoltoon liittyvällä sopimustyypillä, laitteen käyttäjällä, maan osalla yms. ollutkaan vaikutuksia takuukustannuksiin. Vain uuden tuotteen suunnittelutason kypsyydellä oli assosiaatio takuukustannuksiin. Tässä opinnäytetyössä havaittu asia on mielenkiintoinen, koska NASA:lla ja Yhdysvaltain puolustusvoimilla luodulla teknisen kypsyyden mittaamisen mittaristolla pyritään mittaamaan teknologian kypsyyttä luotettavasti ja eliminoimaan teknisten tuoteprojektien kustannusylityksiä ja myöhästymisiä.

Tässä artikkelissa tuodaan esiin esitys siitä, että olisi ehkä tarkoituksenmukaista muuttaa englanninkielinen mittaristo palvelemaan suomalaista ja tehdä teollisuutta suomenkielinen versio TRL excel työkalusta. Suomenkieltä äidinkielenään käyttävä teollisuus pystyisi mittaamaan silloin teknologioiden kehitystasoa ja riskejä joita liittyy niiden käyttöön valmiissa tuotteissa.

Tausta

National Aeronautics and Space Administration NASA on Yhdysvaltain liittohallituksen alainen ilmailu- ja avaruushallintovirasto. Teknisen kypsyyden mittaamisen idea syntyi NASA:lla. Apollo kuulentojen aikana NASA:lla oli resursseja rahoittaa alihankkijoiden ideat valmiiksi tuotteiksi ja valita käyttökelpoisin vaihtoehto. Kuulentojen jälkeen NASA:n budjetit pienenivät ja he joutuivat valitsemaan hyödynnettävän tekniikan aikaisemmassa vaiheessa ilman heillä olisi ollut valmiita tuotteita testattavana. Tämä johti projektien kustannusylityksiin ja myöhästymisiin 1970-luvulla.

NASA:lla huomattiin 1980-luvun alussa, että suurien projektien aliprojektit, joissa kustannukset olivat vain alle 5 % koko laajemman projektin kustannuksista, johtivat merkittäviin koko projektin kustannusylityksiin ja myöhästymisiin. Ilmeni, että näiden ongelmia tuottaneiden aliprojektien tekniikoiden valmiustasosta ja kehityspotentiaalista oli saatu projektia aloitettaessa liian positiivinen kuva. Tämän ongelman ratkaisuksi esitettiin NASA:lla vuonna 1989 mitta-asteikkoa (TRLs, Technology Readiness Levels), joka mittasi teknisen laitteen kypsyyden tasoa aina ideasta päätyen tasolle, joka oli kypsä valmiina ottamaan käyttöön avaruudessa. NASA:lla otettiin mittaristo käyttöön, mutta sen soveltaminen vaihteli osastoittain ilman hyvää ohjeistusta. (Kuva 1)

Havainnollistus NASA:n ja Yhdysvaltain puolustusvoimien DoD:n käyttämistä teknologiavalmiustasoista. — **Kuva 1.** *NASA*:n ja *Yhdysvaltain puolustusvoimien* *DoD*:n käyttämät teknologiavalmiustasot.

Teknisen mittaamisen tason kehitys lähti kunnolla käyntiin, kun Yhdysvaltain puolustusvoimat DoD vuonna 2002 otti sen käyttöön ja loi yksityiskohtaiset yhtenäiset käyttöohjeet. William Nolte AFRL:tä loi vuonna 2007 TRL tasojen mittaamista ja systematisoimista helpottavan excel työkalun ”TRL Calculator” ja kehitti myös mittariston tuotteen valmistettavuudelle, automaatiojärjestelmien kypsyydelle ja projektien läpivientiin liittyville hallinnollisille järjestelytehtäville.

Järjestelmää paranteli vielä J.W. Bilbro. Hän lisäsi vielä vuonna 2009 mittariston (AD2, Advancement Degree of Difficulty), joka mittaisi teknisiä, ajallisia ja taloudellisia haasteita päästä halutulle tasolle ja integroi tämän osaksi Nolten aiemmin tekemää MS excel työkalua ”AD2 Calculator”.

Miten teknisen kypsyyden mittaaminen toimii käytännössä

Suomessa Valtion tarkastusvirastoa vastaava Yhdysvaltainen organisaatio Goverment Accontability Office GAO on tutkinut tuotteen kypsyyttä mittaavan mittariston käytännön merkitystä. Vuonna 1999 julkaistussa tutkimuksessa on todettu TRL mittariston kykenevän mittaamaan teknologian kypsyyttä luotettavasti. Kun tuotteen kypsyys on yli kuusi vaihtuu riski hyödyntää tekniikkaa tuotteessa korkeasta riskistä pienen riskin tuotteeksi. (Kuva 2)

Hvainnollistus TRL tasojen käyttämisest' tekniikan ja tuotteen lanseeraamisen mukauttamiseen eli riskin muuttuminen korkean riskin tuotteesta matalan riskin tuotteeksi. — **Kuva 2.** *TRL* tasojen käyttäminen tekniikan ja tuotteen lanseeraamisen mukauttamiseen eli riskin muuttuminen korkean riskin tuotteesta matalan riskin tuotteeksi.

Suomen ulkopuolella TRL mittaristoa käytetään laajasti ase-, avaruus- ja ilmailuteollisuudessa . Lisäksi suuret autonvalmistajat ovat käyttäneet sitä menestyksellisesti.

Teknologisen kypsyyden mittaamisen työkalu

Yhdysvaltain ilmavoimat kehittivät teknologian valmiustason laskurin, joka perustui Microsoft excel ohjelmaan. Tässä Microsoft Excel työkalussa on kysymyssarja, joka tuottaa graafisen näytön saavutetuista TRL arvoista. Tämän työkalun tarkoituksena on antaa tilannekuva teknologian kypsyydestä tietyllä hetkellä. (Kuva 3)

Havainnollistus Yhdysvaltain armeija Decision Point (DP) työkalun toimintamallista. — **Kuva 3.** Yhdysvaltain armeija *Decision Point (DP)* työkalun toimintamalli.

Yhdysvaltain armeija DoD kehitti Decision Point (DP) työkalun. Tämä työkalu on TRL porteilla varustettu toimintamalli, joka tarjoaa joustavan hallintatyökalun, joka auttaa teknologiapäälliköitä suunnittelemaan, hallitsemaan ja arvioimaan tekniikoita onnistuneesti.

Euroopan unionissa Euroopan avaruusjärjestö otti TRL asteikon käyttöön 2000-luvun puolivälissä. Sen käsikirja noudattaa NASA:n määritelmää TRL:istä. Vuonna 2022 ESA TRL Calculator julkaistiin yleisölle. TRL:n yleismaailmallista käyttöä EU:n politiikassa ehdotettiin ensimmäisen tärkeimpiä mahdollistavia teknologioita käsittelevän korkean tason asiantuntijaryhmän loppuraportissa, ja se otettiin käyttöön myöhemmässä EU:n puiteohjelmassa vuosina 2013–2020 nimeltään H2020. (Taulukko 1)

TRL	NASA usage	European Union
1	Basic principles observed and reported	Basic principles observed
2	Technology concept and/or application formulated	Technology concept formulated
3	Analytical and experimental critical function and/or characteristic proof-of concept	Experimental proof of concept
4	Component and/or breadboard validation in laboratory environment	Technology validated in lab
5	Component and/or breadboard validation in relevant environment	Technology validated in relevant environment (industrially relevant environment in the case of key enabling technologies)
6	System/subsystem model or prototype demonstration in a relevant environment (ground or space)	Technology demonstrated in relevant environment (industrially relevant environment in the case of key enabling technologies)
7	System prototype demonstration in a space environment	System prototype demonstration in operational environment
8	Actual system completed and ”flight qualified” through test and demonstration (ground or space)	System complete and qualified
9	Actual system ”flight proven” through successful mission operations	Actual system proven in operational environment (competitive manufacturing in the case of key enabling technologies; or in space)

Taulukko 1. NASA:n ja Euroopan unionin määritelmät TRL asteikoille.

Teknologisen kypsyyden hyödyntämisen kehittäminen Suomessa ja suomenkielisen version kehittäminen Microsoft Excel TRL työkalusta

Havainnollistus NASA:n kehittämän Microsoft Excel TRL työkalun aloitussivusta. — **Kuva 4.** *NASA*:n kehittämän *Microsoft Excel TRL* työkalun aloitussivu.

Yllä olevassa kuvassa 4 on esitettynä kuvakaappaus viimeisimmästä NASA:n kehittämästä TRL työkalun aloitussivusta. Teknisen kypsyyden hallinnan kannalta olisi ehkä tarkoituksenmukaista muuttaa englanninkielinen mittaristo palvelemaan suomalaista teollisuutta. Tämä suomenkielinen versio olisi TRL MS Excel työkalu, joka sisältäisi myös suomenkielisen ohjeistuksen ja opetusmateriaalia TRL työkalun käyttöön.

Suomenkielisen version avulla saataisiin englanninkielinen mittaristo palvelemaan suomalaista teollisuutta, jolloin

Suomalaiset projektipäälliköt voisivat hallita teknologisia riskejä uusien tuotteiden valmistus projekteissa mittariston ja työkalun avulla.
Suomalaiset esimiehet tuotekehitysyksiköissä voisivat hallita oman vastuualueensa uusia ja vanhenevia teknologioitaan.
Kaikkien ymmärtävän ja helposti ymmärrettävän mittariston ja työkalun avulla suomea äidinkielenään puhuvat sähkö-, prosessi-, kone- ja IT-insinöörit ja asiantuntijat ymmärtäisivät helpommin oman alansa ulkopuolisten teknologioiden hyödynnettävyyden ja hyödyntäminen liittyviä riskit
Työkalun avulla uusien teknologioiden hyödynnettävyyden riskit pienenesivät ja suomalaiset yritysten laatukustannukset pienenevät.
Suomalaiset yritykset saavat tuotteita markkinoille nopeammin mittariston ja työkalun avulla
Suomalaisessa teollisuudessa ja niukkoja tuotekehitys resursseja päästäisiin kohdistamaan tarkoituksenmukaisemmin.
Suomalaista tutkimusta ja tuotekehitystä tukevat ja rahoittavat organisaatiot pystyisivät valvomaan ja tukemaan tehokkaammin yritysten tutkimusta ja tuotekehitystä mittariston ja työkalun avulla.
Suomenkielinen versio englanninkielisestä TRL MS Excel työkalusta palvelisi suomalaista teollisuutta ja suomalaisia olosuhteita.
Lopuksi luotaisiin linkit, josta suomenkielinen TRL MS Excel työkalu ja suomenkielinen ohjeistus opetusmateriaali TRL työkalun käyttöönotto olisi ilmaiseksi ladattavissa Suomalaista tutkimusta ja tuotekehitystä tukeville ja rahoittaville organisaatioille ja Suomalaisille yrityksille.