1. November 2012
Kirjoittaja: Jouni Tornberg
Companies: Conrex Automation, Kajaani Elektroniikka, Kajaani Oy, Metso, Oulun yliopisto, Tekes, Valmet, Veitsiluoto
People: Arvo Rahikkala, Bror Salmelin, Eero Hagren, Helena Kortelainen, Jouni Tornberg, Juhani Moilanen, Jukka Nokelainen, Jyrki Huttunen, Kari Tilli, Keijo Lehmikangas, Leena Paavilainen, Matti Karras, Olavi Sundström, Paavo Tuomi, Pekka Jakkula, Pentti Keränen, Seppo Elijoki, Tapio Makkonen
8.19. Kajaani RM-tuoteperhe - Märkäosan matalasakeuksien mittalaitekehitystyö
Märkäosan matalasakeuksien mittalaitekehitystyö
(Kajaani RM – tuoteperhe)
Kajaani Elektroniikka Oy syntyi Kajaani Oy paperitehtaan elektroniikkaosastona 1970 – luvun alussa. Yhtiön synnystä, kasvusta ja kehittymisestä kansainväliseksi toimijaksi ja prosentuaalisesti erittäin suuren vientiosuuden omaavaksi suomalaiseksi yritykseksi, on kirjoittanut mainion artikkelin Suomen Automaatioseuran julkaisuun 1980 – luvulla yhtiön toimitusjohtajana vaikuttanut Paavo Tuomi. Kajaani Oy Elektroniikka teki tuon ajan tyyliin monille toimialoille liiketoimintaa aina äänipöydistä ja taksamittareista prosessien ohjaukseen liittyviin mittalaitteisiin saakka.
Kajaani Oy:n Elektroniikkaosaston Teollisuusautomaatioryhmä liittyi osaksi Valmet konsernia ennen 80 – luvun puoliväliä. Valmet Automaation tytäryhtiö sai nimekseen Kajaani Elektroniikka Oy. Samalla liiketoiminta-ajatusta terävöitettiin ja alettiin keskittyä prosessimittalaitekehitykseen toden teolla. Samoihin aikoihin märkäosan mittaustekniikan kehitysohjelma alkoi. Kajaani – yhtiön aikaiset muut liiketoiminnat myytiin ja alkoivat elää omaa elämäänsä muissa yhteyksissä. Niistäkin olisi kerrottavissa menestystarinoita myöhemmän ICT – boomin ajoilta. En malta olla kertomatta, että Kajaani Oy Elektroniikan toinen tukijalka prosessimittareiden rinnalla oli kassapääteliiketoiminta, josta syntyi Edacom - niminen yritys, jonka otti vetääkseen Jorma Terentjeff. Edacomin kassapääteliiketoiminnasta syntyi myöhemmin mm. Buscom, joka toimittaa tai toimitti joukkoliikenteen maksu- ja tiedonhallintajärjestelmiä. Buscom on nykyään norjalaisessa omistuksessa.
Luonnollisesti uusi omistaja Valmet halusi lisää volyymiä uudelle tehtaalleen, ja siitäkin syystä alettiin etsiä uusia tuoteideoita perinteisemmän sellutehtaan valkaisun mittaus- ja säätöjärjestelmän rinnalle. Valkaisun säätöjärjestelmä legendaarisine Cormec/Polarox - antureineen oli kyllä menestyksekäs ja kannattava, mutta sen tuottama liikevaihto oli luonnollisesti rajallinen, eikä tarjonnut riittävää kasvua uudelle omistajataholle. Valmet konserni taas tarjosi hyvät kasvun edellytykset ymmärtämällä paperin valmistuksen tarpeita ja teknologiaa. Oman paperikonetehtaan sateenvarjon alla oli hyvä kehittää jalansijaa uusille tuotteille paperinvalmistusympäristössä.
Samoihin aikoihin ja jo 80 – luvun alkupuolella alkoi Suomen paperiteollisuudessa voimakas kasvun aika, joka jatkui itse asiassa melkein kaksi vuosikymmentä aina 2000 - luvun alkupuolelle saakka. Paperintuotanto tosin jatkoi vielä kasvuaan 2000 loppuvuosiin saakka. Tuotannon kultakausi ajoittui vuosille 1992 – 2000, jonka jälkeen alkoi suuri rakennemuutos metsäteollisuudessamme. Useammissakin yhteyksissä on todettu, että varsinainen innovaatiotoiminta eli kukoistuskauttaan juuri 80 – luvun loppuvuosina. Tämän tutkimus- ja kehityskauden satoa korjattiin siten pari vuosikymmentä. Kajaani Elektroniikan märkäosan mittaustekniikan kehitysohjelma eli tutkimusvaiheensa juuri näinä innovaatiotoiminnan huippuaikoina myös siitä syystä, että itse paperin valmistusprosessien kehitystyötä tehtiin useissa paikoissa ja projekteissa. Myös TEKES oli syntynyt noina vuosina, jonka merkityksestä innovaatiotoimintaan kerrotaan tässä artikkelissa myöhemmin.
Selluprosessin hallinnan yhteydessä hankittua sovellusosaamista haluttiin soveltaa uusille alueille. Alettiin etsiä uusia tarpeita ja sovelluskohteita, ja luonnollinen suunta oli mennä prosessissa sellutehtaalta kohti massankäsittelyä ja paperikonetta. Rajana pidettiin kuitenkin märän massan mittausaluetta; paperin tuotantoprosessissa tämä tarkoitti sitä, että rajana oli puristin, jossa massa muuttui paperimaiseksi sakeuden noustessa jo 50%:n tuntumaan. Kuivaan paperiin emme halunneet kajota. Syynä tähän oli luonnollisesti sekin, että samassa konsernissa oleva sisaremme Valmet Automaation Tampereen yksikkö oli jo ottanut askelia siihen suuntaan, ja sitä kehitystä tuki myös kanadalaisen Sentrolin liiketoiminnan osto Valmetin huostaan. Sentrol - liiketoiminnan yhteyksiä hoitelivat tamperelaiset.
Uusi toiminnan alue oli siten luonnollisesti paperikoneen massaosasto, vesi- ja massakierrot paperikoneen märkäosalla. Uuden kehitysohjelman aluksi teimme hyvin perusteellisen selvityksen niistä tarpeista ja trendeistä, joita märkäosan alueella tapahtui. Märkäosan kemian hallinnan kehittäminen oli jo tullut muotiin varsinkin Pohjois-Amerikassa, joka siihen aikaan oli vielä paperitekniikan ja -kemian kehityksen kärjessä. Menemättä kehitysohjelman alkutahtien tarvelistaan tarkemmin, nousivat sieltä kuitenkin pinnalle mm. kemian hallinnan kanssa kytköksissä olevat ilmapitoisuus- ja varausmittaukset, zeta -potentiaali ja muutkin märkäkemian analyysit, jotka olisivat tarjonneet työkaluja märkäosan hallinnan parantamiseen. Kemian mittaukset olivat kuitenkin Kajaanin porukoille vieraita, koostuihan vanha kehittäjäkaarti pääosin elektroniikka- ja säätöinsinööreistä.
Viiraveden sakeuden ja retention säätösysteemille keskeisen tuhka- ja kokonaissakeuden mittalaitteen kehitystyö aloitettiin 1980 - luvun puolivälissä siten osana laajaa paperikoneen märkäpään, joksi sitä silloin kutsuttiin, mittaustekniikan kehitysohjelmaa. Ohjelman alullepanija oli T&K – johtaja Olavi Sundström.
Mittalaitekehityksen rinnalla oli Suomessa käynnissä useampiakin hankkeita (mm. PAMIRE), jotka tukivat mittalaitekehitystyötä sovellusrintamalla. Olavi käynnisti laajan kehitysohjelman, johon palkattiin parhaat tiedossa olevat asiantuntijat, ja suuri osa heistä tuli kaukaiseen Kajaaniin asumaan ja kehittämään uutta kansainväliset mitat täyttävää mittaustekniikkaa ja tuotteita. Henkilöistä mainittakoon Leena Paavilainen, Antti Kaunonen, Helena Kortelainen, Jouni Tornberg, Jukka Nokelainen ja Jyrki Huttunen. Tämä tutkimus- ja kehitysryhmä lisättynä jo aiemmin Kajaani Elektroniikassa työskennelleisiin tuotekehityshenkilöihin Eero Hagren, Juhani Moilanen, Keijo Lehmikangas, Arvo Rahikkala ja Olavi Sundström, oli eittämättä kansainvälisen tason osaajajoukko ja sinänsä ainutlaatuinen ilmiö noilla leveysasteilla.
Samoihin aikoihin 80 – luvun puolivälissä oli Kauppa- ja teollisuusministeriö perustanut Tekes – nimisen rahoitusorganisaation, joka tarjosi kehitysrahaa uusien liiketoimintojen ja T&K – toiminnan tukemiseen. Löysimme Tekesin ja kehitystuet ensimmäisten yritysten joukossa. Ideoimme ja suunnittelimme Olavi Sundströmin johdolla kehitysohjelman nimeltä ”Optinen massatutkimus”, joka oli osin peitenimi uusien märkäosan mittausten kehitysohjelmalle. Tuon peitenimen sisällä oli meillä kuitenkin otsikko ”Sovelluskohtaisten erikoissakeusmittausten kehittäminen”, joka paremmin kuvasi todellisia tavoitteitamme. Toki Tekes tiesi ohjelman sisällön tarkastikin, mutta kilpailijat eivät, eikä varmaan meidän myyntimiehetkään. Tämä olikin usein jopa eduksi, jotta saimme uusille huimille suunnitelmille tutkimusrauhaa. Tekesin Kari Tilli ja Bror Salmelin vierailivat Kajaanissa katsastamassa kehitysympäristöjämme tutkijatapaamisineen ja olivat näkemäänsä ja kokemaansa sekä yllättyneitä että erittäin tyytyväisiä. Täytyy muistaa, että Tekes oli tuolloin vielä kapaloiässä ja kaipasi hyviä kokemuksia ja toimintatapoja myös oman organisaation ja rahoitusmallien kehittämisen tueksi.
Optinen massatutkimus oli kyllä hyvin lähellä soveltavaa perustutkimusta. Hankkeeseen kuului projekteja optisten menetelmien lisäksi myös ultraäänitekniikoista, NMR – tekniikoista ja myös mikroaaltotekniikoista. Optisten tutkimusaiheiden kirjo oli myös suuri aina fluoresenssista ja UV - alueen mittauksista NIR – mittauksiin asti. Teimme hankkeessa paljon kartoitusta myös kansainvälisistä kumppanuussuhteista jo kehitettyjen mittausmenetelmäaihioiden löytämiseksi osaksi osaamispalettiamme. Meillä oli yhteisiä projekteja eurooppalaisten tahojen lisäksi USA:han ja jopa Australiaan saakka. Myöhemmissä tarkasteluissa tätä kirjoa on kyllä pidetty liian laajana, mitä se kieltämättä sen kokoiselle yritykselle olikin.
Tekes myönsi avustusta hankkeelle noin miljoona markkaa. Se oli iso raha tuolloin ja takasi työrauhan uusien mittausideoiden tutkimiselle. Sain tämän hankkeen projektipäällikön pestin jo tutkimuksen suunnittelu ja ideointivaiheessa. Oma taustani oli ultraäänitekniikoissa, olin työskennellyt Oulun yliopiston professorin Matti Karraksen tutkimusryhmässä aikaisemmin, ja olimme kehitelleet virtausmittauksia paperikoneen märkäosan putkistoille Valmet Oy Paperikoneiden kanssa. Yhteistyö paperikoneen perälaatikon kehittäjien kanssa oli hyvä tausta tälle märkäosan mittausten kehitysohjelmalle, kun sovellusalueena oli jo entuudestaan tuttu ympäristö. Paperikoneryhmä auttoi meitä myös asioiden pohdinnassa.
Retention hallinnan kaipaaman mittaustekniikan kehittäminen aloitettiin laajalla perusteiden selvittämisellä optisista ominaisuuksista. Näihin kuuluivat valon transmissio-, sironta-, polarisaatio- ja taitekerrointekniikat. Polarisaatiotekniikka yhdistettynä valon vaimenemiseen (absorptioon ja ekstinktioon) oli jo alkuvaiheessa potentiaalisin tekniikka, olihan meillä jo valmiina LC-100 matalasakeusmittalaite, jonka ideointi ja kehitysvaiheista Tapio Makkonen on kirjoittanut tämän foorumin toisessa kirjoituksessa. LC-100 anturi oli toimiva perälaatikkosakeuksissa mitaten paperimassa kokonaissakeuksia aina 1.5 % saakka. Lajikohtaista eroavuutta tuloksissa oli, ja se tarjosikin mahdollisuuksia erottaa täyteaineet kuitusakeudesta, joka on retentiosovelluksen ehto, kun retention säädössä käytetään viiraveden täyteainepitoisuusmittausta (tuhkamittausta). Teimme laajan tutkimuksen polarisaatio ja vaimennuskäyttäytymisestä eri massatyypeillä ja eri täyteainelaaduilla.
Tutkimusten ollessa jo aika pitkällä, mutta tutkimusprojektin vielä ollessa käynnissä, sattui kyvykäs myyntimiehemme Pentti Keränen tapaamaan Veitsiluodon Seppo Elijoen. Elijoki oli muutaman aktiivisen paperitekijän kanssa todennäköisesti keksinyt tämän innovaation, eli viiraveden merkityksen retention säädölle. Osittain tämän oivalluksen seurausta oli mm. edellä mainittu PAMIRE projekti. Tästä on myös kuvausta ”Viiraveden sakeuden ja retention säätösysteemi” - jutussa toisaalla. Pentti kysyi Keijo Lehmikankaalta ja minulta, onko meillä toisiaan tuollainen mittalaite melkein valmiina. Me hiukan varovasti vastasimme, että kyllähän meillä sen kehittämiselle hyviä tuloksia on. Pentti siihen, että ”hyvä, olen myynyt mittalaitteen Veitsiluotoon.” Pentti oli kyllä ottanut asiasta selvää ja kysynyt Keijolta aikaisemmin, mitä me olimme innolla puuhailleet toista vuotta. No, ei siinä mikään muu auttanut, kun tehdä tehdaskoelaite Veitsiluodon pilotasennusta varten, vaikka ehkä olisimme halunneet tehdä tutkimusprojektin ensin loppuun. Lopulta parempi näin, tilasimme Keijon kanssa osat laitteeseen tai oikeammin kahteen. Kuului muutama viikko, ja toimitusjohtajamme Paavo Tuomi tuli pitkin askelin huoneeseeni ja kysyi, mitä tavaraa olin ostanut yli sadalla tuhannella markalla. ”Ostin Vetsiluodon retentiomittarin osat”, sanoin. ”Hyvä juttu,” Paavo sanoi ja riensi yhtä vetävin askelin takasin omin askareihinsa.
Laite tehtiin, ja tulokset tehtaalta olivat lupaavia. Tuote ristittiin RM-200 tuotenimellä retention mittaussovelluksen mukaan. Sovelluskehitysryhmästä Veitsiluodon testejä ja kehitystä hoiteli Helena Kortelainen. Hänellä oli kemian tekniikan tausta Lappeenrannan teknillisestä korkeakoulusta. Kemian osaaminen oli ollut puute tutkimusryhmässämme; sitä paikkamaan palkattiin Helena ja hiukan myöhemmin myös Jukka Nokelainen samasta korkeakoulusta. Mittalaitekehitystyön rinnalla kiinteästi tehty sovelluskehitystyö oli oleellisen tärkeä osa menestystarinaamme, ja todellisuudessa vain sen kautta näistä mittalaiteinnovaatioista saatiin kaupallisesti menestyksellisiä tuotekonsepteja ja palveluja.
Myöhemmin asiaa ja hankkeen vaiheistuksia analysoimalla kävi ilmeiseksi, että oli erittäin tärkeää päästä pilotlaitteen kanssa tehtaalle. Aika usein tutkimukset jäävät kuoleman kuoppaan tutkimusten päättyessä, jos seuraavan vaiheen ja tuotteistuksen rahoitusta ja kumppaneita ei löydy. Kaupat on paras kannustin tehdä valmista! Menestyksekkäiden innovaatioiden syntyprosesseissa on hyvin usein merkittävänä tekijänä ollut aikainen kumppanuus pilotasiakkaan kanssa.
Tuoteperheestä on nyt markkinoilla jo viides sukupolvi. Laitteita on toimitettu reilusti yli kaksi tuhatta kappaletta ympäri maailman yli kahdenkymmenen vuoden aikana, uusimat Metso RM-3, Metso WEM ja Metso LC tuotenimillä. Uusia sovelluksia kehitetylle tekniikalle löytyy yhä ja niitä kehitetään aktiivisesti niin Metsolla kuin maailman laajuisesti muidenkin analysaattoritoimittajien tahoilla. Niinpä voidaan sanoa, että yhdestä pienestä kehitystyön tuloksesta Suomen Kainuussa on saanut alkunsa maailmanlaajuinen osaamisala - aktiivinen on-line prosessimittauksiin perustuva märkäosan hallinta.
Mainittakoon vielä lopuksi, että projektin ”Sovelluskohtaisten erikoissakeusmittausten kehittäminen” perua on myös 1980 -luvun lopulla aloitettu mikroaaltotekniikkaan perustuva MC – sakeusmittalaitekehitys. Perustimme Ouluun mikroaaltomittaustekniikkaa kehittävän kehitysyksikön v. 1987, jonka vetäjäksi palkkasimme Pekka Jakkulan. MC tuoteperhe sekin nousi maailman maineeseen. Muita tutkimushankkeesta alkunsa saaneita tuotteita olivat mm. kappamittari (nykyisin Metso Kappa Q) ja myöhemmin Conrex Automation Oy:n kaupallistama Sonica - ilmapitoisuusmittari.