Koneiden autonomisuus vaatii uutta turvallisuusajattelua

Artikkelit
Eetu Heikkilä,
Timo Malm,
Risto Tiusanen
Close up of a robot welding arm

Autonomisesti liikkuvat koneet ja laitteet tarjoavat monia kiinnostavia mahdollisuuksia. Oikein toteutettuina ne parantavat tuottavuutta ja turvallisuutta, mahdollistavat joustavan ja ympärivuorokautisen toiminnan ja auttavat vähentämään ihmisten tekemiä vaarallisia tai toisteisia tehtäviä. Näiden hyötyjen saavuttamiseksi järjestelmien turvallisuus tulee varmistaa.

Autonomisuudella ei tarkoiteta pelkästään täysin itsenäisesti toimivia järjestelmiä, vaan käsitteellä viitataan automaation eri tasoihin. Alemmilla tasoilla ihmisellä on vielä suuri rooli päätöksenteossa: esimerkiksi autoista tuttuja ominaisuuksia ovat kaistavahti ja adaptiivinen vakionopeudensäädin, jotka tukevat kuljettajan työtä, mutta kuljettajan pitää olla kuitenkin jatkuvasti valmiina reagoimaan yllättäviin tilanteisiin. Korkeammille automaation tasoille edetessä päätösvalta siirtyy koneelle ja ylimmällä tasolla kone suoriutuu sille suunnitelluista tehtävistä itsenäisesti vaihtelevissa olosuhteissa.

Teollisuudessa tällaisia korkean automaatiotason järjestelmiä on jo pitkään ollut käytössä. Teollisuuslaitoksissa vihivaunut ja automaattitrukit kuljettavat materiaaleja, kaivoksissa porauslaitteet louhivat malmia ja satamissa konttinosturit siirtelevät kontteja väsymättä uuteen järjestykseen. Kaikkia näitä yhdistävät kuitenkin tiukat rajoitteet: ihmisten turvallisuutta varmennetaan joko koneiden nopeutta tai operointialuetta rajaamalla. Usein kone on aidattu kokonaan omalle alueelleen, jonne kenelläkään ei ole pääsyä koneen tehdessä työtään. Tämä sopiikin joihinkin kohteisiin parantamaan turvallisuutta ja vähentämään häiriöitä. Monissa sovelluksissa tällainen rajaaminen ei kuitenkaan ole mielekästä. Autonomian tavoitteena on parantaa toiminnan joustavuutta, ei suinkaan rakentaa lisää aitoja. Autonomisen koneen vapaampi liikkuminen ihmisten ja manuaalisesti ohjattujen koneiden joukossa on kuitenkin haastava tehtävä. Koneet on siis saatava ulos häkeistään – mutta suuri kysymys on, miten tämä tehdään turvallisesti?

Koneet on saatava ulos häkeistään - miten se tehdään turvallisesti?

Järjestelmien autonomisuus kehittyy vaiheittain. Autonomisuuden turvalliseen toteuttamiseen tarvitaan uusia sensoreita ja ohjelmistoja, yleensä tekoälyäkin. Tekoälyn opettamiseen puolestaan vaaditaan runsaasti laadukasta dataa. Kyse on tavallaan koneen kouluttamisesta: laitteen eri osajärjestelmien kyvykkyys, käytettävissä olevan datan määrä ja laatu, sekä ympäristöolosuhteet määrittelevät, millaisia toimintoja on mahdollista toteuttaa ja miten suuren roolin päätöksenteossa kone voi ottaa. Turvallisuuden varmistamiseksi pelkkä koulutus ei tietenkään riitä – myös kokeiden ja arviointikriteerien on oltava kunnossa: tarvitaan kattavat menetelmät järjestelmän toiminnan testaamiseen ja arviointiin erilaisissa skenaarioissa ja olosuhteissa.

Autonomiset järjestelmät osana teollista toimintaympäristöä ovat monimutkaisia kokonaisuuksia, joissa tarvitaan kehittyneitä kommunikoinnin ja tilannetietoisuuden ratkaisuja. Niissä yhdistyvät paitsi erilaiset teknologiat ja niiden rajapinnat, myös organisatoriset kysymykset ja vuorovaikutus ihmisten kanssa. Siksi myös turvallisuustarkasteluissa tarvitaan uudenlaista järjestelmätason ajattelua. Perinteisten vika-analyysien tueksi kehitetään menetelmiä, joiden avulla voidaan entistä paremmin huomioida järjestelmän osien vuorovaikutuksiin liittyvät riskit sekä ihmisen vuorovaikutus järjestelmän kanssa. Vain kokonaisvaltaisella turvallisuustarkastelulla voidaan rakentaa riittävä luottamus, joka autonomian hyötyjen saavuttamiseksi vaaditaan.

VTT:n koordinoimassa AUTOPORT-hankkeessa tutkitaan digitalisaation vaikutuksia satamalogistiikkaan. Keskeisenä osana projektia on autonomisten satamakoneiden kehitys- ja tutkimustyö. Projektissa kehitetään menetelmiä turvallisuuden arviointiin ja varmentamiseen sekä tutkitaan autonomisten järjestelmien turvallisuusvaatimuksia.

Lue lisää: https://autoport.fi/ 
 

Jaa
Eetu Heikkilä

Eetu Heikkilä

Research Scientist
Timo Malm

Timo Malm

Senior Scientist
Risto Tiusanen

Risto Tiusanen

Senior Scientist
Tutkimusosaaminen