Mallipohjainen työkalupaketti kiertotalouden suunnitteluun yhdistää VTT:n laaja-alaisen osaamisen

Blogit
Sami Majaniemi,
Päivi Kivikytö-Reponen,
Marjaana Karhu

Ympäristömme tila ja kulutustottumuksemme ovat kestämättömällä pohjalla, ja muutos on väistämättä edessä. Siirtyminen lineaaristaloudesta kohti kiertotaloutta nähdään ratkaisuna globaaleihin ympäristöön, kuluttamiseen sekä raaka-aineiden käyttöön ja riittävyyteen liittyviin ongelmiin. Muutosprosessi ei kuitenkaan ole ongelmaton: yksi keskeisimmistä esteistä on, että meiltä puuttuu yhteensopivia työkaluja ja menetelmiä, joilla voisimme konkreettisesti osoittaa ja optimoida kiertotalouteen siirtymisen hyödyt ja kokonaisvaikutukset. Tästä syystä kehittämme VTT:llä kiertotalouden suunnitteluun mallipohjaista työkalupakettia, joka mahdollistaa yrityksille eri ratkaisuvaihtoehtojen vertailun ja optimoinnin eri tasoilla tapahtuvan päätöksenteon tueksi. Kiertotaloustyökalupaketissamme yhdistyy VTT:n laaja-alainen ja vahva osaaminen eri osa-aleilta, kuten liiketoimintamalleista, systeemidynamiikasta, elinkaari- ja kustannusarvioinneista sekä materiaalimallinnuksesta.

Lineaaristaloudessa eri mittakaavoissa (materiaali-tuote-systeemi) tapahtuva suunnittelu ja siihen liitettyjen suunnittelukriteerien (suorituskyky, kustannukset, ympäristövaikutukset) yhteisvaikutusten arvioiminen ja optimoiminen jäävät usein puuttumaan. Lisäksi perinteisessä tuotesuunnittelussa liiketoiminallisten tavoitteiden ja elinkaarivaikutusten analyysistä saatujen suorituskykymittareihin (Key Performance Indicator, KPI) perustuvien reunaehtojen sisällyttäminen suunnitteluprosessiin tapahtuu monesti jälkijättöisesti tai saattaa jäädä toteutumatta kokonaan. Jotta siirtyminen lineaarisesta materiaalin kulutuksesta kohti kiertotaloutta olisi mahdollista, tarvitsemme kokonaisvaltaista systeemiymmärrystä sekä työkaluja, joilla voimme arvioida ja optimoida eri suunnittelukriteerien yhteisvaikutuksia. Kaikki mahdollinen tieto ja ennusteet tulee saada mahdollisimman varhaisessa suunnitteluprosessin vaiheessa eri tasoilla toimiville päätöksentekijöille. Myös kiertotaloutta tukevien suorituskykymittareiden käytettävyyttä tulee parantaa ja paremmin tietotarpeita vastaavia mittareita kehittää edelleen. Järkevien mittareiden avulla voimme arvioida sitä, milloin ylipäätään mahdollisimman suljettujen kiertojen luominen on kokonaisuuden kannalta järkevää, miten kierrätettävyysasteet kannattaa asettaa ja milloin osa-optimoinnista on enemmän haittaa kuin hyötyä.

Kiertotalouden suunnittelu konkreettisemmalle tasolle VTT:n työkalupaketin avulla

Kehitämme VTT:llä parhaillaan kiertotalouden suunnitteluun simulaatioavusteista työkalupakettia, joka mahdollistaa konkreettisemman kiertotalouden suunnittelun, eri ratkaisuvaihtoehtojen optimoinnin ja vertailun.  Kiertotaloustyökalupaketissamme yhdistyy yhtenäiseksi palveluksi VTT:n laaja-alainen ja vahva osaaminen ja mallinnus eri osa-aleilta: liiketoimintamallit, systeemidynaamiikka, elinkaari- ja kustannusarvioinnit sekä materiaalimallinnustyökalut. Työkalupaketin avulla eri menetelmien tuottamat suorituskykymittarit voidaan liittää osaksi perinteisempää tuotesuunnittelua sekä laaja-alaisempaa elinkaarisuunnittelua mahdollisimman varhaisessa suunnitteluprosessin vaiheessa. Kehitteillä oleva työkaluvalikoimamme mahdollistaa kvantitatiivisen suunnittelun täydentäen näin markkinoilla olevia laadullista suunnittelua tukevia työkaluja, kuten esimerkiksi Ellen McArthur -säätiön ja IDEOn tuottamaa verkkopalvelua. Työkalutoteutuksemme perustuu kansainvälisiin standardeihin (esim. elinkaarianalyysia, (Life Cycle Assessment, LCA), määrittävät ISO-standardit (ISO14067,14069)), joiden ansiosta eri puolilla maailmaa ja eri tuotekehitysalueilla tuotettujen arviointien KPI-arvot tulevat vertailukelpoisiksi. Pyrimme huomioimaan vallitsevat standardit täysimittaisesti ja seuraamme niiden kehitystä jatkuvasti.

Työkalupaketti mahdollistaa eri menetelmien yhdistämisen

Elinkaariarvioinnin ja elinkaarikustannusanalyysin (Life Cycle Costing, LCC) syvällisempi yhdistäminen muuhun suunnitteluun on yksi tärkeistä uusista ominaisuuksista, joita kehittämämme työkalupaketti tulee mahdollistamaan. Uutena menetelmällisenä innovaationa sovellamme yritysten omien liiketoimintamallien tuomista tuote- ja prosessisuunnittelun osaksi. Yritysten strategiat ja liiketoimintamallit eivät ole irrallisia osia tuotesuunnittelukaaressa, vaan niistä voidaan johtaa systemaattisesti reunaehtoja ja jopa kvantitatiivisia parametrejä, jotka voidaan syöttää tuotesuunnitteluvirtaan paremman kokonaisuuden aikaansaamiseksi (vrt. esim. Framework for Sustainable Circular Business Model Innovation ).

Kokonaisvaltainen suunnittelu käsittää ympäristö- ja ansaintalogiikkaulottuvuuksien lisäksi myös perinteiseen tuotesuunnitteluun liitetyn materiaalisuunnittelun . Yhdistettynä elinkaarikustannusanalyysiin voimme tarjota yhtenäisen työkalupaketin avulla yrityksille mahdollisuuden testata virtuaalisesti erilaisten materiaalivaihtoehtojen vaikutusta kannattavuusennusteisiin, kun yhdistämme mukaan arviointiin myös systeemitason ennusteita esimerkiksi kulutuskäyttäytymiselle. Vaikka epävarmuudet kasvavat suhteessa ennusteajanjaksojen pituuteen, voidaan myös ennusteiden luotettavuutta kvantitatiivisesti arvioida. Lisäksi päätöksenteon suhteen on muistettava, että vaikka täydellisen luotettavien arvojen määrittäminen ennusteille ei usein ole mahdollista, ei se myös ole usein edes tavoiteltavaa, koska monien päätösten tekoon riittää vastata yksinkertaisiin suunnittelukysymyksiin, kuten onko jonkin suorituskykymittarin ennuste kasvava vai pienenevä, suuri vai pieni, jne. vertailtaessa johonkin pohja-arvoon, joka perustuu yhteisesti määriteltyyn sopimukseen, standardiin tai referenssimalliin.

Ohjelmistoalusta mahdollistaa helpon käytettävyyden

Yhtenäisen työkalupaketin kehittäminen on kannattavaa myös VTT:n kaltaisten monialaisten toimijoiden kehittymisen kannalta. Integroidut mallinnustyökalut tarjoavat erillisten tutkimusryhmien tulosten ja osaamisen yhteen nivomisen ja laajemman tarjoaman kehittämisen. Tietoteknisesti kiertotaloutta palvelevat mallipohjaiset työkalut tarjotaan ohjelmistoalustalla, johon myös VTT:n ulkopuoliset tahot voivat tuoda omia työkalujaan itsenäisinä tai integroituina osaksi VTT:n kehittämää kokonaisuutta. Alustatalouden samanaikainen kehitys on siis osa kiertotalouden suunnittelua.

Jaa
Sami Majaniemi

Sami Majaniemi

Senior Scientist
Päivi KivikytöReponen

Päivi Kivikytö-Reponen

Research Team Leader
Marjaana Karhu

Marjaana Karhu

Principal Scientist