Tuotteita valmistavien yritysten toiminnan edellytyksenä on jatkuva innovointi. Specsoft-järjestelmän tuotekehitysprosessin tavoitteena vastata tuotekehitysprosessin haasteisiin ja ohjata prosessia optimaaliseen tulokseen asiakastarpeiden ja yrityksen strategian näkökulmasta. Quality Function Deployment eli QFD-menetelmä on avain roolissa tuottamaan merkittävää tietoa optimointiprosessiin. Konseptiin valitaan merkittävät asiakastarpeet ja määritellään valintaperusteet. Konsepti sisältää optimointiin tarvittavia tietoja.

Artikkelissa perehdytään tarkemmin optimoinnin mahdollisuuksiin ja toteutukseen osana järjestelmää.

Optimoinnin mahdollisuudet

Kehityksessä keskeisenä osana on halu toimittaa enemmän vähemmällä. Toisin sanoen kehitystoiminnassa olennaista on arvioida, kuinka paras mahdollinen tulos saavutetaan tietyissä olosuhteissa. Tätä kutsutaan optimoimiseksi. Liiketoiminnassa oletusarvoisesti odotetaan toiminnan tuottavan voittoa ja sen myötä kasvua. Yksi tavoista kehittää liiketoimintaa on tuoda markkinoille myytävä tuote tai palvelu tuotekehityksen kautta. Tästä näkökulmasta kate-euro, kateprosentti ja liikevaihto ovat tavoiteltavia asioita teknisen tuotekehityksen ohessa.

Optimointiprosessissa yhdistyvät algoritmi, virtuaalisen tuotteen tai järjestelmän mallin luonti ja realistinen kuvaus prosesseista, joita halutaan mallintaa ja optimoida. Optimointiin on algoritmeja moniin eri tarkoituksiin ja on tärkeää valita oikea algoritmi kuhunkin tapaukseen. Algoritmia valittaessa on hyvä ottaa huomioon saatavilla olevat laskentaresurssit, aikarajoitteet, algoritmin toteutuksien saatavuus ja algoritmin toiminnan asiantuntemus. Virtuaalisen tuotteen tai järjestelmän mallin luonti on prosessi, jossa arvioidaan niiden suunnittelun suorituskykyä erilaisissa olosuhteissa ja skenaarioissa käyttämällä käyttötarkoitukseen luotua ohjelmistoa. Luotettavan tuloksen näkökulmasta tärkein osa optimointiprosessia on realistisen kuvaus prosesseista, joita halutaan mallintaa ja optimoida. Mallia luodessa tulee muistaa sen olevan yhteensopiva valitulle algoritmille.

Yleisesti optimoinnin tulokset riippuvat mallista, muuttujista ja lopputuloksesta. Liiketoiminnan ja tuotekehityksen näkökulmasta parannettu päätöksenteko, resurssien kohdentaminen ja liikevoitto korostuu tuloksissa.

Optimointi osana järjestelmää

Specsoft-järjestelmässä optimointi on toteutettu taustapalveluna, joka on kirjoitettu Python-ohjelmointikielellä. Python-ohjelmointikielelle on saatavilla SciPy-kirjasto. SciPy on avoimen lähdekoodin kirjasto, integroi saumattomasti edistyneet matemaattiset ja tilastolliset funktiot Python-ympäristöön, tarjoten kattavan työkalupakin monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseksi tehokkaasti ja intuitiivisesti. SciPy-kirjasto tarjoaa kattavan valikoiman optimointityökaluja, joita voidaan hyödyntää monenlaisten optimointitehtävien ratkaisemiseen.

Optimoitavassa funktiossa esiintyy useita paikallisia maksimi ja minimi ja globaali maksimi ja minimi arvo. Globaalilla minimillä tarkoitetaan pienintä arvoa, jonka funktio saavuttaa koko määrittelyalueellaan. Optimointiprosessissa on käytetty Differential Evolution -algoritmia, joka osa globaaleja optimointi algoritmeja. Nämä algoritmit pyrkivät löytämään funktion minimin, huomioiden useiden paikallisten minimien olemassaolon.

Optimointi-taustapalvelu on liitetty muuhun järjestelmään RESTful API-rajapinnan kautta. Optimointi-taustapalvelu ja Specsoft-järjestelmä yhdistää resurssit tämän kautta ja mahdollistaa toiminnallisuuden laajentamisen.

Optimointi Specsoft-järjestelmässä

Specsoft-järjestelmässä optimointi edellyttää konseptin luomisen. Konseptilla kuvataan joukkoa suunnitteluvaatimuksia, jotka kertovat mitä ne ovat ja käyttäytymistä kustannuslaskennassa. Suunnitteluvaatimus määritetään antamalla spesifikaatio eli suunnitteluvaatimuksen yksityiskohtainen kuvaus sekä sen käyttäytymisen liittyvät tekijät. Tekijöitä on heikoin arvo, vahvin arvo, suunniteltu tavoite, suurin kustannus ja Roo-kerroin. Laskennallinen kustannus lasketaan kertomalla suurin kustannus muiden tekijöiden pohjalta muodostetulla kertoimella. Roo-kerroin määrittää kuinka kustannuksen suuruus muuttuu tavoitteen suhteen heikoimmasta vahvimpaan arvoon.

Roo-kertoimen arvoja kuvataan arvoilla -5,-1,1,5 ja 1000. Suunnitteluvaatimuksen toteutunutta kustannusta mallintaa yhtälö, jonka käyttäytymisen määrittää Roo-kerroin. Sillä voi määrittää kustannuksen reagoivan muutokseen lineaarisesti, eksponentiaalisesti tai logaritmisesti. Positiivisilla arvoilla kustannus kasvaa alussa eli logaritmisesti ja negatiivisilla arvoilla lopussa eli eksponentiaalisesti. Suunnitteluvaatimuksen Roo-kerrointa määritellessä otetaan huomioon, kuinka sen kustannusten tulisi käyttäytyä ja valita lähinnä oleva vaihtoehto.

Optimointi vaiheessa tuotekehitysprosessia konsepti on muodostettu ja täytetty ajantasaisilla tiedoilla. Optimointi-moduuli muodostuu konseptista, tuotteen kaupallisista tiedoista ja tulosnäkymästä. Konsepti yhdessä tuoteominaisuuksien kanssa muodostaa optimoivan kokonaisuuden. Tuoteominaisuuksia on tuotteen tai palvelun pienin ja suurin myyntihinta, arvioitu myyntimäärä, valmistuskustannukset, arvioitu lisämyynti suunnitteluvaatimusten ollessa maksimoitu ja hintajoustokerroin. Hintajoustokerroin kuvaa, kuinka markkinoiden reaktio toteutuneeseen myyntihinnan suhteen vaikuttaa toteutuneeseen myyntimäärään. Toteutuneeseen myyntihintaan vaikuttaa konseptin suunnitteluvaatimusten lisämyynti osuus. Moduulin tavoite on löytää liiketoiminnan näkökulmasta parhaat konseptin suunnitteluvaatimusten tavoitteet eli optimoidut tavoitteet. Suunnitteluvaatimuksia on mahdollista pakottaa suunniteltuun tavoitteeseen tai vahvimpaan arvoon. Tällä käyttäjä voi tuoda näkemyksen vaikutusta lopputulokseen.

Tulosnäkymä muodostuu laskennallisista lähtötiedoista, optimoidusta tuloksesta ja vertailusta alkutilanteeseen. Lähtötietoina on toteutuneita kustannuksia ja myyntimääriä tuotteesta tai palvelusta sekä liiketoiminnan tunnuslukuja. Liiketoiminnan näkökulmaa edustavat liikevaihto, kateprosentti ja kate-euro. Lähtötietoja on esitetty skenaarioissa minimi eli ilman lisämyyntiä ja tuotekehitystä, suunnitellun tavoite ja maksimi eli suunnitteluvaatimukset toteutuvat vahvimmilla arvoilla. Lähtötietojen vertailu eri skenaarioissa mahdollistaa syötetyn tiedon eli konseptin ja tuoteominaisuuksien realistisuuden ja käytöksen eri tilanteissa. Suunniteltu tavoite on konseptin määrittelyn aikana päätetty arvo suunnitteluvaatimuksille, joilla kuvataan alustavaa tavoitetta. Moduulin tuloksena on optimoitu konsepti laskennallisineen tunnuslukuineen, jota verrataan minimiskenaarioon.

Optimointi metodeja käyttäessä on tärkeää varmistaa optimoinnin toimivan oikein ja tarvittaessa asettaa parametrejä oletusarvojen tilalle. Oikein käytettynä optimointi nopeuttaa toimintaa ja tulokseen voi luottaa.

Specsoft-järjestelmä vastaa jatkuvan innovoinnin haasteisiin ja ohjaa yritystä kohti optimaalista tulosta ohjatusti. Prosessin avulla on otettu huomioon merkitys asiakkaalle ja liiketoiminnan tarpeet. Näin auttaa tunnistamaan tärkeät tuoteominaisuudet ja välttää ylilaadun tuottamisen.

Savonia-ammattikorkeakoulussa on tutkittu laajemmin tuotekehitysprosessin vaiheita, optimoinnin toimintaperiaatetta, ja sen soveltamista käyttökohteeseen. Ylemmän ammattikorkeakoulun opinnäytetyöhön voi tutustua tarkemmin osoitteessa: https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025050910401

Lähteet:

Hietikko, E. Quality Function Deployment (QFD). Savonia Blogi 5.4.2021. Viitattu 8.5.2025. https://blogi.savonia.fi/savoniaonkone/2021/04/05/quality-function-deployment-qfd/

Tanskanen, A. 2025. Suunnitteluvaatimusten tavoitearvojen optimointi. Savonia-ammattikorkeakoulu. Kuopio. Viitattu 14.5.2025. https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025050910401

Kirkwood C. W. 1997. Strategic decision making: multiobjective decision analysis with spreadsheets. Belmont: Duxbury Press. ISBN 0-534-51692-0

Kulkarni, A.J., Krishnasamy, G., Abraham, A. 2017. Introduction to Optimization. In: Cohort Intelligence: A Socio-inspired Optimization Method. Intelligent Systems Reference Library, vol 114. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-44254-9_1

Yang, XS. 2011. Optimization Algorithms. In: Koziel, S., Yang, XS. (eds) Computational Optimization, Methods and Algorithms. Studies in Computational Intelligence, vol 356. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-20859-1_2

SciPy community. SciPy dokumentaatio. Verkkosivu. Viitattu 8.5.2025. https://docs.scipy.org/doc/scipy/

Amazon Web Services. What is RESTful API? – RESTful API Explained. Verkkosivu. Viitattu 8.5.2025. https://aws.amazon.com/what-is/restful-api/

Kirjoittanut: Timo Lassila TKI-asiantuntija

Savonia-ammattikorkeakoulu

Specsoft teknologiateollisuuden tuotekonseptointisovelluksen kehittäminen

Uudistuva ja osaava Suomi 2021 – 2027- Innovatiivinen Suomi – Tutkimus ja innovaatiovalmiuksien ja kehittyneiden teknologioiden käyttöönoton parantaminen