Tehdas

Stora-Enson paperitehdas Oulussa.

Tehdas on tuotantolaitos, jossa valmistetaan koneellisesti tuotteita. Tehdas on myös teollisuusrakennus, joka on usein suunniteltu siellä toimivaa tuotantoprosessia varten. Termillä tehdasteollisuus halutaan erottaa tehdasrakennuksissa toimiva teollisuus kotiteollisuudesta ja käsityöpajoista. Tehdassuunnittelulla pyritään kehittämään kullekin teolliselle prosessille parhaiten sopivat tilat ja sinne sellainen koneiden sijoittelu (layout), jolla minimoidaan turhat siirrot tehtaan sisällä.

Tehtaiden historia

Väestön kasvu, työnjaon kehittyminen ja kaupunkien muodostuminen on vaatinut tuotannollisen toiminnan organisoimista jo muinaisissa kulttuureissa kuten Rooman valtakunnassa ja Kiinassa. Erityisesti suurien armeijoiden varustaminen ja huolto on edellyttänyt jo teollisen laajuuden toimintaa. Tuotannolle rakennetut tilat ovat olleet kevytrakenteisia ja armeijoiden huoltoa varten myös siirrettäviä, eikä näitä ole säilynyt. Keramiikka- ja rautatuotannosta jää sirpaleita ja kuonaa, joten nämä tuotantopaikat on löydettävissä myöhemminkin. Muinaista kirjanpitoa on säilynyt, joten tuotantomääristä on tietoa.

Esiteollistuneella ajalla tehtaina toimivat erilaiset sahat, ruukit, telakat ja yksinkertaiset tiilitehtaat, joissa tuotettiin tehdasmaisesti - telakoissa jopa sarjatuotantona - yksinkertaisia tuotteita pääosin miesvoimin. Myös vesivoimaa käytettiin hyödyksi etenkin muun muassa myllyissä ja tekstiilialalla.

Teollinen vallankumous käynnisti teollistumisen 1700-luvulla. Teollistuminen levisi Isosta-Britanniasta ensin muualle Eurooppaan ja siitä myöhemmin eteenpäin. Teollistuminen jatkuu edelleen, etenkin monissa kehitysmaissa se on vielä alkutekijöissä. Teollistumisen myötä tehtaat toimivat koneiden avulla, ja teollistumista ja tehtaiden suorituskykyä lisäsi toinen teollinen vallankumous, jonka myötä muun muassa polttomoottori ja sähkö tulivat käyttöön. Liukuhihnatuotantoon siirtyminen kasvatti entisestään tehtaiden tuotantoa, sillä työntekijän ei enää tarvinnut valmistaa koko tuotetta itse, vaan hän erikoistui vain yhden osan tekemiseen. Henry Ford teki liukuhihnatuotannosta tunnettua hyödyntäessään sitä T-Fordien tuotannossa. Nykypäivänä informaatioteknologia, kuten internet, on olennainen osa globaalissa teollisuudessa ja tehtaiden sisäisessä ja ulkoisessa viestinnässä. Automaation seurauksena työvoiman tarve on vähentynyt tehtaissa ja tuotantolaitoksissa, ja robotit ja muut tuotantokoneet tekevät suuren osan työstä.

Tehdaskuri

Aluksi työpajoissa työntekijät työskentelivät kuten kodeissaankin, omaan tahtiinsa. Teollisen vallankumouksen aikana otettiin käyttöön tehdaskuri, jossa työntekijöiden piti kurinalaisesti keskittyä tehtäviinsä. He eivät pitäneet tästä, mutta tämä tuotti paljon korkeammat palkat. Työntekijöiltä puuttui itsekuria, joten heidän kannatti näin värvätä kapitalisti ohjaamaan heidät työskentelemään ahkerammin ja tienaamaan enemmän.

Tehtaat Suomessa

1600-luku

Suomessa teollisuus alkoi Ruotsin vallan aikaisen merkantilismin ja erityisesti Ruotsissa harrastetun vuoriteollisuutta tukevan politiikan ansiosta. Kun Suomeen ensimmäisiä rautaruukkeja, esimerkiksi Fagervik, 1600-luvulla perustettiin, niin sen taustalla oli Ruotsin halu hyödyntää valtakunnan mineraalirikkauksia. Fagervikissä on yhä tiilirakenteiden takomorakennus, jonka suojissa on koskivoimalla toimiva vasara. Muita tunnettuja vanhoja raudan tuotanto- ja takoraudan valmistuspaikkoja ovat Billnäs, Fiskars, Teijo, Antskog ja Mustio, joissa kaikissa on jäljellä vanhoja tehdasrakennuksia. Rakennusten suunnittelijat ja tehtaiden tekniikasta vastaavat henkilöt tulivat Ruotsista ja Saksasta. Tehtaat sijoitettiin lähelle rautamalmiesiintymiä, usein koskien ääreen, joista saatiin käyttövoimaa sekä lähelle merta vientikuljetusten vuoksi. Tervanpoltto oli Suomessa teollisessa laajuudessa harjoitettu elinkeino, mutta sitä varten ei rakennettu rakennuksia, koska tervahauta rakennetaan ulos.

1700- ja 1800-luvut

Finlaysonin tehtaan portti

1700-luvulla Suomen teollisuutta monipuolistivat Ruotsin käynnistämät linnoitustyöt, joista suurin oli Suomenlinnan rakennustyö. Tämä toi tiili- ja keramiikkateollisuutta. 1800-luvun alussa käynnistyivät ensimmäiset panimot. Sahatavaran tuotanto alkoi koskivoimalla 1700-luvulla. 1800-luvulla alkoi myös paperin tuotanto sekä käynnistyi Suomen villa-, ja puuvillatehtaita. Ne toimivat usein vesivoimalla. Voimakkaammin teollistuminen lähti etenemään Suomessa vasta 1860-luvulla ja vuosisadan lopussa Suomen teollisuus työllisti jo 100 000 henkeä.

Paikallinen tiilitehdas saattoi olla kylän keskeinen tuotantolaitos vielä 1950-luvulla Suomessa. Se sai energiansa hevosvoimasta. Hevonen kiersi isoa ympyrää ja sen valjaisiin kiinnitetty puomi väänsi myllyn mekaanista koneistoa. 1800-luvun lopulla Suomen suurin tehdas oli Tampereella sijaitseva Finlaysonin puuvillatehdas. Finlaysonin kutomo sai myös pohjoismaiden ensimmäisenä sähkövalaistuksen vuonna 1882. Vanhoista paperitehtaista on säilynyt hyvin puuhiomona alkanut Verlan tehdas. Verlassa pahvia tehtiin käsityövaltaisesti arkkeina ilman paperikonetta. Verlan tehtaalla on nähtävissä vanhaa tehdastekniikkaa, esimerkiksi ennen sähkömoottoreita käytetyistä arkkipuristimina toimineita mankeleita, jotka ottivat pyörimistehonsa hallin läpi kulkeneesta valta-akselista hihnavedolla.

Savupiipuista tuli tehtaiden tunnuksia höyrykoneen käytön lisääntyessä 1800-luvulla. Sittemmin tekninen kehitys vähensi tarvetta tuottaa energiaa tehdaskohtaisesti ja termi "savupiipputeollisuus" viittaa nykyään metallien jalostukseen ja paperiteollisuuteen, joissa savupiippuja yhä tarvitaan.

Rajamäen alkoholitehdas Nurmijärven pohjoisimmassa taajamassa, Rajamäessä.

1900-luku

1900-luvun alkupuolen tehdasrakennusten kehittymisestä tarjoaa hyvän esimerkin kaapelitehtaan vanhat rakennukset. Vanhin kaapelitehdasrakennus, jonka rakensi Suomen Kaapelitehdas Osakeyhtiö (alun perin perustettu vuonna 1912 Suomen Punomotehdas Osakeyhtiönä), sijaitsee Helsingissä Pursimiehenkadulla ja rakennus on yhä olemassa. Tyypillisesti tuon ajan tehtaille se on silloisen kaupungin laidalle ruutukaava-alueella rakennettu monikerroksinen kiinteistö. Raaka-aineet ja tuotteet siirtyivät hissien avulla kerroksesta toiseen. Useassa kerroksessa toimimisen vuoksi tehdas mahtui tontille. Työntekijät tulivat tehtaalle julkisilla kulkuvälineillä tai kävellen. Tehtaan jäätyä pieneksi 30-luvun lopussa rakennettiin uusi tehdas 500 metrin päähän Ruoholahteen. Tehtaan vieressä on satamalaituri, josta raskaat kaapelikelat saatiin suoraan lastattua laivoihin. Tuotanto oli myös siinä monessa kerroksessa. Rakennus siirtyi 1980-luvulla kaupungille ja tunnetaan nyt "kaapelitehtaana". 1970-luvulla rakennettiin uusin kaapelitehdas Kirkkonummelle Pikkalaan. Tämä oli jo nykyaikainen tehdastoteutus, joka on yhdessä tasossa, ja samalla se sijaitsee myös sataman lähellä. Pikkalassa kaapelituotanto jatkuu yhä.

Tehtaiden kuljetuksia varten rakennettiin 1900-luvun alkupuolella kymmeniä kapearaiteisia teollisuusratoja. Vuosisadan loppupuolella tiestön ja autokuljetuskaluston kehittyessä radat jäivät pois käytöstä.

Tehdassuunnittelu

Wolfsburgin Volkswagen-tehdas.

Bell Aircraftin lentokoneiden kokoonpanolaitos Wheatfieldissä New Yorkin osavaltiossa. Kuva on noin vuodelta 1944.

Kun yritys haluaa rakentaa itselleen uuden tehtaan, sillä itsellään on harvoin tarvittavia suunnitteluresursseja. Siksi on kehittynyt insinööritoimistoja, jotka ovat erikoistuneet joihinkin teollisuusaloihin ja niiden tuotantotekniikkaan. Tunnetuin Suomessa on metsäteollisuuteen erikoistunut Pöyry. Insinööritoimistot voivat rakentaa tehtaita "avaimet käteen" periaatteella, jolloin ne hoitavat suunnittelun lisäksi myös rakentamisen ja osallistuvat käyttöönottoon. Tästä tehtaiden toimitustavasta kansainvälisen kilpailun lisäksi johtuu, että kaikkialla maailmassa tehtaat ovat hyvin samanlaisia ja käyttävät samojen toimittajien tuotantokoneita. Merkittävät tuotantokonevalmistajat, kuten Metso Oyj, joutuvat toimimaan aina kansainvälisillä markkinoilla.

Periaatteita

Teollisen tuotantoyksikön suunnittelu lähtee tuotantoprosessin kuvauksesta. Seuraavaksi valitaan pääkoneet ja hahmotellaan tuotannon kannalta optimaalinen laitesijoittelu. Samalla kerätään kaikkien tehtaaseen tulevien toimintojen vaatimat tilavaraukset ja millaisia huolto- ja logistiikka-alueita tarvitaan. Kun kaikki vaatimukset ovat tiedossa, aletaan hahmotella, millaiseen rakennukseen ne saadaan sijoitetuksi ja miten rakennus pihoineen saadaan sijoitetuksi käytettävissä olevalle tontille. Tontti ja rakennustekniikka aiheuttavat yleensä joitakin vaikeuksia optimaalisen tehdasratkaisun toteuttamiseen. Teollisia rakennuksia suunniteltaessa minimoidaan rakennuksen kustannukset, koska investointikustannukset joudutaan maksamaan tehtaan tuotolla. Kallis rakennus nostaisi tuotteiden hintaa, mikä kilpailluilla markkinoilla aiheuttaa ongelmia myyntiin. Siksi useimmat tehtaat ovat isoja varastotyyppisiä rakennuksia. Rakennusta tehtäessä mietitään yleensä myös, että siinä on laajennusmahdollisuuksia ja että se on käytettävissä muunkinlaiseen tuotantotoimintaan tai varastoksi. Tehdasrakennuksen voi omistaa jokin muu taho kuin tuotantotoimintaa harjoittava yritys itse.

Yleiskäyttöinen tehdasrakennus

Kasvun, lopettamisen ynnä muiden vastaavien syiden vuoksi teollisuusyritykset siirtävät tuotantoaan paikasta toiseen. Tehdasrakennukset ovat kuitenkin kohtuullisen kalliita investointeja, joten on kehittynyt tehdashallin rakennustapa, joka sopii mahdollisimman monelle yritykselle. Yleiskäyttöisessä tehdasrakennuksessa on seuraavia ominaisuuksia:

• Tehdas sijaitsee alueella, jossa tontin hinnat ovat alhaisia, mutta kulkuyhteydet hyviä ja kohtuullisen ajomatkan etäisyydellä on riittävästi työntekijöitä. Etäisyys asiakkaisiin on tärkeä tuotteilla, joiden tonnihinta tai hinta tilavuuteen verrattuna on alhainen, mikä tekee kuljetuskustannuksista merkittäviä, kuten esimerkiksi rakennustarvikkeilla.
• Tuotantotoiminta on yhdessä tasossa, koska siirrot hisseillä ovat pullonkauloja tavaravirroille.
• Lattiat ovat tasaisia, jotta niillä voidaan siirtää tavaraa pyörien päällä ja trukeilla.
• Kulutusta kestävien lattioiden kantavuudet ovat suuria verrattuna konttorirakennuksiin.
• Tehdashalliin voidaan ajaa sisälle kuorma-autolla, jolloin tarvitaan 4 metriä korkea ja 3 metriä leveä ovi.
• Kattoa kannattelevat pylväät vaikeuttavat laitesijoittelua, minkä vuoksi kattokannakkeiden jänneväli tehdään mahdollisimman pitkäksi.
• Siltanosturin sujuva käyttö kevyeen tuotantoon tarkoitetuissa halleissa vaatii korkeutta 6 metriä. Tällöin pystytään nostamaan koneita ja tuotteita kuorma-autoon tai pois siitä. Raskaampi teollisuus tarvitsee korkeampia halleja, vähintään 8 metriä ja siltanostureita, joiden nostokyky on 10-100 tonnia.
• Ilmastoinnin täytyy täyttää työsuojelun normit
• Sähkötehoa on tarjolla riittävästi
• Konttori, joka tarvitaan vähintään työnjohtoa ja logistiikan tarpeita hoitamaan, on usein eri siivessä ja siinä on myös työntekijöiden sosiaaliset tilat.
• Usein tehtaassa on myös lastauslaituri ja paineilmaverkosto.

Katso myös

• Autotehdas
• Massatuotanto

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Tehdas Wikimedia Commonsissa