Turbokonetekniikan seminaari, kevätlukukausi 2003

Tämä opetusmoniste koostuu turbokonetekniikan seminaarin lukuvuonna 2002-2003 suorittaneiden perus- ja jatko-opiskelijoiden laatimista seminaariesitelmistä. Opetusmoniste koostuu seuraavista osista: Jani Ikonen: Materiaalin valinta kaasuturbiinin turbiiniin huomioiden uusimmat materiaalit. 20 sivua. Ikonen esittää työssään katsauksen materiaalien valintaan kaasuturbiinissa, korkean lämpötilan materiaalien tulevaisuudennäkymiin,korroosiolta ja korkeilta lämpötiloilta suojaaviin pinnoitteisiin sekä joihinkin teollisuuskaasuturbiinien komponenttien valmistusmenetelmiin. Jouni Ritvanen: Värähtelymittaukset ja niiden tulkinta. 19 sivua. Kaikki laitteet värähtelevät käydessään. Värähtelyä aiheutuu yleensä epätasapainosta, valmistus- tai asennusvirheistä sekä kuluneista tai muuten vaurioituneista osista. Ritvanen tarkastelee työssään värähtelyä, värähtelyn mittausta ja tuloksien tarkastelua. Jarkko Vanhanen: Vaaka-akselisen 3 MW:n tuuliturbiinin siipien perussuunnittelu Utön olosuhteisiin, 18 sivua Vanhanen mitoittaa työssään 3 MW:n tuulivoimalan Utön ulkosaariston olosuhteisiin. Tuuliturbiini on vaaka-akselinen ja 3 siipinen. Mitoituksessa käytetään Schmitzin menetelmää joka on tarkempi kuin Betzin kriteeri. Weibull-jakauman avulla lasketaan mitoituksella saadun turbiinin teho eri kuukausina. Lisäksi tarkastellaan huipun käyttöaikaa ja tuotettua energiamäärää. Jani Keränen:Kolmidimesionaalinen siipisolavirtaus aksiaaliturbiinissa. 12 sivua. Keränen käsittelee työssään kolmidimensionaalista virtausta aksiaalisessa turbokoneessa. Työssä luodaan kuva toisiovirtauksen pääkomponentteihin: hevosenkenkäpyörteeseen,kanavapyörteeseen, kulmapyörteisiin ja jättöreunapyörteisin. Työssä selitetään kyseisten pyörteiden aiheuttamien häviöiden alkuperää ja tuodaan esille joitain keinoja, joilla pyörteilyä hallitaan. Lisäksi aihetta on käsitelty suppeasti myös numeerisen virtauslaskennan (CFD:n) kannalta. Teemu Turunen-Saaresti: Radiaalikompressorin ajansuhteen tarkka CFD-laskenta. 15 sivua. Turunen-Saaresti on seminaarityössään laskenut ajansuhteen tarkalla CFD-laskennalla radiaalikompressorinkahdessa eri toimintapisteessä. Lasketut toimintapisteet ovat suunnittelupiste ja toimintapiste lähellä tukkeumaa. Ajansuhteen tarkassa laskennassa mallinnetaan koko kompressori ja kytketään pyörivät ja paikallaan olevat osat toisiinsa liukuhilatekniikan avulla. Laskettuja arvoja verrataan Virtaustekniikan laboratoriossa kyseisestä kompressorista tehtyihin mittaustuloksiin.

Composition, digestibility and nutritive value of cereals for dogs

Selostus: Kypsennettyjen viljojen sulavuus ja ravitsemuksellinen arvo koirien ruokinnassa

Kirjallisuutta

Abstract: The general principles of tort law

Sovellus meteorologisen tiedon tuotantojärjestelmän seurantaan

Työssä käsitellään selainkäyttöliittymää käyttävien oliopohjaisten tietokantasovellusten toteuttamista. Erityisesti keskitytään olio- ja relaatiomallien yhteensovittamiseen ja oliopohjaisten selainkäyttöliittymien toteutukseen Java-servlettien ja JSP-sivujen avulla. Myös hajautetut sovellusarkkitehtuurit käydään läpi ja niiden toteuttamista arvioidaan servlet-sovellusten näkökulmasta. Työssä on toteutettu selainkäyttöliittymän avulla hallittava kaksitasoarkkitehtuuria käyttävä oliopohjainen sovellus Ilmatieteen laitoksen tuotantojärjestelmän seurantaan. Sovellus mahdollistaa mm. tuotantoajojen ja laajempien tuotantoketjujen suoritusaikojen tilastollisen seurannan. Työn tuloksena todettiin Java-servlettien ja JSP-sivujen olevan suorituskykyinen ja monipuolinen ratkaisu selainkäyttöliittymien toteuttamiseen. Olio- ja relaatiomallien väliset erot sekä käyttöliittymän eriyttäminen toimintalogiikasta osoittautuivat ongelmakohdiksi.

Comparison of Compound Lean Nozzles and Controlled Flow Nozzles at Off-Design

Turbokoneet ja etenkin höyryturbiinit ovat usein suunniteltu ja optimoitu toimimaan tietyssä toimintapisteessä jossa häviöt on minimoitu ja hyötysuhde maksimoitu. Joissakin tapauksissa on kuitenkin tarpeellista käyttää turbiinia toimintapisteen ulkopuolella. Tällöin turbiinin läpi virtaava massavirta muuttuu ja yleensä heikentää hyötysuhdetta. Turbokoneiden suorituskykyä voidaan parantaa käyttämällä kolmidimensionaalisesti muotoiltuja siipiä. Työssä on vertailtu laskennallisesti kahta kohtuullisesti muotoiltua suutinta (Compound lean ja Controlled flow) niiden suunnitellun toimintapisteen ulkopuolella. Kolmas suutin, ilman kolmidimensionaalista muotoilua on mukana vertailukohteena. Suutinten suorituskykyä tutkitaan laskennallisen virtausmekaniikan avulla olosuhteissa, jotka ovat toimintapisteen ulkopuolella. Virtauksen muutoksia tutkitaan kokonaispainehäviön, isentrooppisen hyötysuhteen ja virtauspinnan yhdenmukaisuuden avulla. Virtauspintoja verrataan ulosvirtauskulman, massavirran ja toisiovirtausvektoreiden jakauman avulla. Erot suutinten suorituskykyvyssä korostavat ylikuormalla. Kun massavirran arvoa on kohotettu eniten, Compound lean suuttimilla hyötysuhde laskee Controlled flow suuttimeen verrattuna vähemmän. Alikuormalla, kun massavirran arvoa lasketaan, erot suuttimien suorituskyvyssä pienenevät ja tutkittujen suuttimien ulosvirtaus on samankaltainen.

ROBOTTIHITSAUKSEN KÄYTTÖÖNOTON EDELLYTYKSET ASIAKASOHJAUTUVASSA YKSITTÄIS- JA PIENSARJATUOTANNOSSA

Diplomityö koostuu teoria- ja tutkimusosasta. Teoriaosassa on käsitelty robottihitsaus-järjestelmän hankinnan edellytyksiä asiakasohjautuvan yksittäis- ja piensarjatuotannon lähtökohdista. Tarkastelun osa-alueita ovat asiakasohjautuva tuotanto, robottihitsaus yksittäis- ja piensarjatuotannossa, robottien ohjelmointimenetelmät, robottihitsauksen laatu ja laadunvarmistus, tehokkuus, tuottavuus, kannattavuus, robottihitsattavan tuotteen ja robottihitsausjärjestelmän suunnittelu, robottihitsausaseman turvallisuus sekä robotti-järjestelmän toteutus ja käyttöönotto. Teoriaosa on koottu siten, että sitä voidaan käyttää myös oppimateriaalina. Siinä esitetään myös sovellusesimerkki Imatran ammattikoululla toteutetusta robottihitsausaseman turvallisuusrakenneratkaisusta, jonka on suunnitellut ja toteuttanut diplomityön laatija. Diplomityön tutkimusosassa selvitetään kyselytutkimuksen avulla robottihitsauksen käyt-töönoton edellytyksiä asiakasohjautuvassa yksittäis- ja piensarjatuotannossa eteläkarjalai-sissa konepaja- ja metallialan yrityksissä. Tutkimukseen mukaan valituille 25 yritykselle ja yrityksistä valituille vastuuhenkilöille lähetettiin kirjallinen kyselytutkimus, johon vastaus saatiin 17 yritykseltä. Diplomityön tavoitteena oli selvittää robottihitsauksen käyttöönoton edellytyksiä. Tutkimuksella haettiin tietoja myös muusta yritysten suunnittelemasta hitsaus-tuotannon kehittämisestä kuten mekanisoinnista ja sen nykytilasta sekä muista mahdollisista hitsaukseen liittyvistä hankkeista. Tutkimustulosten perusteella on todettavissa, että Etelä-Karjalassa toimivista asiakas-ohjautuvista yksittäis- ja piensarjatuotantoa harjoittavista konepaja- ja metallialan yri-tyksistä löytyy yrityksiä, jotka ovat kiinnostuneita robottihitsausjärjestelmän hankinnasta, mutta saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että edellytyksiä siihen ei vielä näyttäisi olevan. Syiksi robottihitsausjärjestelmän hankinnan edellytysten puuttumiseen voidaan mainita muun muassa sopimaton tuoterakenne, liian yksilölliset tuotteet ja pienet sarjat, joilla ei ole toistuvuutta. Lisäksi yritykset toimivat pelkästään alihankintayrityksinä eikä niillä ole omaa tuotetta. Robottihitsausjärjestelmän hankinta voisi olla mahdollista niissä yrityksissä, jotka ovat verkottuneet, toimivat vakaavaraisesti ja joiden viennistä osa suuntautuu välillisesti tai välittömästi ulkomaille. Yhteistyöverkkojen voidaan olettaa parantavan robottihitsaus-järjestelmän hankinnan mahdollisuuksia. Tällöin kustannuksia voidaan jakaa usealle eri yritykselle ja siten voidaan tehostaa myös järjestelmän käyttöastetta sekä hankkia uusia asiakkaita. Kaksi yrityksistä on harkinnut joko oman tai leasing-robottihitsausjärjestelmän hankintaa. Ongelmina robottihitsausjärjestelmän yhteishankinnalle pidettiin esim. kenen tiloihin järjestelmä hankitaan, kuka huolehtii kunnossapidosta, miten palkat maksetaan työntekijöille ja miten käytössä oleva työaika jaetaan eri yrityksille. Diplomityön johtopäätökset ja suositukset osassa esitetään muutamia jatkotoimenpide-ehdotuksia siitä, kuinka tiettyjen yritysten osalta voitaisiin robottihitsauksen käyttöönottoa edistää. Tutkimuksen tuloksena saatua tietoa hyödynnetään muun muassa Lappeenrannan teknillisen yliopiston tutkimus- ja koulutushankkeissa sekä toisen asteen kone- ja metallitekniikan koulutuksen suunnittelussa ja toteutuksessa.

Päätöspuun käyttö tutkamaalien initialisoinnissa

Suomen ilmatilaa valvotaan reaaliaikaisesti, pääasiassa ilmavalvontatutkilla. Ilmatilassa on lentokoneiden lisäksi paljon muitakin kohteita, jotka tutka havaitsee. Tutka lähettää nämä tiedot edelleen ilmavalvontajärjestelmään. Ilmavalvontajärjestelmä käsittelee tiedot, sekä lähettää ne edelleen esitysjärjestelmään. Esitysjärjestelmässä tiedot esitetään synteettisinä merkkeinä, seurantoina joista käytetään nimitystä träkki. Näiden tietojen puitteissa sekä oman ammattitaitonsa perusteella ihmiset tekevät päätöksiä. Tämän työn tarkoituksena on tutkia tutkan havaintoja träkkien initialisointipisteessä siten, että voitaisiin määritellä tyypillinen rakenne sille mikä on oikea ja mikä väärä tai huono träkki. Tämän lisäksi tulisi ennustaa, mitkä Irakeista eivät aiheudu ilma- aluksista. Saadut tulokset voivat helpottaa työtä havaintojen tulkinnassa - jokainen lintuparvi ei ole ehdokas seurannaksi. Havaintojen luokittelu voidaan tehdä joko neurolaskennalla tai päätöspuulla. Neurolaskenta tehdään neuroverkoilla, jotka koostuvat neuroneista. Päätöspuu- luokittelijat ovat oppivia tietorakenteita kuten neuroverkotkin. Yleisin päätöpuu on binääripuu. Tämän työn tavoitteena on opettaa päätöspuuluokittelija havaintojen avulla siten, että se pystyy luokittelemaan väärät havainnot oikeista. Neurolaskennan mahdollisuuksia tässä työssä ei käsitellä kuin teoreettisesti. Työn tuloksena voi todeta, että päätöspuuluokittelijat ovat erittäin kykeneviä erottamaan oikeat havainnot vääristä. Vaikka tulokset olivat rohkaiseva, lisää tutkimusta tarvitaan määrittelemään luotettavammin tekijät, jotka parhaiten suorittavat luokittelun.

Suorityskyvyn mittaaminen johtamisen apuvälineenä prosessiorganisaatiossa.

Prosessiorganisaatiossa johtamisen ja prosessien tavoitteena on tyydyttää asiakkaan (sisäinen tai ulkoinen) tarpeet. Mittaamisen sitominen prosessin suorityskyvyn mittaamiseen antaa johdolle kuvan yrityksen toiminnasta. Suorityskykymittariston ja yksittäisten mittareiden avulla yritysjohto pystyy arvioimaan toiminnan tasoa, asettamaan tavoitteita sekä seuraamaan asettamiensa tavoitteiden toteutumista. Työn ensimmäisenä tavoitteena oli kartoittaa edellytyksiä sekä tukea Balanced Scorecardin mukaisen suorityskykymittariston tulevaisuuden implementointia. Mittaristo on tarkoitettu toimitusketjun prosessien tehokkuuden mittaamiseen. Työn toisena tavoitteena oli prosessipohjaisen ajattelutavan tukeminen suorituskykymittariston avulla. Implementoinnin edellytyksiä testattiin valitsemalla kaksi ensimmäisen tason avainmittaria pilottimittareiksi. Varaston suorityskykyä mittaavien pilottimittareiden avulla selvitettiin SC tuoteryhmän osalta toimitusketjun suorituskyky avainasiakkaiden ja tärkeiden markkina-alueiden osalta. Erona käytössä oleviin mittareihin on se, että uudet avainmittarit kattavat koko yrityksen toimitusketjun, kun tällä hetkellä käytössä olevat mittarit mittaavat toimitusketjun yksittäisiä osia. Uusien avaimittareiden lähtöarvot selvitettiin tietokantakyselyjen avulla. Tietokyselyt suoritettiin useissa yksittäisissä tietojärjejestelmissä, jonka jälkeen niiden tulokset koottiin yhteen tiedostoon ja analysoitiin PC sovellusten avulla. Mittauskohteet oli valittu yhdessä linjaorganisaation kanssa. Näin taattiin yhtiön johdon sitoutuminen mittariston kehittämiseen ja käyttöönottoon. Organisaatiossa yksittäisten prosessien (esim. mittaamisprosessi) vastuualueiden selventämiseen käytettiin koeluonteisesti vastuumatriisitekniikkaa. Prosessiorganisaatiossa johtamisen ja prosessien tavoitteena on tyydyttää asiakkaan (sisäinen tai ulkoinen) tarpeet. Mittaamisen sitominen prosessin suorityskyvyn mittaamiseen antaa johdolle kuvan yrityksen toiminnasta. Suorityskykymittariston ja yksittäisten mittareiden avulla yritysjohto pystyy arvioimaan toiminnan tasoa, asettamaan tavoitteita sekä seuraamaan asettamiensa tavoitteiden toteutumista. Työn ensimmäisenä tavoitteena oli kartoittaa edellytyksiä sekä tukea Balanced Scorecardin mukaisen suorityskykymittariston tulevaisuuden implementointia. Mittaristo on tarkoitettu toimitusketjun prosessien tehokkuuden mittaamiseen. Työn toisena tavoitteena oli prosessipohjaisen ajattelutavan tukeminen suorituskykymittariston avulla.Implementoinnin edellytyksiä testattiin valitsemalla kaksi ensimmäisen tason avainmittaria pilottimittareiksi. Varaston suorityskykyä mittaavien pilottimittareiden avulla selvitettiin SC tuoteryhmän osalta toimitusketjun suorituskyky avainasiakkaiden ja tärkeiden markkina-alueiden osalta. Erona käytössä oleviin mittareihin on se, että uudet avainmittarit kattavat koko yrityksen toimitusketjun, kun tällä hetkellä käytössä olevat mittarit mittaavat toimitusketjun yksittäisiä osia. Uusien avaimittareiden lähtöarvot selvitettiin tietokantakyselyjen avulla. Tietokyselyt suoritettiin useissa yksittäisissä tietojärjejestelmissä, jonka jälkeen niiden tulokset koottiin yhteen tiedostoon ja analysoitiin PC sovellusten avulla. Mittauskohteet oli valittu yhdessä linjaorganisaation kanssa. Näin taattiin yhtiön johdon sitoutuminen mittariston kehittämiseen ja käyttöönottoon. Organisaatiossa yksittäisten prosessien (esim. mittaamisprosessi) vastuualueiden selventämiseen käytettiin koeluonteisesti vastuumatriisitekniikkaa.

ANVL -ohjelmiston käyttö protokollavalidoinnissa

Tietoliikennelaitteiden toiminta perustuu yleisesti sovittuihin standardeihin ja suosituksiin. Standardinmukaisuuden varmistamiseksi tuotteet tulee testata sekä standardeja että muita tuotteita vastaan, jotta laitteiden yhteensopivuudesta voidaan varmistua. Ohjelmistojen koon ja monimutkaisuuden jatkuvasti kasvaessa myös tarve löytää automatisoituja testausmenetelmiä kasvaa. Diplomityön tavoitteena oli selvittää soveltuuko ANVL -protokollavalidointiohjelmisto Tellabsin modeemituotteiden hyväksyntätestaukseen ja sovittaa ANVL osaksi Tellabsin testauskäytäntöä. Diplomityössä käydään lisäksi läpi ohjelmistotestauksen peruskäsitteitä ja esitetään ANVL:n sisäinen rakenne ja toimintaperiaatteet. Työssä havaittiin, että ANVL sopii hyvin yksittäisten datasiirtolaitteiden validointitestaukseen. ANVL:n räätälöintimahdollisuudet ovat hyvät ja sitä on mahdollista laajentaa itse toteutetuilla protokollavalidointipaketeilla. Tuote tullaan ottamaan käyttöön Tellabsin uusissa tuotekehitysprojekteissa.

Brandin vahvistaminen matkailualalla

Tutkimuksen tavoitteena on selvittää brandin vahvistamista palvelualalla. Palvelubrandit eivät periaatteellisesti eroa varsinaisten tuotebrandien luomisesta ja vahvistamisesta. Käytännössä kuitenkin palvelubrandien kehittämisessä yrityksen henkilöstön palveluvalmius on keskeisin asiakkaan palvelukokemukseen vaikuttava tekijä. Henkilöstön palvelukykyyn ja –haluun vaikutetaan yrityksen avoimella, suunnitellulla ja tehokkaalla sisäisellä viestinnällä ja markkinoinnilla. Palveluyritykseen tulisi luoda ”asiakasta ilahduttava palvelukulttuuri”. Tutkimusmetodi on kvalitatiivinen ja yritysesimerkkinä on Katinkullan lomakeskus. Tutkimuksessa palvelubrandia tarkastellaan seuraavista neljästä brandiomaisuuden keskeisestä näkökulmasta: brandin tunnettuus, jonka tärkeä tekijä on mainonta. Brandin identiteettiin kuuluvat palvelutuote, sen persoona sekä brandin symboli. Brandin laadun tekijöitä ovat hinnoittelu, palvelupuitteet sekä itse palveluprosessi. Ne luovat asiakkaille odotuksia, joiden täyttyminen näkyy asiakastyytyväisyytenä. Se puolestaan johtaa neljänteen brandiomaisuuden tekijään eli asiakasuskollisuuteen.

Tuotantolinjojen kriittisten varaosien kartoitus ja varastointi

Tämän insinöörityön tarkoituksena on selvittää CROWN Pakkaus Oy:n tuotantolinjojen kriittiset varaosat mahdollisten seisokkien lyhentämiseksi ja varaston ylläpitämiseksi niiden osalta. Työssä lähdettiin liikkeelle tutkimalla olemassa olevaa varastointijärjestelmää ja selvittämällä sen rakenteita. Tämän jälkeen aloitettiin kartoitus kynä ja paperi -tekniikalla tuotantolinjoilta, tärkeimmät kohteet ja koneet parhaiten tuntevien henkilöiden kanssa. Tietojen keruussa käyttiin myös CROWN Pakkaus Oy:n käyttämää tietokantapohjaista kunnossapidon toiminnanohjausjärjestelmää Artturia, jota CROWN Pakkaus Oy käyttää varaosavaraston ylläpitoon. Työ aloitettiin tehtaan alkupäästä eli painosta ja linjoilla edettiin kone kerrallaan. Kun yksi linja saatiin tutkittua ja selvitykset valmiiksi, siirrettiin tiedot koneelle Excel-taulukko-ohjelman avulla. Tietojen avulla selvitettiin manuaaleista ja muista lähteistä osiin liittyvät tiedot, joista alettiin rakentaa Excel-pohjaista taulukointia kriittisille varaosille. Taulukot tallennettiin tehtaan sisäiseen verkkoon, joten ne olivat koko työn ajan näkyvissä tehtaan henkilökunnalle. Taulukoiden valmistuttua ne viimeisteltiin vielä ja niiden jatkokäyttö on CROWN Pakkauksen omissa käsissä. Työssä saaduista tuloksista voidaan päätellä 80/20-säännön pitävän tässäkin tapauksessa melko hyvin paikkansa. Kartoitettujen varaosien osuus oli 26,6 % varaosavaraston kokonaisuudesta. Avainsanat: kriittiset varaosat, varastointi.