Active Magnetic Bearing System Identification Methods and Rotor Model Updating

Active magnetic bearing is a type of bearing which uses magnetic field to levitate the rotor. These bearings require continuous control of the currents in electromagnets and data from position of the rotor and the measured current from electromagnets. Because of this different identification methods can be implemented with no additional hardware. In this thesis the focus was to implement and test identification methods for active magnetic bearing system and to update the rotor model. Magnetic center calibration is a method used to locate the magnetic center of the rotor. Rotor model identification is an identification method used to identify the rotor model. Rotor model update is a method used to update the rotor model based on identification data. These methods were implemented and tested with a real machine where rotor was levitated with active magnetic bearings and the functionality of the methods was ensured. Methods were developed with further extension in mind and also with the possibility to apply them for different machines with ease.

Bioimage informatics in STED super-resolution microscopy

Optical microscopy is living its renaissance. The diffraction limit, although still physically true, plays a minor role in the achievable resolution in far-field fluorescence microscopy. Super-resolution techniques enable fluorescence microscopy at nearly molecular resolution. Modern (super-resolution) microscopy methods rely strongly on software. Software tools are needed all the way from data acquisition, data storage, image reconstruction, restoration and alignment, to quantitative image analysis and image visualization. These tools play a key role in all aspects of microscopy today – and their importance in the coming years is certainly going to increase, when microscopy little-by-little transitions from single cells into more complex and even living model systems. In this thesis, a series of bioimage informatics software tools are introduced for STED super-resolution microscopy. Tomographic reconstruction software, coupled with a novel image acquisition method STED< is shown to enable axial (3D) super-resolution imaging in a standard 2D-STED microscope. Software tools are introduced for STED super-resolution correlative imaging with transmission electron microscopes or atomic force microscopes. A novel method for automatically ranking image quality within microscope image datasets is introduced, and it is utilized to for example select the best images in a STED microscope image dataset.

Laiteohjauksessamuodostuvan informaation jalostamisen mahdollisuudet

Teollisuuden automaatiojärjestelmät digitalisoituvat, samalla niiden tuottaman reaaliaikaisen datan määrä kasvaa ja etenkin sen saatavuus helpottuu. Samanaikaisesti laitevalmistajan liiketoimintamallit ovat muuttumassa perinteisestä konevalmistuksesta kohti palveluntarjontaa. Muuttuneessa tilanteessa laitteiden ohjauksessa käytettäviltä järjestelmiltä vaaditaan uusia ominaisuuksia. Informaation käsittely ja jalostaminen muodostuvat tärkeiksi kilpailu-tekijöiksi. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu, miten data jalostuu informaatioksi ja siitä edelleen tietämykseksi. Työssä myös selvitetään, miten niitä voidaan hyödyntää liiketoiminnassa. Samalla perehdytään teollisuudesta löytyviin informaatio- ja tietämysjärjestelmiin. Kokeellisessa osassa esitellään toimiva tiedonkeruu- ja raportointijärjestelmä ja tutkitaan, miten sitä tulisi kehittää, jotta se sopisi paremmin muuttuviin liiketoimintamalleihin. Lopputuloksena kehitettiin mallijärjestelmä, jolla pystytään täyttämään laitevalmistajan ja loppukäyttäjän muuttuneet informaatiotarpeet osana laiteohjausta.

Mittausjärjestelmä IGBT:n lämpötilan määrittämiseen

Tässä diplomityössä tutustutaan IGBT:n ja tehodiodin rakenteisiin, lämmön muodostumiseen kyseisissä komponenteissa sekä menetelmiin, joilla komponenttien lämpötilat voidaan määrittää. Työssä suunnitellaan ja rakennetaan mittausjärjestelmä, jolla IGBT:n ja tehodiodin lämpötilat voidaan määrittää suoraan mittaamalla sekä matemaattisten mallien avulla. Mittausjärjestelmä koostuu DC-chopper -kytkennästä, kuormavirran, välipiirin jännitteen sekä lämpötilan mittauksista. Lämpötilan mittauksissa käytettiin komponenttien pintoihin liitettyjä termopareja. Matemaattisia malleja varten mittausjärjestelmään lisättiin välipiirin jännitteen sekä kuormavirran mittaus. Laitteiston ohjaus sekä mittaustulosten tallentaminen toteutettiin dSPACE -laitteistolla. Mittausjärjestelmän toimivuus testattiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Säätötekniikan laboratoriossa tehdyillä mittauksilla.

LANGATTOMAN MITTAUS- JA VALVONTAJÄRJESTELMÄN PROTOKOLLAKEHITYS

Tässä diplomityössä esitellään langattoman mittaus- ja valvontajärjestelmän protokollakehitys. Työssä selvitetään protokollakehityksessä huomioon otettavat asiat ja esitetään langattoman tilavalvontaan perustuvan pilottijärjestelmän toteutus. Pilottijärjestelmänä käytetään Ensto Busch-Jaeger Oy:n Jussi-kosteusvahtijärjestelmää, joka muutetaan langattomaksi. Järjestelmän tiedonsiirto on yksisuuntaista ja tapahtuu radioyhteydellä. Käytetty taajuus on 433,92 MHz. Tavoitteena työssä oli kehittää yksinkertainen, mutta luotettava signalointijärjestelmä. Siihen toteutettu protokolla koodaa lähetettävän datan NRZ-L -koodauksen tapaisesti. Virheenkorjaus tehdään pariteettibittiä ja Hamming-etäisyyttä hyväksi käyttäen. Lisäksi tiedonsiirron yhteyskäytäntöön on lisätty rinnakkaisuutta yksisuuntaisen tiedonsiirron varmistamiseksi. Kehitetylle protokollalle tehdyt testit osoittavat sen olevan luotettava valitussa tiedonsiirtoympäristössä.

Six Sigman soveltamisedellytysten ja -apuvälineiden luominen

Diplomityön tavoitteena oli luoda soveltamisedellytyksiä ja -apuvälineitä Six Sigma -parannusprojektien läpiviennille Perlos Oyj Connectorsin meistoprosessissa. Työn teoriaosassa käsitellään Six Sigman perusteoriaa, organisointia ja soveltamista sekä suorituskykymittariston ja tiedonkeruumenetelmien luomista. Kirjallisuuden tarjoaman teorian jälkeen työssä tutustuttiin meistoprosessiin ja Perloksen tapaan soveltaa Six Sigmaa prosessien parantamiseen. Tämän perusteella kehitettiin tiedonkeruu-, dokumentointi- ynnä muita apuvälineitä parantamisprojektien tueksi. Lopuksi koekäytettiin luotuja välineitä meistoon tehdyn osittaisen Six Sigma -projektin yhteydessä. Luotettavan tiedon saaminen prosesseista on perusedellytys Six Sigma -projektien läpiviennille. Menetelmän kouluttaminen työntekijöille on myös tärkeää. Erilaiset dokumentointi- ja laskentakaavakkeet toimivat projektien läpiviennin ja seurannan tukena. Työssä luotuja tiedonkeruu-, koulutus-, dokumentointi- ynnä muita apuvälineitä voidaan käyttää jatkossa apuna Perloksella tehtävissä Six Sigma -projekteissa. Mittaristoa ja tiedonkeruuta tulee kehittää edelleen, jotta prosessien toimintaa voidaan analysoida tehokkaasti. Työn lopussa on ajatuksia Six Sigman käytöstä sekä tiedonkeruujärjestelmien jatkokehityksestä.

Tuotetieto julkisen palvelun lisäarvon tuojana

Diplomityön tavoitteena on tutkia tuotetiedon ja tuotetiedon hallinnan merkitystä julkisen palvelun lisäarvon tuojana. Lisäarvon käsite julkisesti tuotetussa palvelussa on uusi ja hämmentävä. Diplomityöllä osoitetaan, ettei kunnallisen teknisen sektorin tuottama ns. julkinen palvelu poikkea yksityisen sektorin tuottamista palveluista. Teknisen sektorin tuottama julkinen palvelu voidaan mallintaa liiketoimintaprosessien mallintamisen keinoin ja palveluun sitoutunut tuotetieto voidaan hallita tuotetiedon hallinnan keinoin ja hyödyntää lisäarvopalveluina asiakkaille, kuntalaisille. Työssä selvitetään ne julkisen teknisen palvelun ominaisuudet, joita asiakkaat arvostavat, ja jotka tuottavat heille lisäarvoa. Työn lopputulos osoittaa, ettei kuntalaista, asiakasta, kiinnosta palvelujen tuottaja, vaan heitä kiinnostaa se, että palvelu on osa heidän arvoketjuaan ja arvojärjestelmäänsä. Julkisen palvelun tuotetieto mahdollistaa informaation avulla tuotetut lisäarvopalvelut ja liittää ne osaksi asiakkaan arvoketjua.

Tiedonkeruujärjestelmän hyödyntäminen voimalaitoksen diagnostiikassa

Tämä diplomityö on osa laajempaa Foster Wheeler Energia Oy:n kehitys- ja tuotteistamisprojektia. Projektin tavoitteena on saada enemmän informaatiota toimitetuilta kattila- ja voimalaitoksilta ja kehittää voimalaitoksiin liittyviä laskentaohjelmia. Laitoksilta kerättyä prosessitietoa jalostetaan erilaisilla työkaluilla. Työkalujen antama tieto auttaa laitoksen omistajaa ja henkilökuntaa laitoksen ajamisessa ja kunnossapidossa. Laitokselta saatava lisäinformaatio on hyödyksi myös Foster Wheeler Energia Oy:n tuotekehityksessä, seuraavissa projekteissa ja Service-toiminnassa. Työssä esitellään yleisimpiä tietokantoja ja vertaillaan niiden soveltuvuutta teollisuuden tiedonkeruuseen. Voimalaitokselle otetaan käyttöön tietokantapalvelin, joka kerää tietoa laitoksen automaatiojärjestelmästä ja lähettää sitä keskuspalvelimelle. Laitoksen tiedonkeruupalvelimelle valittu InSQL-tietokanta soveltuu hyvin voimalaitoksen prosessitiedon keräämiseen ja tallentamiseen. Myös koko laitospalvelimien ja keskuspalvelimen muodostamaa järjestelmää kehitetään. Lisäksi luodaan katsaus Foster Wheeler Energia Oy:n erilaisiin analysointiohjelmiin, niiden toimintaan ja pohditaan miten ne voivat käyttää tiedonkeruuta hyödyksi. Lopuksi suunnitellaan projektin tulevaisuutta ja kehittämisen eri osa-alueita sekä kartoitetaan projektiin liittyviä riskejä.

Kakun rakenteen vaikutus pesutulokseen

Tässä työssä tutkittiin suodatukseen vaikuttavien tekijöiden vaikutusta suodatuksessa syntyvän kakun ominaisuuksiin sekä kakun ominaisuuksien vaikutusta syrjäytyspesun tehokkuuteen. Lisäksi määritettiin tärkeimmät suodatusparametrit sekä niiden riippuvuudet suodatusolosuhteista. Toissijaisena tavoitteena oli lisäksi tutkia, miten suodatusolosuhteita ja suodatettavan lietteen ominaisuuksia muuttamalla voidaan vaikuttaa suodatusjakson kestoon. Työn kirjallisuusosassa käsiteltiin aluksi yleisesti kiintoaineen erotusta nesteestä. Tämän jälkeen käsiteltiin yleisimmät suodatustekniikat ja tarkasteltiin yksityiskohtaisemmin painesuodatusta ja varsinkin syntyvän kakun rakenteeseen vaikuttavia tekijöitä. Lopuksi käytiin läpi kakulle suodatuksen jälkeen suoritettavat jälkikäsittelymenetelmät ja selvitettiin varsinkin syrjäytyspesun tehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä tarkemmin. Kokeellisessa osassa tehtiin koesuodatuksia lietteellä joka sisälsi hienojakoista pigmenttiä. Koesuodatukset tehtiin kahdella eri kankaalla panostoimisella piston press- laboratoriopainesuodattimella johon oli liitetty tiedonkeruuohjelmisto, joka keräsi tiedostoon paineet suodatuskammiossa, kankaan alapuolella ja työsylinterin syöttölinjassa sekä lisäksi männän korkeuden, lietteen lämpötilan ja suodosvaakalukeman. Lietteiden ominaisuuksia seurattiin analysoimalla niiden kiintoainepitoisuuksia, kloridipitoisuuksia, z-potentiaaleja ja partikkelikokojakau-mia siten että jokaisessa suodatuksessa käytetyn lietteen ominaisuudet olivat tiedossa. Suodatusten jälkeen syntyneistä kakuista määritettiin kiintoaine- sekä joissain tapauksissa myös kloridipitoisuudet. Suodatus- ja puristuspaineiden havaittiin vaikuttavan kakkujen huokoisuuksiin ja ominaisvastuksiin selvästi, joskin muutokset olivat melko pieniä. Vaikutus näkyi selvästi myös suodatusten kestoissa ja muutosten havaittiin olevan merkittävän suuruisia. Myös lietteen pH:n havaittiin vaikuttavan merkitsevästi suodatusten kestoihin ja kakkujen ominaisuuksiin. Pesutuloksen ja kakun ominaisuuksien välille löydettiin riippuvuus heikoksi jääneestä pesutuloksesta huolimatta. Myös koesuodatuksissa käytettyjen kankaiden välillä havaittiin selviä eroavaisuuksia.

Characterization Method for Comminution Behavior of Limestone and Fuel Ash in a Circulating Fluidized Bed Boiler

Työn tavoite oli kehittää karakterisointimenetelmät kalkkikiven ja polttoaineen tuhkan jauhautumisen ennustamiselle kiertoleijukattilan tulipesässä. Kiintoainekäyttäytymisen karakterisoinnilla ja mallintamisella voidaan tarkentaa tulipesän lämmönsiirron ja tuhkajaon ennustamista. Osittain kokeelliset karakterisointimenetelmät perustuvat kalkkikiven jauhautumiseen laboratoriokokoluokan leijutetussa kvartsiputkireaktorissa ja tuhkan jauhatumiseen rotaatiomyllyssä. Karakterisointimenetelmät ottavat huomioon eri-laiset toimintaolosuhteet kaupallisen kokoluokan kiertoleijukattiloissa. Menetelmät kelpoistettiin kaupallisen kokoluokan kiertoleijukattiloista mitattujen ja fraktioittaisella kiintoainemallilla mallinnettujen taseiden avulla. Kelpoistamistaseiden vähäisyydestä huolimatta karakterisointimenetelmät arvioitiin virhetarkastelujen perusteella järkeviksi. Karakterisointimenetelmien kehittämistä ja tarkentamista tullaan jatkamaan.

Interface Implementation for GPRS/PCU Software Testing with Emulators

Jatkuvasti lisääntyvä matkapuhelinten käyttäjien määrä, internetin kehittyminen yleiseksi tiedon ja viihteen lähteeksi on luonut tarpeen palvelulle liikkuvan työaseman liittämiseksi tietokoneverkkoihin. GPRS on uusi teknologia, joka tarjoaa olemassa olevia matka- puhelinverkkoja (esim. NMT ja GSM) nopeamman, tehokkaamman ja taloudellisemman liitynnän pakettidataverkkoihin, kuten internettiin ja intranetteihin. Tämän työn tavoitteena oli toteuttaa GPRS:n paketinohjausyksikön (Packet Control Unit, PCU) testauksessa tarvittavat viestintäajurit työasemaympristöön. Aidot matkapuhelinverkot ovat liian kalliita, eikä niistä saa tarvittavasti lokitulostuksia, jotta niitä voisi käyttää GPRS:n testauksessa ohjelmiston kehityksen alkuvaihessa. Tämän takia PCU-ohjelmiston testaus suoritetaan joustavammassa ja helpommin hallittavassa ympäristössä, joka ei aseta kovia reaaliaikavaatimuksia. Uusi toimintaympäristö ja yhteysmedia vaativat PCU:n ja muiden GPRS-verkon yksiköiden välisistä yhteyksistä huolehtivien ohjelman osien, viestintäajurien uuden toteutuksen. Tämän työn tuloksena syntyivät tarvittavien viestintäajurien työasemaversiot. Työssä tarkastellaan eri tiedonsiirtotapoja ja -protokollia testattavan ohjelmiston vaateiden, toteutetun ajurin ja testauksen kannalta. Työssä esitellään kunkin ajurin toteuttama rajapinta ja toteutuksen aste, eli mitkä toiminnot on toteutettu ja mitä on jätetty pois. Ajureiden rakenne ja toiminta selvitetään siltä osin, kuin se on oleellista ohjelman toiminnan kannalta.

Sisäinen tulosraportointi tietojohtamisen näkökulmasta. Case: Elcoteq Network Oyj

Tutkielman tarkoituksena oli tutkia, mitkä tekijät vaikuttavat sisäisen laskennan tulostiedon oikeellisuuteen ja miten tietojohtamisen keinoin voidaan taata yhteensopivuus ulkoisen ja sisäisen laskentatiedon välillä. Tekijöiden tunnistamisen ja huomioonottamisen kautta voidaan kehittää organisaation tietämystä ja suorituskykyä. Tutkimus oli empiirinen ja kuvaileva tapaustutkimus. Kvalitatiivista aineistoa kerättiin pääasiassa kyselylomakkeen, havainto -ja dokumenttiaineiston avulla. Aineisto analysoitiin teemoittelun avulla. Laskentaorganisaatioissa havaittiin mekaanisen ja orgaanisen tietopääomaympäristön piirteitä, jotka asettavat tiedon välitykselle,vuorovaikutukselle ja tietämyksen kehittymiselle omat rajoitteensa. Laskentaorganisaatioiden toimintaa ohjasivat mekaaniselle ympäristölle tyypilliset vastuu - ja raportointisuhteet, aikataulut ja raportointikäytännöt. Raportointijärjestelmään tarvittaisiin lisäkoulutusta, tiedon vertailtavuuteen ja tiedon oikeellisuuden takaamiseen lisää työvälineitä. Tiedon välittämistä ja kommunikointia pitäisi tehostaa aktiivisemmalla sähköisellä viestinnällä, mutta myös monipuolisemmalla viestintäkanavien käytöllä. Laskentaorganisaatioiden toimintaympäristössä havaittiin orgaanisen tietopääomaympäristön piirteitä, mikä edellyttäisi dialogia tukevien teknologioiden ja toimintatapojen tehokkaampaa käyttöä. Haasteena on maantieteellisen etäisyyden aiheuttamat rajoitteet sekä toiminnan mekaaninen luonne. Uutta konseptia käyttöönotettaessa keskustelut ja vuorovaikutus tukivat mallin kehittämistä ja käytännön sisäistämistä osaksi organisaation tietämystä. Viestintäkanavien käytön tehostamisella voitaisiin edesauttaa tiedon välittymistä. Tietämyksen ja suorituskyvyn kehittäminen laskentaorganisaatioissa edellyttää kuitenkin vuorovaikutteisuuden ja dialogin tukemista.

Organisaation sisäinen yhteistyökyvykkyys. Case: Metso Paper, Jyväskylä

Tutkielman tarkoituksena oli yleisesti ymmärtää sisäistä yhteistyökyvykkyyttä ja sen roolia yrityksen menestystekijänä. Empiirisesti sisäistä yhteistyökyvykkyyttä tarkasteltiin case-organisaation, Metso Paper Jyväskylän, avulla. Tavoitteena oli selvittää, mistä sisäinen yhteistyökyvykkyys koostuu sekä siihen vaikuttavia kriittisiä tekijöitä. Myös käytännön keinoja ja sovelluksia etsittiin edistämään sisäistä yhteistyötä. Tutkielmassa käytettiin kvalitatiivista tutkimusotetta. Tiedon hankinnan strategiana oli tapaustutkimus ja tutkimusaineisto kerättiin teemahaastattelujen avulla. Saatu aineisto analysoitiin teemoittelun avulla. Teemoja etsittiin tekstistä teoriasta johdettujen oletusten ja empiriasta löydettyjen tekijöiden perusteella. Tutkimuksen tuloksena oli, että yhteistyökyvykkyys koostuu sekä yksilöön että organisaatioon liittyvistä tekijöistä. Yhteistyökyvykkyyden kriittisiä ja sitä estäviä tekijöitä olivat toiminnan painottuminen ulkoisiin suhteisiin, muodollinen ja monitasoinen organisaatiorakenne, organisaatiorakenteiden nopea muutostahti, toimintamallin yksisuuntaisuus, organisaatio- ja johtamiskulttuuri, joka ei tue yhteistyötä, ylimmän johdon ja operatiivisten toimintojen välinen kuilu, tiedon painottuminen tietojärjestelmiin, dialogin puute, kommunikoinnin yksisuuntaisuus ja erilaisista työkulttuureista aiheutuvat kommunikaatioesteet, yhteistyösuhteiden puute ja transaktiosuhteiden painottuminen sekä ryhmien sisäisen yhtenäisyyden vahvuus. Näiden tekijöiden esiin tuominen tuo uusia näkökulmia organisaation sisäisen yhteistyökyvykkyyden ymmärtämiseen ja kehittämiseen.

Global virtual teamwork. Building and communicating trust through technology

Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena oli tarkastella luottamuksen rakentumista virtuaalitiimissä. Keskeistä tarkastelussa olivat luottamuksen lähteiden löytäminen, suhteen rakentuminen sekä teknologiavälitteinen kommunikaatio. Myös käytännön keinoja ja sovelluksia etsittiin. Tässä tutkimuksessa luottamus nähtiin tärkeänä yhteistyön mahdollistajana sekä keskeisenä elementtinä ihmisten välisten suhteiden rakentumisessa. Tämä tutkimus oli empiirinen ja kuvaileva tapaustutkimus. Tutkimuksessa kvalitatiivista aineistoa kerättiin pääasiassa web-pohjaisen kyselyn sekä puhelinhaastattelun avulla. Aineistonkeruu toteutettiin siis pääasiassa virtuaalisesti. Saatu aineisto analysoitiin teemoittelun avulla. Tässä työssä teemoja etsittiin tekstistä pääasiassa teoriasta johdettujen oletusten perusteella. Tutkimuksen tuloksena oli, että luottamusta rakentavia mekanismeja ovat, karkeasti luokiteltuna, yhteiset päämäärät ja vastuut, kommunikaatio, sosiaalinen kanssakäyminen ja informaation jakaminen, toisten huomioiminen ja henkilökohtaiset ominaisuudet. Mekanismit eivät suuresti eronneet luottamuksen rakentumisen mekanismeista perinteisessä kontekstissa. Virtuaalitiimityön alkuvaiheessa luottamus pohjautui käsityksille toisten tiimin jäsenten kyvykkyydestä. Myös institutionaalinen identifioituminen loi pohjaa luottamukselle alkuvaiheessa. Muuten luottamus rakentui vähän kerrassaan tehtävään liittyvän kommunikaation ja sosiaalisen kommunikaation kautta. Tekojen merkitys korostui erityisesti ajan myötä. Työssä esitettiin myös käytännön keinoja luottamuksen rakentamiseksi. Olemassa olevien teknologioiden havaittiin tukevan hyvin suhteen rakentumista tiedon jakamiseen ja sen varastoimiseen liittyvissä tehtävissä. Sen sijaan vuorovaikutuksen näkökulmasta tuen ei nähty olevan yhtä kattavaa. Kaiken kaikkiaan kuitenkin parannuksella sosiaalisissa suhteissa voitaneen saada enemmän aikaan kuin parannuksilla teknologian suhteen.

Security in multicast communication

Multicast is one method to transfer information in IPv4 based communication. Other methods are unicast and broadcast. Multicast is based on the group concept where data is sent from one point to a group of receivers and this remarkably saves bandwidth. Group members express an interest to receive data by using Internet Group Management Protocol and traffic is received by only those receivers who want it. The most common multicast applications are media streaming applications, surveillance applications and data collection applications. There are many data security methods to protect unicast communication that is the most common transfer method in Internet. Popular data security methods are encryption, authentication, access control and firewalls. The characteristics of multicast such as dynamic membership cause that all these data security mechanisms can not be used to protect multicast traffic. Nowadays the protection of multicast traffic is possible via traffic restrictions where traffic is allowed to propagate only to certain areas. One way to implement this is packet filters. Methods tested in this thesis are MVR, IGMP Filtering and access control lists which worked as supposed. These methods restrict the propagation of multicast but are laborious to configure in a large scale. There are also a few manufacturerspecific products that make possible to encrypt multicast traffic. These separate products are expensive and mainly intended to protect video transmissions via satellite. Investigation of multicast security has taken place for several years and the security methods that will be the results of the investigation are getting ready. An IETF working group called MSEC is standardizing these security methods. The target of this working group is to standardize data security protocols for multicast during 2004.