The effects of some variables on CO2 laser-MAG hybrid welding

The CO2-laser-MAG hybrid welding process has been shown to be a productive choice for the welding industry, being used in e.g. the shipbuilding, pipe and beam manufacturing, and automotive industries. It provides an opportunity to increase the productivity of welding of joints containing air gaps compared with autogenous laser beam welding, with associated reductions in distortion and marked increases in welding speeds and penetration in comparison with both arc and autogenous laser welding. The literature study indicated that the phenomena of laser hybrid welding are mostly being studied using bead-on-plate welding or zero air gap configurations. This study shows it very clearly that the CO2 laser-MAG hybrid welding process is completely different, when there is a groove with an air gap. As in case of industrial use it is excepted that welding is performed for non-zero grooves, this study is of great importance for industrial applications. The results of this study indicate that by using a 6 kW CO2 laser-MAG hybrid welding process, the welding speed may also be increased if an air gap is present in the joint. Experimental trials indicated that the welding speed may be increased by 30-82% when compared with bead-on-plate welding, or welding of a joint with no air gap i.e. a joint prepared as optimum for autogenous laser welding. This study demonstrates very clearly, that the separation of the different processes, as well as the relative configurations of the processes (arc leading or trailing) affect welding performance significantly. These matters influence the droplet size and therefore the metal transfer mode, which in turn determined the resulting weld quality and the ability to bridge air gaps. Welding in bead-onplate mode, or of an I butt joint containing no air gap joint is facilitated by using a leading torch. This is due to the preheating effect of the arc, which increases the absorptivity of the work piece to the laser beam, enabling greater penetration and the use of higher welding speeds. With an air gap present, air gap bridging is more effectively achieved by using a trailing torch because of the lower arc power needed, the wider arc, and the movement of droplets predominantly towards the joint edges. The experiments showed, that the mode of metal transfer has a marked effect on gap bridgeability. Transfer of a single droplet per arc pulse may not be desirable if an air gap is present, because most of the droplets are directed towards the middle of the joint where no base material is present. In such cases, undercut is observed. Pulsed globular and rotational metal transfer modes enable molten metal to also be transferred to the joint edges, and are therefore superior metal transfer modes when bridging air gaps. It was also found very obvious, that process separation is an important factor in gap bridgeability. If process separation is too large, the resulting weld often exhibits sagging, or no weld may be formed at all as a result of the reduced interaction between the component processes. In contrast, if the processes are too close to one another, the processing region contains excess molten metal that may create difficulties for the keyhole to remain open. When the distance is optimised - i.e. a separation of 0-4 mm in this study, depending on the welding speed and beam-arc configuration - the processes act together, creating beneficial synergistic effects. The optimum process separation when using a trailing torch was found to be shorter (0-2 mm) than when a leading torch is used (2-4 mm); a result of the facilitation of weld pool motion when the latter configuration is adopted. This study demonstrates, that the MAG process used has a strong effect on the CO2-laser-MAG hybrid welding process. The laser beam welding component is relatively stable and easy to manage, with only two principal processing parameters (power and welding speed) needing to be adjusted. In contrast, the MAG process has a large number of processing parameters to optimise, all of which play an important role in the interaction between the laser beam and the arc. The parameters used for traditional MAG welding are often not optimal in achieving the most appropriate mode of metal transfer, and weld quality in laser hybrid welding, and must be optimised if the full range of benefits provided by hybrid welding are to be realised.

Operational Reliability Analysis of a Three-Tiered Thin-Client ERP-system in an International Corporate Environment

Internationalization and the following rapid growth have created the need to concentrate the IT systems of many small-to-medium-sized production companies. Enterprise Resource Planning systems are a common solution for such companies. Deployment of these ERP systems consists of many steps, one of which is the implementation of the same shared system at all international subsidiaries. This is also one of the most important steps in the internationalization strategy of the company from the IT point of view. The mechanical process of creating the required connections for the off-shore sites is the easiest and most well-documented step along the way, but the actual value of the system, once operational, is perceived in its operational reliability. The operational reliability of an ERP system is a combination of many factors. These factors vary from hardware- and connectivity-related issues to administrative tasks and communication between decentralized administrative units and sites. To accurately analyze the operational reliability of such system, one must take into consideration the full functionality of the system. This includes not only the mechanical and systematic processes but also the users and their administration. All operational reliability in an international environment relies heavily on hardware and telecommunication adequacy so it is imperative to have resources dimensioned with regard to planned usage. Still with poorly maintained communication/administration schemes no amount of bandwidth or memory will be enough to maintain a productive level of reliability. This thesis work analyzes the implementation of a shared ERP system to an international subsidiary of a Finnish production company. The system is Microsoft Dynamics Ax, currently being introduced to a Slovakian facility, a subsidiary of Peikko Finland Oy. The primary task is to create a feasible base of analysis against which the operational reliability of the system can be evaluated precisely. With a solid analysis the aim is to give recommendations on how future implementations are to be managed.

Runkoverstaan tuotannon läpimenoajan sekä valmistusystävällisyyden kehittäminen

Diplomityö tehtiin kansainväliseen maanalaisia kaivoskoneita toimittavaan yritykseen. Diplomityön tavoitteena oli kartoittaa runkojen läpimenoaikaa robottihitsauksen ja koneistuksen osalta Normet Oy:n hitsaamon tuotannossa. Diplomityön teoriaosassa on esitelty tuotantojärjestelmiä, tuotantotekniikan kehittämisen osa-alueita, valmistusystävällisyyttä, tuotannonohjausta sekä tuotannon mittareita tuottavuuden kehittämisen näkökulmasta. Diplomityön kokeellisessa osassa tehtiin nykyisten tuotantoprosessien tarkat aikaseurannat. Ensisijaisesti koneistuksen kehittämisellä tavoiteltiin asetus- ja sivuaikojen minimointia sekä tuottavampaa lastuamista. Näin ollen uusien työkalujen sekä koneistusinnovaatioiden löytäminen oli avainasemassa kehitystyössä. Robotisoinnin kehittämisessä tärkeintä on tehokkaampien hitsausprosessien hyödyntäminen, laatutekijöiden analysointi sekä robottiystävällisten konstruktioiden käyttöönotto. Case-esimerkissä näitä menetelmiä pyritään esittämään Normetin volyymituote NT100-rungossa.

Energiaa säästävä uusi viemäriveden pumppausteknologia

Pumppaaminen kuluttaa teollisuudessa huomattavan osan energiasta, joten siellä on myös merkittäviä säästömahdollisuuksia. Maailmanlaajuisesti pumppaus kuluttaa noin viidenneksen sähkömoottorien energiantarpeesta, ja tietyillä teollisuudentoimialoilla jopa yli 50%. Jätevedenpumppaus perustuu edelleenkin pääosin 50- ja 60- luvuilla kehitettyyn tekniikkaan, merkittäviä energiansäästöjä on mahdollista saavuttaa suhteellisen pienillä investoinneilla. Työn teoriaosassa käsitellään perusteet jätevedenkäsittelystä, ja viemäriputkiston rakenteesta. Pumppuja, sähkömoottoreita ja taajuusmuuttajia käsitellään laajemmin keskittyen niiden toimintaan ja toimintaa ohjaaviin teorioihin. Empiirisessä osassa tutkitaan uuden teknologian energiansäästöpotentiaalia erilaisilla mittauksilla, sekä mittausten pohjalta tehdyillä case-analyyseillä. Näitä analyysejä varten työn aikana kehiteltiin laskin, jolla voidaan arvioida energian kulutusta tunnetulle pumpulle, kun tiedetään haluttu toimintapiste. Työssä käsitelty uusi teknologia on mahdollisesti merkittävin uudistus viemäriveden pumppausteknologiaan taajuusmuuttajien käyttöönoton jälkeen. Teknologialla päästään eroon imukaivoista liki täysin, ja sitä kautta saadaan paremmin hallittua monia ongelmia kuten hajuhaittoja. Teknologian merkittävin hyöty on kuitenkin energiansäästö. Perinteisessä teknologiassa taajuusmuuttajat ovat olleet kannattavia, mikäli geodeettisen nostokorkeuden osuus on mahdollisimman pieni. Tyypillisessä uuden teknologian sovelluskohteissa geodeettinen nostokorkeus tulee yleensä olemaan pieni, joten uuden teknologian käyttöönoton kannattavuus on näissä kohteissa erityisen hyvä.

Monitoimityöstökeskuksen kokonaistehokkuuden parantaminen kokonaisvaltaisella tuottavalla kunnossapidolla

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutustua kokonaisvaltaisen tuottavan kunnossapidon teoriaan ja soveltaa sitä Abloy Oy Joensuun tehtaalla pilottikohteeksi valittuun koneeseen. Pilottikohteeksi oli valittu uusi Sveitsiläinen Hydromat-monitoimityöstökeskus, jonka kokonaistehokkuutta (OEE) pyrittiin parantamaan kokonaisvaltaisella tuottavalla kunnossapidolla (TPM). Työn kirjallisuusosuudessa tarkastellaan teoriatietoja, jotka liittyvät yleisesti kunnossapitoon ja tarkemmin TPM-toimintaan. Lisäksi käsitellään kunnossapidon mittareita ja tietojärjestelmiä. Työn empiirisessä osassa selvitetään, kuinka TPM-toiminta otettiin käyttöön Hydromat-monitoimityöstökeskuksen osalta. Eniten resursseja käytettiin koneen asetusaikojen lyhentämiseen. Lisäksi koneen käyttäjien itsenäiseen kunnossapitoon siirtyminen kuului työn sisältöön. Työssä on selvitetty myös uuden tuotannon seurantataulun käyttöönotto. Seurantataulusta nähdään useita tuotantotietoja kuten kokonaistehokkuus. Työn merkittävimmät tulokset osoittavat, että asetusajat ovat tällä hekellä hyvin pitkiä tavoitteisiin nähden. Asetusaikojen lyhentyminen halutulle tasolle vaatii koneen käyttäjien pitkän oppimisprosessin sekä optimaaliset toimintaolosuhteet. Lisäksi havaittiin, että uuden toimintamallin esitteleminen ja sen käyttöönotto valmistavassa teollisuudessa on vaativa prosessi.

Productivity of Business Services - Towards A New Taxonomy

Statistics show that the expanding service sector accounts already for three quarters of GDP in the developed economies. Moreover, there is abundant evidence on high variation in productive performance across the service industries. This suggests divergent technological and institutional trajectories within the tertiary sector. While conceptual knowledge on services and their performance has accumulated substantially, the overall landscape on productivity and competitiveness is still inconclusive. As noted by number of authors the research on service productivity is still in its infancy. The purpose of this paper is to develop further the analytical framework of service productivity. The approach is based on the notion that service definitions, classifications and performance measurement are strongly interdependent. Given the ongoing restructuring of businesses activities with higher information content, it is argued that the dichotomy between manufacturing and services should not be taken too far. Industrial evolution also suggests that the official industry classifications are increasingly outdated and new taxonomies for empirical research are therefore needed. Based on the previous analyses and new insights the paper clarifies the debated concept of service productivity and identifies the critical dimensions by which the service industries cluster. It is also demonstrated that the dimensions enable to construct new service taxonomies which bear essentially on productivity opportunities at the business level. Needles to say the key determinant explaining the development and potential of productivity growth is innovation activity. As an extensive topic of research, however, service innovation is tackled here only in a cursory way. The paper is constructed as follows: the first section focuses on the conceptual issues and evolving nature of service activities. A workable definition of service should capture the diversity of service activities, as well as the aspects of service processes, comprehensively. The distinctions and similarities between services and manufacturing are discussed, too. Section 2 deals with the service productivity, a persistent and controversial issue in academic literature and policy. With the assessments of strengths and weaknesses of the main schools new insights based on value creation will be brought in. Industry classifications and taxonomies are discussed in Section 3. It begins with a short analysis of the official classifications and their evaluation from the perspective of empirical research. Using well-known examples it is shown that the taxonomies on the manufacturing industries have a clear analogy with the business services. As there is a growing interest to regroup services too, the work to date, has been less systematic and inherently qualitative. Based on the earlier contributions threedimensional service taxonomy is constructed which highlight the key dimensions of productive performance. The main findings and implications are summed up in Section 4.

Piensarjatuotannon hitsauksen robotisointi

Diplomityön tarkoituksena on selvittää hitsauksen robotisointimahdollisuudet vakiintuneelle piensarjatuotteelle. Tarkastelun kohteeksi valittiin maanpäällisen porausyksikön runkopari, joka rakentuu ylä- ja alarungosta. Hitsaus on nykytilanteessa käsinhitsausta ja tuotetta tehdään noin 300 kpl / vuosi. Hitsauksen robotisoinnilla halutaan aikaansaada kustannussäästöä hitsauksen osalta ja tuotantokapasiteetin nousua. Työn teoriaosa voidaan jakaa neljään osaan: hitsaustekniikka, robottihitsattava tuote, robotisoituhitsaus ja investointilaskelmat. Hitsaustekniikassa lähdetään liikkeelle hitsauksen kannalta oleellisimmista perusasioista, jolloin lukijalle syntyy laajempi kokonaiskuva asiasta. Hitsauksen robotisointia suunniteltaessa korostuu tuotteen hitsattavuus. Hyvin suunniteltu tuote mahdollistaa robotisoidun hitsauksen ja luo edellytykset laadukkaalle, taloudelliselle ja tuottavalle hitsaukselle. Robotisoidun hitsauksen osassa rakennetaan kokonaisuus, jolloin lopputuloksena on tehokas robottijärjestelmä. Samalla käsitellään sekä varsinaista hitsausteknistä toteutusta että robottijärjestelmän komponentteja. Investointilaskelmien avulla varmistetaan robottijärjestelmän ja koko tuotantoketjun kannattavuus. Käytännön osuudessa selvitetään robotisoidun hitsauksen mahdollisuudet valitulle tuotteelle ja robotisoinnin aikaansaamat kustannussäästöt. Tuotteen ylärungosta valitaan etuosa tarkempaa CASE tyylistä tarkastelua varten. CASE:ssa käydään läpi etuosan valmistettavuus ja selvitetään robotisoinnista aikaansaamat säästöt. Investointilaskelmien avulla selvitetään käytännön osuudessa robotisoidun hitsauksen kannattavuus tietyille robottijärjestelmille.

Idea- ja innovaatioporfolion hallinta

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan idea- ja innovaatioportfolion hallintaa, portfoliojohtamista sekä näihin soveltuvia erilaisia menetelmiä yrityksen näkökulmasta. Tavoitteena on luoda yleiskatsaus yleisimpiin käytettyihin menetelmiin ja viitekehyksiin. Lähteinä työssä on käytetty sähköisiä tietokantoja ja alan kirjallisuutta. Käytetyimmät portfolion hallintamenetelmät voidaan jakaa neljään ryhmään: taloudelliset ja rahamääräiset mittarit, liiketoimintastrategiat, portfoliokartat tai kupla-diagrammit, scorecard:it eli pisteytystaulukot sekä tarkistuslistat. Idea- ja innovaatioportfolion hallinnan tavoitteena on luoda yrityksen kannalta mahdollisimman tehokas ja tuottava portfolio, joka on kuitenkin linjassa yrityksen strategian kanssa. Portfolion projekteille jaettavissa olevat resurssit ovat niukat, joten resurssien jakoon ja tehokkaaseen hyödyntämiseen tulee kiinnittää huomiota. Portfolion tasapainottamiseksi on hyvä tarkastella kehitys- ja tutkimusprojektien määrää, kokoa ja riskiä. Teknologiatiekartta on yrityksen strateginen työkalu, jolla se voi suunnata toimintaansa kohti sen visiota. Teknologiatiekartta koostuu yrityksen valitsemista markkinoista, niille suunnatuista tuotteista tai palveluista, sekä näiden vaatimista tuotekehitysprojekteista ja teknologioista. Projektien etenemistä voidaan tarkastella stage-gate -mallin avulla. Stage-gate jakaa projektin porteilla eri vaiheisiin. Jokaisen portin läpäistäkseen projektin tulee täyttää sille asetetut vaatimukset. Menetelmät eivät takaa menestystä, vaan yrityksen on valittava itselleen sopivat menetelmät siten, että ne tukevat portfoliojohtamista ja sopivat yhteen yrityskulttuurin kanssa. Pelkkä mittareihin tuijottaminen ei riitä, vaan niiden taakse on myös osattava katsoa ja huomioida yrityksen strategia.

Kuka suunnittelee mainokset? Tutkimus mainosalan kulisseista,yhteistyökäytännöistä ja ristiriidoista. Mainonnan suunnittelijan näkökulma

Tutkimus kuvaa tapahtumia mainonnan suunnittelun kulissien takana ja niiden vaikutusta suunnittelutyöhön mainonnan suunnittelijan näkökulmasta. Lähestymistapa on systeemiteoreettinen: tutkimuksessa tarkastellaan sekä mainostoimiston suunnittelijoiden, projektijohtajien ja muiden mainonnan suunnitteluun osallistuvien keskinäistä vuorovaikutusta että mainostoimiston ja mainoksia tilaavan asiakkaan vuorovaikutuksen asettamia rajoja ja mahdollisuuksia. Keskeinen työväline on Kurt Lewinin kentän käsite. Tutkimuksessa se konkretisoituu esitystavaksi mainonnan suunnittelun olennaisista piirteistä, jotka ovat toisistaan riippuvaisia. Tutkimusta pohjustaa ajatus mainonnan suunnittelun perusrakenteesta, joka on riippumaton taloudellisista, yhteiskunnallisista tai mainostoimialan liiketoimintaympäristön muutoksista. Mainostoimistossa työtä tehdään usein ryhmässä. Ydinryhmä muodostuu kirjoittavan ja visuaalisen suunnittelijan työparista, mutta projektijohtaja on avainasemassa hoitaessaan yhteydenpitoa mainostoimiston asiakkaaseen. Tutkimustyötä viitoittivat kysymykset mainonnan suunnittelijoiden tehtävästä ja asemasta, työssä koetuista haasteista sekä osuudesta ja vastuusta lopullisissa töissä. Keskiössä ovat suunnittelutyötä raamittavat haasteet, jotka ohjaavat suunnittelijoiden kykyjä ja haluja toteuttaa luovuuttaan. Tutkimus ammentaa teoreettisia aineksia työnjaon ja tiimityön käsitteiden ohella vallan tilanteisuudesta ja suhteista sekä sosiaalisen pääoman ja luottamuksen moniaineksisuudesta. Tutkimuksen aineisto kerättiin syksyllä 2008 ja alkuvuodesta 2009 haastattelemalla suomalaisten mainostoimistojen suunnittelijoita. Haastatteluaineisto koostuu kymmenestä ryhmähaastattelusta, johon kuhunkin osallistui 3–4 suunnittelijaa. Muu aineisto sisältää toimialan tilastoja ja julkaisuja sekä yksityisiä sähköpostikirjeenvaihtoja ja keskusteluja mainosammattilaisten kanssa. Haastatteluaineisto analysoitiin Milesin ja Hubermannin aineistolähtöisen sisällönanalyysin avulla ja sitä täydennettiin retorisella diskurssianalyysilla. Analyysin alkuvaiheessa koemetodina sovellettiin Straussin ja Corbinin aineistolähtöisen teorian (grounded theory) kolmivaiheista koodausta. Tutkimuksen tuloksena on malli mainonnan suunnittelun kentän jännitteistä, jotka johtavat toimimaan tietyllä tavalla. Mainonnan suunnittelijan tehtävinä näyttäytyvät vaikuttaminen, asiakkaan tarpeiden tunnistaminen ja tyydyttäminen sekä omakohtainen menestyminen. Suunnittelijan asema näyttää työssä koettujen haasteiden kautta häilyvän asiantuntijuuden ja alihankkijuuden välimaastossa. Työn henkilökohtaisina haasteina piirtyvät tarmokkuuden ja jatkuvan oivaltamisen vaateet. Ulkoisina tekijöinä talouden, teknologian ja sen myötä median murros sekä haastaa että kehittää: alituiseen kiireeseen näytetään verhoavan pulmia, joiden todellinen alkuperä paikantuu muualle. Keskeiset ristiriidat ja toiminnan edellytykset ilmenevät juuri yhteistyössä: mainostoimiston sisäinen yhteistyö ja asiakkaan antama palaute ovat merkittäviä tekijöitä luottamuksen taustalla. Siten avoin ja vastavuoroinen kommunikaatio piirtyy olennaiseksi asetettujen tavoitteiden saavuttamisessa ja asiakkaan menestymisessä. Mainonnan suunnittelussa tärkeäksi kysymykseksi nousevat portinvartijoiden roolit. Mainostoimiston sisäisessä työskentelyssä projektijohtajat hallinnoivat suunnitteluresursseja, välittävät tietoa asiak kaalta suunnittelijalle ja päinvastoin sekä tekevät tärkeimmät päätökset. Asiakkaan puolella mainoksia tilaava asiakashenkilö hallinnoi valjastamiaan resursseja, mutta varsinainen päätöksenteko tapahtuu tämän esimiehen toimesta. Tulosten valossa on perusteltua uskoa, että mainonnan suunnittelijat kokevat oman työnsä arvon alentuneen ja päätösvaltansa vähentyneen. Mainostoimialan murroksen kannalta tutkimus tuo esiin uudenlaisen tiimityön ymmärtämisen ja korostaa yksilöiden vahvuuksien tunnistamisen merkitystä. Kiristyvässä taloudessa se suuntaa huomion sekä mainostoimistojen että niiden asiakasyritysten sisäisten ja ulkoisten resurssien tehokkaaseen ja tuottavaan hyödyntämiseen ja organisoimiseen. Sosiologisesti tutkimus tarjoaa yhdenlaisen näkökulman ryhmätyön ulottuvuuksiin ja työelämän yhteistyöhaasteiden pohtimiseen. Siten tutkimuksen tuloksilla voi nähdä arvoa myös muiden kuin mainosalan yhteistyökäytäntöjentarkasteluun.

Conditions for EFL learning and professional development : Finland-Swedish learner and teacher perspectives

Engelskans dominerande roll som internationellt språk och andra globaliseringstrender påverkar också Svenskfinland. Dessa trender påverkar i sin tur förutsättningarna för lärande och undervisning i engelska som främmande språk, det vill säga undervisningsmålen, de förväntade elev- och lärarroller, materialens ändamålsenlighet, lärares och elevers initiala erfarenheter av engelska och engelskspråkiga länder. Denna studie undersöker förutsättningarna för lärande och professionell utveckling i det svenskspråkiga nybörjarklassrummet i engelska som främmande språk. Utgångsläget för 351 nybörjare i engelska som främmande språk och 19 av deras lärare beskrivs och analyseras. Resultaten tyder på att engelska håller på att bli ett andraspråk snarare än ett traditionellt främmande språk för många unga elever. Dessa elever har också goda förutsättningar att lära sig engelska utanför skolan. Sådan var dock inte situationen för alla elever, vilket tyder på att det finns en anmärkningsvärd heterogenitet och även regional variation i det finlandssvenska klassrummet i engelska som främmande språk. Lärarresultaten tyder på att vissa lärare har klarat av att på ett konstruktivt sätt att tackla de förutsättningar de möter. Andra lärare uttrycker frustration över sin arbetssituation, läroplanen, undervisningsmaterialen och andra aktörer som kommer är av betydelse för skolmiljön. Studien påvisar att förutsättningarna för lärande och undervisning i engelska som främmande språk varierar i Svenskfinland. För att stöda elevers och lärares utveckling föreslås att dialogen mellan aktörer på olika nivå i samhället bör förbättras och systematiseras.

Työntömastotrukkien tuotannon optimointi

Tutkimuksessa luodaan Tuko Logistics Oy:n työntömastotrukkien toimintaa opti-moivia toimintaehdotuksia varastonohjausjärjestelmästä saatavan työntömastotruk-kidatan pohjalta. Tutkimus on toteutettu haastattelututkimuksena ja käyttäen apuna tieteellisiä julkaisuja. Tehtävien lomittamistutkimuksen ja loogiseen päättelyn tulok-sena on luotu kaksi toimintaehdotusta: A ja B. Toimintaehdotusten vaikutuksia van-haan järjestelmään verrataan mittareilla, joista osa on tehty jonoteorian jonomallien laskukaavojen pohjalta. Mittareita ovat: tehdyt tehtävät tunnissa, tuottamattoman ajon suhde tuottavaan, normaalitehtäväjonon pituus ja normaalitehtäväjonon koko-naisodotusaika. Toimintaehdotus B osoittautuu tehokkaammaksi ehdotukseksi, mutta Toimintaehdotus A:lla voi varmistaa tehtävien riittämisen työntömastotrukeille. Tut-kimuksessa ehdotetaan myös muita työntömastotrukkien toimintaa optimoivia muu-toksia, jotka voidaan ottaa käyttöön jokaisessa toimintamallissa.

Advanced orbital pipe welding

Since the introduction of automatic orbital welding in pipeline application in 1961, significant improvements have been obtained in orbital pipe welding systems. Requirement of more productive welding systems for pipeline application forces manufacturers to innovate new advanced systems and welding processes for orbital welding method. Various methods have been used to make welding process adaptive, such as visual sensing, passive visual sensing, real-time intelligent control, scan welding technique, multi laser vision sensor, thermal scanning, adaptive image processing, neural network model, machine vision, and optical sensing. Numerous studies are reviewed and discussed in this Master’s thesis and based on a wide range of experiments which already have been accomplished by different researches the vision sensor are reported to be the best choice for adaptive orbital pipe welding system. Also, in this study the most welding processes as well as the most pipe variations welded by orbital welding systems mainly for oil and gas pipeline applications are explained. The welding results show that Gas Metal Arc Welding (GMAW) and its variants like Surface Tension Transfer (STT) and modified short circuit are the most preferred processes in the welding of root pass and can be replaced to the Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) in many applications. Furthermore, dual-tandem gas metal arc welding technique is currently considered the most efficient method in the welding of fill pass. Orbital GTAW process mostly is applied for applications ranging from single run welding of thin walled stainless tubes to multi run welding of thick walled pipes. Flux cored arc welding process is faster process with higher deposition rate and recently this process is getting more popular in pipe welding applications. Also, combination of gas metal arc welding and Nd:YAG laser has shown acceptable results in girth welding of land pipelines for oil and gas industry. This Master’s thesis can be implemented as a guideline in welding of pipes and tubes to achieve higher quality and efficiency. Also, this research can be used as a base material for future investigations to supplement present finding.

Thinking Outside the Box: Enhancing Science Teaching by Combining (Instead of Contrasting) Laboratory and Simulation Activities

The focus of the present work was on 10- to 12-year-old elementary school students’ conceptual learning outcomes in science in two specific inquiry-learning environments, laboratory and simulation. The main aim was to examine if it would be more beneficial to combine than contrast simulation and laboratory activities in science teaching. It was argued that the status quo where laboratories and simulations are seen as alternative or competing methods in science teaching is hardly an optimal solution to promote students’ learning and understanding in various science domains. It was hypothesized that it would make more sense and be more productive to combine laboratories and simulations. Several explanations and examples were provided to back up the hypothesis. In order to test whether learning with the combination of laboratory and simulation activities can result in better conceptual understanding in science than learning with laboratory or simulation activities alone, two experiments were conducted in the domain of electricity. In these experiments students constructed and studied electrical circuits in three different learning environments: laboratory (real circuits), simulation (virtual circuits), and simulation-laboratory combination (real and virtual circuits were used simultaneously). In order to measure and compare how these environments affected students’ conceptual understanding of circuits, a subject knowledge assessment questionnaire was administered before and after the experimentation. The results of the experiments were presented in four empirical studies. Three of the studies focused on learning outcomes between the conditions and one on learning processes. Study I analyzed learning outcomes from experiment I. The aim of the study was to investigate if it would be more beneficial to combine simulation and laboratory activities than to use them separately in teaching the concepts of simple electricity. Matched-trios were created based on the pre-test results of 66 elementary school students and divided randomly into a laboratory (real circuits), simulation (virtual circuits) and simulation-laboratory combination (real and virtual circuits simultaneously) conditions. In each condition students had 90 minutes to construct and study various circuits. The results showed that studying electrical circuits in the simulation–laboratory combination environment improved students’ conceptual understanding more than studying circuits in simulation and laboratory environments alone. Although there were no statistical differences between simulation and laboratory environments, the learning effect was more pronounced in the simulation condition where the students made clear progress during the intervention, whereas in the laboratory condition students’ conceptual understanding remained at an elementary level after the intervention. Study II analyzed learning outcomes from experiment II. The aim of the study was to investigate if and how learning outcomes in simulation and simulation-laboratory combination environments are mediated by implicit (only procedural guidance) and explicit (more structure and guidance for the discovery process) instruction in the context of simple DC circuits. Matched-quartets were created based on the pre-test results of 50 elementary school students and divided randomly into a simulation implicit (SI), simulation explicit (SE), combination implicit (CI) and combination explicit (CE) conditions. The results showed that when the students were working with the simulation alone, they were able to gain significantly greater amount of subject knowledge when they received metacognitive support (explicit instruction; SE) for the discovery process than when they received only procedural guidance (implicit instruction: SI). However, this additional scaffolding was not enough to reach the level of the students in the combination environment (CI and CE). A surprising finding in Study II was that instructional support had a different effect in the combination environment than in the simulation environment. In the combination environment explicit instruction (CE) did not seem to elicit much additional gain for students’ understanding of electric circuits compared to implicit instruction (CI). Instead, explicit instruction slowed down the inquiry process substantially in the combination environment. Study III analyzed from video data learning processes of those 50 students that participated in experiment II (cf. Study II above). The focus was on three specific learning processes: cognitive conflicts, self-explanations, and analogical encodings. The aim of the study was to find out possible explanations for the success of the combination condition in Experiments I and II. The video data provided clear evidence about the benefits of studying with the real and virtual circuits simultaneously (the combination conditions). Mostly the representations complemented each other, that is, one representation helped students to interpret and understand the outcomes they received from the other representation. However, there were also instances in which analogical encoding took place, that is, situations in which the slightly discrepant results between the representations ‘forced’ students to focus on those features that could be generalised across the two representations. No statistical differences were found in the amount of experienced cognitive conflicts and self-explanations between simulation and combination conditions, though in self-explanations there was a nascent trend in favour of the combination. There was also a clear tendency suggesting that explicit guidance increased the amount of self-explanations. Overall, the amount of cognitive conflicts and self-explanations was very low. The aim of the Study IV was twofold: the main aim was to provide an aggregated overview of the learning outcomes of experiments I and II; the secondary aim was to explore the relationship between the learning environments and students’ prior domain knowledge (low and high) in the experiments. Aggregated results of experiments I & II showed that on average, 91% of the students in the combination environment scored above the average of the laboratory environment, and 76% of them scored also above the average of the simulation environment. Seventy percent of the students in the simulation environment scored above the average of the laboratory environment. The results further showed that overall students seemed to benefit from combining simulations and laboratories regardless of their level of prior knowledge, that is, students with either low or high prior knowledge who studied circuits in the combination environment outperformed their counterparts who studied in the laboratory or simulation environment alone. The effect seemed to be slightly bigger among the students with low prior knowledge. However, more detailed inspection of the results showed that there were considerable differences between the experiments regarding how students with low and high prior knowledge benefitted from the combination: in Experiment I, especially students with low prior knowledge benefitted from the combination as compared to those students that used only the simulation, whereas in Experiment II, only students with high prior knowledge seemed to benefit from the combination relative to the simulation group. Regarding the differences between simulation and laboratory groups, the benefits of using a simulation seemed to be slightly higher among students with high prior knowledge. The results of the four empirical studies support the hypothesis concerning the benefits of using simulation along with laboratory activities to promote students’ conceptual understanding of electricity. It can be concluded that when teaching students about electricity, the students can gain better understanding when they have an opportunity to use the simulation and the real circuits in parallel than if they have only the real circuits or only a computer simulation available, even when the use of the simulation is supported with the explicit instruction. The outcomes of the empirical studies can be considered as the first unambiguous evidence on the (additional) benefits of combining laboratory and simulation activities in science education as compared to learning with laboratories and simulations alone.