Investigation ofsolid - state cooler based on electrocaloric effect

Electrocaloric cooling based on ability of material to change temperature by applying an electric field under adiabatic conditions is relatively new and challenging direction of ferroelectrics research. In this work we report about analytical, simulation and experimental data for BaSrTiO3 thin film and bulk ceramic samples. Detailed discussion of a theoretical base of the electrocaloric effect is included. Demonstrated experimental and computational results exemplify rational approach to a problem of solid-state cooler construction.

Vaihtokenttämagnetometrin suunnittelu ja rakentaminen

Tämän työn tavoitteena oli suunnitella ja rakentaa vaihtokenttämagnetometri, jolla voidaan tutkia näytteen magneettisia ominaisuuksia eri lämpötiloissa ja eri taajuuksilla. Menetelmänä käytettiin keskinäisinduktiotekniikkaa, joka on hyvin yleinen tapa tutkia aineen magneettista suskeptibiliteettiä. Magnetometriä ohjataan LabVIEW:lla tehdyllä käyttöliittymällä, joka suunniteltiin yksinkertaiseksi ja helpoksi käyttää. Ohjelma sisältää ohjeet, jotka auttavat parametrien ja toimintojen valinnoissa. LabVIEW:lla ohjataan askelmoottoria, näytteen lämmitintä, lämpötilan mittausta ja lukitusvahvistinta, jolta mittaustulokset saadaan. Laitteen testauksessa käytettiin korkean lämpötilan suprajohdetta YBa2Cu3O6+x, koska sillä saadaan aikaan suurisignaali. Mittaukset tehtiin nestemäisen typen lämpötilassa kahdella eri taajuuden arvolla. Laite antoi oikeanlaisen signaalin ulos eli todettiin laitteen toimivan. Laite toimii hyvin korkeammilla taajuuksilla. Mentäessä hyvin matalille taajuuksille, lukitusvahvistin ei pystynyt lukittumaan, eikä siis siten antanut oikeanlaisia tuloksia.

Supplier Collaboration Development by Extranet Implementation

Tämän diplomityön tavoitteena on laatiaselvitys materiaaliyhteistyöhön tarvittavan extranetsovelluksen implementoimiseksi telekommunikaatiosektorilla globaalisti toimivaan yritykseen. Teoriatasolla käydään läpi toimittajakentän hallintaa, ostotoimintaa, extranet-sovellusta ja sen roolia toimittajayhteistyössä. Tutkimuksen teoriaosuudessa esitellään lisäksi telekommunikaatioklusterin toimitusketjun hallinnassa yleisesti käyttämä standardisoitu toimintamalli. Empiirinen osio sisältää kuvauksen case- yrityksen nykyisistä ostoprosesseista ja toimittajayhteistyöstä sekä kartoituksen kanden ulkopuolisen yrityksen toimittajayhteistyöratkaisusta. Lopputuloksena tutkimus sisältää ehdotelman toimittajayhteistyöextranetin vaiheittaiseksi implementoimiseksi case- yrityksen ja sen toimittajien välille. Lisäksi työssä esitetään potentiaalisia jatkokehitysmandollisuuksia extranetsovellusta ajatellen.

Performance measurement oforder-delivery chain in SMEs: Case study

Tutkimus pyrkii selvittämään, kuinka tehokas suorituskykymittaristo voidaan parhaiten suunnitella pk-yrityksessä. Tutkimuksen tavoitteena on luoda suorituskykymittaristo pienen kohdeyrityksen johtajien tarpeisiin. Päähuomion kohteena on yrityksen tilaus-toimitusketju ja arvoverkko. Työ on luonteeltaan kvalitatiivinen toimintatutkimus, joka noudattaa toiminta-analyyttista tutkimusotetta. Työn teoriaosassa selvitetään, kuinka suorituskyvyn mittaaminen sekä materiaali-, tieto- ja rahavirtojen hallinta on kehittynyt viime vuosina pk-yrityksen näkökulmasta. Mittariston suunnittelu aloitetaan kohdeyrityksen perusteellisella analyysilla. Tämän pohjalta määritellään yrityksen kriittiset menestystekijät, joista lopulta johdetaan suorituskykymittarit. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että yleinen asenne mittaamista kohtaan, strategian huomioinnin puute sekä tietojärjestelmien rajoitteet ovat päähaasteita pk-yrityksen suorituskyvyn mittaamisessa. Mittareiden tuleekin olla melko yksinkertaisia ja helppoja käyttää, jotta mittaamisen ei koettaisi kuluttavan rajallisia resursseja liikaa. Mittariston tulee kuitenkin antaa kokonaisvaltainen kuva yrityksen suorituskyvystä, johon vaikuttavat kaikki arvoverkon osapuolet ja heidän yhteistyö toistensa kanssa.

Matematiikan opetuksen virtuaaliympäristöjen pedagoginen käyttö

Tämän kandityön tarkoituksena on selvittää ja kehittää Lappeenrannan teknillisen yliopiston sovelletun matematiikan laitoksella luotua virtuaalimateriaalin käyttöä eri kohderyhmille sopivaksi sekä käyttäjäystävällisemmäksi. Matematiikan virtuaalimateriaali on luotu tukemaan lähiopetusta matematiikan perusopetuksessa. Matematiikan virtuaalimateriaalin hallintaympäristöä on kehitetty vuodesta 2001. Järjestelmää sekä sen opiskelumateriaalia on kehitetty opettajien ja opiskelijoiden avulla. Järjestelmä kattaa teknillisen yliopiston eri osastojen matematiikan peruskurssien materiaalit. Sen käytöllä opettajat voivat hankkia itselleen lisää aikaa opetuksen suunnitteluun materiaalin luomisen nopeutuessa, koska opetusmateriaali voidaan nopeasti kasata valmiista tehtävistä ja teoriaosioista. Opiskelijoiden kannalta hyvätasoinen oppimateriaali on jatkuvasti saatavilla ja sen avulla on myös helppo opiskella hyvien hakutoimintojen ansiosta.

A novel procedure for establishing clinching parameters for high strength steel sheet

The building industry has a particular interest in using clinching as a joining method for frame constructions of light-frame housing. Normally many clinch joints are required in joining of frames.In order to maximise the strength of the complete assembly, each clinch joint must be as sound as possible. Experimental testing is the main means of optimising a particular clinch joint. This includes shear strength testing and visual observation of joint cross-sections. The manufacturers of clinching equipment normally perform such experimental trials. Finite element analysis can also be used to optimise the tool geometry and the process parameter, X, which represents the thickness of the base of the joint. However, such procedures require dedicated software, a skilled operator, and test specimens in order to verify the finite element model. In addition, when using current technology several hours' computing time may be necessary. The objective of the study was to develop a simple calculation procedure for rapidly establishing an optimum value for the parameter X for a given tool combination. It should be possible to use the procedure on a daily basis, without stringent demands on the skill of the operator or the equipment. It is also desirable that the procedure would significantly decrease thenumber of shear strength tests required for verification. The experimental workinvolved tests in order to obtain an understanding of the behaviour of the sheets during clinching. The most notable observation concerned the stage of the process in which the upper sheet was initially bent, after which the deformation mechanism changed to shearing and elongation. The amount of deformation was measured relative to the original location of the upper sheet, and characterised as the C-measure. By understanding in detail the behaviour of the upper sheet, it waspossible to estimate a bending line function for the surface of the upper sheet. A procedure was developed, which makes it possible to estimate the process parameter X for each tool combination with a fixed die. The procedure is based on equating the volume of material on the punch side with the volume of the die. Detailed information concerning the behaviour of material on the punch side is required, assuming that the volume of die does not change during the process. The procedure was applied to shear strength testing of a sample material. The sample material was continuously hot-dip zinc-coated high-strength constructional steel,with a nominal thickness of 1.0 mm. The minimum Rp0.2 proof stress was 637 N/mm2. Such material has not yet been used extensively in light-frame housing, and little has been published on clinching of the material. The performance of the material is therefore of particular interest. Companies that use clinching on a daily basis stand to gain the greatest benefit from the procedure. By understanding the behaviour of sheets in different cases, it is possible to use data at an early stage for adjusting and optimising the process. In particular, the functionality of common tools can be increased since it is possible to characterise the complete range of existing tools. The study increases and broadens the amount ofbasic information concerning the clinching process. New approaches and points of view are presented and used for generating new knowledge.

Metallien laserporaus

Lasertarkkuusporauksella on tämän hetken teollisuudessa useita sovelluksia, kuten esimerkiksi mustesuihkukirjoittimet, dieselmoottoreiden polttoainesuuttimet, lääketieteen instrumentit, turbiinien lapojen jäähdytysreiät ja stensiilit. Tässä työssä on tutkittu laserporauksen mahdollisuuksia 99,9 % kupariin sekä EN 1.4301 ruostumattomaan teräkseen (vastaava AISI 304). Ainepaksuuksia oli käytettävissä kolmea: 0,1 mm, 0,5 mm ja 1,0 mm. Vertailun vuoksi valittiin tutkimukseen mukaan ainepaksuudeltaan 1,0 mm EN 1.4432 haponkestävää terästä (vastaava AISI 316L). Tutkimuksessa käytettiin kolmea eritehoista 1,064 µm aallonpituuden Nd:YAG – laseria ja yhtä CO2 – laseria. Poratut reiät kuvattiin elektronimikroskoopilla ja jokaisesta reiästä mitattiin halkaisija, ympyrämäisyys ja kartiokkuus. Lisäksi reiän laatua arvioitaessa tarkasteltiin purseen määrää reikien ympärillä. Tutkimus osoitti, että eri materiaaleihin voidaan porata, laserin säteen laadusta ja aallonpituudesta riippuen, hyvin erikokoisia reikiä. Kartiokkuuteen havaittiin voitavan vaikuttaa polttopisteen paikkaa siirtämällä.

Tuotanto- ja varastohallinnan kehittäminen metallikonepajassa

Työn tavoitteena oli kartoittaa ja analysoida Mesera Paimio Oy:n nykyistä tuotannon- ja varastonhallintaa, kehittää varastojen seurannassa ja ostotoiminnassa käytettäviä toimintoja sekä luoda konkreettinen seurantajärjestelmä Loglift Oy Ab:n siirtopuomien osien varastoinnille. Pääpaino oli varastonhallinta – toiminnon to-teuttamisessa sekä ostotoiminnan ja tuotannon kehittämisessä kustannustehokkaampaan suuntaan. Teorian menetelmistä soveltuvimmat valittiin varastonhallinnan ja tuotannon kehittämisen toteuttamiseen käytännössä, haastattelujen toimiessa työn empiirisenä osana. Päämenetelmänä varastojen ja tuotannon tarkastelussa käytettiin ABC-analyysia ja sen erinäisiä variaatioita, kustannus- ja tuotantorakenteen selvittämiseksi. Analyysejä toteutettiin mm. kysyntä- ja kustannuskohtaisesti mikä toi syvyyttä ja laajuutta tarkasteluun. ABC-analyysien, useiden haastatteluiden ja benchmarkkien antamat tiedot analysoitiin ja pyrittiin toteuttamaan tarvittavat parametrit varastonhallinnan ja tuotannon toiminnalle. Control 9000 – tuotannonohjausjärjestelmään toteutettiin tuotetiedon- ja saldonhallinta – toiminto tarvittavine raportteineen, mitä tullaan jatkossa käyttämään ja soveltamaan mm. Loglift Oy Ab:n siirtopuomien osien varastonseurannassa ja osto- ja tilausprosessissa. Työn tarkoituksena oli myös kartoittaa ja suunnitella materiaalitarvelaskennan ja kustannustehokkaan varastoinnin ja tuotannon suunnittelua ja kehittämistä tulevaisuudessa.

Pituusleikkurin materiaalitoimitukset asennukseen

Tämän diplomityön tavoitteena oli pituusleikkurituotannon lähtölogistiikan kehittämistarpeiden selvittäminen asennuksen lähtökohdista sekä kehitysehdotusten luominen. Tavoitteena oli myös pituusleikkurin materiaalitoimituksiin liittyvän tiedonkulun ongelmien selvittäminen ja tiedonkulun parantaminen. Tutkimus aloitettiin selvittämällä pituusleikkurien toimitusprosessi ja siihen liittyvät toiminnot. Selvitys tehtiin haastatteluiden, dokumenttien, ohjeiden ja käytännön seuraamisen avulla. Materiaalitoimituksiin liittyvät ongelmat kirjattiin ja kehitysehdotuksissa sovellettiin haastatteluista, kokemuksista ja kirjallisuudesta saatua tietoa. Osa kehitysehdotuksista on toteutettavissa varsin pienillä panostuksilla ja nopealla aikataululla. Toimitussuunnitelman käyttöönotolla pyrittiin saamaan pituusleikkuriprojektiin kuuluvat materiaalit paremmin hallintaan ja lisäksi parantamaan materiaalitoimitusten ajoitusta. Tämän tutkimuksen kestosta johtuen ei kaikkia kehitysehdotuksista vielä ehditty toteuttaa, joten tutkimuksen kaikkia tuloksia ei vielä työn aikana saatu esille.

Toiminnanohjausjärjestelmän nimikehallinnan kehittäminen

Työn tarkoituksena oli kehittää yrityksen nimikkeiden hallintaa osana uuden toiminnan-ohjausjärjestelmän käyttöönottoprojektia. Tavoitteena oli toiminnanohjausjärjestelmän ja suunnittelun tietojärjestelmien välisen tuotetiedon löydettävyyden ja käytettävyyden kehittäminen tuotteen tilaus –toimitus prosessin näkökulmasta. Työn ongelmaa tarkasteltiin ja analysoitiin tuotetiedon hallintaan ja toiminnanohjausjärjestelmiin liittyvän kirjallisuuden pohjalta. Aineistona käytettiin myös aihepiiriin liittyneitä aiempia tutkimuksia. Diplomityön tuloksena saatiin toiminnanohjausjärjestelmään standardoitu nimikkeistö ostettavista materiaaleista ja sekä itse valmistettavista tuotteista. Suunnittelun ja toiminnanohjausjärjestelmän välinen nimiketietojen siirto mahdollistettiin määrittämällä yhteydet ERP- ja CAD -järjestelmien välille. Järjestelmäintegraation ansiosta suunnittelussa muodostettuja tuoterakenteita voidaan käyttää hyväksi ERP –järjestelmän eri prosesseissa, kuten esimerkiksi tuotannossa ja hankinnoissa. Tehokkaan tuotetiedon hallinnan perusta on toimiva ja standardoitu nimikkeistö. Onnistuneen tiedonhallinnan edellytyksiä ovat tiedon yksikäsitteisyys, ajantasaisuus ja saatavuus. Olemassa olevaa tietoa tulee pystyä käyttämään mahdollisimman tehokkaasti hyväksi

Tuotelaskennan kehittäminen metalliteollisuusyrityksessä.

Työssä esitetään laskentamalli tuotekohtaisten kustannusten laskemiseksi teräsrakentamisen tuotteita valmistavan ja markkinoivan divisioonan tarpeisiin. Mallissa kustannuksia lasketaan standardikustannuslaskennan ja lisäyslaskennan periaatteita hyödyntäen. Laskentamalli liittyy esimerkkiyrityksen tuote- ja asiakaskannattavuuden kehittämishankkeeseen. Mallissa tuotteille kohdistetaan materiaalin ja prosessoinnin kustannuksia sekä pääoman kustannuksia poistojen osalta. Tuotelaskennan mallin avulla lasketaan kustannuksia muutamille esimerkkituotteille. Tarkastelua ei kuitenkaan tehdä divisioonan erikoistuotteiden osalta. Saadut laskentatulokset noudattavat vallitsevia käsityksiä liiketoiminta-alueen tuotteiden kustannusrakenteesta. Samalla malli antaa kuitenkin tarkemman kuvan kustannusten todellisesta kohdistumisesta tuotteille. Kattavan laskenta-aineiston puuttuessa työn merkittävimpänä tuloksena voidaan kehittämishankkeen tässä vaiheessa pitää yhtenäisen laskentamallin saamista tukemaan tuotekustannusten laskemista koko divisioonan alueella. Malli ei kuitenkaan kuvaa kustannusten kohdistumista tuotteille parhaalla mahdollisella tavalla. Jatkokehityshankkeissa tulisikin pohtia kustannuskohdistimien ja työssä tuotteelle kohdistamatta jätettyjen kustannuserien käsittelyä sekä divisioonan vakiotuotteiden että erikoistuotteiden osalta.

Levypyörien keskiöiden valmistuksen ja puristintyövaiheen kehittäminen

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää levypyörien keskiöiden valmistuksen ja raskaiden puristintöiden kehittämisen vaihtoehdot. Työn teoriaosassa on esitelty levypyörien keskiöiden valmistuksessa käytettäviä meistoteknisiä menetelmiä ja puristintyövaiheen materiaalinkäsittelyn sekä työkalujen käsittelyn ja vaihdon kehittämisratkaisuja. Lisäksi on käsitelty teollisuusrobottien käyttöä puristintöiden kappaleenkäsittelyssä sekä puristintöiden työturvallisuutta. Tuotannon kehittämistarpeiden löytämiseksi työssä analysoitiin keskiötuotannon nykytilaa. Analyysiin perusteella tutkittiin vaihtoehtoisten valmistusmenetelmien käyttöä keskiöiden valmistuksessa sekä puristinosaston layoutin kehittämismahdollisuuksia. Lisäksi selvitettiin erilaisten työkalujen ja työkappaleiden käsittelyssä käytettävien järjestelmien soveltuvuutta raskailla epäkeskopuristimilla suoritettaviin levytöihin. Vaihtoehtoisten valmistusmenetelmien käytön kannattavuutta arvioitiin selvittämällä kappalekohtaiset valmistuskustannukset eri menetelmiä käytettäessä. Puristintöiden kehittämisvaihtoehtojen kannattavuutta selvitettiin alustavasti arvioimalla muutamien työkalujen ja työkappaleiden käsittelyratkaisujen vaatimien investointien suuruutta sekä investointien edellyttämiä tuottoja. Työssä selvitettiin levypyörien keskiöiden valmistuksen ja raskailla epäkeskopuristimilla suoritettavien levytöiden kehittämistarpeita ja kehittämisvaihtoehtoja. Tehdyn selvityksen ja työssä esitettyjen kehitysehdotusten perusteella voidaan tehdä kehityssuunnitelma levypyörien keskiöiden valmistuksen ja puristintyövaiheen kehittämiseksi havaittujen kehitystarpeiden mukaisesti.

Materiaalivirtojen kehittäminen asiakasohjautuvassa tuotannossa

Asiakasohjautuva valmistus on tämän päivän tuotanto-organisaation elinehto. Useilla aloilla kilpailukykyä ja kannattavaa tuotantoa on vaikea ylläpitää ilman asiakasohjaukseen perustuvaa tuotantotapaa. Tulevaisuuden yritys tarvitsee menestyäkseen kykyä mukautua nopeasti ja vaivattomasti markkinoiden yllättäviin muutoksiin. Näihin muutoksiin pystytään vastaamaan ketterällä tuotantofilosofialla, ja ketterän toiminnan nopealla omaksumisella onkin suuri merkitys yrityksen kilpailukykyyn tulevaisuuden kiristyvillä markkinoilla. Diplomityössä tarkastellaan herkästi markkinoiden muutoksiin sopeutuvan tuotannon vaatimuksia ja edellytyksiä. Työssä keskitytään ketterän tuotannon toimintatapojen ja piirteiden kuvaamiseen sekä niiden soveltamiseen käytännön toimitaan. Tavoitteina ovat materiaalivirtojen sujuvuuden parantaminen ja läpimenoaikojen lyhentäminen. Empiirisessä osassa kuvattiin kohdeyrityksen nykyinen toimintatapa ja esitettiin perusteltuja kehitysehdotuksia ketterän tuotannon piirteiden pohjalta. Tavoitteet pyrittiin saavuttamaan tuotantoeräkokojen optimoinnin, layout –muutosten, visuaalisten ohjausmenetelmien sekä automaattisten materiaalinkäsittelylaitteiden avulla. Työssä esitettiin käytännön toimenpide-ehdotukset, kustannuslaskelmat sekä arviot saavutettavista hyödyistä.

Oston ja ostovaraston raportoinnin ja mittariston kehittäminen toiminnanohjausjärjestelmän pohjalta

Työn tavoitteena oli kehittää Stora Enson Varkauden tehtaiden oston ja osto-varastojen raportointia ja toiminnan mittaamista toiminnanohjausjärjestelmän käyttöönottoprojektin yhteydessä. Työssä selvitettiin suorituskykymittareiden merkitystä yrityksen toiminnalle ja mittareista muodostettavalta mittaus-järjestelmältä vaadittavia ominaisuuksia. Lisäksi kartoitettiin materiaali-toimintojen yhteyttä koko yrityksen toimintaan. Työ painottuu SAP R/3:n materiaalihallinnon raporttien kartoittamiseen. Lisäksi työssä käsitellään Varenso Oy:n johtamisjärjestelmästä, Latukoneesta, saatavia mittareita. Mittariston kehittämisprosessi sisälsi käytössä olevien mittareiden arvioinnin, uusien mittareiden kartoittamisen sekä mittareiden karsinnan ja valinnan. Valituille mittareille luotiin raportointipohjat, joiden avulla niitä jatkossa seurataan. SAP R/3:n materiaalihallinnon raportointimahdollisuudet ovat laajat, mutta ne eivät kuitenkaan vielä kata kaikkia oston ja ostovarastojen raportointitarpeita. Mittaamisen ja raportoinnin kehittäminen edelleen vaatii SAP R/3:n raportointiominaisuuksien laajempaa käyttöönottoa tai muiden työkalujen hyödyntämistä raportoinnin tukena.

Aineominaisuuksien mallinnustarkkuuden vaikutukset lämmönsiirtimien lämpöteknisessä simuloinnissa

Työssä on käsitelty fluidien aineominaisuuksien vaikutuksia paperikoneiden kuivatusosissa käytettävien lämmönsiirtimien lämpöteknisessä simuloinnissa. Pääkohteena selvitettiin kostean ilman ja veden fysikaalisien aineominaisuuksien mallinnustarkkuuden vaikutuksia lämpövirtaan lauhduttamattomissa ja lauhduttavissa tapauksissa. Asiaa tutkittiin tekemällä herkkyysanalyysi työssä kehitetyille termodynaamisille malleille. Perinteisen herkkyysanalyysin lisäksi herkkyyksiä tutkittiin myös Bayesiläisellä tilastoanalyysillä. Työssä käsiteltiin myös aineominaisuuksien käyttäytymistä ja mallintamista lämmönsiirtimissä. Kirjallisuudesta etsittiin aineominaisuusmallit, joilla kostean ilman ja veden fysikaalisia aineominaisuuksia voidaan kuvata riittävän tarkasti. Työssä havaittiin, että yksittäisistä aineominaisuuksista selkeästi suurimmat vaikutukset on ominaisentalpioiden mallinnuksen epätarkkuuksilla. Myös kaikkien aineominaisuuksien epätarkkuuksilla havaittiin olevan huomattavan suuret yhteisvaikutukset lämpövirran laskentatarkkuuteen. Viiden prosentin epätarkkuus kaikkien aineominaisuuksien mallinnuksessa johtaa 3 - 7 %:n epätarkkuuteen lämpövirran laskennassa. Näin ollen kaikkien aineominaisuuksien mallintamiseen tulee kiinnittää huomiota.