Robots and robotic systems for the electronics and telecommunication industry

Tämä diplomityö tutkii elektroniikka- ja telekommunikaatioteollisuutta sekä siihen läheisesti liittyviä robotteja ja robottijärjestelmiä. Tavoitteena on määrittää E&T-teollisuuden prosesseihin soveltuvien robottien testausmenetelmä. Tavoitteena on myös selvittää kahden ABB:n robotin soveltuvuutta E&T-teollisuuden tarpeisiin. Muutamia systemaattisia valmistusjärjestelmien suunnitteluun soveltuvia menetelmiä ja apuvälineitä on myös käsitelty. Alussa työ keskittyy elektroniikka- ja telekommunikaatioteollisuuden nykytilan tutkimiseen sekä siellä vallitsevien ja ennustettujen trendien kartoitukseen. Kohdat “Collaborative manufacturing” ja E&T-teollisuuden valmistusjärjestelmille asettamat vaatimukset käydään yksityiskohtaisesti läpi. Tutkimuksen pääkohteina ovat robotit, erityisesti ABB:n IRB 140 ja IRB 340 sekä robottien testausmenetelmän määrittäminen. Työssä käydään läpi IRB 340:llä suoritetut testit, jotka tehtiin sekä konenäköjärjestelmää apuna käyttäen että ilman. Myös TTKK:lla suoritetut robottitestit on käyty läpi. Robottien testituloksia on analysoitu ja vertailtu muihin robotteihin. Testausmenetelmät perustuvat ISO 9283 standardiin. Viimeinen osa työstä esittelee robottijärjestelmien systemaattiseen suunnitteluun soveltuvia menetelmiä ja apuvälineitä. Esillä ovat mm. Modular function deployment (MFD) ja The system design method (SDM).

TYÖPROSESSIN JA TOIMINNANOHJAUSSOVELLUKSEN KÄYTTÖÖNOTTO

Työn tavoitteena oli tutkia uuden tuotannonohjausjärjestelmän ja työprosessin käyttöönottoa maantieteellisesti hajautetussa organisaatiossa. Tavoitteena oli myös laatia malli kuinka mittavat järjestelmäkäyttöönotot tulisi viedä läpi hallitusti. Tutkimuksen teoriaosuus on tehty kirjallisuustukimuksena ja asiantuntijahaastatteluiden pohjalta. Teoriaosuudessa käydään läpi mitkä seikat uuden tuotannonohjausjärjestelmän käyttöönotossa ovat tärkeitä onnistumisen kannalta ja kuinka käyttöönottoprojekti tulisi viedä läpi. Työn empiirisessä osuudessa on analysoitu kuinka järjestelmä otettiin käyttöön kohdeyrityksessä. Empiirinen osa on tehty tarkastelemalla käyttöönottoa ja onnistumista on pohdittu suorittamalla käyttäjäkysely. Järjestelmien käyttöönotot epäonnistuvat useassa tapauksessa. Nämä epäonnistumiset johtuvat usein käyttöönotto-organisaation kokemattomuudesta viedä läpi monimutkaisia projekteja, suunnittelun puutteesta, huonosta sitoutumisesta muutokseen tai riittämättömästä resurssien allokoinnista. Ennalta suunnittelu, suunnitelmien pitävyyden tarkastaminen ja mahdollisesti muuttaminen käyttöönoton edetessä ovat avaimia onnistumiseen. Kohdeyrityksessä otetaan erilaisia järjestelmiä käyttöön ajoittain. Nämä käyttöönotot eivät ole kuitenkaan aina sujuneet halutulla tavalla. Tutkimus pyrkii luomaan vaiheittaisen mallin muutokseen valmistautumisesta, suunnittelusta, muutoksen kouluttamisesta, järjestelmän integroimisesta muihin järjestelmiin, muutoksen läpivientiin ja käyttöönoton onnistumisen mittaamisesta. Tutkimuksessa käsitellään uuden projektinhallintajärjestelmän käyttöönoton problematiikan lisäksi uuden työprosessin käyttöönottoa.

Mittaustieto ilmiöstä Internetiin

Työn tavoitteena oli kehittää laajentumiskykyinen ja tarkka hajautettu mittajärjestelmä venymille ja vastaaville ilmiöille, joka silti kestäisi ankaria olosuhteita. Mittajärjestelmän tehtävä oli esittää keräämänsä tieto Internetissä. Työssä esitellään kehityksen avainkohdat. Työssä on käsitelty koko mittausjärjestelmän suunnitteluun vaikuttavien tekijöitten kaari. Esimerkki-ilmiönä käsitellään venymä. Esittelen sen fysikaalisen luonteen ja tavat joilla venymän rajat vaikuttavat mittausketjun vaatimuksiin. Samoin on esimerkein käsitelty itse anturointitapa ja sen häiriötyypit. Työ luo yhtenäisen matemaattisen katsauksen häiriöihin ja niiden hallitsemiseen ilmiöstä digitointivaiheeseen asti. Eri osa-alueiden häiriötekijät ilmaistaan valitun toisiinsa nivoutuvan terminologian kautta. Työ käsittelee tiedon digitoimisen ja verkottamisen problematiikkaa. Työssä verrataan tarjolla olleita vaihtoehtoja ja dokumentoidaan lopullisessa järjestelmässä käytetyt ratkaisut ja niiden valitsemisen syyt.

Asiakaslupausmittariston rakentaminen

Tässä diplomityössä tarkastellaan teollisuusyrityksen suorituskykyä asiakkaiden näkökulmasta. Työn tavoitteena on rakentaa kohdeyritykselle yrityksen suorituskykyä asiakkaan näkökulmasta kuvaava mittaristo. Työn kirjallisuustutkimuksen perusteella tunnistetaan olennaiset menetelmät asiakaspalvelutarpeiden mittaamiseen ja analysointiin. Lisäksi työssä esitellään suorituskyvyn mittariston rakentamisen mallit ja periaatteet, sekä mittariston implementointiin vaikuttavat tekijät. Empiirisessä osassa toteutetaan avainasiakkaiden palvelutarpeiden ja yrityksen suoritustason kartoitus ja analysointi. Kohdeyritykselle rakennetaan mittariston asiakaspalvelutarpeiden perusteella, soveltuen yrityksen toimintaympäristöön ja strategisiin päämääriin. Mittaristo rakennetaa Balanced Scorecardin asiakasnäkökulman asiakaslupausmittareiden pohjalle. Työn tuloksena kohdeyritys saa kuvan palvelutasostaan. Työssä esitetyn asiakaslupausmittariston avulla kohdeyritys voi seurata ja kehittää suorituskykyään. Lisäksi työssä tuodaan ilmi tärkeitä tekijöitä, jotka vaikuttavat mittariston implementointiin ja esitetään suositusten muodossa toimintaperiaatteita implementointiprosessissa.

Tietotekniikan osaston osastokirjaston varausjärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Tietotekniikan osaston osastokirjaston nykyinen varausjärjestelmä toimii paperilapuin merkittävin varauksin. Kirjojen lainaus- ja saatavuustilanne halutaan selkeämmäksi, sekä lainausprosessi helpommaksi. Työssä suunnitellaan varausjärjestelmä vanhan kirjojen hakuun jo olemassa olevan järjestelmän pohjalta, kaikki ohjelmakoodi kirjoitetaan kuitenkin uusiksi, jotta järjestelmä olisi yhtenäinen. Uusina toimintoina lisätään kirjojen varaus ja lainaus, sekä admin-käyttäjälle mahdollisuus tarkastella lainoja ja varauksia. Työn toteutuksessa edetessä sitä testataan jatkuvasti, ennen käyttöönottoa järjestelmää testataan oikeassa käyttöympäristössään. Työn tuloksena on järjestelmä, joka mahdollistaa kirjojen varaamisen ja lainaamisen sekä selkeyttää kirjojen lainaustilannetta. Lisäksi tässä dokumentissa selvitetään lyhyesti järjestelmän jatkokehitysmahdollisuuksia.

Development of chemical looping combustion process

Chemical looping combustion (CLC) provides a promising technology to help cut carbon dioxide emissions. CLC is based on separated oxidation and reduction processes. Oxygen carrier, which is made from metal and supporting material, is in continuous recirculation between the air and fuel reactors. The CLC process does not require separation unit for carbon dioxide. The fuel reactor can produce an almost pure carbon dioxide feed which decrease costs of carbon capture and storage (CCS). The CLC method is one of the most promising ones for energy efficient carbon capture. A large amount of literature was examined for this study and from it the most promising methods and designs were chosen. These methods and designs were combined as reactor system design which was then sized during the making of this thesis. Sizing was done with a mathematical model that was further improved during the study.

Kannettavan kaasuilmaisimen suunnittelu ja toteutus

Työn tarkoituksena on suunnitella ja toteuttaa kannettava kaasuilmaisin, joka soveltuu erityisesti tavallisen kuluttajan tarpeisiin. Kaasuilmaisin on herkkä haihtuville palaville kaasuille, sekä orgaanisille kaasuille. Työssä käytetään Atmelin ATMega164P- mikrokontrolleria, piirin ohjelmointiin käytetään AVR-ISP-II, ja kehitystyökaluina AVRStudio 4:ää. Piirilevy on suunniteltu Cadsoftin Eagle- piirieditorilla. Työssä käydään läpi kokonaisvaltainen sulautetun järjestelmän suunnitteluprosessi, tuotteen spesifikaatioiden määrityksistä aina valmiin fyysisen tuotteen valmistuttamiseen asti. Tuote suunnitellaan Environics Oy:lle.

Adoption of information technology based patient education in psychiatric nursing

The overall goal of the study was to describe adoption of information technology (IT)-based patient education (PE) developed for patients and nurses use in psychiatric nursing. The data were collected in three phases during the period 2000-2006 in a variety of psychiatric settings in Finland. Firstly, the development process of IT-based PE for patients with schizophrenia spectrum psychosis was described. Secondly, nurses’ adoption of IT-based PE and the variables explaining adoption were demonstrated. Moreover, use of daily IT-based PE in clinical practice and factors associated with use were identified and described. And thirdly, nurses’ experiences of the IT-based PE after one year clinical use were evaluated. IT-based PE program was developed in several stages based on users’ needs and it included information and multimedia applications. Altogether, almost 500 IT-based PE sessions were carried out by the nurses on the study wards and revealed nurses’ activity in educating patients using IT to vary and depend on the hospital in which they worked. Almost 80% of all the possible IT-based PE sessions involved 93 patients and 83 nurses. Less than 2% of the IT-based PE sessions were interrupted and less than 10% suffered disturbances due to the patients or external causes. Moreover, the patients whose education took more days had poorer mental status than those whose education was carried out over a shorter period. After a year’s experience, advantages and disadvantages were described by the nurses for both patients and nurses of the IT-based PE. IT-based PE can be used even on closed acute psychiatric wards with patients with serious mental health disorders. However, technology adoption requires time, and therefore, it must fit in with clinical practice. Collaboration between users and developers is needed when developing user-centered methods in the area of mental health services. Moreover, it is important to understand factors that affect IT adoption in healthcare settings. IT-based PE is one option in interactive and co-operative health care practice between patients and nurses. Therefore the staff should begin to refer patients to established, credible and well-maintained Internet sites that provide information on common psychological problems. Even if every nurse should be trained and engaged to carry out IT-based PE, by targeting the training especially for the most active nurses aids them to support the less active ones. Adoption should also be understood from a perspective that includes aspects related to the context where it is implemented and examine how and in what circumstances it works.

Mallipohjainen suunnittelu osana aurinkosähkövaihtosuuntaajan tuotekehitystä

Työssä selvitetään mallipohjaisen suunnittelun ja simulointimallista tuotetun ohjelmakoodin kelpoisuutta tuotekehityskäytössä. Työtapoja tutkitaan, koska halutaan selvittää parantavatko esitetyt toimintatavat aurinkosähkövaihtosuuntaajien ohjelmistokehitystä. Työssä käydään läpi mallipohjaisen suunnittelun työvaiheet, niiden sisältö ja tarkoitus. Aurinkosähköjärjestelmästä muodostetaan simulointimalli, josta tuotetaan maksimitehopisteseuraajan ohjelmakoodi, jonka toiminta testataan aurinkosähkövaihtosuuntaajan ohjausalustan simulaattorissa. Mallipohjainen suunnittelu mahdollistaa ohjelmistotuotekehityksen nopeuttamisen käyttämällä samaa järjestelmää useassa työvaiheessa. Ohjelmakoodin tuottaminen simulointimallista on mahdollista ja hyödyllistä, jos yrityksessä käytetään simulointitestausta säätö- ja ohjausjärjestelmän toiminnan suunnitteluun ja varmentamiseen.

Tiedonkeruujärjestelmän kehittäminen voimalaitoksen toiminnan tehostamisessa

Diplomityössä kehitetään tiedonkeruujärjestelmää voimalaitoksen toiminnan tehostamiseksi. Aihetta käsitellään tiedonkeruujärjestelmän käyttäjän ja ylläpitäjän näkökulmasta. Tiedonkeruujärjestelmällä kerätään prosessitietoa automaatiojärjestelmästä ja tallennetaan prosessitieto tietokantaan. Työssä on kuvattu sekä automaatio- että tiedonkeruujärjestelmää prosessitiedon keruun, tallentamisen ja hallinnan ymmärtämiseksi. Prosessitiedon merkitystä voimalaitoksen toiminnan kannalta on myös pohdittu. Diplomityö tehtiin Mertaniemen voimalaitoksella, jossa käytännön kehityskohteina olivat laskenta- ja raportointisovellukset. Lisäksi tarkistettiin tietokantamuuttujia. Tiedonkeruujärjestelmää kehitetään ja päivitetään voimalaitoksen laitteisto- ja toimintamuutosten takia. Kehityksellä pyritään tarjoamaan oikeampaa ja luotettavampaa tietoa, korjaamaan virheitä sekä kartoittamaan mahdollisia puutteita.

On Energy Efficient Computing Platforms

In accordance with the Moore's law, the increasing number of on-chip integrated transistors has enabled modern computing platforms with not only higher processing power but also more affordable prices. As a result, these platforms, including portable devices, work stations and data centres, are becoming an inevitable part of the human society. However, with the demand for portability and raising cost of power, energy efficiency has emerged to be a major concern for modern computing platforms. As the complexity of on-chip systems increases, Network-on-Chip (NoC) has been proved as an efficient communication architecture which can further improve system performances and scalability while reducing the design cost. Therefore, in this thesis, we study and propose energy optimization approaches based on NoC architecture, with special focuses on the following aspects. As the architectural trend of future computing platforms, 3D systems have many bene ts including higher integration density, smaller footprint, heterogeneous integration, etc. Moreover, 3D technology can signi cantly improve the network communication and effectively avoid long wirings, and therefore, provide higher system performance and energy efficiency. With the dynamic nature of on-chip communication in large scale NoC based systems, run-time system optimization is of crucial importance in order to achieve higher system reliability and essentially energy efficiency. In this thesis, we propose an agent based system design approach where agents are on-chip components which monitor and control system parameters such as supply voltage, operating frequency, etc. With this approach, we have analysed the implementation alternatives for dynamic voltage and frequency scaling and power gating techniques at different granularity, which reduce both dynamic and leakage energy consumption. Topologies, being one of the key factors for NoCs, are also explored for energy saving purpose. A Honeycomb NoC architecture is proposed in this thesis with turn-model based deadlock-free routing algorithms. Our analysis and simulation based evaluation show that Honeycomb NoCs outperform their Mesh based counterparts in terms of network cost, system performance as well as energy efficiency.

Performance measurement and management in a collaborative network

This study concerns performance measurement and management in a collaborative network. Collaboration between companies has been increased in recent years due to the turbulent operating environment. The literature shows that there is a need for more comprehensive research on performance measurement in networks and the use of measurement information in their management. This study examines the development process and uses of a performance measurement system supporting performance management in a collaborative network. There are two main research questions: how to design a performance measurement system for a collaborative network and how to manage performance in a collaborative network. The work can be characterised as a qualitative single case study. The empirical data was collected in a Finnish collaborative network, which consists of a leading company and a reseller network. The work is based on five research articles applying various research methods. The research questions are examined at the network level and at the single network partner level. The study contributes to the earlier literature by producing new and deeper understanding of network-level performance measurement and management. A three-step process model is presented to support the performance measurement system design process. The process model has been tested in another collaborative network. The study also examines the factors affecting the process of designing the measurement system. The results show that a participatory development style, network culture, and outside facilitators have a positive effect on the design process. The study increases understanding of how to manage performance in a collaborative network and what kind of uses of performance information can be identified in a collaborative network. The results show that the performance measurement system is an applicable tool to manage the performance of a network. The results reveal that trust and openness increased during the utilisation of the performance measurement system, and operations became more transparent. The study also presents a management model that evaluates the maturity of performance management in a collaborative network. The model is a practical tool that helps to analyse the current stage of the performance management of a collaborative network and to develop it further.

Social media and public libraries : exploring information activities of library professionals and users

Social media has become a part of many people’s everyday lives. In the library field the adoption of social media has been widespread and discussions of the development of “Library 2.0” began at an early stage. The aim with this thesis is to study the interface between public libraries, social media, and users, focusing on information activities. The main research question is: How is the interface between public libraries and social media perceived and acted upon by its main stakeholders (library professionals and users)? The background of Library 2.0 is strongly associated with the development of the Web and social media, as well as with the public libraries and their user-centered and information technological development. The theoretical framework builds on the research within the area of Library and Information Science concerning information behavior, information practice, and information activities. Earlier research on social media and public libraries is also highlighted in this thesis. The methods survey and content analysis were applied to map the interface between social media and public libraries. A questionnaire was handed out to the users and another questionnaire was sent out to the library professionals. The results were statistically analyzed. In the content analysis public library Facebook pages were studied. All the empirical investigations were conducted in the area of Finland Proper. An integrated analysis of the results deepens the understanding of the key elements of the social media and public library context. These elements are interactivity, information activities, perceptions, and stakeholders. In this context seven information activities were distinguished: reading, seeking, creating, communicating, informing, mediating, and contributing. This thesis contributes to develop the research concerning information activities and draws a realistic picture of the challenges and opportunities in the social media and public library context. It also contributes with knowledge on library professionals and library users, and the existing differences in their perceptions of the interface between libraries and social media.

Service oriented archive based on Fedora Commons

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Teollinen öljyn erotus koalesenssisuodatuksella väliaineessa

Koalesenssi on ilmiö, jossa dispergoidun faasin pisarat pyrkivät muodostamaan suurempia pisaroita kunnes erotettava faasi muodostuu. Koalesenssi tapahtuu kolmessa päävaiheessa, jotka ovat lähestyminen, kiinnittyminen ja irrotus. Lähestymiseen vaikuttavat mekanismit ovat muuan muassa sieppaus, diffuusio, törmäysvaikutus, sedimentaatio, sähköiset repul-siovoimat ja van der Waalsin voimat. Kiinnittymisvaiheessa dispergoidun faasin pisarat syrjäyttävät väliaineen nestekalvon samalla kostuttaen väliaineen pinnan. Irrotusvaiheessa pisaran hydrodynaaminen voima voittaa pisaran ja väliaineen välisen adheesiovoiman. Koalesenssin tehokkuuteen vaikuttavat useat eri parametrit kuten virtausnopeus, pedin ominaisuudet, väliaineen ominaisuudet sekä emulsion ominaisuudet. Nämä kaikki asiat tulee ottaa huomioon koalesenssisuodatuksen suunnittelussa. Koalesenssisuodatus lukeutuu syväsuodatusmenetelmiin, jotka on ollut käytössä jo yli 100 vuotta. Koalesenssisuodatusmenetelmä on tehokas menetelmä pienten pisaroiden erottami-seen. Menetelmää käytetään esimerkiksi öljyisten jätevesien puhdistuksessa. Teollisen öljyn syväsuodatuksen etuihin kuuluu muun muassa sen kompakti koko, alhaisemmat käyt-tökustannukset, korkea erotusaste, kyky erotella pienetkin pisarat sekä helppo operointi, automatisointi ja huolto. Suurin haittapuoli on kuitenkin väliaineen tukkeutuminen, joten prosessi vaatii puhdistuksen tai väliaineen uusimisen. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli koota kirjallisuustyö öljyn koalesenssisuodatuk-sesta. Työssä kartoitettiin koalesenssisuodatuksen lähtökohdat, teoria, tärkeimmät teolli-suuden sovellukset sekä väliaineet.