Taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö

Tämä insinöörityö tehtiin ABB Oy, Drivesin Product AC -tulosyksikön tuotekehitysosastolle Helsingissä. Työssä kehitettiin taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö. ABB:n taajuusmuuttajien suorituskykytestejä ei ole aikaisemmin automatisoitu. Testit on tehty käsin ja niiden suorittamiseen ja tulosten käsittelyyn on kulunut paljon aikaa. Automaattisella testauksella pyrittiin testien suorittamiseen ja tulosten käsittelyyn kuluvan ajan huomattavaan pienentymiseen. Työssä ei ollut tarkoituksena tehdä suorituskykytestejä vaan kehittää automaattinen testausympäristö eli suorituskykytestipenkki, jossa suorituskykytestit on mahdollista suorittaa. Työssä keskityttiin taajuusmuuttajan nopeus- ja momenttisäätäjien suorituskykyyn. Työ toteutettiin suunnittelu- ja ohjelmointityönä. Testausympäristön laitteisto perustuu ABB:n tuotekehityslaboratorioiden olemassaoleviin testipaikkoihin. Testausympäristössä käytetään taajuusmuuttajien lisäksi pääasiassa kolmivaiheisia oikosulkumoottoreita. Lisäksi laitteistoon kuuluu ACS800-sarjan taajuusmuuttaja kuormakäyttönä, momenttianturi ja takometri eli kierrosnopeusmittari. Ohjelmointi tehtiin National Instrumentsin LabVIEW-ohjelmointiympäristön versiolla 8.0. Testausympäristön käyttöliittymänä toimii saman yrityksen TestStand-testausohjelmiston versio 3.5. Testattavien taajuusmuuttajien ohjausta ja momenttianturin lukemista varten ohjelmoitiin virtuaali-instrumentteja. Virtuaali-instrumentteja kutsutaan TestStand-testisekvensseistä. Testisekvenssit luodaan TestStandin sekvenssieditorilla ja suoritetaan sekvenssieditorissa tai operaattorin käyttöliittymässä. Työn tuloksena syntyi taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö. Testausympäristöä voidaan hyödyntää sekä nykyisen että seuraavan sukupolven taajuusmuuttajien testauksessa. Sillä on mahdollista suorittaa yleisimmät taajuusmuuttajien suorituskykytestit, kuten nopeus- ja momenttisäätöjen staattinen ja dynaaminen tarkkuus, hyvin kattavasti. Testit voidaan automaattisesti suorittaa koko testikäytön sallimalla pyörimisnopeus- ja kuormitusalueella. Näytteenottotaajuus voi olla enintään 1 kHz luettaessa pyörimisnopeutta ACS800-sarjan taajuusmuuttajan kautta ja momenttianturia samanaikaisesti. Virtuaali-instrumenteista koostuvia testisekvenssejä voidaan vapaasti muokata ja kehittää testejä edelleen tai luoda kokonaan uusia testejä. Testausympäristö perustuu teollisuudessa yleisesti käytettyihin ohjelmistoihin ja tarjoaa hyvät mahdollisuudet jatkokehitykselle.

Innovaation alkupään johtaminen

Työn tavoitteena oli selventää innovaatioketjun alkupään liittyviä keskeisiä käsitteitä, menetelmiä ja toimintamalleja sekä laatia innovaation alkupään ja kyvykkyyden arviointi- ja johtamismallit. Innovaatio on määritelmänsä mukaisesti uusi keksintö, joka on sovellettu käytäntöön ja se luo yritykselle lisäarvoa. Innovaatio on uusi malli, käytäntö tai konsepti, joka muuttaa vallitsevia käytäntöjä siten, että teknologinen ja taloudellinen suorituskyky paranee. Keskeinen kysymys on kirkastaa sumea etupää (Fuzzy Front End) uusiksi liiketoiminta-mahdollisuuksiksi. Innovaation tietolähteet: hiljaiset signaalit, trendit, kilpailija- ja asiakastieto, nousevat uudet teknologiat, tuotepalaute sekä tutkimus-, patentti- ja lisensiointi-informaatio, tarjoavat yrityksille mahdollisuuksia mm. tuote-, prosessi-, palvelu- ja liiketoimintainnovaatioksi. Tulevaisuuden näkeminen alkaa tietämisestä miten hallitsemme signaaleita, jotka ovat olemassa tänään, mutta niitä ei ole tunnistettu. Taitavissa innovaatioyrityksissä tulevaisuuden etsiminen on avainprioriteetti. Mullistavia uusia teknologioita otetaan käyttöön kaikilla teollisuuden aloilla. Näitä mahdollisuuksia on jatkuvasti ja systemaattisesti monitoroitava ja hyödynnettävä. Innovaatiot ja luovuus liittyvät läheisesti toisiinsa. Yrityksen innovatiivisuuden kehittämiseen liittyy sekä organisaatio- että yksilötason jatkuvaa kehittämistä. Yksilöt ovat organisaatiossa ideoiden lähde, mutta sen kehittäminen innovaatioksi on koko organisaation vastuulla. Innovatiivinen organisaatio on aina myös luova, koska luovuus on innovaation lähde. Luovuuden avulla tuotetaan uusia ja hyödyllisiä ideoita ja toimeenpanokyky sisältää ideoiden kehittämisen ja hyödyntämisen liiketoiminnassa. Innovaatiot edellyttävät myös uutta ajattelua. Rationaalinen ajattelu on jopa innovatiivisuuden este. Ajattelukyvykkyyden kehittäminen johtaa tutkimuksien mukaan tehokkaampaan kommunikointiin ja tuloksekkaampaan tiimityöhön. Innovaatiot syntyvät usein vuorovaikutuksessa poikkiorganisatorisissa tiimeissä Innovaatiot eivät synny sattumalta vaan johtamisen tuloksena. Luovuuden ja kyvykkyyksien johtaminen on innovatiivisen organisaation peruselementtejä. Innovaatiokyvykkyyden osatekijöitä ovat innovaation tietolähteiden hyödyntäminen, toimialan osaaminen, innovaatioita tukevat johtamis- ja tietojärjestelmät, innovaatiokulttuuri, prosessilähtöisyys ja dynaaminen kyvykkyys. Innovaatioiden johtaminenon strategialähtöistä, innovaatioprosessien implementointia, työkalujen ja menetelmien hallintaa sekä innovatiivisuuden kehittämistä.

Dynamic Runtime Variation and Branding in S60 Software

Diplomityössä tutkitaan keinoja brändätä ja varioida S60-ohjelmistoja dynaamisesti ja ajonaikaisesti. S60 on kehitysalusta, jota käyttävät useat puhelinvalmistajat ja heidän puhelimiaan käyttävät lukuisat eri operaattorit. Operaattorit haluavat puhelimiensa tai osan puhelimen sovelluksista erottuvan kilpailijoista heidän omalla brändillään ja tämän takia täytyy olla keinot joko koko puhelimen, tai valittujen sovellusten brändäykselle. Osa sovelluksista saatetaan haluta vaihtavan käytettyä brändiä sen käyttämien resurssien, kuten verkkopalvelimen, mukaan. Variointidataa tulee myös pystyä jakamaan eri sovellusten tai sovellusten osien kesken. Työssä esitellään Symbian käyttöjärjestelmä ja S60 kehitysympäristö, sekä pohditaan Symbianin turvallisuuskäytäntöjen tuomia haasteita variointidatan jakamiseen eri sovellusten välillä. Olemassaolevia variointitapoja tutkitaan työn mahdolliseksi pohjaksi. Työ sisältää esittelyn projektista, jossa kehitettiin erään S60 sovelluksen dynaaminen brändäystoteutus, joka myös mahdollistaa variointidatan jakamisen eri sovellusten kanssa.

Using tools to help cost estimating and pricing: examination of costing model's and cost breakdown's workability and their capability to cooperative work

Tämä diplomityö käsittelee työkaluja, jotka on suunniteltu kustannusten ennakointiin ja hinnan asetantaan. Aluksi on käyty läpi perinteisen ja toimintoperusteisen kustannuslaskennan perusteita. Näiden menetelmien välisiä eroja on tarkasteltu ja toimintoperusteisen kustannuslaskennan paremmin sopivuus nykypäivän yrityksille on perusteltu. Toisena käsitellään hinnoittelu. Hinnan merkitys, hinnoittelumenetelmät ja päätös lopullisesta hinnasta on käyty läpi. Hinnoittelun jälkeen esitellään kustannusjärjestelmät ja kustannusten arviointi. Nämä asiat todistavat, että tarkat kustannusarviot ovat elintärkeitä yritykselle. Tuotteen kustannusarviointi, hinnan asetanta ja tarjoaminen ovat erittäin merkityksellisiä asioita ottaen huomioon koko projektin elinkaaren ja tulevat tuotot. Nykyään on yleistä käyttää työkaluja kustannusarvioinnissa ja joskus myös hinnoittelussa. Työkalujen luotettavuus on tiedettävä, ennenkuin työkalut otetaan käyttöön. Myös työkalujen käyttäjät täytyy perehdyttää hyvin. Muuten yritys todennäköisesti kohtaa odottamattomia ja epämiellyttäviä yllätyksiä.

Performance analysis of software run-time behaviour using 3D-visualisation

Monimutkaisen tietokonejärjestelmän suorituskykyoptimointi edellyttää järjestelmän ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämistä. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden kasvun myötä suorituskykyoptimointi tulee yhä tärkeämmäksi osaksi tuotekehitysprosessia. Tehokkaampien prosessorien käytön myötä myös energiankulutus ja lämmöntuotto ovat nousseet yhä suuremmiksi ongelmiksi, erityisesti pienissä, kannettavissa laitteissa. Lämpö- ja energiaongelmien rajoittamiseksi on kehitetty suorituskyvyn skaalausmenetelmiä, jotka edelleen lisäävät järjestelmän kompleksisuutta ja suorituskykyoptimoinnin tarvetta. Tässä työssä kehitettiin visualisointi- ja analysointityökalu ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämisen helpottamiseksi. Lisäksi kehitettiin suorituskyvyn mitta, joka mahdollistaa erilaisten skaalausmenetelmien vertailun ja arvioimisen suoritusympäristöstä riippumatta, perustuen joko suoritustallenteen tai teoreettiseen analyysiin. Työkalu esittää ajonaikaisesti kerätyn tallenteen helposti ymmärrettävällä tavalla. Se näyttää mm. prosessit, prosessorikuorman, skaalausmenetelmien toiminnan sekä energiankulutuksen kolmiulotteista grafiikkaa käyttäen. Työkalu tuottaa myös käyttäjän valitsemasta osasta suorituskuvaa numeerista tietoa, joka sisältää useita oleellisia suorituskykyarvoja ja tilastotietoa. Työkalun sovellettavuutta tarkasteltiin todellisesta laitteesta saatua suoritustallennetta sekä suorituskyvyn skaalauksen simulointia analysoimalla. Skaalausmekanismin parametrien vaikutus simuloidun laitteen suorituskykyyn analysoitiin.

Painokoneen suorituskykyanalyysi tuotannon tehokkuuden arvioimiseksi ja hinnoittelupäätösten tueksi

Työn tavoite on analysoida kirjapainon offsetrotaatiopainokoneen painoyksikön yksi, eli pienen linjan, ja painoyksiköiden kaksi ja kolme muodostaman painokoneen, eli ison linjan, suorituskykyä vuosien 1996-1997 ja vuosien 2002-2006 tuotantotietojen perusteella. Analyysit on tehty erikseen molemmille linjoille vuosien 1996-1997 ja vuosien 2002-2006 osalta, koska nettoajonopeudet ovat laskeneet molemmilla painolinjoilla huomattavasti vuosista 1996 ja 1997. Suorituskykyanalyysien perusteella ei löytynyt mitään teknistä tai töiden ominaisuuksista johtuvaa syytä ajonopeuksien huomattavaan laskuun. Työssä on tutkittu painotyön ominaisuuksien perusteella määräytyvän tuotantotavan, painopaperin ja painosmäärän vaikutusta ajonopeuteen ja sitä kautta toteutuneeseen ajohintaan. Suorituskykyanalyysien pohjalta on muodostettu molemmille linjoille erityyppisten tuotteiden sisäiseen hinnoitteluun sopivat regressiomallit, joilla voidaan parhaiten estimoida erilaisten tuotteiden ajohintoja. Työssä on tarkasteltu lyhyesti myös painokoneen kuntoonlaitto- ja häiriöaikojen sekä hukkamäärien kehitystä, koska ajonopeus pelkästään ei anna oikeaa kuvaa koko tuotannon tehokkuudesta. Kokonaistehokkuuden parantaminen on korkeiden ajonopeuksien lisäksi edellytys kirjapainon kilpailukyvyn säilyttämiseksi.

Kulutusosapalvelun hinnoittelumallin kehittäminen

Tämä diplomityö käsittelee paperikoneiden kulutusosapalvelua tarjoavan yrityksen hinnoittelumallin kehittämistä haastavassa toimintaympäristössä, jossa kilpailu on kiristynyt ja asiakkaat ovat muuttuneet entistä hintatietoisemmiksi. Työn tavoitteena on kehittää kulutusosapalvelulle hinnoittelumalli ja pohtia ¤/tuotettu paperitonni (¤/tonni)-hinnoittelun soveltuvuutta paperikoneiden kulutusosapalvelua toimittaville yrityksille. ¤/tonni-hinnoittelussalähtökohta on asiakkaalle tuotettu hyöty; kuinka paljon paperia kulutusosilla pystytään tuottamaan. ¤/tonni-hinnoittelua tarkastellaan tarkemmin esimerkkiasiakkaiden avulla, joiden tehtailla toimintatavat kulutusosapalveluun liittyen vaihtelevat. Tavoitteena on selvittää kulutusosapalvelun ¤/tonni-kustannukset eri toimintatavoissa kulutusosapalveluita tarjoavan yrityksen sekä asiakkaan näkökulmasta. Työssä selvitetään kuinka eri toimintatapojen ja asiakkaiden kannattavuus vaihtelee kulutusosapalveluita tarjoavan yrityksen kannalta, jamikä toimintamalli on edullisin asiakkaan kannalta. Kehitettävän hinnoittelumallin avulla analysoidaan, kuinka paljon hyötyä kulutusosapalveluita tarjoava yritys tarjoaa asiakkailleen palveluillaan. Kulutusosapalvelu jaetaan kolmeen selvitettävään kustannuskomponenttiin; kulutusosa-, logistiikka- ja laadun puutekustannuksiin. Työn teoreettinen osa koostuu kirjallisuustutkimuksesta liittyen hinnoitteluun, hinnoittelumalleihin ja hinnoittelusopimuksiin. Työnempiirinen osa perustuu haastatteluihin ja sisäisten tietojärjestelmien tietoihin. Kirjallisuustutkimuksen, haastattelujen ja kohdeyrityksen sisäisen materiaalin avulla mallinnetaan loogismatemaattisesti taulukkolaskentasovellus, ¤/tonni-hinnoittelumalli. Työn keskeiset tulokset liittyvät siihen, mitä asioita tulee huomioida ¤/tonni-hinnoittelusopimusta asiakkaan kanssa tehtäessä, miten ¤/tonni-kustannukset vaihtelevat eri toimintavoissa ja kuinka hinnoittelumallin kehittämistä kannattaa edelleen jatkaa.

Stability Evaluation of a Paper Machine Wet End

Työssä analysoidaanprosessin vaikutusta paperikoneen stabiiliuteen. Kaksi modernia sanomalehtipaperikonetta analysoitiin ja sen perusteella molemmista prosesseista rakennettiin fysiikan lakeihin perustuvat simulointimallit APROS Paper simulointiohjelmistolla. Työn tavoitteena on selvittää, miten kyseisten koneiden prosessit eroavat toisistaan ja arvioida, miten havaitut erot vaikuttavat prosessien stabiiliuteen. Työssä tarkastellaan periodisten häiriöiden vaimenemista prosessissa. Simuloinnissa herätteenä käytettiin puhdasta valkoista kohinaa, jonka avulla eri taajuistenperiodisten häiriöiden vaimenemista analysoitiin. Prosessien häiriövasteet esitetään taajuuskoordinaatistossa. Suurimmat erot prosessien välillä löytyivät viirakaivosta ja sen sekoitusdynamiikasta. Perinteisen viirakaivon todettiin muistuttavan käyttäytymiseltään sarjaan kytkettyjä ideaalisekoittimia, kun taas pienempitilavuuksisen fluumin todettiin käyttäytyvän lähes kuin putkiviive. Vaikka erotprosessitilavuudessa sekä viirakaivon sekoitusdynamiikassa olivat hyvin selkeät, havaittiin vain marginaalinen ero prosessin välillä periodisten häiriöiden vaimenemisessa, koska erot viiraretentiotasoissa vaikuttivat eniten simulointituloksia. Matalammalla viiraretentiolla operoivan paperikoneen todettiin vaimentavan tehokkaammin prosessihäiriöitä. Samalla retentiotasolla pienempitilavuuksisen prosessin todettiin vaimentavan hitaita prosessihäiriöitä marginaalisesti paremmin. Tutkituista paperikoneista toisella simuloitiin viiraosan vedenpoistomuutoksenvaikutusta viiraretentioon ja paperin koostumukseen. Lisäksi arvioitiin viiraretention säädön toimivuutta. Viiraosan listakengän vedenpoiston todettiin aiheuttavan merkittäviä sakeus- ja retentiohäiriöitä, mikäli sen avulla poistettavan kiintoaineen virtaus tuplaantuisi. Viiraretention säädön todettiin estävän häiriöiden kierron prosessissa, mutta siirtävän ne suoraan rainaan. Retention säädön eikuitenkaan todettu olevan suoranainen häiriön lähde.