ZigBee-verkot ja evaluointilaitteen suunnittelu

In this thesis a closer look at ZigBee wireless network protocol was made and a ZigBee evaluation device was designed and built for testing it. ZigBee is a digital wireless network technology published in 2004, which was developed for wireless control and automation systems. It is based on the IEEE 802.15.4-2003 standard, and its aim was to create a reliable wireless networking protocol with secure data transmissions, low power consumption and low manufacturing costs. The low power consumption requirement has also led to a slow data rate and a short range, but in a ZigBee network individual network devices can route messages to each other, so short range is not a problem. In automation and control systems a fast data rate is not usually an important requirement either. ZigBee network can form automatically and one ZigBee network can theoretically include thousands of devices, all of which can communicate with each other. ZigBee network is also self-healing, so an individual device dropping out of the network, like breaking down, does not affect functionality of the network. Evaluation device was designed and implemented in four different versions, which were tested with six different antenna designs. All antennas were tested at a range of 100 meters in an open terrain using two different frequencies and transmission powers. Also a range test was performed for selected antennas using transmission power of 4,5 dBm, which was maximum power of the ZigBee chip used in the evaluation device. Range test resulted in a measured range of several hundred meters, which can be considered as a good result for a short-range technology.

SMB-laitteiston suunnittelu hydrometallurgisiin sovelluksiin

Työn tarkoituksena oli suunnitella, ohjelmoida ja koekäyttää SMB-laitteisto (Simulated Moving Bed) hydrometallurgisiin erotuksiin. Simuloitu liikkuvapeti saadaan aikaan vaihtamalla sisään- ja ulostuloporttien paikkaa nestevirran suuntaan. Tällöin aikaansaadaan kiintoaineen vastavirtaus minkä johdosta erotustehokkuus kasvaa. Komponenttien retentiotaipumuseroista johtuen komponentit liikkuvat eri nopeuksilla kolonnijärjestelmässä. Enemmän pidättäytyvät komponentit liikkuvat nestevirtaa vastaan ja vähemmän pidättäytyvät komponentit nestevirran mukana. Hydrometallurgiassa vastavirtauksen käyttöä ei ole tieteellisissä julkaisuissa käsitelty laajalti ja saatavilla oleva informaatio onkin kaupallisten yritysten tuottamaa. Hydrometallurgiassa vastavirtausta käyttävissä ioninvaihtolaitteistoissa hyödynnetään irrallisia regenerointivyöhykkeitä. Venttiilijärjestelmän osalta päädyttiin ratkaisuun jossa käytetään yhtä kiertoventtiiliä kullekin virralle, minkä lisäksi kolonnien väleillä käytetään solenoidiventtiiliä. Tämä järjestelmä mahdollistaa yleisimpien SMB-menetelmien käytön mukaan lukien irralliset vyöhykkeet. Laitteiston ohjauksesta vastaa LabVIEW 2010:llä ohjelmoitu ohjelmisto, joka sisältää kaikkien tarvittavien laitteiden ohjausrutiinit. Se mahdollistaa venttiilien synkroniset ja epäsynkroniset vaihdot. Laitteiston puhdistusta varten on ohjelmistoon rakennettu oma rutiini venttiilejä varten. Pumppujen osalta ohjelmisto mahdollistaa vakiovirtauksen sekä lineaaristen ja porrasmuotoisten gradienttien käytön. Ongelmatilanteita varten ohjelmisto valvoo pumppujen ja venttiilien toimintaa ja pysäyttää laitteiston tarvittaessa. Koekäytön avulla pystyttiin todentamaan laitteiston toimivuus.

Vaikuttavuuden arviointi viranomaisyhteistyön suunnittelu- ja valmisteluprosessissa

Tutkimuksen tavoitteena on viranomaisyhteistyön suunnittelu- ja valmisteluprosessin vaikutusten arviointi ja selvittää minkälaiset tavoitteet viranomaisyhteistyölle on asetettu sekä miten asetetut tavoitteet on saavutettu ja kuinka viranomaisyhteistyön suunnittelu- ja valmisteluprosessia koordinoidaan. Lisäksi kartoitetaan kehitysesityksiä viranomaisyhteistyön suunnittelu- ja valmisteluprosessin tehostamiseksi ja kehittämiseksi hallintoyksikkö tasalla. Vaikuttavuuden arviointi on moniulotteinen kokonaisuus, jossa oleellista on löytää oikeat arviointi kohteet. Viranomaisyhteistyön kaltaisten abstraktien asioiden arvioinnissa toiminnan arviointi perustuu pääosin asiantuntijoiden näkemyksiin ja omakohtaisiin kokemuksiin tarkasteltavan asian tilasta. Arviointi on haastavaa, koska näkemykset voivat olla subjektiivisia tai toimintaympäristöön sidottuja. Viranomaisyhteistyö ymmärretään yleensä viranomaisten välisenä toimintana, jolla pyritään saavuttamaan säästöjä ja tehostamaan resurssien käyttöä. Viranomaisyhteistyön yhtenä tavoitteena tulisi olla myös lisäarvon tuottaminen omalle toiminnalle, esimerkiksi uusina toimintamalleina. Minkä tahansa toiminnan toteuttamiseksi on tärkeää määritellä yksityiskohtaiset tavoitteet. Nämä tavoitteet tulisi olla selvillä jo toimintaa tehdessä. Ilman, että toimijoilla on tavoitteet selvästi tiedossa, ei voida olettaa saatavan hyviä tuloksia aikaiseksi. Samoin toiminnan arviointi on lähes mahdotonta ilman tiedossa olevia tavoitteita. Ilman onnistunutta suunnittelu- ja valmisteluprosessia ei pystytä saavuttamaan operatiivisen viranomaisyhteistyönkään hyötyjä. Viranomaisyhteistyön suunnittelu- ja valmisteluprosessit eivät ole tällä hetkellä niin tehokkaita kuin niiden tulisi olla. Huono tehokkuus johtaa tässä yhteydessä myös vaikuttavuuden heikkenemiseen. Suunnittelu- ja valmisteluprosessin kehittämiskohteiksi todettiin oman resursoinnin lisääminen, organisaation sisäisen tiedonkulun parantaminen ja oman roolin tarkistaminen eri yhteistyöfoorumeissa.

Rakennustarkastuksen mobiilityökalun suunnittelu ja toteuttaminen

Rakennusteollisuuden prosessit ovat vielä usein paperipohjaisia, mikä aiheuttaa työmaiden luonteesta johtuen tiedon hajaantumista, hidastaa tiedon siirtymistä ja vaikeuttaa tiedon käsittelyä. Työmaiden väliaikaisilla konttoreilla tiedon määrä voi nousta hallitsemattoman suureksi, mikä haittaa ja hidastaa työnjohdon päätöksentekoa. Käyttämällä sähköisiä työkaluja tiedon keräämistä, keskittämistä ja siirtoa voidaan tehostaa. Projektin tavoitteeksi otettiin teollisuuden laadunvalvonnan tarkastusprosessin tehostaminen ajallisesti käyttämällä tarkastustyöhön sähköistä tarkastuspöytäkirjaa. Tätä varten suunniteltiin sähköinen tarkastusjärjestelmä, joka koostuu kolmesta erillisestä osasta: Tarkastajan mukana kulkeva mobiililaite, jolle tallennetaan suoraan tarkastuksen laatutietoa, palvelinkone avustamaan tiedonsiirrossa ja –varastoinnissa sekä työpöytäsovellus työnjohdon tarpeisiin. Järjestelmää testattiin sähköalan asennuksia tekevässä yrityksessä osana yrityksen normaalia tarkastustyötä. Verrattuna paperiseen pöytäkirjaan sähköinen tarkastusjärjestelmä nopeutti prosessia moninkertaisesti. Nopeustesteissä havaittiin kuitenkin, että valittu tiedon synkronointikirjasto oli järjestelmän tarpeisiin liian hidas. Järjestelmä saavutti sille asetetut tavoitteet tehostamalla prosessia ajallisesti, mutta järjestelmässä on vielä osa-alueita, jotka tarvitsevat jatkokehittämistä.

Sähkömoottorin etäohjausjärjestelmän suunnittelu ja testaus

Tämä kandityön aihe liittyy LUT Energialla lukuvuonna 2012 – 2013 käynnissä olevaan tutkimukseen, jossa tutkitaan sähkömoottorin laakerivirtojen syntyä. Tätä tutkimusta varten tarvittiin sähkömoottorin etäohjausjärjestelmä, jonka avulla tutkimuksessa käytettävän sähkömoottorin käyttäytymistä voitaisiin tutkia erilaisien käyttöprofiileiden funktiona. Tässä kandityössä suunnitellaan ja toteutetaan edellä kuvattu järjestelmä. Toteutuksessa hyödynnetään nykyaikaista automaatiotekniikkaa, joka yhdessä Ethernet-lähiverkkotekniikan kanssa mahdollistaa etäohjauksen. Valmiin etäohjausjärjestelmän avulla käyttäjä pystyy sekä käynnistämään että sammuttamaan sähkömoottorin, ja määrittämään käyttöprofiilin ON- ja OFF-tilojen ajalliset kestot sekä käyntinopeudet.

Hakkeen kuivaus ennen varastointia ja biopolttoaineterminaalin suunnittelu

Lempäälään aiotaan rakentaa uusi kaukolämpölaitos, jossa polttoaineena käytettäisiin haketta. Nykyään Lempäälässä tuotetaan kaukolämpöä maakaasulla, jonka käyttämisestä halutaan siirtyä käyttämään lähialueilta saatavaa biopolttoainetta. Tässä työssä halutaan selvittää, mitä hyötyjä saataisiin hakkeen koneellisesta kuivauksesta. Työn toisena tavoitteena on suunnitella ja pohtia biopolttoaineterminaalin rakentamista sekä käsitellä hakkeen varastointia yleensä. Työssä tutustutaan hakkeeseen aiheesta kertovan kirjallisuuden avulla. Työssä on myös laskettu hakkeen kuivauksesta saatavia hyötyjä hakkeen lämpöarvoon sekä energiatiheyteen. Erityisesti perehdytään metsätähdehakkeeseen, rankahakkeeseen, kuorihakkeeseen sekä sahanpuruun. Laskelmien tuloksista on havaittu, että suurin hyöty hakkeen energiatiheyden parantumisessa saadaan kun hake kuivataan 35 % kosteuspitoisuuteen. Tämän jälkeen energiatiheyden paraneminen tapahtuu hitaammin. Hakkeen kuivauksesta saadaan myös muita hyötyjä kuin energiatiheyden paraneminen. Kuivan hakkeen käsittelyn ja varastoinnin on havaittu olevan vaivattomampaa kuin märän hakkeen. Biopolttoaineterminaalin ja voimalaitoksen tulisi sijaita rinnakkain, jotta hakkeen kuivauksesta saadaan mahdollisimman kustannustehokasta. Näin ollen syntyisi myös säästöjä hakkeen kuljetuksen suhteen. Biopolttoaineterminaalin rakentamista varten tarvittaisiin tilaa alustavien laskelmien perusteella noin yksi hehtaari. Työssä on myös laskettu biopolttoaineterminaalin rakentamisesta aiheutuvia kustannuksia sekä hakkeen kuljetuksesta koituvia logistiikka kustannuksia. Haketerminaalin ja voimalaitoksen sijaintia Lempäälässä on myös kartoitettu.

Plan B from Outer Space - InsomniaGame-pelin suunnittelu ja toteutus 2010–2011

InsomniaGame oli Turun yliopiston digitaalisen kulttuurin oppiaineen ja Insomnia verkkopeliyhdistyksen yhteistyössä vuosina 2010 ja 2011 toteuttama pelikonseptikokeilu. InsomniaGame oli osa laajempaa ”CoEx: Yhteisöllistä tekemistä tukevat tilat kokemusten jakamisessa” kaksivuotista (1.10.2009–31.12.2011) hanketta, jonka toteuttivat yhteistyössä Turun yliopiston Porin yksikkö, Tampereen teknillisen yliopiston Porin yksikkö ja Tampereen yliopisto. Hankkeen tavoitteena oli toteuttaa sosiaalista mediaa, yhteisöllisyyttä ja lisättyä todellisuutta hyödyntäviä virtuaalisia ja julkisia tiloja, joissa käyttäjät voivat jakaa kokemuksia. Tutkimus on luonteeltaan soveltava pro gradu -tutkielma, joka sisältää kaksi vuotta kestäneen ja kaksi pelisovellusta sisältävän työosuuden. InsomniaGame koostui erilaisista pelaajien suorittamista tehtävistä, pelialustasta sekä taustatarinasta. Päätutkimuskysymykset ovat: Mitkä tekijät vaikuttivat pelisuunnitteluprosessiin ja miten? Työ esittelee InsomniaGame-pelin kehityksen. Erityistarkastelussa ovat suunnitteluprosessin ja pelin sisällölliset muutokset sekä niihin vaikuttaneet tekijät. Pelin kehitys perustui pääasiassa erilaisiin dokumentteihin, joita käytettiin suunnittelun apuvälineenä sekä viestinnässä projektin eri toimijoiden kesken. Tutkimus pyrkii syntyneiden dokumenttien sekä pelisuunnittelijoiden muistin perusteella rekonstruoimaan InsomniaGame-pelisovelluksen kehityskaaren. InsomniaGamen kehityksessä oli monia tekijöitä, jotka muuttuivat sen kehityskaaren aikana. Itse pelin sisältö, kuten myös suunnittelutapa, muuttuivat kahden vuoden aikana huomattavasti. Pelillä oli myös monia erityispiirteitä, jotka tekevät sen kehityksestä ainutlaatuisen, sillä esimerkiksi pelin testaaminen yhtenä kokonaisuutena oli mahdotonta. Lisäksi peli oli tutkimus- ja yhteistyöprojekti, jossa oli mukana monia eri toimijoita ja erityisesti tutkimuksessa korostuu yhteistyökumppani Insomnia verkkopeliyhdistyksen osallisuus. InsomniaGamen kummankaan vuoden toteutus ei sujunut odotetulla tavalla, mikä osaltaan vaikutti etenkin jälkimmäisen vuoden pelin suunnitteluun. Varsinainen suunnittelutyö kuitenkin eteni ensimmäisenä vuonna käytetyn mallin mukaisesti, mutta kuitenkin niin että alkuperäiset oletukset pelisuunnittelusta ja lopputuloksesta muuttuivat. Tämän vuoksi peliprojektia voi paikoitellen luonnehtia jopa kaoottiseksi, ja erityisesti toteutusvaiheessa jouduttiin luomaan nopealla aikataululla uusia toimintamalleja. Työ toimii mallina tuleville peliprojekteille, mutta erityisen tärkeää olisi luoda yhtenäinen kehitysalusta vastaavanlaisia projekteja varten.

Ensimmäisen maahanlaskudivisioonan lääkintähuolto operaatio Market-Gardenissa : "suunnittelu, toteutus ja lopputulos"

Syyskuussa 1944 liittoutuneet suorittivat toisen maailmansodan suurimman maahanlaskuoperaation. Operaatio Market-Gardenilla oli tarkoitus kiertää saksalaisten puolustus ja päättää sota ennen joulua. Operaatiolla ei kuitenkaan päästy siihen lopputulokseen kuin oli haluttu. Brittien ensimmäinen maahanlaskudivisioona tuhottiin lähes kokonaan Arnhemin kaupungissa. Divisioonan 10 000 miehestä noin 8 000 kaatui, haavoittui tai jäi vangiksi. Tutkimus on luonteeltaan kuvaileva ja siinä selvitetään ensimmäisen maahanlaskudivisioonan lääkintähuollon suunnittelua ja toimintaa operaatio Market- Gardenissa. Tutkimusongelmana on: Kuinka ensimmäisen maahanlaskudivisioonan lääkintähuolto toimi operaatio Market-Gardenissa, ja kuinka se toiminnassaan onnistui? Alatutkimusongelmia ovat: - Minkälaisilla perusteilla operaation lääkintähuolto suunniteltiin? - Minkälainen toimintaympäristö lääkintähuollolla oli operaatiossa? - Kuinka lääkintähuollon johtajat onnistuivat tehtävissään? Lähteinä tutkimuksessa on ensimmäisen maahanlaskudivisioonan lääkintähuoltoa käsitteleviä teoksia sekä näiden rinnalla operaatiota yleisesti käsitteleviä teoksia. Tutkimusmenetelmänä on deduktio ja sen rinnalla yksityiskohtien tarkastelussa on induktio. Ensimmäisen maahanlaskudivisioonan lääkintähuolto joutui suurien vaikeuksien eteen Arnhemin taistelun aikana. Operaatiota varten laadittu lääkintähuoltosuunnitelma ei pitänyt paikkaansa kuin kaksi ensimmäistä operaatiopäivää, jonka jälkeen tilanne alueella muuttui jokseenkin kaoottiseksi. Koko divisioona joutui asettumaan puolustukseen pienelle alueelle ja koko lääkintähuolto keskitettiin samalla alueelle. Puolustusalueella lääkintähuolto joutui huolehtimaan jopa 2 000 haavoittuneesta. Suuren potilasmäärän lisäksi lääkintähuoltoa vaikeutti se, että kolmannes lääkintävoimasta oli joutunut saksalaisten vangiksi heti ensimmäisinä päivinä ja viestiyhteydet alueella eivät toimineet. Arnhemissa lääkintähuolto nousi taisteluiden yläpuolelle ja tämä pelasti satojen miesten hengen. Potilaat evakuoitiin taistelun osapuolten sopimuksella saksalaisiin sairaaloihin, jossa he saivat tarvittavaa hoitoa. Taisteluiden päätyttyä Arnhemissa ensimmäisen maahanlaskudivisioonan rippeet vedettiin Rein-joen yli, mutta lääkintähenkilöstö jäi haavoittuneiden kanssa paikoilleen. Henkilöstö otettiin sotavangiksi ja kuljetettiin pois. Haavoittuneita varten perustettiin brittiläinen sotasairaala, jota pyörittivät brittien lääkärit ja lääkintämiehet. Sairaala toimi aina huhtikuuhun 1945 asti, kunnes sen vapauttivat kanadalaiset joukot. Olosuhteet huomioon otettaessa, lääkintähuolto onnistui tehtävässään. Onnistumisen takana oli yksittäisten miesten panos haavoittuneiden puolesta. Myös paikallisten asukkaiden apu lääkintähuollolle oli merkittävä.

Teollisuuspuhaltimien runkorakenteiden ja siipipyörien suunnittelu

Tämä diplomityö tehtiin Voikkaalla Dust Control Systems Oy:lle. Työ on osa teollisuuspuhaltimien tuotekehitystä yrityksen olemassaolevan puhallinratkaisujen, sekä suunnitteluprosessin kautta. Työn tavoitteena oli tutkia puhaltimen toiminnasta aiheutuvan värähtelyn vaikutusta puhaltimen rakenteisiin nykyisillä puhallinmalleilla, sekä tutkia eri rakenneratkaisujen käyttöä yrityksen normaalista tuotelinjasta suuremmilla puhaltimilla. Työ toteutettiin kahden toteutuneen puhallinprojektin yhteydessä, joiden rakenteellisia ominaisuuksia pyrittiin arvioimaan normaalin suunnitteluprosessin ohella puhallinkomponenttien mitoituksen suhteen. Molemmat projektit olivat yrityksen mittakaavassa huomattavan suuria sekä suunnittelultaan haastavia, joten ne sopivat diplomityön toteutukseen hyvin. Suunnittelussa käytettiin FE-mallinnukseen Femap ja COMSOL-ohjelmistoja, sekä värähtelyn simulointiin yliopistolla kehitettyä RoBeDyn – laskentaohjelmaa. Työn aikana todettiin, että tarkempi FE-mallinnus yrityksen valmiista 3D-malleista on varsin hankala toteuttaa ja vaatisi mallien suunnittelun erityisesti lujuuslaskentaa varten. Laskennassa päädyttiin käyttämään yksinkertaistettuja malleja, joiden avulla saatiin johdonmukaisia arvioita puhaltimien toiminnasta eri materiaalivahvuuksilla. Käytännössä tuloksien oikeellisuutta päästään arvioimaan kesällä 2015 puhaltimien valmistuttua.

Rautatiekuljetukset puolustussuunnittelun osana 1918 - 1940 : kuljetusten kehittäminen, suunnittelu ja kouluttaminen

Rautatiekuljetuksilla oli keskeinen asema sekä Suomen siviiliyhteiskunnan että puolustusvoimien kuljetuksissa ennen toista maailmansotaa. Muiden kuljetusmuotojen kehittymättömyyden vuoksi rautateillä oli käytännössä monopoli pitkän matkan kuljetuksissa. Tulevaan sotaan varautuvat upseerit ymmärsivät hyvin rautatiekuljetusten merkityksen. Suurimpana uhkana pidettiin Neuvostoliiton yllätyshyökkäystä itärajan yli Suomeen. Vain rautatiekuljetusten avulla oli mahdollista keskittää joukot nopeasti itärajalle Neuvostoliiton hyökkäystä torjumaan. Joukkojen keskittämiseen liittyvien rautatiekuljetusten suunnittelu olikin yleisesikunnan kulkulaitostoimiston ja myöhemmin operatiivisen osaston huolto- ja kulkulaitostoimiston keskeinen tehtävä ennen talvisotaa. Rautatiehallituksessa oli lisäksi sotilastoimisto, joka osallistui kuljetusten suunnitteluun ja toteuttamiseen rautatiehallituksen ja liikennejaksojen kanssa. Keskityskuljetusten lisäksi suunniteltiin rautateitse tapahtuvia huoltokuljetuksia, kehitettiin rautatiekuljetuksia ja niiden johtamista ja koulutettiin joukkoja rautatiekuljetuksia varten. Tämän tutkimustyön keskeisenä kysymyksenä on selvittää, miten edellä mainittu ennen talvisotaa tehty suunnittelu ja valmistelu onnistui sodan kokemusten perusteella arvioituna. Kyettiinkö tulevan sodan tarpeet ennakoimaan ja valmistelut toteuttamaan siten, että rautatiekuljetukset kyettäisiin toteuttamaan sodan oloissa? Tässä tutkimuksessa tarkastellaan kuljetusten kehittämistä, suunnittelua ja kouluttamista, jota yleisesikunnassa ja rautatiehallituksessa toteutettiin ennen talvisotaa. Lisäksi selvitetään miten rautatiekuljetukset toteutettiin talvisodan aikana. Tärkeimpinä johtopäätöksinä voidaan todeta, että juuri ennen talvisotaa toteutettu rautatiekuljetusten johtamisjärjestelmän muuttaminen ei osoittautunut hyväksi ratkaisuksi. Kuljetusten keskitetyn johdon puutteen takia ne ajautuivat likipitäen kaaokseen sodan lopulla. Toisaalta keskityskuljetukset, joiden suunnittelussa ja kouluttamisessa oli ollut painopiste ennen sotaa, toteutettiin nopeasti ja tehokkaasti. Tosin sodan kululle tällä ei ollut merkitystä, sillä keskittäminen voitiin suorittaa hyvissä ajoin ennen sodan alkamista. Rautatieupseereiden kouluttaminen osoittautui hyväksi ratkaisuksi ja sitä jatkettiin välirauhan aikana. Kokonaisuutena voidaan todeta, että tulevan sodan ennakointi on aina vaikeaa. Sotilaat pyrkivät suunnittelemaan, valmistelemaan ja kouluttamaan joukkonsa mahdollisimman hyvin tulevan sodan tarpeisiin. Tässäkin tutkimuksessa voidaan todeta, että tulevan sodan tarkka ennakointi on likipitäen mahdotonta. Vanhat sotilaiden viisaudet siitä, että johtosuhteita ei saa muuttaa juuri ennen sodan syttymistä ja ”koulutus säästää verta” voidaan todeta edelleen paikkansapitäväksi.

Virtuaalisten oppimisympäristöjen ominaisuusvertailu ja suunnittelu

Tietotekniikan ja tietoliikenneyhteyksien nopea kehittyminen on avannut opetusteknologialle paljon uusia mahdollisuuksia. Nopeat tietoliikenneyhteydet ja mobiililaitteet ovat yhä useamman oppilaan ja opettajan saatavilla, mikä on mahdollistanut uudenlaisten, teknologiaa hyödyntävien opetusmuotojen suosion runsaan kasvun. Tällaisia ovat esimerkiksi massiiviset avoimet verkkokurssit, sulautettu oppiminen ja käänteinen opetus. Työelämässä olevien informaatioteknologian alan ammattilaisten tulee jatkuvasti kehittää osaamistaan, kun uusia ja korvaavia teknologioita tulee käyttöön nopeassa tahdissa. Todistuksena tiedoista ja taidoista ovat eritasoiset, kansainvälisesti hyväksytyt sertifikaatit. Tämän tutkielman tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa virtuaalinen oppimisympäristö, jossa teorian opiskelu yhdistetään käytännön harjoitteluun. Oppimisympäristö on tarkoitettu erityisesti informaatioteknologia-alan sertifiointikokeisiin harjoittelua varten. Erilaisten virtuaalisten oppimisympäristöjen hyödyntämistä on tutkittu jonkin verran, mutta tutkimus on painottunut pääosin perusasteen opintoihin. Virtuaaliopiskelun hyödyntämisestä IT-alan sertifiontijärjestelmässä on olemassa hyvin vähän tutkimustietoa. Uuden oppimisympäristön suunnittelun perustana käytetään tässä tutkimuksessa toteutettua, suosittujen virtuaalisten oppimisympäristöjen vertailua. Vertailuun valikoituivat opetusvideosivusto Khan Academy, Cisco Systems Oy:n Networking Academy, massiivisia avoimia verkkokursseja tarjoava Coursera sekä yhteistyötä tukeva opetusjärjestelmä ViLLE. Vertailun pohjalta todetaan uuden oppimisympäristön soveltuvan erinomaisesti IT-alan sertifiontikokeiden opiskeluun erityisesti tapauksissa, joissa käytännön harjoituksia tekemällä voidaan saavuttaa parempi oppimistulos. Uusi oppimisympäristö on ominaisuuksiltaan ainutlaatuinen eikä vastaavaa järjestelmää ole toistaiseksi kehitetty. Keskeisimpinä ominaisuuksina mainitaan esimerkiksi automaattinen arviointi sekä harjoitteluympäristön palauttaminen alkutilaan täysin automaattisesti. Lopuksi kuitenkin todetaan, että kehitetyn ratkaisun hyödyllisyyden arvioimiseksi vaaditaan nykyistä merkittävästi suurempi käyttäjämäärä sekä kehittyneemmät menetelmät käyttäjädatan analysointiin.

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.

ACS800-kaappimoduulien pakkaamon ulkoistaminen

Tässä insinöörityössä selvitetään ABB Oy System AC -liiketoimintayksikön pakkaamon ulkoistamiseen liittyviä ongelmia sekä mahdollisia ratkaisuja näihin ongelmiin. Koko ongelman käsittely on liian laaja projektin yhdelle insinöörityölle. Tässä työssä keskitytään ratkaisemaan ko. ulkoistamiseen liittyvät keskeisimmät ACS800-kaappimoduulien kuljetuslogistiset ongelmat. Näitä ongelmia ovat kaappimoduulien kiinnitystarve kuljetusalustaansa sekä kuljetuspaketoinnin puuttuessa kaappimoduulien suojaaminen maantiekuljetuksen ajaksi. Työssä on otettu huomioon viranomaisten maantiekuljetuksia koskevat vaatimukset. Työssä on suunniteltu uusia kiinnitysvälineitä sekä muutoksia olemassa oleviin kuljetusalustoihin, joita käytetään tehtaan sisäisissä kaappimoduulien siirroissa. Kiinnitysvälineistä on tehty lujuuslaskelmia ja määritelty kiristysmomentteja. Tuotettavuuden ja kustannustehokkuuden kannalta on selvitetty kiinnitysvälineisiin soveltuvia materiaalivaihtoehtoja. Kuljetusalustojen muutoksista on myös tehty ohjeistusta. Tämän työn tulos on uusien kiinnitysvälineiden ja kuljetusalustojen mekaanisten muutosten suunnittelu. Samalla on todistettu, että kaappimoduulien siirto tehtaan ulkopuoliseen pakkaamoon ilman kuljetuspaketointia on teoriassa mahdollista.

Turva- ja opastevalojen ryhmävalvontakeskus

Tämä insinöörityö on dokumentti projektista, joka on tehty SF-Design Oy:n nimissä asiakasprojektina. Työssä käydään läpi turva- ja opastevalojen ryhmävalvontayksikön elektro-niikkasuunnittelu ja siihen tarvittavan mikrotietokoneen ohjaamiseen tarvittavan ohjelman suunnittelu ja kirjoittaminen. Työ jakautuu karkeasti jaoteltuna neljään osa-alueeseen. Ensiksi käydään läpi laitteiston elektroniikkasuunnittelu ja siihen liittyvää teoriaa. Seuraavaksi työssä käsitellään mikrotietokoneiden ohjelmistokehitystä ja käydään läpi työssä suunniteltu ja laadittu ohjelmisto STMicroelectronicsin ST62T10C-prosessorille. Lopuksi ennen suunnittelu- ja kehitysympäristöjen esittelyä käsitellään suunnitellun laitteiston testaus-, käyttö- ja asennustoimenpiteet. Aivan aluksi esitellään projektissa toteutettuun laitesuunnitteluun vaikuttaneet asiakkaan antama spesifikaatio ja 13.2.2003 voimaan astunut Euroopan parlamentin ja neuvoston asettama RoHS-direktiivi. Direktiivi vaikutti elektroniikkasuunnitteluun komponenttien valinnan osalta. Direktiivin mukaan sen voimaanastumispäivän jälkeen ei saa käyttää komponentteja, jotka sisältävät ympäristölle ja ihmisille vaarallisia aineita. Elektroniikkasuunnitteluosiossa suunnittelu on jaettuna toiminnallisiin osiin. Osiossa käy-dään läpi virtamuuntajien kalibrointi sekä jännitevahvistimen suunnittelu ja simulointi. Ky-seisessä osiossa käsitellään vielä prosessorin vaatimat erityiskytkennät, vikailmoitus-led-valojen ohjaukseen tarvittava kytkentä sekä ennen laitteiston vaatimien käyttöjännitteiden suunnittelua laitteistoon tarvittavien potentiovapaitten lähtöjen toteutus. Ohjelmistokehi-tysosiossa pohditaan mikrotietokoneen ohjelmoinnin perusteita, ennen kuin projektissa laadittua ohjelmaa käydään läpi. Projektissa laadittua koodia ei sen salaisuuden takia käydä yksityiskohtaisesti läpi tässä työssä. Projektissa käytettiin elektroniikkasuunnittelussa PADS-ohjelmistoja PowerLogic ja PowerPCB. Lisäksi käytettiin vahvistinkytkennän simulointiin OrCADin Capture CIS -ohjelmaa. Projektin työläimpään vaiheeseen, ohjelman suunnitteluun, kehitykseen ja kirjoittamiseen käytettiin Raisonancen STMicroelectronicsin mikrotietokoneille kehittämää ohjelmistokehitysympäristöä RIDE -ohjelmistoa. Elektroniikkasuunnittelussa käytetyt oh-jelmistot ovat hyvin yleisesti teollisuuden käytössä.

Liian hapokasta : terveyden edistämisprojekti 14-18 vuotiaille mielenterveyskuntoutujanuorille

Tämän toiminnallisen opinnäytetyön tarkoitus oli toteuttaa suun terveyden edistämisnäytelmä. HUS:n Kipinä ja Kunttari kuntoutumisosastoille, joiden asukkaat ovat 14-18-vuotiaita mielenterveyskuntoutujia. Opinnäytetyön tavoitteena oli lisätä nuorten suun terveydenlukutaitoa. Näytelmän tavoitteena oli innostaa nuoria suun terveydenhoitoon. Terveydenedistämismenetelmänä käytettiin draamaa. Lukuisat tutkimukset viittaavat siihen, että nuorten elintavat ovat muuttuneet epäterveellisempään suuntaan. Alueelliset terveyserot heijastuvat myös suunterveyteen. Helsingissä on moniongelmaisia perheitä, nuoria ja lapsia suhteellisesti enemmän kuin muualla Suomessa. Opinnäytetyössä sovellettiin Precede-Proceed -terveyden edistämismallia, joka näkyy työmme suunnittelu-, toteutus- ja arviointivaiheessa. Suun terveydenedistämisnäytelmä ”Liian hapokasta” suunniteltiin ja toteutettiin opinnäytetyöryhmässä yhteistyössä työelämäyhteistyökumppanin kanssa. Näytelmä oli luonteeltaan osallistava. Tämä tarkoittaa sitä, että yleisö sai itse vaikuttaa näytelmän kulkuun valitsemalla kahdesta eri vaihtoehdosta sopivimman. Näytelmän keskeiset aihealueet valittiin näyttöön ja kokemukseen perustuen ja ne olivat: suun hoito, tupakointi, iensairaudet, karies ja ravitsemus. Tälle työlle sovellus- ja jatkomahdollisuudet voisivat olla tutkia millaisen terveyden lukutaidon nuoret saavuttivat. Työmme voi toimia myös esimerkkinä tulevien terveyden edistämisnäytelmien toteutuksille ja käsikirjoituksille.