Kartonkipakkauslinjaston anturointi

Tässä diplomityössä tutkitaan kartonkiastioiden valmistukseen tarkoitetun linjaston ohjausjärjestelmän anturoinnin tarpeita. Linjasto on suunniteltu Lappeenrannan teknillisen ylipiston pakkauslaboratorioon vastaamaan nykyaikaisen pakkaustuotannon tarpeita. Linjasto on suunniteltu modulaariseksi sekä mahdollisimman helposti muunneltavaksi. Työn tavoitteena on selvittää anturoinnin tarpeet moduulikohtaisesti sekä tehdä tarvittava mekaniikkasuunnittelu. Suunnittelussa otetaan huomioon elintarvikehygienia, turvallisuus, modulaarisuuden vaatimukset, tuotantomäärän tarpeet sekä muut toiminnan kannalta kriittiset tekijät. Tutkimuksen lopputuloksena saadaan valmistettavan prototyypin oikean toiminnan edellyttämät edulliset anturointiratkaisut oleellisimpien moduuleiden osalta. Lisäksi työssä esitetään jatkokehitysehdotuksia kun prototyyppi saadaan valmiiksi jolloin mittaustuloksia voidaan alkaa tutkimaan.

Vaihtosuuntaajan reaaliaikainen lämpömalli

Vaihtosuuntaajan IGBT-moduulin liitosten lämpötiloja ei voida suoraan mitata, joten niiden arviointiin tarvitaan reaaliaikainen lämpömalli. Tässä työssä on tavoitteena kehittää tähän tarkoitukseen C-kielellä implementoitu ratkaisu, joka on riittävän tarkka ja samalla mahdollisimman laskennallisesti tehokas. Ohjelmallisen toteutuksen täytyy myös sopia erilaisille moduulityypeille ja sen on tarvittaessa otettava huomioon saman moduulin muiden sirujen lämmittävä vaikutus toisiinsa. Kirjallisuuskatsauksen perusteella valitaan olemassa olevista lämpömalleista käytännön toteutuksen pohjaksi lämpöimpedanssimatriisiin perustuva malli. Lämpöimpedanssimatriisista tehdään Simulink-ohjelmalla s-tason simulointimalli, jota käytetään referenssinä muun muassa implementoinnin tarkkuuden verifiointiin. Lämpömalli tarvitsee tiedon vaihtosuuntaajan häviöistä, joten työssä on selvitetty eri vaihtoehtoja häviölaskentaan. Lämpömallin kehittäminen s-tason mallista valmiiksi C-kieliseksi koodiksi on kuvattu tarkasti. Ensin s-tason malli diskretoidaan z-tasoon. Z-tason siirtofunktiot muutetaan puolestaan ensimmäisen kertaluvun differenssiyhtälöiksi. Työssä kehitetty monen aikatason lämpömalli saadaan jakamalla ensimmäisen kertaluvun differenssiyhtälöt eri aikatasoille suoritettavaksi sen mukaan, mikä niiden kuvaileman termin vaatima päivitysnopeus on. Tällainen toteutus voi parhaimmillaan kuluttaa alle viidesosan kellojaksoja verrattuna suoraviivaiseen yhden aikatason toteutukseen. Implementoinnin tarkkuus on hyvä. Implementoinnin vaatimia suoritusaikoja testattiin Texas Instrumentsin TMS320C6727- prosessorilla (300 MHz). Esimerkkimallin laskemisen määritettiin kuluttavan vaihtosuuntaajan toimiessa 5 kHz kytkentätaajuudella vain 0,4 % prosessorin kellojaksoista. Toteutuksen tarkkuus ja laskentakapasiteetin vähäinen vaatimus mahdollistavat lämpömallin käyttämisen lämpösuojaukseen ja lisäämisen osaksi muuta jo prosessorilla olemassa olevaa systeemiä.

Alumiiniveneen rungon modulointi robottihitsauksen tehostamiseksi

Alumiiniveneiden valmistuksessa hitsauksen automatisointiaste on hyvin matala. Kilpailukyvyn säilyttämiseksi on tärkeää saada automatisointiastetta nostettua ja tätä kautta hitsauskustannuksia alennettua. Automatisoinnin esteenä ei ole teknologian puute, vaan ongelmana on alumiiniveneiden rakenteen huono soveltuvuus automatisoituun tuotantoon. Rakenteen kehittäminen modulaariseksi on yksi mahdollisuus tehostaa robottihitsausta venerunkojen valmistuksessa. Tässä diplomityössä tutkittiin modulaarisuutta, modulointiin johtavia tekijöitä sekä modulaarisuudella mahdollisesti saavutettavia etuja valmistavassa teollisuudessa ja erityisesti robottihitsauksessa. Lisäksi käsiteltiin modulointiin läheisesti liittyvää valmistus- ja kokoonpanoystävällistä suunnittelua. Työssä tehtiin modulointiesimerkki huviveneen rungon robottihitsauksen tehostamiseksi. Veneen runko ja siihen suunniteltu jäykisterakennemoduuli mallinnettiin käyttäen SolidWorks-ohjelmistoa sekä Delmia V5-ohjelmistoon sisällytettyä Catia V5-suunnitteluympäristöä. Suunnitellun modulaarisen rakenteen hitsattavuutta ja hitsaukseen kuluvaa aikaa simuloitiin Delmia V5-ohjelmistolla. Modulaarisen rakenteen avulla robottihitsattavuutta on mahdollista tehostaa erityisesti rungon sisäisen jäykisterakenteen osalta. Kun tuotteesta on suurempi osa hitsattavissa robotin avulla, on myös robotisointi-investoinnit kannattavampia. Modulaarisuuden avulla voidaan päästä myös pienillä tuotantomäärillä sarjatuotannon etuihin, kun samaa moduulia voidaan käyttää vähäisillä muutoksilla useammassa eri venemallissa.

Conference Proceedings. Academic Mobility Blending Perspectives - Mobilité Académique Perspectives croisées

Les 21, 22 et 23 septembre 2006, le Département d’Études Françaises de l’Université de Turku (Finlande) a organisé une conférence internationale et bilingue (anglais et français) sur le thème de la mobilité académique ; le but de cette rencontre était de rendre possible la tenue d’un forum international et multidisciplinaire, susceptible d’être le siège de divers débats entre les différents acteurs de la mobilité académique (c’estàdire des étudiants, des chercheurs, des personnels enseignants et administratifs, etc.). Ainsi, ont été mis à contribution plus de cinquante intervenants, (tous issus de domaines aussi variés que la linguistique, les sciences de l’éducation, la didactique, l’anthropologie, la sociologie, la psychologie, l’histoire, la géographie, etc.) ainsi que cinq intervenants renommés1. La plupart des thèmes traités durant la conférence couvraient les champs suivants : l’organisation de la mobilité, les obstacles rencontrés par les candidats à la mobilité, l’intégration des étudiants en situation d’échange, le développement des programmes d’études, la mobilité virtuelle, l’apprentissage et l’enseignement des langues, la prise de cosncience interculturelle, le développement des compétences, la perception du système de mobilité académique et ses impacts sur la mobilité effective. L’intérêt du travail réalisé durant la conférence réside notamment dans le fait qu’il ne concentre pas uniquement des perspectives d’étudiants internationaux et en situation d’échange (comme c’est le cas de la plupart des travaux de recherche déjà menés sur ce sujet), mais aussi ceux d’autres corps : enseignants, chercheurs, etc. La contribution suivante contient un premier corpus de dixsept articles, répartis en trois sections : 1. Impacts de la mobilité étudiante ; 2. Formation en langues ; 3. Amélioration de la mobilité académique. À l’image de la conférence, la production qui suit est bilingue : huit des articles sont rédigés en français, et les neuf autres en anglais. Certains auteurs n’ont pas pu assister à la conférence mais ont tout de même souhaité apparaître dans cet ouvrage. Dans la première section de l’ouvrage, Sandrine Billaud tâche de mettre à jour les principaux obstacles à la mobilité étudiante en France (logement, organisation des universités, démarches administratives), et propose à ce sujet quelques pistes d’amélioration. Vient ensuite un article de Dominique Ulma, laquelle se penche sur la mobilité académique régnant au sein des Instituts Universitaires de Formation des Maîtres (IUFM) ; elle s’est tout particulièrement concentrée sur l’enthousiasme des stagiaires visàvis de la mobilité, et sur les bénéfices qu’apporte la mobilité Erasmus à ce type précis d’étudiant. Ensuite, dans un troisième article, Magali Hardoin s’interroge sur les potentialités éducationnelles de la mobilité des enseignantsstagiaires, et tâche de définir l’impact de celleci sur la construction de leur profil professionnel. Après cela arrive un groupe de trois articles, tous réalisés à bases d’observations faites dans l’enseignement supérieur espagnol, et qui traitent respectivement de la portée qu’a le programme de triple formation en langues européennes appliquées pour les étudiants en mobilité (Marián MorónMartín), des conséquences qu’occasionne la présence d’étudiants étrangers dans les classes de traductions (Dimitra Tsokaktsidu), et des réalités de l’intégration sur un campus espagnol d’étudiants américains en situation d’échange (Guadalupe Soriano Barabino). Le dernier article de la section, issu d’une étude sur la situation dans les institutions japonaises, fait état de la situation des programmes de doubles diplômes existant entre des établissements japonais et étrangers, et tente de voir quel est l’impact exact de tels programmes pour les institutions japonaises (Mihoko Teshigawara, Riichi Murakami and Yoneo Yano). La seconde section est elle consacrée à la relation entre apprentissage et enseignement des langues et mobilité académique. Dans un premier article, Martine Eisenbeis s’intéresse à des modules multimédia réalisés à base du film « L’auberge espagnole », de Cédric Klapish (2001), et destinés aux étudiants en mobilité désireux d’apprendre et/ou améliorer leur français par des méthodes moins classiques. Viennent ensuite les articles de Jeanine Gerbault et Sabine Ylönen, lesquels traitent d’un projet européen visant à supporter la mobilité étudiante par la création d’un programme multimédia de formation linguistique et culturelle pour les étudiants en situation de mobilité (le nom du projet est EUROMOBIL). Ensuite, un article de Pascal Schaller s’intéresse aux différents types d’activités que les étudiants en séjour à l’étranger expérimentent dans le cadre de leur formation en langue. Enfin, la section s’achève avec une contribution de Patricia KohlerBally, consacrée à un programme bilingue coordonné par l’Université de Fribourg (Suisse). La troisième et dernière section propose quelques pistes de réflexion destinées à améliorer la mobilité académique des étudiants et des enseignants ; dans ce cadre seront donc évoquées les questions de l’égalité face à la mobilité étudiante, de la préparation nécessitée par celleci, et de la prise de conscience interculturelle. Dans un premier chapitre, Javier Mato et Bego

Complexity Optimization in Product Development with Modularization

A company’s competence to manage its product portfolio complexity is becoming critically important in the rapidly changing business environment. The continuous evolvement of customer needs, the competitive market environment and internal product development lead to increasing complexity in product portfolios. The companies that manage the complexity in product development are more profitable in the long run. The complexity derives from product development and management processes where the new product variant development is not managed efficiently. Complexity is managed with modularization which is a method that divides the product structure into modules. In modularization, it is essential to take into account the trade-off between the perceived customer value and the module or component commonality across the products. Another goal is to enable the product configuration to be more flexible. The benefits are achieved through optimizing complexity in module offering and deriving the new product variants more flexibly and accurately. The developed modularization process includes the process steps for preparation, mapping the current situation, the creation of a modular strategy and implementing the strategy. Also the organization and support systems have to be adapted to follow-up targets and to execute modularization in practice.

Kuorman tasaus web-palvelimissa

Web-palvelussa sivuston suorituskyky muodostaa suuren osan käyttökokemuksen mielekkyydestä. Sivuston ollessa kuormitetumpi kuin normaalisti, saattaa se toimia tavallista hitaammin. Tasaamalla yhden web-palvelimen kuormaa muille palvelimille, joko laitteisto tai ohjelmistopohjaisella kuormantasauksella, voidaan saavuttaa merkittäviä suorituskykyparannuksia koko palvelulle. Teoriaosassa selvitettiin kuormantasaukseen soveltuvien algoritmien toimintaa sekä tietokantapohjaista replikaatiota, joka välittää saamansa tiedon lähes välittömästi toiselle palvelimelle. Apachen kuormantasausmoduuliin sekä sen sisältämiin algoritmeihin luotiin myös katsaus teoriaosassa. Varsinaisessa työssä luotiin Apachen kuormantasauspalvelimen ja kahden suorituspalvelimen avulla toimiva palvelinjärjestelmä. Kuormantasaimeen asennettiin käyttöön tahmeat sessiot, joiden toimintaa selvitettiin Drupal-ohjelman avulla. Apachessa on ollut ongelmia tahmeiden sessioiden kanssa, mutta työssä huomattiin kaiken toimivan mainiosti. Kuormantasaus ja tietokantojen replikaatio toimi, kuten odotettiin.

Researching Manufacturing Planning and Control system and Master Scheduling in a manufacturing firm.

The objective of this thesis is to research Manufacturing Planning and Control (MPC) system and Master Scheduling (MS) in a manufacturing firm. The study is conducted at Ensto Finland Corporation, which operates on a field of electrical systems and supplies. The paper consists of theoretical and empirical parts. The empirical part is based on weekly operating at Ensto and includes inter-firm material analysis, learning and meetings. Master Scheduling is an important module of an MPC system, since it is beneficial on transforming strategic production plans based on demand forecasting into operational schedules. Furthermore, capacity planning tools can remarkably contribute to production planning: by Rough-Cut Capacity Planning (RCCP) tool, a MS plan can be critically analyzed in terms of available key resources in real manufacturing environment. Currently, there are remarkable inefficiencies when it comes to Ensto’s practices: the system is not able to take into consideration seasonal demand and react on market changes on time; This can cause significant lost sales. However, these inefficiencies could be eliminated through the appropriate utilization of MS and RCCP tools. To utilize MS and RCCP tools in Ensto’s production environment, further testing in real production environment is required. Moreover, data accuracy, appropriate commitment to adapting and learning the new tools, and continuous developing of functions closely related to MS, such as sales forecasting, need to be ensured.

Paperikoneen toimituskonseptin muutos strategisena kilpailutekijänä

2000-luvulla paperikoneiden kustannuskilpailukykyä on parannettu jatkuvasti, mutta se ei ole ollut riittävää. Tarve muutoksiin havaitaan kilpailukyvyn puutteena vuosina 2007–2008. Eräänä hankkeena on paperikoneen suunnitteleminen ja valmistaminen kopiokonseptikoneena, jossa toimitusmoduulina on paperikone perälaatikolta rullaimelle. Moduulikonsepti on toimintatapa, jossa paperikone tuotteistetaan rakenneryhmien ja laitteiden osalta tietyn ominaisuuden mukaan koko paperikonelinjassa. Paperikone rakentuisi sovituista moduulipalikoista. Moduulikonseptitavassa paperikone suunnitellaan ja toteutetaan aina malliaineiston pohjalta kaikissa rakenneryhmissä. Työssä on tarkoitus vertailla kopiokonsepti- ja moduulikonseptimallia. Kaksi tutkimustyön pääkysymystä käsittelee ulkoista kilpailukykyä ja yrityksen sisäistä tehokkuutta valmistaa paperi- ja kartonkikoneita kopiokonsepti- tai moduulikonseptimallilla näkökulmana pitkäaikainen kilpailuetu. Tutkimustulokset selvitettiin Kamenskyn kehittämällä yrityksen strategisen arkkitehtuurin mallilla. Sisäiset ja ulkoiset toiminnot analysoitiin. Ulkoisen ja sisäisen analyysin pohjalta muodostettiin yhdistetty näkemys, synteesianalyysi, joka vastaa työn tavoitteisiin, kahteen pääkysymykseen sekä alakysymyksiin. Kopiokonsepti ei ole ratkaisu pitkäaikaiseen kilpailukykyyn, koska jokainen paperilaji ja konekoko tarvitsevat oman kopiomallinsa. Nykyiset henkilöresurssit eivät tule riittämään näihin koneisiin tarvittavien dokumenttien luomiseen ja ylläpitoon. Suunnittelun perustehtävä muuttuisi projektisuunnittelusta kopiomallien suunnitteluksi. Moduulikonseptilla saavutetaan kaikki ne edut, joita kopiokonseptilla on tavoiteltu, mukaan lukien nimikkeiden uudelleenkäyttö. Moduulikonseptilla voidaan toteuttaa kaikki nykyiset ja tulevat paperikoneet ja paperilajit. Vuosittain saatavissa oleva määrä on 1,5–2,5 kopiokonseptipaperikonetta. Moduulikonseptimallia on saatavissa sama määrä.

Yleismittarikortin prototyypin suunnittelu modulaariseen testauslaitteeseen

Tämä diplomityö on osa erään yrityksen sisäistä tuotekehitysprojektia. Projektin päämäärä oli kehittää ja tuoda markkinoille uusi modulaarinen testilaite. Markkinoille tuotava laite voi asiakkaan toivomuksesta pitää sisällään jännitelujuus-, eristysvastus- ja vuotovirtamittarin. Tämän lisäksi uuteen testilaitteeseen on mahdollista lisätä muita sisäisiä rele- ja mittalaitekortteja mm. yleismittarimoduulin. Diplomityössä perehdytään elektroniikan eri suureiden mittaamiseen, sekä syvennytään modulaarisen testilaitteen yleismittarikortin prototyypin suunnitteluun. Prototyypin tuli vastata tarkkuudeltaan ja nopeudeltaan markkinoiden johtavien mittalaitevalmistajien tarjoamia yleiskäyttöön tarkoitettuja järjestelmäyleismittareita. Työn lopputuloksena syntyi digitaaliyleismittarikortin prototyyppi. Käytännön syistä prototyyppikortin mittaustulokset ja tulosten käsittely on rajattu kokonaan pois tästä kirjallisesta dokumentista.

Software for design of experiments and response modelling of cake ltration applications

Filtration is a widely used unit operation in chemical engineering. The huge variation in the properties of materials to be ltered makes the study of ltration a challenging task. One of the objectives of this thesis was to show that conventional ltration theories are di cult to use when the system to be modelled contains all of the stages and features that are present in a complete solid/liquid separation process. Furthermore, most of the ltration theories require experimental work to be performed in order to obtain critical parameters required by the theoretical models. Creating a good overall understanding of how the variables a ect the nal product in ltration is somewhat impossible on a purely theoretical basis. The complexity of solid/liquid separation processes require experimental work and when tests are needed, it is advisable to use experimental design techniques so that the goals can be achieved. The statistical design of experiments provides the necessary tools for recognising the e ects of variables. It also helps to perform experimental work more economically. Design of experiments is a prerequisite for creating empirical models that can describe how the measured response is related to the changes in the values of the variable. A software package was developed that provides a ltration practitioner with experimental designs and calculates the parameters for linear regression models, along with the graphical representation of the responses. The developed software consists of two software modules. These modules are LTDoE and LTRead. The LTDoE module is used to create experimental designs for di erent lter types. The lter types considered in the software are automatic vertical pressure lter, double-sided vertical pressure lter, horizontal membrane lter press, vacuum belt lter and ceramic capillary action disc lter. It is also possible to create experimental designs for those cases where the variables are totally user de ned, say for a customized ltration cycle or di erent piece of equipment. The LTRead-module is used to read the experimental data gathered from the experiments, to analyse the data and to create models for each of the measured responses. Introducing the structure of the software more in detail and showing some of the practical applications is the main part of this thesis. This approach to the study of cake ltration processes, as presented in this thesis, has been shown to have good practical value when making ltration tests.

Maahanmuuttajien kotoutumiskoulutuksen moduulimallin ulkoinen arviointi : Hieman hiomalla timantiksi

Kainuun ELY-keskus järjestää yhteistyössä alueen TE-toimistojen kanssa maahanmuuttajien kotoutumiskoulutusta moduulimuotoisena. Kotoutumiskoulutusta järjestetään aikuisille, kotoutumislain piirissä oleville maahanmuuttajille. Koulutus on pääsääntöisesti työvoimapoliittista koulutusta ja sen tarkoituksena on kehittää maahanmuuttajien suomen- tai ruotsinkielentaitoa sekä yhteiskunnan tuntemusta. Tämä raportti on Kainuun ELY-keskuksen hallinnoiman Kansainvälinen työvoima -projektin (ESR) toimeksiannosta tehtävän ulkoisen arvioinnin loppuraportti. Kotoutumiskoulutuksen moduulimallin ulkoisella arvioinnilla tähdätään mallin kehittämiseen ja sitä kautta maahanmuuttajien kotoutumisen ja myös työllistymismahdollisuuksien parantamiseen. Ulkoisen arvioinnin tavoitteena on moduulimallin kehittäminen tuloksellisempaan ja tehokkaampaan suuntaan siten, että se paremmin palvelee maahanmuuttajien kotoutumistavoitteita.

Tasasähköverkon modulaarisen vaihtosuuntaajan rakenne- ja kustannusanalyysi

Diplomityössä tarkastellaan tapausta, jossa tasasähköverkon vaihtosuuntaaja toteutetaan kolmella yksivaiheisella suuntaajalla yhden kolmivaiheisen sijaan. Modulaarinen rakenne mahdollistaa sen, että osa vaiheista voitaisiin sammuttaa kun kuormitus on erittäin pientä eikä kuorma ole kolmivaiheista. Galvaaninen erotus oletetaan tehtävän erottavalla DC-DC -konvertterilla, joka mahdollistaa samalla vaihtosuuntaajan DC-syöttöjännitteen muuttamisen. Työssä tutkitaan, mitkä tekijät vaikuttavat DC-syöttöjännitteen valintaan sekä tehdään valinta kyseisen jännitteen arvolle. Valittua jännitetasoa käytetään vaihtosuuntaajan suunnittelemiseen. Vaihtosuuntaajan rakennetta tarkastellaan vaihtosuuntaussillan kytkinkomponenttien sekä lähtöjännitteen suotimen osalta. Yksivaiheiselle moduulille määritetään optimaalinen teholuokka investointi- ja käyttökustannusten kannalta. Tarkastelu pitää sisällään erilaisten transistoritekniikkojen, kytkentätaajuuksien sekä kahden suodintyypin vaikutuksen kustannustehokkuuteen.

Software for design of experiments and response modelling of cake filtration applications

Filtration is a widely used unit operation in chemical engineering. The huge variation in the properties of materials to be ltered makes the study of ltration a challenging task. One of the objectives of this thesis was to show that conventional ltration theories are di cult to use when the system to be modelled contains all of the stages and features that are present in a complete solid/liquid separation process. Furthermore, most of the ltration theories require experimental work to be performed in order to obtain critical parameters required by the theoretical models. Creating a good overall understanding of how the variables a ect the nal product in ltration is somewhat impossible on a purely theoretical basis. The complexity of solid/liquid separation processes require experimental work and when tests are needed, it is advisable to use experimental design techniques so that the goals can be achieved. The statistical design of experiments provides the necessary tools for recognising the e ects of variables. It also helps to perform experimental work more economically. Design of experiments is a prerequisite for creating empirical models that can describe how the measured response is related to the changes in the values of the variable. A software package was developed that provides a ltration practitioner with experimental designs and calculates the parameters for linear regression models, along with the graphical representation of the responses. The developed software consists of two software modules. These modules are LTDoE and LTRead. The LTDoE module is used to create experimental designs for di erent lter types. The lter types considered in the software are automatic vertical pressure lter, double-sided vertical pressure lter, horizontal membrane lter press, vacuum belt lter and ceramic capillary action disc lter. It is also possible to create experimental designs for those cases where the variables are totally user de ned, say for a customized ltration cycle or di erent piece of equipment. The LTRead-module is used to read the experimental data gathered from the experiments, to analyse the data and to create models for each of the measured responses. Introducing the structure of the software more in detail and showing some of the practical applications is the main part of this thesis. This approach to the study of cake ltration processes, as presented in this thesis, has been shown to have good practical value when making ltration tests.

Tuotannonohjausjärjestelmän kehittäminen PK-yrityksessä

Työn tarkoitus on kehittää pk-konepajayrityksen tuotannonohjausta ja toteuttaa tuotannonohjausjärjestelmän hallittu käyttöönotto. Tavoitteena on parantaa yrityksen kapasiteetin hallintaa ja toimitusaikapitävyyttä sekä kehittää tuotannon päivittäisohjausta ja koordinointia. Työssä on sovellettu prosessijohtamisen kuvausmenetelmiä ja prosessin kehittämistyökaluja tuotannonohjausprosessin kehittämiseen ja tuotannonohjausjärjestelmän käyttöönottoon. Lisäksi työssä on lähdekirjallisuuden avulla tutkittu eri tuotannonohjausperiaatteiden soveltuvuutta asiakasohjautuvaan joustavaan konepajatuotantoon. Työ on toteutettu kvalitatiivisena toimintatutkimuksena. Tuotannonohjausjärjestelmän käyttöönoton avulla on mahdollista kehittää tuotannon kapasiteetin ohjausta ja tuotannonkoordinaatiota. Tämä kuitenkin edellyttää tuotannonohjausprosessin kuvaamista sekä ohjaukseen osallistuvien henkilöiden roolien ja vastuiden selkeää määrittelyä. Erityisen kriittistä on saada koko organisaatio suhtautumaan muutokseen positiivisesti.

Performance and scalability of isolated DC-DC converter topologies in low voltage, high current applications

Fuel cells are a promising alternative for clean and efficient energy production. A fuel cell is probably the most demanding of all distributed generation power sources. It resembles a solar cell in many ways, but sets strict limits to current ripple, common mode voltages and load variations. The typically low output voltage from the fuel cell stack needs to be boosted to a higher voltage level for grid interfacing. Due to the high electrical efficiency of the fuel cell, there is a need for high efficiency power converters, and in the case of low voltage, high current and galvanic isolation, the implementation of such converters is not a trivial task. This thesis presents galvanically isolated DC-DC converter topologies that have favorable characteristics for fuel cell usage and reviews the topologies from the viewpoint of electrical efficiency and cost efficiency. The focus is on evaluating the design issues when considering a single converter module having large current stresses. The dominating loss mechanism in low voltage, high current applications is conduction losses. In the case of MOSFETs, the conduction losses can be efficiently reduced by paralleling, but in the case of diodes, the effectiveness of paralleling depends strongly on the semiconductor material, diode parameters and output configuration. The transformer winding losses can be a major source of losses if the windings are not optimized according to the topology and the operating conditions. Transformer prototyping can be expensive and time consuming, and thus it is preferable to utilize various calculation methods during the design process in order to evaluate the performance of the transformer. This thesis reviews calculation methods for solid wire, litz wire and copper foil winding losses, and in order to evaluate the applicability of the methods, the calculations are compared against measurements and FEM simulations. By selecting a proper calculation method for each winding type, the winding losses can be predicted quite accurately before actually constructing the transformer. The transformer leakage inductance, the amount of which can also be calculated with reasonable accuracy, has a significant impact on the semiconductor switching losses. Therefore, the leakage inductance effects should also be taken into account when considering the overall efficiency of the converter. It is demonstrated in this thesis that although there are some distinctive differences in the loss distributions between the converter topologies, the differences in the overall efficiency can remain within a range of a few percentage points. However, the optimization effort required in order to achieve the high efficiencies is quite different in each topology. In the presence of practical constraints such as manufacturing complexity or cost, the question of topology selection can become crucial.