The improvement of enclosure protection class of power electronics device

Tässä diplomityössä tutkittiin vaihtoehtoja tehoelektroniikkalaitteiden kotelointiluokan kehittämiseksi. Haasteena paremman suojauksen suunnittelussa on laitteiden tuottama suuri määrä lämpöä, joka vaatii tehokkaan jäähdytyksen. Työn tuloksena saatu prototyyppi IP33 luokkaa varten täyttää standardissa SFS-EN 60529+A1 asetetut vaatimukset kyseiselle kotelointiluokalle. Rakenteessa ja valmistettavuudessa havaittiin muutama ongelma, jotka ovat korjattavissa pienillä muutoksilla. Korkeampia suojausluokkia varten testattiin IP54-luokiteltujen filtterituulettimien vaikutusta laitteen jäähdytykseen. Testien perusteella jäähdytysteho on riittävä ja filtterituulettimet todettiin toimivaksi ratkaisuksi korkeammille suojausluokille. Työn perusteella voidaan todeta, että nykyiset laitteet voidaan muokata vastaamaan IP33 luokan vaatimuksia kohtuullisen pienillä muutoksilla. Tätä korkeammat suojausluokat vaatisivat niin suuria muutoksia designiin, että todennäköisesti täysin uuden laitteen suunnittelu olis kannattavin vaihtoehto.

Käyttövarmuusanalyysin tuottama tärkeysjärjestys elintarviketeollisuuden prosessilaitteille – Suuntaviivat kustannustietoisen kunnossapitostrategian luomiselle

Hallitsematon ja reaktiivinen kunnossapito on eräs tuotannon suurimpia kustannustekijöistä. Suunnitelmallisesti ja systemaattisesti johdettuna kunnossapito on tuotantotehokkuuden suurin vaikuttaja. Merkittävä osa tuotannon tehokkuuden ylläpidosta saavutetaan laitteiden käyttövarmuudella. Käyttövarmuuden saaminen hallintaan perustuu ennakoivan kunnossapidon määrän kasvattamiseen. Samalla korjaavan kunnossapidon kustannusriski laskee ja siihen käytetty panos vähenee. Huonolla kunnossapidon suunnitelmallisuudella on päinvastaiset vaikutukset. Tavoitteena on määritellä prosessilaitteiden käyttövarmuuksiin perustuva laitekriittisyys. Tutkimuksessa yhdistetään riskien arviointimenetelmiä, joilla keskimääräiset vikavälit ja seuraukset valmistukseen mallinnetaan. Kriittisyystekijöitä ovat käytettävyys, luotettavuus, kustannustekijät, turvallisuus ja ympäristövaikutukset. Tekijöiden arvottamiseen kehitettiin riksianalyysitaulukko. Kriittisyysluokat jaettiin kolmeen kategoriaan, joista A on kriittisin, B keskinkertainen ja C on matalin luokka. Lähtötietojen keräys toteutettiin triangulaatiomenetelmää soveltaen. Empiirisessä osassa HKScan Oy:n lihanjalostustehtaan jauheliha- ja kestomakkaraosastojen laitteet jaettiin A-, B- ja C-luokkiin. Kriittisimpiä laitteita oli 20 prosenttia analysoidusta laitemäärästä. Nämä A-luokkaan sijoitetut laitteet aiheuttavat 80 prosenttia kustannusriskeistä. B-luokkaan kuuluu 50 prosenttia ja C-luokkaan 30 prosenttia laitteista. Luokittelusta erotettiin havaitut turvallisuusriskit riskienhallinnan toimenpiteitä varten. Kustannustietoinen kriittisyysluokittelu on pohja kunnossapitostrategian rakentamiselle. Tämän avuksi esitettiin taulukot huolto-ohjelman luomiseen ja luokituksien hyödyntämiseen päivittäisessä toiminnassa.

Tablet-käyttöliittymäsovellus sähköisen asioinnin palvelulle

Tässä diplomityössä oli tavoitteena tutkia käytettävyyttä ja käyttöliittymiä tablet-laitteiden näkökulmasta. Työssä tutkittiin sitä, mikä tekee hyvän tablet-käyttöliittymän ja mitä asioita sen suunnittelussa tulisi huomioida. Lisäksi tehtävänä oli selvittää, miten työn toimeksian-tajan käytössä olevat tekniikat soveltuvat käytettäviksi tablet-laitteiden kanssa. Työn poh-jalta havaittiin, että tablet-käyttöliittymien suunnittelussa tulisi noudattaa vakiintuneita käyttöliittymäsuunnittelun periaatteita, joista tärkeimmät ovat yksinkertaisuus, yhtenäisyys, virheiden ehkäisy ja käyttäjätuki. Hyvän käytettävyyden takaamiseksi suunnittelussa tulisi kuitenkin huomioida tablet-laitteiden erikoispiirteet ja rajoitukset. Tutkimustyön lisäksi diplomityössä toteutettiin yksinkertainen tablet-laitteille suunniteltu käyttöliittymä Vaadin TouchKit -käyttöliittymäkehystä käyttäen.

Ikkuna virtuaaliympäristöön

Tämän kandidaatintutkielman tavoitteena on rakentaa käyttäjien laitteiden sijaintia monitoroiva järjestelmä luokkahuonetilaan. Sijaintitiedot siirretään visualisointiohjelmistoon, joka näyttää laitteet virtuaaliympäristössä. Työssä käydään läpi jo olemassa olevat toteutukset ja käydään lävitse käytettyjen työkalujen valintaperusteet. Työn toteutus kuvataan suunnittelusta toteutukseen. Työssä tehdään 3 erillistä testiä, joista saaduilla tuloksia käytetään tutkimusongelmien ratkaisussa.

Tuotantokoneiden pitoajat meijerialan yrityksessä

Diplomityön tavoitteena on tutkia, millaisia ovat Valion tuoretuotemeijerien tuotantokoneiden toteutuneet pitoajat suhteessa kirjanpidon pitoaikaan ja mikä pitoaikoihin eniten vaikuttaa. Tuotantokoneiksi luetaan tässä tutkimuksessa valmistus- ja pakkauskoneet sekä pakkauskoneiden jälkikäsittelylaitteet. Tavoitteena on selvittää myös eroja eri laiteryhmien ja meijerien välillä, ja mitkä syyt aiheuttavat nämä erilaiset pitoajat. Tutkimus toteutettiin sekä haastattelututkimuksena että taseeseen ja erillisiin konetietoihin tutustumalla. Tärkeimpinä käytettävinä teorioina on hyödynnetty erilaisten pitoaikojen määritelmiä sekä koneiden korvausmalleja sekä muita tutkimuksia pitoajoista. Vanhimmat valmistuskoneet olivat Tampereella ja uusimmat Jyväskylässä. Pakkauskoneista vanhimmat ovat Riihimäellä ja uusimmat vastaavasti Jyväskylässä sekä Tampereella. Jälkikäsittelylaitteista vanhimmat laitteet olivat Tampereella ja uusimmat Riihimäellä. Kokonaisuudessaan laitoksista nuorin on Jyväskylän meijeri, mihin merkittävin syy on koko prosessin uusiminen vuonna 2003. Tutkimuksessa kokonaispitoaika tuotantokoneille oli 10,8 vuotta. Yleisimpiä syitä jonkin laitteen vaihtamiseen meijereillä olivat pelko hygienian riittämättömyydestä, laitteen huonontunut kunto ja varaosien huono saatavuus. Tutkittujen Valion laitoksien tuotantokoneet ovat hyvin samanikäisiä verrattuna muiden tutkimuksien tuloksiin. Jatkossa Valion kannattaisi kehittää pitoaikojen seurantaa ja vuosittaisia tarkastuksia meijereillä.

Mekaanisten laitteiden eheydenhallinta öljynjalostamolla

Mekaaniset laitteet ja putkistot muodostavat valtaosan jalostusprosessissa tarvittavista laitteista. Määrän ja käyttötarkoituksen perusteella voidaan sanoa, että laitteiden ja putkistojen eheyttä on pidettävä prosessiturvallisuuden sekä jalostustoiminnan kannattavuuden perustana. Laitteiden ja putkistojen on toimittava haasteellisissa olosuhteissa pitkiä aikoja. Tämä asettaa mekaanisten laitteiden eheydelle erityisvaatimuksia. Näiden vaatimusten toteuttaminen, ylläpito ja seuranta käyttöiän ajan voidaan varmistaa vain eheyden hallintaan liittyvillä toimenpiteillä. Toimenpiteet jakautuvat suunnitteluun, hankintaan, valmistukseen, käyttöön ja kunnossapitoon näiden erityispiirteiden mukaisesti. Työssä on kuvattu eheyden hallinnan keskeiset toimijat ja toiminta sekä asioita ja ilmiöitä eheyden hallintaan liittyen. Työn aikana on saatu kerättyä arvokasta kokemusta ja konkreettisia esimerkkejä siitä, miten eheyteen voidaan vaikuttaa tai miten eheyden menetys vaikuttaa toimintaan. Eheys ja sen hallinta ovat pysyvästi läsnä jalostustoiminnassa. Tulevienkin vuosien haasteet liittyvät eheyteen ja sen hallintaan. Tämän työn tärkeä viesti on, että eheydenhallinta kuuluu kaikille, sitä ei voida ulkoistaa.

Kriittisyysanalyysin kehittäminen kemianalan tuotantolaitokseen

Tutkimuksen tarkoituksena oli löytää menetelmä, jolla löydetään tuotannon kannalta kriittiset laitteet. Vertailu suoritettiin suomalaisen PSK 6800-standardin ja saksalaisen DIN standardin mukainen BASF:n laatiman Risk-based Maintenance concept:n välillä. Tutkimuksessa kehitettiin tehtaan tarpeisiin soveltuva kriittisyysanalyysi. Tarkoituksena oli kehittää tehtaalle ominaisilla tunnusluvuilla soveltuva analysointimenetelmä. Tehtaan kunnossapidolta kerätyn pohjatiedon avulla laadittiin kriittisyysanalyysi. PSK-6800 standardin pohjalle kehitetty kriittisyysanalyysi testattiin ja vertailtiin BASF:n mallin mukaisesti kehitetyn kriittisyysanalyysin tuloksiin. Analysointi suoritetaan tuotantoprosessin alkupään laitteistolle. Kahden kriittisyysanalyysin tulokset ovat yhtenevät. Tuotantolaitos voi valita kahdesta kriittisyysanalyysistä tarpeisiinsa sopivan analysointi menetelmän.

Litiumakun mitoitus kysynnänjouston näkökulmasta

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan kuinka tulevaisuuden älykkäissä sähköverkoissa voidaan tasoittaa verkon kuormitusta energiavarastojen avulla pienkulutuksen osalta. Työssä käytiin aluksi läpi älykkäiden sähköverkkojen sovelluksia, jossa keskityttiin erityisesti kulutusjoustoon ja menetelmiin, joilla sitä voi toteuttaa. Työssä käytettiin myös kulutusmittauksia kotitalouksista, joista luokiteltiin millaisia kuormituksia asunnon eri laitteet aiheuttivat vuorokauden aikana. Kulutusmittauksista tutkittiin kuinka paljon huipputehoa asunnosta voidaan leikata energiavarastojen avulla. Kulutusmittauksista nähdään, että kuormitus on hyvin epätasaista ja tehopiikit ovat lyhytkestoisia, joten tehopiikkejen leikkaus voisi olla mahdollista energiavarastojen avulla. Työssä laskettiin, että asunnosta voisi leikata päivän huipputehoa merkittäviä määriä jo verrattain pienillä energiavarastoilla.

Suomen navigaatio- ja valvontalaitejärjestelmien strategian 2012 - 2030 vaikutus rajavartiolaitoksen operatiiviseen helikopteritoimintaan

Euroopan navigaatio- ja valvontalaitejärjestelmissä on tapahtumassa suuri ideologinen muutos, kun perinteisistä maasijoitteisista radiomajakoista ja pyörivistä toisiotutkista luovutaan ja siirrytään satelliittipohjaisiin navigaatiojärjestelmiin ja uuden teknologian valvontalaitejärjestelmiin. Tälle muutokselle antaa Suomessa suuntaviivat Liikenteen turvallisuusvirasto Trafin laatima ”Ilmailun navigaatio- ja valvontalaitejärjestelmien strategia Suomessa vuosille 2012 - 2030”. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää kirjallisuustutkimuksen avulla strategian vai-kutukset Rajavartiolaitoksen operatiiviseen helikopteritoimintaan. Pääkysymyksenä oli: Mitä vaikutuksia strategialla on Rajavartiolaitoksen operatiiviseen helikopteritoimintaan. Alakysymyksenä selvitettiin mitä vaatimuksia strategiassa asetetaan helikopterin laitteistolle. Tutkimuksen tuloksena voidaan todeta, että operatiivinen lentotoiminta onnistuu entisen kaltaisena myös muutosten jälkeen. Uusi teknologia antaa mahdollisuuden toiminnan kehittämiselle uudella innovatiivisella tavalla. Edellytyksenä tälle on, että helikopterin laitteet täyttävät vaatimukset ainakin RNAV/RNP:n, transponderin, radioiden ja GNSS:n osalta. Jos vaatimuksia ei täytetä, toiminta onnistunee poikkeusluvalla, mutta joillakin alueilla voi olla rajoituksia.

Reducing auxiliary power of a fluid bed boiler island

The aim of this thesis is to find and analyze different methods which reduce fluid bed boilers’ auxiliary power consumption. The objective is to examine the effects and feasibility of these methods. The literature part explains how fluid bed boilers work and what are the main sources of auxiliary power consumption. Designs and operation of these equipment are presented. The literature part also discusses the basics of auxiliary power consumption reduction and introduces four low pressure drop constructions. The experimental part inspects six different methods. Effects of these methods on the auxiliary power consumption are calculated and their impacts on the operation of the boiler are modeled. Calculations show that reasonable changes can reduce fluid bed boiler’s auxiliary power consumption by 2,1-10,2 %. Biggest reductions come from lower air coefficients, smaller bed a-level pressures and lower primary/secondary air –ratios. Models showed no problems with the smaller bed a-level pressures. With the lower air coefficients and smaller primary/secondary air –ratios the models showed a significant increase in the carbon monoxide levels.

Koira maastorajan valvonnassa tulevaisuudessa

Tämän tutkimuksen tavoitteena on tutkia koiran käyttöä maastorajan valvonnassa tulevina vuosina. Tutkimuksessa selvitetään taustalla vaikuttavia uhkatekijöitä ja henkilöstöryhmien keskinäisiä näkemyseroja. Tutkimuksen päätutkimusmenetelmänä on käytetty laadullista sisällönanalyysia. Valtio on tiukentanut budjettia, jonka vuoksi koirien määrä vähenee. Tutkimuksella haetaan vastauksia seuraaviin kysymyksiin: Miten koiria käytetään maastorajan valvonnassa tulevaisuudessa? Millainen on tulevaisuuden entistä suorituskykyisempi koira? Minkälaisia eroavaisuuksia rajavartiostoilla on koirien käytössä maastorajan valvonnassa tulevaisuudessa? Tutkimus pohjautuu Rajavartiolaitoksen esikunnan koulutus- ja kehittämistilaisuuteen Rajojen valvonta 2017 ja siellä pidettyyn Koira-työpajaan sekä Koiranohjaajan peruskurssi 15:n lähiopetukseen Ivalossa. Aineiston perusteella päädytään siihen tulokseen, että tulevaisuudessa koiraa käytetään yhteistyössä teknisen valvonnan kanssa. Miehittämättömät ilma-alusjärjestelmät tulevat lähettämään koiratoiminnalle syötteitä, jolloin koiralla vaikutetaan kohteeseen. Koiran käyttö maastorajan valvonnassa tulee painottumaan resurssina vaikuttamiseen pelkän valvonnan sijaan. Koiralta ja koiranohjaajalta tullaan vaatimaan monipuolisempaa osaamista koira- ja koiranohjaajamäärien vähentyessä. Aktiivisia, terveitä, hyvähermoisia sekä säänkestäviä koiria on kannattavaa lisätä Rajavartiolaitoksessa. Tekniset laitteet parantavat valvontakykyä maastorajalla, mutta koira on edelleen korvaama-ton vaikuttamiskyvyltään ja tehokas suorituskyvyltään maastorajan valvonnassa sulan maan aikaan. Koira ja koiranohjaaja ovat erottamaton kokonaisuus, jonka jäsenten yhteistyö on osa koirataktiikkaa. Imatralle Raja- ja merivartiokoulun alueelle perustettava Koirapalvelukeskus kehittäisi koiratoiminnan johtosuhteita keskittämällä palveluita ja mahdollistaisi koirien ja koiranohjaajien jatkuvan kouluttautumisen.

Alakoulun kolmannen luokan oppilaiden kokemuksia mobiilioppimisesta

Tablet-laitteet ovat nopeasti yleistyneet opetuskäytössä. Tämän laadullisen tapaustutkimuksen tarkoituksena on selvittää alakoulun kolmannen luokan oppilaiden kokemuksia tablet-laitteiden käytöstä haastattelun avulla. Haastattelun kohteena oli kaksi toisistaan tablet-laitteen käytön suhteen eroavaa luokkaa. Ensimmäisellä luokista tablet-laitteet olivat pääasiallinen opetuksen ja oppimisen väline ja toisella luokista tablet-laitteita käytettiin noin kerran kuukaudessa. Haastateltavat oppilaat valikoitiin esikyselyn perusteella. Haastattelujen pohjalta, molempien luokkien oppilaiden tablet-laitteiden koulukäyttö on pitkälti samankaltaista kuin perinteisempien oppimisvälineiden käyttö. Molemmilla luokilla oli oppilaita, jotka vastasivat suosivansa sähköisten oppimisympäristöjen sijaan perinteisempiä oppimisympäristöjä ja -välineitä. Tästä huolimatta tablet-laitteiden käyttö on oppilaiden mukaan pääasiassa innostavaa sekä toimintaa helpottavaa ja nopeuttavaa. Erityisesti matikkapelit erottuivat edukseen oppilaiden haastatteluvastauksissa. Myös aiemmissa tutkimuksissa matikkapelien hyödyt ovat korostuneet. Oppilaat vastasivat haastattelussa käyttävänsä mobiililaitteita koulun ulkopuolella pääasiassa viihdekäyttöön. Suurimmat erot tulivat esiin oppilaiden välisessä yksilöllisessä vapaa-ajan mobiililaitteiden käytössä. Toisaalta mobiililaitteiden parissa käytetty aika näyttää jakavan oppilaita enemmän ja vähemmän laitteita käyttäviin. Keskeisiä luokkien välisiä eroja olivat koetut ongelmatilanteet ja ongelmanratkaisutaidot. Mobiilioppimisen ratkaisutaidot olivat parempia paljon tablet-laitteita käyttävällä luokalla. Suurin osa oppilaiden kohtaamista ongelmista on heidän vaikutusmahdollisuutensa ulottumattomissa. Laitteet aiheuttivat myös häiriöitä vähän laitteita käyttävässä luokassa. Opettajan rooli mobiilioppimisessa ja sähköisten oppimisympäristöjen käytössä nousee monin tavoin keskeiseksi ongelmanratkaisusta ja ennakoinnista lähtien aina sisältöjen ja materiaalien suunnitteluun ja laitteen käytön opastukseen asti.

Small teleoperated vehicles: study of potential use cases and empirical prototyping

This thesis researches the current state of small teleoperated devices, the need for them and developing one. Small teleoperated devices give the possibility to perform tasks that are impossible or dangerous for humans. This work concentrates on small devices and cheap components and discloses one way of developing a teleoperated vehicle, but not necessarily the optimal way. Development and the current state of teleoperation were studied by a literature review, in which the data was searched from literature as well as from the Internet. The need for teleoperated devices was mapped through a survey, where 11 professionals from variating fields were interviewed how they could utilize a teleoperated devices and with what kind of features. Also, a prototype was built as a proof of concept of small teleoperated devices. The prototype is controlled by a single-board microcomputer that also streams video to the controlling device. The video can be viewed on a display or with a head mounted display.

Pulssitettu laserablaatio mikrofluidisten kanavistojen sarjatuotantomenetelmänä

Puolijohteiden yleistyttyä vuodesta 1948 alkaen, ovat elektroniset laitteet pienentyneet jatkuvasti tehojen kuitenkin kasvaessa. Kasvaneet tehotiheydet kuitenkin vaikeuttavat laitesuunnittelua, sillä puoljohdekomponenttien suorituskyvylle ja eliniälle on oleellista lämpötilojen ja lämpötilavaihteluiden minimointi. Perinteisen ilmajäähdytyksen lähestyessä rajojaan niin kokonaistehon kuin järkevän energiatehokkuudenkin suhteen, on parhaaksi seuraavaksi teknologiaksi ennustettu kaksifaasijäähdytystä, jonka suorituskyky ja energiatehokkuus ovat vaaditulla tasolla. Kaksifaasijäähdytyksen optimaaliselle toiminnalle tärkeää on hyvin suunniteltu ja tarkasti valmistettu lämmönsiirtopinta, jota kutsutaan mikrokanavistoksi. Pulssitettu laserkaiverrus on edistynyt valmistustekniikka, jonka tarkkuus ja luotettavuus sopisivat mikrokanavistojen valmistamiseen. Laserkaiverruksella saavutettavat lopputulokset vaihtelevat kuitenkin materiaalista riippuen ja kupari – jota käytetään yleisesti lämmönjohteena – on eräs huonoimmin lasertyöstöön reagoivista materiaaleista ja siksi on oleellista selvittää laser-kaiverruksen toimivuutta kuparisten mikrokanavistojen valmistuksessa. Pulssitetun laser-kaiverruksen eri variaatioista nanosekunti-luokan pulssinpituuksilla toimivat laitteet ovat jatkuvan tuotannon kannalta paras vaihtoehto niiden hyvän tuottavuuden, saatavuuden sekä kohtuullisen alkuinvestoinnin vuoksi. Käytännön kaiverruskokeiden perusteella selvisi, että menetelmä on laatunsa ja tarkkuutensa puolesta sopiva varsinaiseen tuotantoon. Kaiverruksen tehokkuus kuparia työstettäessä on kuitenkin ennakoituakin heikompi ja niin valmistus- kuin suunnitelu-prosessikin vaativat vielä jatkotutkimusta ja -kehitystä.

Spare Part Management of Bubbling Fluidized Bed Boiler

Energy generation industry is very capital-intensive industry. Productivity and availability requirements have increased while competition and quality requirement have increased. Maintenance has a significant role that these requirements can be reached. Even maintenance is much more than repairing faults nowadays, spare parts are important part of maintenance. Large power boilers are user-specific therefore features of boilers vary from project to project. Equipment have been designed to follow the customer’s requirements therefore spare parts are mainly user-specific also. The study starts with literature review introducing maintenance, failure mechanisms, and systems and equipment of bubbling fluidized bed boiler. At the final part spare part management is discussed from boiler technology point of view. For this part of the study science publications about spare part management are utilized also some specialist from a boiler technology company and other original equipment manufacturers were interviewed. Spare part management is challenging from the boiler supplier point of view and the end user of spare parts has a responsibility of stocking items. Criticality analysis can be used for finding most critical devices of the process and spare part management shall focus to those items. Spare parts are part of risk management. Stocking spare parts is increasing costs but then high spare part availability is decreasing delay time caused by fault of item.