Sisäisten materiaalivirtojen jäljitettävyys osana yrityksen hankintatoimen laatua

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on sisäisten materiaalivirtojen jäljittäminen Cloetta Fazer Suklaa Oy:ssä. Työssä selvitetään yrityksen jäljitettävyyden nykytila case-raaka-aineiden ja case-tuotteiden osalta niillä osastoilla, joilla kyseisiä raaka-aineita ja tuotteita käsitellään. Tämä tutkimus perustuu teemahaastatteluihin, case-tutkimuksiin ja omiin havaintoihin yrityksen eri osastoilla. Jäljitettävyyden nykytilan selvittämisen jälkeen saadaan selville mahdolliset, niin sanotut "aukkopaikat" jäljitettävyysketjussa yrityksen sisällä. Työn teoriaosuudessa tarkastellaan jäljitettävyyttä osana koko yrityksen ja hankintatoimen laadun osana. Total Quality Management, laatujohtaminen ja Total Quality Control ovat teorioita, joihin työn teoriaosuus pohjautuu. Tutkimus osoittaa, että jäljitettävyyden nykytila on kohtuullisen hyvä case yrityksessä, Cloetta Fazer Suklaa Oy:ssä. Kuitenkin kannattaa harkita mahdollisia parannuksia, jotta jäljitettävyyden astetta saadaan edelleen kohotettua. Mitä tulee jäljitettävyystilanteisiin eräseurattavia raaka-aineita on yksinkertaisempi jäljittää kuin ei-eräseurattavia raaka-aineita, koska eräseurattavien raaka-aineet kuuluvat SAP-toiminnnanohjausjärjestelmään kun taas ei-eräseurattavat raaka-aineet perustuvat pääasiassa manuaalisiin dokumentteihin.

Hankintatoimen mittarit ja Balanced Scorecard kunnossapitopalveluyrityksessä

Tutkimuksen tavoitteena oli löytää sopivia suorituskyvyn mittareita kunnossapitopalveluyrityksen hankintatoimeen. Mittarivalinnat rajattiin käsittelemään toimittajien hallintaa, hintakehityksen ja maksujen hallintaa sekä ostotyön onnistumista. Tutkimuksessa selvitettiin myös, mihin hankintatoimen tekijöihin esimerkkiyrityksen sisäiset asiakkaat eivät olleet tyytyväisiä. Sovellettavaksi suorituskykymittaristoksi valittiin Balanced Scorecard. Materiaalihallinnon sisäiset asiakkaat kokivat asiakastyytyväisyyden ongelmakohdiksi hankintatoimen luotettavuuden, ostajan palvelualttiuden, saatavilla olon, yhteisen toiminnansuunnittelun ja ongelmista tiedottamisen puutteen, melko pitkät toimitusajat sekä hitaat varaston täytöt. Hankintatoimen ongelmakohdiksi ostajien haastatteluissa nousivat koulutuksen ja yhteisen toiminnansuunnittelun puute sekä pienten ostotilausten ja pienten toimittajien suuri määrä. Nämä tekijät huomioitiin tietyiltä osin myös mittarivalinnoissa. Materiaalihallintoon rakennettu Balanced Scorecard sopii osaston tämän hetkiseen tilanteeseen. Mittariston viidessä näkökulmassa mittareita on lukumäärältään kattavasti; Balanced Scorecard toimii enemmänkin seurantajärjestelmänä. Ajan kuluessa todennäköisesti keskitytään vain tärkeimpiin mittareihin jolloin järjestelmän ohjaavampi vaikutus korostuu. Kun mittareissa on saavutettu jatkuvaa parantumista, kannattaa harkita uusien mittareiden ja näkökulmien valintaa. Materiaalihallintoon luotiin myös yleinen Excel- tiedosto, johon merkitään kunkin mittarin sen hetkiset arvot ja josta niiden kehitystä seurataan säännöllisesti. Tutkimustyyppi työssä on konstruktiivinen. Tutkimuksen aineisto kerättiin sisäisten asiakkaiden ja ostajien teemahaastattelulla käyttäen kvalitatiivisia tutkimusmenetelmiä. Tutkimuksessa haastateltiin esimerkkiyrityksen materiaalihallinnon kaksi ostajaa sekä 21 sisäistä asiakasta, jotka ovat työnsä puolesta yhteydessä materiaalihallintoon.

Tasapainotettu tuloskortti energiayhtiön strategisena työvälineenä

Tutkimuksen tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa tasapainotetun mittariston rakentamisprojekti Kotkan Energia Oy:ssä. Mittaristosta oli tarkoitus luoda ylimmän johdon käyttöön työväline, jota voidaan hyödyntää suorituskyvyn seuraamisen lisäksi myös organisaation strategisessa ohjauksessa. Rakennetun mittariston perustana käytettiin Kaplanin ja Nortonin kehittämää Balanced Scorecardia, jossa strategista suorituskykyä tarkastellaan talouden, asiakkaiden, sisäisten prosessien sekä innovatiivisuuden ja oppimisen näkökulmista. Tutkimusmetodologiana käytettiin konstruktiivista lähestymistapaa. Mittaristoprojektin tuloksena Kotkan Energia Oy:lle luotiin tasapainotettu tuloskortti, joka pohjautuu yhtiön missioon, visioon ja strategiaan. Tuloskortin näkökulmiin määritettiin kriittisten menestystekijöiden perusteella mittarit, jotka jaoteltiin varsinaisiin mittareihin, seurantamittareihin ja valmisteilla oleviin mittareihin. Varsinaisille mittareille asetettiin sekä lyhyen että pitkän tähtäimen tavoitteet. Mittaristoa ja mittareita analysoitiin useista näkökulmista projektin eri vaiheissa. Mittareihin liittyvät tiedot dokumentoitiin mittarikuvauksiin. Mittareille määritettiin raportointitaajuudet ja –ajankohdat. Lisäksi tutkittiin mittaritietojen vertailtavuutta muihin organisaatioihin. Projektin osana yhtiön intranet-sivuille luotiin käyttöliittymä, jonka avulla yhtiön koko henkilöstö pystyy hyödyntämään mittariston tietoja. Mittariston viimeistelyyn ja kehittämiseen liittyvät ideat muotoiltiin jatkosuunnitelmiksi.

Sähköisen liikkeenohjauskäytön mitoitus, käyttöönoton dokumentointi ja pakkauslinjasovellukset

Frequency converters have started to gain new market areas in the field of motion control applications. The communication and control properties of frequency converters have reached the properties of traditional servo amplifiers during the past few years. In this thesis a motion control system was examined. This particular system consists of frequency converters, permanent magnet synchronous motors and linear belt drives. The properties and prerequisites for packing are discussed. A test setup was build and measurement sets were done to examine the performance of the system. Speed and accuracy measurements were done in all three dimensions. Based on the measurement results applicability of the system for packing industry was evaluated.

Rakennusprojektin laadunvarmistuksen automatisointi mobiiliteknologialla

Rakennusprojekteissa yksi haastava osa-alue on laadunvarmistus: Suomen elementtitehtailla se tapahtuu tällä hetkellä käsityöllä, eikä automaatiota käytetä. Lappeenrannan teknillisen yliopiston Mobilding-hankkeessa rakennuselementteihin upotetaan radiotunnisteita, joiden avulla elementit voidaan tunnistaa langattomasti ja yksilöllisesti, sekä yhdistää tietojärjestelmän tietoon. Käyttäen hyväksi kykyä tunnistaa elementit sähköisesti, tässä diplomityössä keskitytään ratkaisemaan laadunvarmistuksen haastetta automatisoimalla prosessia. Työssä kartoitetaan laadunvarmistuksen nykytila rakennusteollisuudessa ja sen pohjalta suunnitellaan ja tuotetaan laadunvarmistusjärjestelmä. Toteutettava järjestelmä kykenee havainnoimaan poikkeuksia reaktiona käyttäjien syötteeseen ja valvomaan projektin aikataulutusta käyttäen hyväksi elementtien tilatietoja. Havaituista poikkeuksista tiedotetaan automaattisesti. Järjestelmään toteutetaan rajapinta Web Service-teknologioilla, jolloin sitä voidaan käyttää matkapuhelimella. Työn tuloksena saatavaa järjestelmää testataan pilottihankkeissa ja siitä saadaan pohja laadunvarmistuksen jatkokehitykselle.

Competitor comparison: variable speed drives in pumping applications

As the world’s energy demand is increasing, a durable solution to control it is to improve the energy efficiency of the processes. It has been estimated that pumping applications have a significant potential for energy savings trough equipment or control system changes. For many pumping application the use of a variable speed drive as a process control element is the most energy efficient solution. The main target of this study is to examine the energy efficiency of a drive system that moves the pump. In a larger scale the purpose of this study is to examine how the different manufacturers’ variable speed drives are functioning as a control device of a pumping process. The idea is to compare the drives from a normal pump user’s point of view. The things that are mattering for the pump user are the efficiency gained in the process and the easiness of the use of the VSD. So some thought is given also on valuating the user-friendliness of the VSDs. The VSDs are compared to each other also on the basis of their life cycle energy costs in different kind of pumping cases. The comparison is made between ACS800 from ABB, VLT AQUA Drive from Danfoss, NX-drive from Vacon and Micromaster 430 from Siemens. The efficiencies are measured in power electronics laboratory in the Lappeenranta University of Technology with a system that consists of a variable speed drive, an induction motor with dc-machine, two power analyzers and a torque transducer. The efficiencies are measured as a function of a load at different frequencies. According to measurement results the differences between the measured system efficiencies on the actual working area of pumping are on average few percent units. When examining efficiencies at the whole range of different loads and frequencies, the differences get bigger. At low frequencies and loads the differences between the most efficient and the least efficient systems are at the most about ten percent units. At the most of the tested points ABB’s drive seem to have slightly better efficiencies than the other drives.

Tunkeuman hallinta MIG/MAG-hitsauksessa

MIG/MAG-hitsaukselle tyypillinen ominaispiirre, valokaaren itsesäätyvyys, saavutetaan vakiojännitelähdettä käyttämällä. Valokaaren sisäisen säätömekanismin ansiosta kaarenpituus pysyy vakiona, vaikka hitsauspolttimen ja työkappaleen välinen etäisyys vaihtelisi hitsauksen aikana. Vakiojännitelähteen käyttäminen aiheuttaa kuitenkin kaaritehon vaihtelua vapaalankapituuden muuttuessa. Vapaalangan kasvaessa liian pitkäksi kaariteho laskee niin alas, ettei se enää riitä sulattamaan tarpeeksi perusainetta railon kyljissä. Tämän seurauksena hitsausliitokseen syntyy erilaisia liittymävirheitä. Käsinhitsauksessa vapaalangan pituus saattaa polttimen epävakaasta kuljetuksesta johtuen vaihdella erityisesti kokemattomilla hitsaajilla. Mekanisoidussa ja automatisoidussa hitsauksessa railojen mitta- ja muotopoikkeamat aiheuttavat vapaalankapituuden vaihtelua. Poikkeamia syntyy kaikissa hitsausrailojen esivalmistusvaiheissa. Lisäksi lämmöntuonnin aiheuttamat muodonmuutokset kappaleissa lisäävät poikkeamia railonsovituksessa hitsauksen aikana. Ongelma on useimmiten ratkaistavissa railonseurantaa käyttämällä. Railonseurantajärjestelmät ovat kuitenkin kalliita, eivätkä ne toimi luotettavasti kaikissa olosuhteissa. Diplomityössä tutkittiin uutta MIG/MAG-hitsauksen reaaliaikaiseen tunkeuman hallintaan kehitettyä säätöjärjestelmää. Työn tavoitteina olivat säätöjärjestelmän luotettavan toiminnan takaavien reunaehtojen ja kosketussuutinetäisyyden suositusrajojen määrittäminen. Tavoitteiden täyttämiseksi työn kokeellisessa osiossa suoritettiin laaja hitsauskokeiden sarja, jossa hitsattavina materiaaleina käytettiin seostamatonta ja runsasseosteista terästä.

Automaatiojärjestelmän kenttäväyläratkaisun modernisointi

Diplomityössä suunniteltiin menetelmä automaatiojärjestelmän kenttäväylän modernisoimiseksi. Kenttäväylä on Honeywellin arkkitehtuuria ja uuden ratkaisun tulee olla yhteensopiva vanhan kanssa. Uudessa suunnitelmassa kenttäväylän sanomaliikenne toteutetaan FPGA-piiriin sulautettavalla sarjaliikenne-IP-lohkolla aikaisemman diskreetin sarjaliikennepiirin sijaan. Työssä määritettiin kenttäväyläarkkitehtuurille uudet rajapinnat ja osakokonaisuudet, jotka tulevat käyttöön uudessa kenttäväylässä. Työssä osoitettiin että kenttäväylän toiminnot voidaan suorittaa kaupallisella sarjaliikenne-IP-lohkolla ja että se voidaan sulauttaa osaksi kenttäväylälaitetta.

Yksiköiden toimintatapojen mittaus ja yhtenäistäminen sahayrityksessä

Diplomityön tarkoituksena oli selvittää uuden tuotannonsuunnitteluohjelman vaatimukset käyttäjien näkökulmasta sekä pyrkiä laatimaan ehdotus yhtenäisestä toimintatavasta eri tuotantoyksiköille. Aluksi esiteltiin tietojärjestelmien hankkimisessa huomioitavia seikkoja, jonka jälkeen kuvattiin uudelle tuotannonsuunnitteluohjelmalle asetettuja vaatimuksia. Vaatimukset oli selvitetty haastattelemalla yksiköiden henkilöstöä ja havainnoimalla heidän päivittäistä työskentelyään. Haastattelun ja havainnoinnin avulla tutustuttiin myös yksiköiden nykyisiin toimintatapoihin. Tämän jälkeen käsiteltiin työn tuottavuuden teoriaa ja mitattiin tuotantoyksiköiden eri henkilöstöryhmien työn tuottavuuksia. Mittaamisen tarkoituksena oli auttaa selvittämään yhdessä toimintatapojen vertailun kanssa parhaita tapoja toimia. Tutkimuksessa havaittiin selkeitä eroja työn tuottavuuksissa eri tuotantoyksiköiden välillä. Todettiin, että erojen syihin tulee kiinnittää huomiota ja pyrkiä pienentämään niitä esimerkiksi omaksumalla paremman työn tuottavuuden omaavan tuotantoyksikön toimintatavat. Todettiin myös, että uuden tuotannonsuunnitteluohjelman käyttöönotto on selkein keino yhtenäistää tuotantoyksiköiden toimintatapoja. Työn tuloksena laadittiin määrittely tuotannonsuunnitteluohjelmalle asetettavista vaatimuksista, joka tulee toimimaan jatkossa ohjelman kehittämisen pohjana. Työssä luotiin myös ehdotus yhtenäisestä tavasta toimia, jota tulee kuitenkin vielä työstää ja keskustella sen sisällöstä eri tuotantolaitosten edustajien kanssa

Mikrokontrolleriohjaus led-ryhmälle

Luonnonvarojen ehtyminen ja ympäristön saastuminen on luonut kysyntää uusille, energiaa säästäville ja ympäristöystävällisille teknologioille. Valaistuksessa tällainen teknologia on led-tekniikka. Led-tekniikalla on useita etuja verrattuna kilpaileviin tekniikoihin kuten pitkä elinikä, ympäristöystävällisyys ja mekaaninen kestävyys. Ledejä käytetään nykyään laajalti erilaisissa erikoissovelluksissa, erityisesti jos vaatimuksena on valon värillisyys. Näihin päiviin asti ledien hinta ja heikko valontuotto ovat rajoittaneet led-valaisimien yleistymistä hehkulamppujen ja muiden valaisintyyppien korvaajina. Tekniikan nopea kehittyminen on tehnyt led-tekniikasta varteenotettavan vaihtoehdon myös yleisvalaistukseen. Uusimpien valkoisten ledien valotehokkuus on 2 - 5 -kertainen hehkulamppuun verrattuna. Led-tekniikassa on vielä paljon käyttämätöntä potentiaalia, tulevaisuudessa päästäneen 10 - 15 -kertaiseen valotehokkuuteen hehkulamppuun verrattuna. Työssä suunnitellaan mikrokontrolleripohjainen ohjausjärjestelmä valkoista valoa tuottavalle led-valaisimelle, jonka värisävyä ja kirkkautta käyttäjä voi säätää. Valkoinen valo synnytetään sekoittamalla neljän erivärisen led-rivin valoa. Mikrokontrolleri ohjaa kutakin led-riviä väriensekoitusteoriaan perustuen. Mikrokontrolleriohjaus huomioi myös ledien optisten ominaisuuksien muutokset lämpötilan suhteen. Mikrokontrolleriohjauksen suorituskyky todetaan käytännön mittauksilla.

Jakelulogistiikan kustannustehokkuuden kehittäminen

Tämän diplomityön päätavoite on selvittää keinoja Woikoski Oy:n jakelulogistiikan kustannustehokkuuden kehittämiseksi. Päätavoite voidaan jakaa osatavoitteisiin, joita ovat varastonohjauksen kehittäminen ja jakelun kuljetustoimintojen tehostaminen. Varastoinnin nykytilaa arvioitiin ABC-analyysin avulla. Saatujen tulosten pohjalta määritettiin luokkakohtaiset varastonohjaussäännöt ja kiertonopeustavoitteet, jotka yhdessä muodostavat yritykselle varastopolitiikan. Havaitut ongelmat kulminoituivat jatkuvan varastoseurannan puuttumiseen, suuriin varastotasoihin sekä kysynnänhallinnan puutteisiin. Toimenpidesuosituksina yrityksen tulee investoida tehokkaaseen varastonhallintajärjestelmään sekä aloittaa systemaattinen kysynnän ennustaminen. Kuljetuksiin liittyviksi toimenpiteiksi ehdotetaan runko- ja jakelukuljetusten reittien sekä jakelualueiden optimointia ja tuloksena saadun jakelumallin käyttöönottoa. Nykyistä jakelurahtien hinnoittelua suositellaan tarkennettavaksi siten, että jakelukustannuksia ja toimitusmääriä eritellään nykyistä tarkemmin ja asiakkaille kohdistetaan rahtikustannuksia todenmukaisin perustein. Lisäksi logistiikkatoimintaa tulee yhtenäistää eri toimipaikkojen kesken ja toimintojen mittaamista on tehostettava organisaatiossa.

Robottihitsauksen kokonaisvaltainen tehostaminen

Diplomityö on osa KaskiTec 2010 projektia. Työn tavoitteena oli tehostaa Lametal Oy:n hitsausrobotin käyttöä. Tehostamisella pyrittiin robotin käyttöasteen ja tuottavuuden kohottamiseen ja sitä kautta parantamaan investoinnin kannattavuutta. Työ on jaettu teoriaosaan ja soveltavaan osaan. Teoriaosassa käsitellään yleisesti robottihitsausta ja hitsauksen tuottavuutta. Lähdeaineistona on käytetty alan kirjallisuutta. Soveltavassa osassa käsitellään työn käytännön osuutta yrityksessä. Työn alkuvaiheessa kartoitettiin yrityksen lähtötilanne, selvitettiin pahimmat ongelmakohdat ja etsittiin ongelmiin parannuskeinoja. Tutkimusmenetelminä yrityksessä käytettiin havainnointia, henkilöhaastatteluita sekä tilastollisia ja laskennallisia menetelmiä. Seurattavaksi valittiin tuottavuuden tunnuslukuja, joiden perusteella voitiin arvioida tehostamistoimenpiteiden vaikutuksia. Yrityksessä kartoitettujen ongelmien perusteella ryhdyttiin nostamaan robotin käyttöastetta, kehittämään tuotannonohjausta, robotin materiaalivirtoja ja layoutia. Käyttöastetta nostettiin viemällä robotille uusia hitsattavia tuotteita. Työssä selvitettiin yrityksessä jo olemassa oleva tuotannonohjausjärjestelmän soveltuvuus hitsausrobotin ohjaukseen. Materiaalivirtojen sujuvuutta ja layoutia kehitettiin yhdessä muiden KaskiTec- projektin osapuolten kanssa.

Kalman Filtering in Online Paper Quality Assessment

Controlling the quality variables (such as basis weight, moisture etc.) is a vital part of making top quality paper or board. In this thesis, an advanced data assimilation tool is applied to the quality control system (QCS) of a paper or board machine. The functionality of the QCS is based on quality observations that are measured with a traversing scanner making a zigzag path. The basic idea is the following: The measured quality variable has to be separated into its machine direction (MD) and cross direction (CD) variations due to the fact that the QCS works separately in MD and CD. Traditionally this is done simply by assuming one scan of the zigzag path to be the CD profile and its mean value to be one point of the MD trend. In this thesis, a more advanced method is introduced. The fundamental idea is to use the signals’ frequency components to represent the variation in both CD and MD. To be able to get to the frequency domain, the Fourier transform is utilized. The frequency domain, that is, the Fourier components are then used as a state vector in a Kalman filter. The Kalman filter is a widely used data assimilation tool to combine noisy observations with a model. The observations here refer to the quality measurements and the model to the Fourier frequency components. By implementing the two dimensional Fourier transform into the Kalman filter, we get an advanced tool for the separation of CD and MD components in total variation or, to be more general, for data assimilation. A piece of a paper roll is analyzed and this tool is applied to model the dataset. As a result, it is clear that the Kalman filter algorithm is able to reconstruct the main features of the dataset from a zigzag path. Although the results are made with a very short sample of paper roll, it seems that this method has great potential to be used later on as a part of the quality control system.

Electrical machine in a Hybrid Electrical Vehicle

Hybrid electric vehicles (HEV) have attracted very much attention during the latest years. Increasing environmental concern and an increase in fuel prices are key factors for the growing interest towards the HEV. In a hybrid electric vehicle the power train consists of both a mechanical power system and an electric power transmission system. The major subsystems in the mechanical power system are the internal combustion engine which powers the vehicle; electric power transmission including an energy storage, power electronic inverter, hybrid control system; the electric motor drive that runs either in the generating mode or in the motoring mode to process the power flow between the energy storage and the electrical machine. This research includes two advanced electric motors for a parallel hybrid: induction machine and permanent magnets synchronous machine. In the thesis an induction motor and a permanent magnet motor are compared as propulsion motors. Electric energy storages are also studied.

Salient Pole Synchronous Machine Modelling in an Industrial Direct Torque Controlled Drive Application

Synchronous motors are used mainly in large drives, for example in ship propulsion systems and in steel factories' rolling mills because of their high efficiency, high overload capacity and good performance in the field weakening range. This, however, requires an extremely good torque control system. A fast torque response and a torque accuracy are basic requirements for such a drive. For large power, high dynamic performance drives the commonly known principle of field oriented vector control has been used solely hitherto, but nowadays it is not the only way to implement such a drive. A new control method Direct Torque Control (DTC) has also emerged. The performance of such a high quality torque control as DTC in dynamically demanding industrial applications is mainly based on the accurate estimate of the various flux linkages' space vectors. Nowadays industrial motor control systems are real time applications with restricted calculation capacity. At the same time the control system requires a simple, fast calculable and reasonably accurate motor model. In this work a method to handle these problems in a Direct Torque Controlled (DTC) salient pole synchronous motor drive is proposed. A motor model which combines the induction law based "voltage model" and motor inductance parameters based "current model" is presented. The voltage model operates as a main model and is calculated at a very fast sampling rate (for example 40 kHz). The stator flux linkage calculated via integration from the stator voltages is corrected using the stator flux linkage computed from the current model. The current model acts as a supervisor that prevents only the motor stator flux linkage from drifting erroneous during longer time intervals. At very low speeds the role of the current model is emphasised but, nevertheless, the voltage model always stays the main model. At higher speeds the function of the current model correction is to act as a stabiliser of the control system. The current model contains a set of inductance parameters which must be known. The validation of the current model in steady state is not self evident. It depends on the accuracy of the saturated value of the inductances. Parameter measurement of the motor model where the supply inverter is used as a measurement signal generator is presented. This so called identification run can be performed prior to delivery or during drive commissioning. A derivation method for the inductance models used for the representation of the saturation effects is proposed. The performance of the electrically excited synchronous motor supplied with the DTC inverter is proven with experimental results. It is shown that it is possible to obtain a good static accuracy of the DTC's torque controller for an electrically excited synchronous motor. The dynamic response is fast and a new operation point is achieved without oscillation. The operation is stable throughout the speed range. The modelling of the magnetising inductance saturation is essential and cross saturation has to be considered as well. The effect of cross saturation is very significant. A DTC inverter can be used as a measuring equipment and the parameters needed for the motor model can be defined by the inverter itself. The main advantage is that the parameters defined are measured in similar magnetic operation conditions and no disagreement between the parameters will exist. The inductance models generated are adequate to meet the requirements of dynamically demanding drives.