Item master management in the engineer-to-order supply chain

Diplomityöntavoitteena on tutkia, kuinka nimiketiedon hallinnalla voidaan parantaa kustannustehokkuutta projektiohjautuvassa toimitusketjussa. Työn kohdeyritys on Konecranes Oyj:n tytäryhtiö Konecranes Heavy Lifting Oy. Nimiketiedon hallinta liittyy läheisesti tuotetiedon hallintaan. Teoriaosassa käsitellään toimitusketjuympäristön tekijöitä, modulaarisuuden ja asiakaskohtaisuuden ongelmallisuutta sekä informaatiovirran vaikutuksia eri toiminnoissa. Yritysosassa vertaillaan konsernitason kahta liiketoiminta-aluetta strategiavalintojen, tuotteiden modulaarisuuden sekä tilaus-toimitusprosessissa liikkuvan nimikeinformaation perusteella. Diplomityön tuloksena annetaan suuntaviivat; nimikemassan eheytykseen, strategisten nimikkeiden tunnistamiseen ja määrittämiseen, nimikkeiden hallintaan sekä master-datan sijoittamiseen tietojärjestelmäympäristöön.

Energy harvesting methods for wireless sensor nodes in heavy-duty vehicles

The number of autonomous wireless sensor and control nodes has been increasing rapidly during the last decade. Until recently, these wireless nodes have been powered with batteries, which have lead to a short life cycle and high maintenance need. Due to these battery-related problems, new energy sources have been studied to power wireless nodes. One solution is energy harvesting, i.e. extracting energy from the ambient environment. Energy harvesting can provide a long-lasting power source for sensor nodes, with no need for maintenance. In this thesis, various energy harvesting technologies are studied whilst focusing on the theory of each technology and the state-of-the-art solutions of published studies and commercial solutions. In addition to energy harvesting, energy storage and energy management solutions are also studied as a subsystem of a whole energy source solution. Wireless nodes are also used in heavy-duty vehicles. Therefore a reliable, long-lasting and maintenance-free power source is also needed in this kind of environment. A forestry harvester has been used as a case study to study the feasibility of energy harvesting in a forestry harvester’s sliding boom. The energy harvester should be able to produce few milliwatts to power the target system, an independent limit switch.

Pintataistelualusten kehittämisen haasteet 2000-luvun alussa : Yhdysvaltojen laivaston Littoral Combat Ship- ja hävittäjähankkeiden laivatekniikka

Tässä diplomityössä tutkittiin Yhdysvaltojen laivaston DDG-1000-hävittäjä- ja Littoral Combat Ship (LCS) -hankkeissa kehitettävien pintataistelualusten laivateknisten ratkaisujen vaikutusta alusten ominaisuuksiin. Tutkimuksen painopiste oli laivatekniikassa, mutta tarkastelu kiinnitettiin käynnissä oleviin hankkeisiin. Aineiston keräämisen menetelmänä käytettiin kirjallisuustutkimusta. Aineisto analysoitiin aineistolähtöisesti, ja laivatekniikan analysoinnin mallina käytettiin laivan konseptisuunnittelun keskeisiä osa-alueita. Laivatekniikkaa analysoitiin vertailemalla aiempien ja uusien alusten teknisiä ratkaisuja. Tutkimusraportti laadittiin soveltamalla prosessikirjoittamista. DDG-1000- ja LCS-hankkeiden vaatimukset perustuivat varsin tarkasti määriteltyihin tehtäviin osana rannikkomerioperointia. Uusilla hankintatavoilla ei kyetty hallitsemaan hankkeiden kustannuksia. DDG-1000-hankkeen kustannusten kasvu vaikutti johtuvan toimittajien välisen kilpailun puuttumisen lisäksi lukuisista uusista teknisistä järjestelmistä ja LCS-hankkeessa nopean hankintatavan aiheuttamista tekijöistä. DDG-1000-hankkeessa päädyttiin vain kolmen aluksen hankintaan ja vanhemman DDG-51-hävittäjän tuotannon uudelleen aloittamiseen. Toistaiseksi LCS-hankkeen 55 aluksen tavoitteessa ei ole tapahtunut muutoksia. LCS-1:n runkoratkaisu on puoliliukuva teräsrunko ja LCS-2:n alumiininen trimaraanirunko. Suuresta nopeudesta johtuen LCS:ien koneistotehot ovat samaa suuruusluokkaan kuin hävittäjillä, tosin LCS-2:n kulkuvastus on pienempi kuin LCS-1:n suurella nopeudella. Hitaammilla nopeuksilla LCS:ien runkojen ja vesisuihkupropulsion hyötysuhteet arvioitiin heikommiksi kuin uppoumarunkoisella fregatilla. LCS:issä on suuret modulaarisesta taistelujärjestelmästä ja alusten ulkopuolella operoitavista järjestelmistä johtuvat lasti- ja kansitilat. LCS-2:n runkoratkaisu on erittäin vakaa. Nopeat alukset ovat herkkiä painon muutoksille. Painavamman LCS-1:n kantavuus arvioitiin alhaiseksi. LCS-2:n painoa on hallittu kevyellä rakenteella. Sen osalta epävarmuutta on aiheuttanut poikittaisten aaltokuormien kantokyky. LCS:ien taistelunkestävyys on kyseenalaistettu. DDG-1000:n sisäänpäin kallistetuilla kyljillä varustettu runkoratkaisu perustui häivevaatimuksiin. Aluksen suureen kokoon on vaikuttanut keinunnanvaimennustankkien ja kokonaan sähköisen koneiston soveltaminen. Poikkeava runkomuoto ja suuri koko ovat mahdollistaneet uudenlaisen yleisjärjestelyn suunnittelun. Sähköisellä koneistolla on päästy pienempään kaasuturbiinien lukumäärään sekä joustavaan koneistojen käyttöprofiiliin. Runkomuodon vauriovakavuus, riski alavirtausperän paineiskuihin ja epävarmuus dynaamisesta vakavuudesta suuressa aallokossa ovat aiheuttaneet epäilyksiä aluksen merikelpoisuudesta. Suhteellisen alhaisen tehon perusteella aluksen kulkuvastusominaisuudet vaikuttivat hyviltä. Sekä LCS että DDG-1000 ovat tehtäviin optimoinnista johtuen eräänlaisia erikoisaluksia, jotka eivät sellaisenaan sovi yleiskäyttöisten pintataistelualusten esikuviksi. Yleisesti ottaen tutkimuksen aikana syntyi näkemys, jonka mukaan taistelualuksen tehtävät tulisi määritellä riittävän väljästi, ja siten varmistaa, että alus on hyvä, mutta ei välttämättä paras, koko elinjaksonsa ajan.

Improving the performance of a dismounted Future Force Warrior by means of C4I2SR

This thesis comprises seven peer-reviewed articles and examines systems and applications suitable for increasing Future Force Warrior performance, minimizing collateral damage, improving situational awareness and Common Operational Picture. Based on a literature study, missing functionalities of Future Force Warrior were identified and new ideas, concepts and solutions were created as part of early stages of Systems of Systems creation. These introduced ideas have not yet been implemented or tested in combat and for this reason benefit analyses are excluded. The main results of this thesis include the following: A new networking concept, Wireless Polling Sensor Network, which is a swarm of a few Unmanned Aerial Vehicles forming an ad-hoc network and polling a large number of fixed sensor nodes. The system is more robust in a military environment than traditional Wireless Sensor Networks. A Business Process approach to Service Oriented Architecture in a tactical setting is a concept for scheduling and sharing limited resources. New components to military Service Oriented Architecture have been introduced in the thesis. Other results of the thesis include an investigation of the use of Free Space Optics in tactical communications, a proposal for tracking neutral forces, a system for upgrading simple collaboration tools for command, control and collaboration purposes, a three-level hierarchy of Future Force Warrior, and methods for reducing incidents of fratricide.

Economical potential of controlling charging of electric vehicles by using price signal

The number of electric vehicles grows continuously and the implementation of charging electric vehicles is an important issue for the future. Increasing amount of electric vehicles can cause problems to distribution grid by increasing peak load. Currently charging of electric vehicles is uncontrolled, but as the amount of electric vehicles grows, smart charg-ing (controlled charging) will be one possible solution to handle this situation. In this thesis smart charging of electric vehicles is examined from electricity retailers` point of view. The purpose is to find out plausible saving potentials of smart charging, when it´s controlled by price signal. Saving potential is calculated by comparing costs of price signal controlled charging and uncontrolled charging.

Engineer-to-order -toimitusketjun kilpailutekijät ja niiden suorituskyvyn mittaaminen

Kandidaatintyön tavoitteena on tutkia engineer-to-order -toimitusketjun tyypillisiä tärkeimpiä kilpailutekijöitä sekä esittää esimerkkiratkaisu siitä, millaisella suorituskyvyn mittaristolla engineer-to-order toimitusketjua voidaan ohjata kohti tärkeimpien kilpailutekijöiden vahvistamista. Työssä luodaan katsaus ETO -ympäristön erityispiirteisiin ja esitetään tekijöitä, joita suorituskyvyn mittaamisessa tulisi huomioida tässä ympäristössä.

Engineer-to-order tuotteen ja tuotannon kehittäminen kohti massakustomointia

Tämän kandidaatinyön tavoitteena on selvittää keinoja joilla ETO-yhtiö voi kehittää tuotettaan ja tuotantoaan kohti massakustomointi. Lisäksi selvitetään mitkä asiat vaikuttavat asiakastilauksen kytkentäpisteen asettamiseen siirtyessä massakustomointiin. Työ on tehty kirjallisuuskatsauksena. Esitettyjen tietojen ja tulosten pohjana on alan kirjallisuus sekä julkaistut artikkelit. Työn perusteella voidaan todeta että parhaimmat keinot massakustomoinnin tavoitteluun ETO-yhtiölle ovat; tuotannon ja tuotteiden kehittäminen siten että pystytään hyödyntämään modularisointia ja komponenttien standardointia, lisäksi tuotesuunnitteluun käytettävää aikaa tulee vähentää automatisoimalla tuotesuunnittelua tai käyttämällä standardi suunnitelmia. ETO-yhtiössä siirtyessä massakustomointiin tulee asiakastilauksen kytkentäpisteen paikkaa asetettaessa ottaa huomioon tuotannon ja suunnittelun ulottuvuus kytkettynä asiakkaan vaatimuksiin.

Real-time simulation of multibody systems with applications for working mobile vehicles

This dissertation describes an approach for developing a real-time simulation for working mobile vehicles based on multibody modeling. The use of multibody modeling allows comprehensive description of the constrained motion of the mechanical systems involved and permits real-time solving of the equations of motion. By carefully selecting the multibody formulation method to be used, it is possible to increase the accuracy of the multibody model while at the same time solving equations of motion in real-time. In this study, a multibody procedure based on semi-recursive and augmented Lagrangian methods for real-time dynamic simulation application is studied in detail. In the semirecursive approach, a velocity transformation matrix is introduced to describe the dependent coordinates into relative (joint) coordinates, which reduces the size of the generalized coordinates. The augmented Lagrangian method is based on usage of global coordinates and, in that method, constraints are accounted using an iterative process. A multibody system can be modelled as either rigid or flexible bodies. When using flexible bodies, the system can be described using a floating frame of reference formulation. In this method, the deformation mode needed can be obtained from the finite element model. As the finite element model typically involves large number of degrees of freedom, reduced number of deformation modes can be obtained by employing model order reduction method such as Guyan reduction, Craig-Bampton method and Krylov subspace as shown in this study The constrained motion of the working mobile vehicles is actuated by the force from the hydraulic actuator. In this study, the hydraulic system is modeled using lumped fluid theory, in which the hydraulic circuit is divided into volumes. In this approach, the pressure wave propagation in the hoses and pipes is neglected. The contact modeling is divided into two stages: contact detection and contact response. Contact detection determines when and where the contact occurs, and contact response provides the force acting at the collision point. The friction between tire and ground is modelled using the LuGre friction model, which describes the frictional force between two surfaces. Typically, the equations of motion are solved in the full matrices format, where the sparsity of the matrices is not considered. Increasing the number of bodies and constraint equations leads to the system matrices becoming large and sparse in structure. To increase the computational efficiency, a technique for solution of sparse matrices is proposed in this dissertation and its implementation demonstrated. To assess the computing efficiency, augmented Lagrangian and semi-recursive methods are implemented employing a sparse matrix technique. From the numerical example, the results show that the proposed approach is applicable and produced appropriate results within the real-time period.

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.