Remote Condition Monitoring and Asset Management in Offshore Power Systems

Condition monitoring systems for physical assets are constantly becoming more and more common in the industrial sector. At the same time an increasing portion of asset monitoring systems are being remotely supported. As global competitors are actively developing solutions for condition monitoring and condition-based maintenance, which it enables, Wärtsilä too feels the pressure to provide customers with more sophisticated condition-based maintenance solutions. The main aim of this thesis study is to consider Wärtsilä remote condition monitoring solutions and how they relate to similar solutions from other suppliers and end customers’ needs, in the context of offshore assets. A theoretical study is also included in the thesis, where the concepts of condition monitoring, condition-based maintenance, maintenance management and physical asset management are introduced.

Aging based maintenance and reinvestment scheduling of electric distribution

The maintenance of electric distribution network is a topical question for distribution system operators because of increasing significance of failure costs. In this dissertation the maintenance practices of the distribution system operators are analyzed and a theory for scheduling maintenance activities and reinvestment of distribution components is created. The scheduling is based on the deterioration of components and the increasing failure rates due to aging. The dynamic programming algorithm is used as a solving method to maintenance problem which is caused by the increasing failure rates of the network. The other impacts of network maintenance like environmental and regulation reasons are not included to the scope of this thesis. Further the tree trimming of the corridors and the major disturbance of the network are not included to the problem optimized in this thesis. For optimizing, four dynamic programming models are presented and the models are tested. Programming is made in VBA-language to the computer. For testing two different kinds of test networks are used. Because electric distribution system operators want to operate with bigger component groups, optimal timing for component groups is also analyzed. A maintenance software package is created to apply the presented theories in practice. An overview of the program is presented.

Ehkäisevän mekaanisen kunnossapidon nykytilanne, kehittäminen ja raportointi paperi- ja kartonkitehtaalla

Työn tarkoituksena on tutkia Empower Oy:n tuottamaa Storan Enson Anjalankosken paperi- ja kartonkitehtaiden ehkäisevää kunnossapitoa. Työ rajataan koskemaan mekaanista kunnossapitoa. Kunnossapitopalveluliiketoiminta asettaa vaatimuksia toiminnan raportoimiselle. Kuukausittain toimitettavaan asiakasraporttiin haluttiin lisätä kohta ehkäisevästä kunnossapidosta. Ongelmaksi muodostui kuitenkin se, mitä ja miten siitä tulisi raportoida. Työn teoriaosassa käydään läpi pintapuolisesti palveluliiketoimintaa. Kunnossapidosta on esitetty perusteoriaa, vikaantumismallit, kunnossapidon tunnusluvut ja kunnossapidon vaikutus tuotannon kokonaistehokkuuteen. Tämän jälkeen käydään läpi kunnossapitolajit ja keskitytään nimenomaan ehkäisevään kunnossapitoon. Ehkäisevä kunnossapito on jaettu karkeasti jaksotettuun ja kuntoon perustuvaan kunnossapitoon. Ehkäisevässä kunnossapidossa painotetaan oman toiminnan analysointia ja pyrkimystä jatkuvaan parantamiseen. Kunnossapidon toimintamalleja on tarkasteltu, jotta ymmärrettäisiin syyt, miksi kunnossapitoa tehdään ja mihin sillä pyritään. Työssä käydään läpi Inkeroisissa tehtävien ennakkohuoltotöiden teoriaa ja tarkastellaan tehtävien käytännön suorittamista. Lopuksi pohditaan ehkäisevän kunnossapidon raportointiin käytettävää tunnuslukua ja esitetään parannusehdotus nykyiseen raportointiin.

Älykäs kunnossapito

Valmistuksen ajatusmallin siirtyessä kohti kestävän kehityksen yhteiskuntaa, on kunnossapidon roolin täytynyt siirtyä kohti elinkaarilähtöistä ajattelua. Uusien ajattelutapojen lisäksi älykkäiden teknologioiden kehittymisen sekä liiketoiminnan integraation tarpeen lisääntymisen myötä on kehittynyt uusi kunnossapidon konsepti, älykäs kunnossapito. Työn tavoitteena on esitellä älykästä kunnossapitoa ja sen kehitystä eri näkökulmista, selvittää sen teollista käyttöä ja tutkimusta sekä arvioida sen ominaisuuksia ja tulevaisuutta. Työ on tehty Lappeenrannan teknillisen yliopiston tuotantotalouden koulutusohjelmalle. 2000-luvun alussa ensimmäisen kerran kirjallisuudessa esiintyneellä konseptilla on useita määrittelyjä, jotka vaihtelevat tarkasteltavan näkökulman mukaan. Älykkään kunnossapidon voidaan kuitenkin nähdä perustuvan älykkäillä teknologioilla toteutettuun laitteiden ja komponenttien valvontaan sekä kunnossapidon integraatioon tuotannon kanssa. Työn merkittävimpinä tuloksina voidaan pitää älykkään kunnossapidon ominaisuuksia, käyttöä sekä kyvykkyyksiä ja haasteita. Älykäs kunnossapito on kestävän kehityksen edistäjä, strateginen päätöksenteon apuväline sekä kilpailukyvyn parantaja. Suurista hyödyistä huolimatta ei sen käyttö ole vielä teollisuudessa suurta.

Painelaitteiden kunnonvalvonta ja kemikaaliputkistojen rakennuttaminen

Painelaitteet ja kemikaaliputkistot ovat yleisiä varsinkin kemian alan yrityksissä. Omista-jan ja haltijan on tiedettävä niihin liittyvä lainsäädäntö, ja osattava soveltaa niitä käytän-töön. Työssä on selvitetty painelaitteisiin ja kemikaaliputkistoihin liittyvän lainsäädännön olen-naisin sisältö. Nykyisin painelaitteiden määräaikaistarkastuksia voidaan korvata painelait-teen seurannalla ja kunnonvalvontajärjestelmällä. Mitä se käytännössä tarkoittaa, ja onko Suomessa mahdollisuutta kuinka laajasti hyödynnetty? On tärkeää tuntea painelaitteiden ja kemikaaliputkistojen vikaantumismekanismit ja kunnonvalvontamenetelmät, jotta yritys voi luoda omaan toimintaympäristöön soveltuvan kunnonvalvontajärjestelmän tai paine-laitteiden seurannan. On pyrittävä siihen, että ongelmat havaitaan, ennen kuin vaurio syn-tyy. Kunnonvalvontajärjestelmän luomiseen ja ylläpitoon voidaan hyödyntää painelaittei-den riskiperusteiseen kunnossapitoon ja tarkastukseen tarkoitettua menettelyä. Työssä on tarkemmin käyty läpi menettelyn sisältö. Kustannustehokkuus ja tuotantolaitteiden käytettävyys ovat nousseet tärkeiksi osa-alueiksi kilpailukyvyn takaamiseksi. Painelaitteiden tarkastuksista ja muista painelaitteisiin ja ke-mikaaliputkistoihin liittyvistä ennakkohuolloista syntyvät kustannukset ovat merkittäviä. Näihin kohdistuvia kustannussäästöjä voidaan saavuttaa monin keinoin huonontamatta kuitenkaan turvallisuutta. Työssä on selvitetty kohdeyrityksen painelaitteet ja kemikaali-putkistot. Lisäksi on käyty läpi nykyinen tarkastusjaksotus, keskeisimmät viat ja tarkastuk-siin liittyvää kustannushistoriaa. Lopputuloksena on syntynyt esiselvitys ja kemikaaliputkistojen hankkimista helpottavaa tietoa. Esiselvityksen avulla kohdeyritys voi yhdessä kunnossapitoyrityksen kanssa laatia strategian painelaitteiden kunnossapidolle ja tarkastuksille. Merkittäviä kustannussäästöjä on saavutettavissa ehdotetuilla jatkotoimenpiteillä, vaikka päädyttäisiin edelleen painelait-teiden tarkastuksien osalta noudattamaan olemassa olevaa käytäntöä.

Industry specific lifecycle services for process critical motors

This Master’s Thesis examines industrial service business and studies how Global Technical Support Center Finland, part of ABB Oy, can develop its lifecycle services based on availability related customer needs. Focus is in three most business critical industry segments OGP (Oil, Gas and Petrochemical), Power and Metals. The research was conducted as a qualitative case study, including literature review and empirical part. The literature review explores industrial service business, product lifecycle services and related customer needs, product effectiveness and maintenance. This study contains also characteristics of constructive research. Primary material was gathered through internal and external interviews. Both theme and semi-structured interviews were performed. This research has shown that customers have different needs depending of the industry segment where they operate. Most remarkable differences are related to maintenance schedules. The main outcomes of the study are the industry specific lifecycle service models that combine company recommendations with customer specific needs. Other development needs were related to proactivity, condition based monitoring, information sharing and lifecycle estimations.

Kiinteistönhoidon make-or-buy -analyysin valmistelu toimintoperusteisesti Case: Andritz-Ahlstrom Oy

Tutkielmassa kartoitetaan tekijöitä, jotka vaikuttavat yrityksen kiinteistönhoidon make-or-buy –päätöksiin. Tutkielman päätavoitteena on selvittää case –yrityksen kiinteistönhoidon toimintoperusteiset kustannukset. Osatavoitteena testataan toimintoperusteisen kustannuslaskennan soveltuvuutta yrityksen tukitoimintojen kustannuslaskennassa. Tutkielma on tyypiltään laadullinen tutkimus ja tutkimusotteena on käytetty konstruktiivista tutkimusotetta. Tutkimusmetodiltaan työ on case-tutkimus. Tutkielmassa rakennetaan toimintoperusteinen kustannuslaskentamalli, jolla selvitetään case -yrityksen kiinteistönhoidon palveluiden tuottamisesta aiheutuvat kustannukset. Laskentatulosten pohjalta todetaan ne toiminnot, joihin kiinteistönhoidon järjestäminen case -yrityksessä sitoo rahaa ja joihin tulisi kohdistaa kustannusten leikkaamistoimenpiteet. Kiinteistönhoidon toimintoja analysoidaan yksitellen sekä toiminnon toimintoperusteisten kustannusten kautta että etsien tekijöitä, jotka vaikuttavat palvelun itse tekemiseen tai palvelun ostamiseen ulkopuoliselta toimittajalta. Tutkielmassa ei tehdä kannattavuusvertailuja itse tekemisen ja ostopalveluiden välillä.

Sähkönsiirtoyritysten kunnossapidon taloudellinen malli

Sähkönsiirtoyritysten kunnossapidon taloudellinen malli eli SKUTMA, on sähköverkkoyhtiöille suunniteltu luotettavuuspohjainen kunnossapitomalli, mikä priorisoi ja ajoittaa sähkönjakeluverkon komponenttien huolto- ja investointiajankohdat. Malli hyödyntää dynaamisen optimoinnin algoritmia kustannusminimien löytämiseksi tarkastelujaksolta ja simuloi komponenttien rappeutumasta rappeutumismallin avulla. Tässä diplomityössä on kehitetty kunnossapito-ohjelma SKUTMA-mallin pohjalta, minkä avulla tutkitaan mallin toimivuutta oikeilla johtolähdöillä ja sen hyödyntämistä sähköverkkojen kunnossapidon suunnittelussa. Työssä käydään läpi myös kunnossapitoohjelman laskenta metodiikkaa ja sen ominaisuuksia. Tämän työn lopputuloksena saadaan selkeä kuva mallin toiminnasta, käytettävyydestä ja jatkokehityspotentiaalista.

Porin seudun liikenneturvallisuussuunnitelma

Porin seudulle laadittiin liikenneturvallisuussuunnitelma Harjavallan, Huittisen, Kokemäen, Luvian, Merikarvian, Nakkilan, Pomarkun, Porin ja Ulvilan kuntien alueelle. Suunnitelmat laadittiin kuntien ja Varsinais-Suomen ELY-keskuksen yhteistyönä. Suunnitelma sisältää turvallisuuden parantamisen lisäksi kestävien liikkumismuotojen edistämistä. Seudun liikenneturvallisuuden ja liikkumisen ongelmia kartoitettiin kaikille kuntalaisille suunnatuilla kyselyillä, onnettomuusanalyysillä sekä maastokäynneillä. Onnettomuusanalyysin perusteella seudun liikenneturvallisuuden tila Porin seudulla on koko maan keskiarvoa heikompi. Vuosittain kuolee noin 10 henkilöä ja loukkaantuu noin 220 henkilöä. Seudulla tapahtuneista onnettomuuksista aiheutuu kustannuksia vuosittain keskimäärin noin 90 miljoonaa euroa, josta kuntien osuus on vuosittain noin 16 miljoonaa euroa. Kyselyn vastauksista ilmeni, että vastaajia huolestutti muun muassa jalankulku- ja pyöräväylien kunto ja esteettömyys sekä talvikunnossapidon taso. Autoilun olosuhteissa tyytymättömyyttä aiheutti teiden kunto ja kunnossapidon taso sekä kouluympäristöjen liikennejärjestelyt. Kyselyyn vastanneista 64 %:lla työ- tai koulumatkan pituus on korkeintaan 5 kilometriä, joten kävelyn ja pyöräilyn edistämisellä seudulla on hyvät edellytykset. Ongelma-analyysin sekä valtakunnallisten tavoitteiden pohjalta seudulle määritettiin liikenneturvallisuustavoitteet. Pitkän aikavälin liikenneturvallisuusvisioksi seudulle asetettiin, että kenenkään ei tarvitse kuolla tai loukkaantua vakavasti liikenteessä ja liikkuminen on vastuullista ja se koetaan turvalliseksi. Määrällisenä tavoitteena on, että nykyisestä 10 keskimäärin vuodessa kuolleesta seudulla kuolisi liikenteessä enintään 6 henkilöä (40 henkilöä / miljoona asukasta) vuonna 2014 ja enintään 3 henkilöä (24 henkilöä / miljoona asukasta) vuonna 2020. Loukkaantuneiden määrän tavoitteena on, että nykyisestä 218 henkilöstä vähennystä olisi 25 % (korkeintaan 163 henkilöä) vuoteen 2020 mennessä. Nuorten onnettomuusriskiä halutaan pienentää 25 % vuoteen 2020 mennessä siten, että heidän riskinsä lähenee muun väestön onnettomuusriskin tasoa. Liikenneympäristön parantamisehdotukset tehtiin noin 300 kohteeseen seudulla. Toimenpiteiden toteuttaminen vaiheistettiin kolmeen ohjeelliseen kiireellisyysluokkaan. Suunnitelmatyön aikana kuntien liikenneturvallisuustyötä aktivoitiin ja perustettiin uudet ryhmät niihin kuntiin, joista ryhmät puuttuivat. Hallintokuntatilaisuuksissa ideoitiin ja käsiteltiin eri liikkujaryhmille sopivia toimintamuotoja liikenneturvallisuuden ja kestävän liikkumisen edistämiseksi. Lisäksi muodostettiin seudullinen liikenneturvallisuusryhmä, joka seuraa ja koordinoi liikenneturvallisuustyötä tulevaisuudessa.

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.

A simulation model of the optimal maintenance strategy: conceptual agent-based approach

In this Master’s thesis agent-based modeling has been used to analyze maintenance strategy related phenomena. The main research question that has been answered was: what does the agent-based model made for this study tell us about how different maintenance strategy decisions affect profitability of equipment owners and maintenance service providers? Thus, the main outcome of this study is an analysis of how profitability can be increased in industrial maintenance context. To answer that question, first, a literature review of maintenance strategy, agent-based modeling and maintenance modeling and optimization was conducted. This review provided the basis for making the agent-based model. Making the model followed a standard simulation modeling procedure. With the simulation results from the agent-based model the research question was answered. Specifically, the results of the modeling and this study are: (1) optimizing the point in which a machine is maintained increases profitability for the owner of the machine and also the maintainer with certain conditions; (2) time-based pricing of maintenance services leads to a zero-sum game between the parties; (3) value-based pricing of maintenance services leads to a win-win game between the parties, if the owners of the machines share a substantial amount of their value to the maintainers; and (4) error in machine condition measurement is a critical parameter to optimizing maintenance strategy, and there is real systemic value in having more accurate machine condition measurement systems.

Design of a Condition Monitoring System for a Glass Wool Production Line

Työn tarkoituksena oli suunnitella kunnonvalvontajärjestelmä kahdelle lasivillan tuotantolinjalle. Suunnitteluprosessin lisäksi työssä on esitelty erilaisia kunnonvalvontamenetelmiä. Työn alussa on kerrottu erilaisista kunnonvalvontamenetelmistä, joilla voidaan seurata erilaisten laitteiden ja koneiden toimintakuntoa.Erityisesti työssä on tarkasteltu teollisuudessa yleistyviä kunnonvalvonnan värähtelymittauksia. Työssä suunniteltu kunnonvalvontajärjestelmä perustuu viiteen eri menetelmään, jotka ovat värähtelymittaus, lämpötilanmittaus lämpökameralla, lämpötilanmittaus kannettavalla mittarilla, kuuntelu elektronisella stetoskoopilla ja pyörivien osien kunnontarkkailu stroboskoopilla. Kunnonvalvontajärjestelmän suunnittelu on tehty useassa eri vaiheessa. Ensin työssä on kartoitettu tuotannon kannalta tärkeimmät laitteet ja niiden mahdolliset vikaantumistavat. Seuraavaksi on valittu sopivat kunnonvalvontamenetelmät ja tehty mittaussuunnitelma, jossa on esitetty eri laitteille suoritettavat mittaukset ja mittausten aikavälit.Lopuksi työssä on esitelty muutama esimerkkitapaus kunnonvalvontamenetelmien käytöstä sekä kerrottu mahdollisista tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksista.

Creating an open-books implementation framework for a maintenance-related value-based life-cycle model

This study is a qualitative action research by its nature with elements of personal design in the form of a tangible model implementation framework construction. Utilized empirical data has been gathered via two questionnaires in relation to the arranged four workshop events with twelve individual participants. Five of them represented maintenance customers, three maintenance service providers and four equipment providers respectively. Further, there are two main research objectives in proportion to the two complementary focusing areas of this thesis. Firstly, the value-based life-cycle model, which first version has already been developed prior to this thesis, requires updating in order to increase its real-life applicability as an inter-firm decision-making tool in industrial maintenance. This first research objective is fulfilled by improving appearance, intelligibility and usability of the above-mentioned model. In addition, certain new features are also added. The workshop participants from the collaborating companies were reasonably pleased with made changes, although further attention will be required in future on the model’s intelligibility in particular as main results, charts and values were all reckoned as slightly hard to understand. Moreover, upgraded model’s appearance and added new features satisfied them the most. Secondly and more importantly, the premises of the model’s possible inter-firm implementation process need to be considered. This second research objective is delivered in two consecutive steps. At first, a bipartite open-books supported implementation framework is created and its different characteristics discussed in theory. Afterwards, the prerequisites and the pitfalls of increasing inter-organizational information transparency are studied in empirical context. One of the main findings was that the organizations are not yet prepared for network-wide information disclosure as dyadic collaboration was favored instead. However, they would be willing to share information bilaterally at least. Another major result was that the present state of companies’ cost accounting systems will definitely need implementation-wise enhancing in future since accurate and sufficiently detailed maintenance data is not available. Further, it will also be crucial to create supporting and mutually agreed network infrastructure. There are hardly any collaborative models, methods or tools currently in usage. Lastly, the essential questions about mutual trust and predominant purchasing strategies are cooperation-wise important. If inter-organizational activities are expanded, a more relational approach should be favored in this regard. Mutual trust was also recognized as a significant cooperation factor, but it is hard to measure in reality.

Automatic traffic sign inventory- and condition analysis

This thesis researches automatic traffic sign inventory and condition analysis using machine vision and pattern recognition methods. Automatic traffic sign inventory and condition analysis can be used to more efficient road maintenance, improving the maintenance processes, and to enable intelligent driving systems. Automatic traffic sign detection and classification has been researched before from the viewpoint of self-driving vehicles, driver assistance systems, and the use of signs in mapping services. Machine vision based inventory of traffic signs consists of detection, classification, localization, and condition analysis of traffic signs. The produced machine vision system performance is estimated with three datasets, from which two of have been been collected for this thesis. Based on the experiments almost all traffic signs can be detected, classified, and located and their condition analysed. In future, the inventory system performance has to be verified in challenging conditions and the system has to be pilot tested.

DFMA- Analysis and Aspects of Applying Internet Based Collaborative Design for Axial Eccentric Oil-Pump Design

The integrated system of design for manufacturing and assembly (DFMA) and internet based collaborative design are presented to support product design, manufacturing process, and assembly planning for axial eccentric oil-pump design. The presented system manages and schedules group oriented collaborative activities. The design guidelines of internet based collaborative design & DFMA are expressed. The components and the manufacturing stages of axial eccentric oil-pump are expressed in detail. The file formats of the presented system include the data types of collaborative design of the product, assembly design, assembly planning and assembly system design. Product design and assembly planning can be operated synchronously and intelligently and they are integrated under the condition of internet based collaborative design and DFMA. The technologies of collaborative modelling, collaborative manufacturing, and internet based collaborative assembly for the specific pump construction are developed. A seven-security level is presented to ensure the security of the internet based collaborative design system.