Sähköisen hankintatoiminnan arviointi benchmarkingin avulla - tapaus IBM

Työn tavoitteena on ollut arvioida Oy International Business Machines Ab:n sähköistä hankintatoimintaa benchmarkingin avulla. Tutkimuksessa on selvitetty, miten IBM:n sähköinen hankintatoiminta on toteutettu kolmen muun yrityksen sähköisiin hankintatoimintoihin verrattuna. Lisäksi tarkoituksena on ollut löytää uusia mahdollisuuksia IBM:n sähköisten hankintatoimintojen kehittämiseksi. Työn teoriaosassa on käsitelty ensin hankintatoimintaa ja sen roolia toimitusketjussa, jonka jälkeen on tarkasteltu Internetin käyttöä hankintatoiminnoissa. Lisäksi on esitelty IBM:n sähköistä hankintatoimintaa sekä benchmarkingia toiminnan arvioinnin välineenä. Soveltavassa osassa on rakennettu benchmarking-prosessi, jonka avulla benchmarking-tutkimus suoritettiin. Tutkimusaineisto on kerätty benchmarking-vierailujen ja kirjallisuuslähteiden avulla. Benchmarking-tutkimuksen tulokset osoittivat, että kaikilla yrityksillä on kokemuksia sähköisien menetelmien käytöstä yritysten hankintatoiminnoissa ja ne on koettu hyödyllisiksi. Yritysten hankintatoiminnot perustuivat kuitenkin edelleen sekä perinteisiin toimintatapoihin että sähköisiin menetelmiin, mutta niiden kehittäminen täysin sähköisiksi oli yrityksille lähivuosien tärkeä tavoite. IBM:n hankintatoimintojen kehittämiseksi on esitetty useiden eri tekniikoiden käyttämistä sähköisen hankintatoiminnan toteuttamisessa. Kehitysmahdollisuutena on myös ehdotettu toimittajien verkkosivujen käyttämistä joidenkin tuotteiden hankkimisessa.

Benchmarking project of the Department of Electrical Engineering of Lappeenranta University of Technology

Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun sähkötekniikan osasto muutti 1.8.2005 sähkötekniikan tutkinnon kaksiportaiseksi ja vastaamaan näin Bologna-prosessia ja Suomen yliopistolainsäädäntöä. Tutkinnonuudistuksen myötä osasto haluaa varmistaa sähkötekniikan tutkintojen laadun ja vertailtavuuden sekä parantaa opiskelijoidensekä henkilökunnan liikkuvuutta. Tutkintojen laatu ja vertailtavuus osoitetaan sähkötekniikan osaston benchmark-projektilla, jossa kerätään tietoja maisteri- ja tohtorintutkintoa tarjoavista eurooppalaisista yliopistoista. Diplomityö käsittää BM-projektin kolmannen vaiheen suunnittelun ja toteutuksen sisältäen teoriaa benchmark-projekteille tyypillisistä toimintatavoista. Hyväksi havaitut menetelmiä, kuten kyselyt ja matriisit, on tässä työssä otettu soveltuvin osin sähkötekniikan osaston BM-projektin työkaluiksi. Diplomityössä analysoidaan työkalujen avulla BM-kumppaneilta kerättyjä tietoja sekä esitetään ratkaisuja, miten sähkötekniikan osastolla voidaan jatkaa parhaiden toimintatapojen löytämistä.

Methods of Design and Testing of Real Time Systems

Teollusuussovelluksissa vaaditaan nykyisin yhä useammin reaaliaikaista tiedon käsittelyä. Luotettavuus on yksi tärkeimmistä reaaliaikaiseen tiedonkäsittelyyn kykenevän järjestelmän ominaisuuksista. Sen saavuttamiseksi on sekä laitteisto, että ohjelmisto testattava. Tämän työn päätavoitteena on laitteiston testaaminen ja laitteiston testattavuus, koska luotettava laitteistoalusta on perusta tulevaisuuden reaaliaikajärjestelmille. Diplomityössä esitetään digitaaliseen signaalinkäsittelyyn soveltuvan prosessorikortin suunnittelu. Prosessorikortti on tarkoitettu sähkökoneiden ennakoivaa kunnonvalvontaa varten. Uusimmat DFT (Desing for Testability) menetelmät esitellään ja niitä sovelletaan prosessorikortin sunnittelussa yhdessä vanhempien menetelmien kanssa. Kokemukset ja huomiot menetelmien soveltuvuudesta raportoidaan työn lopussa. Työn tavoitteena on kehittää osakomponentti web -pohjaiseen valvontajärjestelmään, jota on kehitetty Sähkötekniikan osastolla Lappeenrannan teknillisellä korkeakoululla.

Heating control of an electrical motor

Electrical motors on a ship attackable to different factors which decrease these lifetimes. One of the main external factors on a ship which usually is a reason of the motor failure is a moisture condensation which decreases the motor winding insulation and increase a probability of the short circuit. Therefore, the protection against moisture is necessary for ship electrical motors. The motor should be protected against moisture all time when it does not operate. The necessity of such protection requires a lot of energy consumption. This master’s thesis is focused on the creation of the electrical motor thermal model and on the different methods of the motor protection against moisture analysis with energy consumption point of view.

Active inverter output filtering methods

Frequency converters are widely used in the industry to enable better controllability and efficiency of variable speed AC motor drives. Despite these advantages, certain challenges concerning the inverter and motor interfacing have been present for decades. As insulated gate bipolar transistors entered the market, the inverter output voltage transition rate significantly increased compared with their predecessors. Inverters operate based on pulse width modulation of the output voltage, and the steep voltage edge fed by the inverter produces a motor terminal overvoltage. The overvoltage causes extra stress to the motor insulation, which may lead to a prematuremotor failure. The overvoltage is not generated by the inverter alone, but also by the sum effect of the motor cable length and the impedance mismatch between the cable and the motor. Many solutions have been shown to limit the overvoltage, and the mainstream products focus on passive filters. This doctoral thesis studies an alternative methodology for motor overvoltage reduction. The focus is on minimization of the passive filter dimensions, physical and electrical, or better yet, on operation without any filter. This is achieved by additional inverter control and modulation. The studied methods are implemented on different inverter topologies, varying in nominal voltage and current.For two-level inverters, the studied method is termed active du/dt. It consists of a small output LC filter, which is controlled by an independent modulator. The overvoltage is limited by a reduced voltage transition rate. For multilevel inverters, an overvoltage mitigation method operating without a passive filter, called edge modulation, is implemented. The method uses the capability of the inverter to produce two switching operations in the same direction to cancel the oscillating voltages of opposite phases. For parallel inverters, two methods are studied. They are both intended for two-level inverters, but the first uses individual motor cables from each inverter while the other topology applies output inductors. The overvoltage is reduced by interleaving the switching operations to produce a similar oscillation accumulation as with the edge modulation. The implementation of these methods is discussed in detail, and the necessary modifications to the control system of the inverter are presented. Each method is experimentally verified by operating industrial frequency converters with the modified control. All the methods are found feasible, and they provide sufficient overvoltage protection. The limitations and challenges brought about by the methods are discussed.

Electrical Machine Product Development; Transmission to Lean Approach

The requirements set by the market for electrical machines become increasingly demanding requiring more sophisticated technological solutions. Companies producing electrical ma-chines are challenged to develop machines that provide competitive edge for the customer for example through increased efficiency, reliability or some customer specific special requirement. The objective of this thesis is to derive a proposal for the first steps to transform the electrical machine product development process of a manufacturing company towards lean product development. The current product development process in the company is presented together with the processes of four other companies interviewed for the thesis. On the basis of current processes of the electrical machine industry and the related literature, a generalized electrical machine product development process is derived. The management isms and –tools utilized by the companies are analyzed. Adoption of lean Pull-Event –reviews, Oobeya –management and Knowledge based product development are suggested as the initial steps of implementing lean product development paradigm in the manufacturing company. Proposals for refining the cur-rent product development process and increasing the stakeholder involvement in the development projects are made. Lean product development is finding its way to Finnish electrical machine industry, but the results will be available only after the methods have been implemented and adopted by the companies. There is some enthusiasm about the benefits of lean approach and if executed successfully it will provide competitive edge for the Finnish electrical machine industry.

Electrical status epilepticus during sleep. Continuous spikes and waves during sleep

ABSTRACT Maria Peltola Electrical status epilepticus during sleep – Continuous spikes and waves during sleep Department of Clinical Neurophysiology, University of Turku Department of Clinical Neurophysiology and Department of Pediatric Neurology, Children’s Hospital, Helsinki University Central Hospital Annales Universitatis Turkuensis, Medica-Odontologica, Turku, Finland, 2014 Background: Electrical status epilepticus during sleep (ESES) is an EEG phenomenon of frequent spikes and waves occurring in slow sleep. ESES relates to cognitive deterioration in heterogeneous childhood epilepsies. Validated methods to quantitate ESES are missing. The clinical syndrome, called epileptic encephalopathy with continuous spikes and waves during sleep (CSWS) is pharmacoresistant in half of the patients. Limited data exists on surgical treatment of CSWS. Aims and methods: The effects of surgical treatment were studied by investigating electroclinical outcomes in 13 operated patients (nine callosotomies, four resections) with pharmacoresistant CSWS and cognitive decline. Secondly, an objective paradigm was searched for assessing ESES by the semiautomatic quantification of spike index (SI) and measuring spike strength from EEG. Results: Postoperatively, cognitive deterioration was stopped in 12 (92%) patients. Three out of four patients became seizure-free after resective surgery. Callosotomy resulted in greater than 90% reduction of atypical absences in six out of eight patients. The preoperative propagation of ESES from one hemisphere to the other was associated with a good response. Semiautomatic quantification of SI was a robust method when the maximal interspike interval of three seconds was used to determine the “continuous” discharge in ten EEGs. SI of the first hour of sleep appeared representative of the whole night SI. Furthermore, the spikes’ root mean square was found to be a stable measure of spike strength when spatially integrated over multiple electrodes during steady NREM sleep. Conclusions: Patients with pharmacoresistant CSWS, based on structural etiology, may benefit from resective surgery or corpus callosotomy regarding both seizure outcome and cognitive prognosis. The semiautomated SI quantification, with proper userdefined settings and the new spatially integrated measure of spike strength, are robust and promising tools for quantifying ESES. Keywords: Electrical status epilepticus during sleep, ESES, continuous spikes and waves during sleep, CSWS, epilepsy surgery, spike index, spike strength, RMS TIIVISTELMÄ Maria Peltola Unenaikainen sähköinen status epilepticus Kliininen neurofysiologia, Turun yliopisto Kliininen neurofysiologia ja lastenneurologia, Lasten ja nuorten sairaala, Helsingin yliopistollinen keskussairaala Annales Universitatis Turkuensis, Medica-Odontologica, Turku, Suomi, 2014 Tausta: Sähköinen status epilepticus unessa (ESES) on aivosähkökäyrä (EEG)-ilmiö, jossa hidasaaltounen aikana esiintyy tiheä piikkihidasaaltopurkaus. ESES:n kvantifioimiseen ei ole olemassa validoituja menetelmiä. ESES on liitetty kognitiivisen tason laskuun ja tällöin puhutaan CSWS (continuous spikes and waves during sleep) - oireyhtymästä. CSWS ei vastaa lääkehoitoon puolella potilaista ja sen epilepsiakirurgisesta hoidosta on olemassa vain vähän tietoa. Tavoitteet ja menetelmät: Selvitimme retrospektiivisesti epilepsiakirurgian vaikusta elektrokliinisiin löydöksiin 13:lla lääkeresistenttiä CSWS-oireyhtymää sairastavalla lapsella, joilla oli rakenteellinen aivojen poikkeavuus. Toinen tavoite oli löytää objektiivinen puoliautomaattinen tapa mitata purkauksen määrää ja piikkien voimakkuutta EEG:stä. Tulokset: Kognitiivisen tason jatkuva heikentyminen loppui 12 (92 %) potilaalla leikkauksen jälkeen. Kolme neljästä resektiopotilaasta tuli kohtauksettomaksi. Kallosotomian jälkeen kuudella kahdeksasta potilaasta päivittäiset kohtaukset vähenivät yli 90 %:lla. Purkauksen leviäminen leikkausta edeltävästi vain yhdestä hemisfääristä toiseen liittyi hyvään leikkaushoitovasteeseen. Piikki-indeksi, jossa käytetään jatkuvan purkauksen määritelmänä maksimissaan kolmea sekuntia piikkien välillä, osoittautui luotettavaksi menetelmäksi ESES:n kvantifioimiseen. Useammasta elektrodista integroitu piikkien neliöllinen keskiarvo oli piikin voimakkuuden vakaa mitta häiriintymättömässä NREM-unessa. Päätelmät: Lääkehoidolle vastaamatonta CSWS:ää sairastavat potilaat, joilla on rakenteellinen aivopoikkeavuus ja yhdensuuntainen purkauksen leviämismalli, näyttävät kohtausten vähenemisen lisäksi hyötyvän epilepsiakirurgiasta kognitiivisesti. Puoliautomaattinen piikki-indeksin kvantifiointi sopivilla käyttäjäasetuksilla ja uusi spatiaalisesti integroitu piikin voimakkuuden mittari ovat stabiileja ja lupaavia ESES:n kvantitatiivisia mittareita. Avainsanat: Unenaikainen sähköinen status epilepticus, ESES, CSWS, epilepsiakirurgia, piikki-indeksi, piikin voimakkuus, neliöllinen keskiarvo

Novel virtual environment and real-time simulation based methods for improving life-cycle efficiency of non-road mobile machinery

Virtual environments and real-time simulators (VERS) are becoming more and more important tools in research and development (R&D) process of non-road mobile machinery (NRMM). The virtual prototyping techniques enable faster and more cost-efficient development of machines compared to use of real life prototypes. High energy efficiency has become an important topic in the world of NRMM because of environmental and economic demands. The objective of this thesis is to develop VERS based methods for research and development of NRMM. A process using VERS for assessing effects of human operators on the life-cycle efficiency of NRMM was developed. Human in the loop simulations are ran using an underground mining loader to study the developed process. The simulations were ran in the virtual environment of the Laboratory of Intelligent Machines of Lappeenranta University of Technology. A physically adequate real-time simulation model of NRMM was shown to be reliable and cost effective in testing of hardware components by the means of hardware-in-the-loop (HIL) simulations. A control interface connecting integrated electro-hydraulic energy converter (IEHEC) with virtual simulation model of log crane was developed. IEHEC consists of a hydraulic pump-motor and an integrated electrical permanent magnet synchronous motorgenerator. The results show that state of the art real-time NRMM simulators are capable to solve factors related to energy consumption and productivity of the NRMM. A significant variation between the test drivers is found. The results show that VERS can be used for assessing human effects on the life-cycle efficiency of NRMM. HIL simulation responses compared to that achieved with conventional simulation method demonstrate the advances and drawbacks of various possible interfaces between the simulator and hardware part of the system under study. Novel ideas for arranging the interface are successfully tested and compared with the more traditional one. The proposed process for assessing the effects of operators on the life-cycle efficiency will be applied for wider group of operators in the future. Driving styles of the operators can be analysed statistically from sufficient large result data. The statistical analysis can find the most life-cycle efficient driving style for the specific environment and machinery. The proposed control interface for HIL simulation need to be further studied. The robustness and the adaptation of the interface in different situations must be verified. The future work will also include studying the suitability of the IEHEC for different working machines using the proposed HIL simulation method.

Electrical Safety of Island Operated Low Voltage DC Network

Today, renewable energy technologies and modern power electronics have made it feasible to implement low voltage direct current (LVDC) microgrids (MGs) ca-pable to island operation. Such LVDC networks are particularly useful in remote areas. However, there are still pending issues in island operated LVDC MGs like electrical safety and controlled operation, which should be addressed before wide-scale implementation. This thesis is focused on the overall protection of an island operated LVDC network concept, including protection against electrical shocks, mains equipment protection and protection of photovoltaic (PV) power sources and battery energy storage systems (BESSs). The topic is approached through ex-amination of the safety hazards and the appropriate methods to protect against them, comprising considerations for earthing system selection and realisation of the protection system.

Variable-speed-drive-based detection methods for problems in fluid handling systems

Fluid handling systems account for a significant share of the global consumption of electrical energy. They also suffer from problems, which reduce their energy efficiency and increase life-cycle costs. Detecting or predicting these problems in time can make fluid handling systems more environmentally and economically sustainable to operate. In this Master’s Thesis, significant problems in fluid systems were studied and possibilities to develop variable-speed-drive-based detection methods for them was discussed. A literature review was conducted to find significant problems occurring in fluid handling systems containing pumps, fans and compressors. To find case examples for evaluating the feasibility of variable-speed-drive-based methods, queries were sent to industrial companies. As a result of this, the possibility to detect heat exchanger fouling with a variable-speed drive was analysed with data from three industrial cases. It was found that a mass flow rate estimate, which can be generated with a variable speed drive, can be used together with temperature measurements to monitor a heat exchanger’s thermal performance. Secondly, it was found that the fouling-related increase in the pressure drop of a heat exchanger can be monitored with a variable speed drive. Lastly, for systems where the flow device is speed controlled with by a pressure measurement, it was concluded that increasing rotational speed can be interpreted as progressing fouling in the heat exchanger.

Sähkökoneen staattorikäämityksen kehittäminen

Tämä insinöörityö tehtiin ABB:n Pitäjänmäen konetehtaalle Tahtikoneet-tulosyksikölle. Työssä tutkittiin mahdollisuuksia valmistaa murtovakovyyhtejä kestomagneettituuligeneraattoreihin, joissa vakoluku on alle yhden. Työ tehtiin tutustumalla aluksi Pitäjänmäen konetehtaan käytössä oleviin vyyhden valmistus- ja käämintämenetelmiin. Lisäksi tutkittiin erilaisia mahdollisia murtovakovyyhden valmistusmenetelmiä, joista lupaavimpia myös kokeiltiin. Saatujen kokemusten pohjalta valittiin vyyhden valmistusmenetelmä, jonka mukaan valmistettiin koe-erä. Koe-erälle suoritettiin mittauksia, joilla varmistettiin niiden sähköinen kestävyys Työn tuloksena valitulla valmistusmenetelmällä valmistettiin vyyhdet prototyyppi tuuligeneraattorin.