Kunnossapito käyttöomaisuuden arvon ja tuottokyvyn ylläpidon tukena laitoksen elinkaaren aikana

Työssä tutkittiin kunnossapidon mahdollisuuksia vaikuttaa laitoksen elinkaareen ja elinkaaren aikaisiin kustannuksiin. Lisäksi tutkittiin teknisen suunnittelun vaikutusta kunnossapidettävyyteen ja laitoksen elinkaarikustannuksiin. Työn kirjallisuusosassa on tarkasteltu nykyaikaisia kunnossapidon menetelmiä.Erityisesti on tutkittu luotettavuuskeskeistä kunnossapitoa ja kunnossapidon tehtäviä laitoksen elinkaaren aikana. Investoinnin laitevalinnoilla ja niiden suunnittelulla on myös merkittävä vaikutus käyttöön ja erityisesti kunnossapitoon. Työn empiirisessä osassa selvitettiin Botnia Mill Servicen jaMetsä - Botnian toimintamalleja Joutsenon sellutehtaalla. Erityisesti keskityttiin suuriin korjauksiin ja niiden kustannusten hallintaan. Myös kunnossapidon toimintamallia ja sen kehittämistä on tutkittu. Kokeellisessa osassa selvitettiin kunnossapidolle tyypillinen toimintamalli laitoksen elinkaaren hallintaa varten. Tehdyn selvityksen pohjalta voidaan todeta, että pitkän tähtäimen suunnittelu luo pohjaa kustannusten hallinnalle ja laitteiden kunnon ylläpidolle. Suunnittelun aikajänne tulisi olla laitteiden kunnostusten osalta vähintään kolme vuotta. Koko laitoksen kattava elinkaarisuunnitelma on hyvä laatia joheti käyttöönottovaiheen jälkeen. Pitkäjänteisellä suunnittelulla ja sen toteutuksella pystytään parhaalla mahdollisella tavalla ylläpitämään käyttöomaisuuden arvo. Kunnossapidolla on mahdollisuus vaikuttaa laitoksen käyttöomaisuuden arvonylläpitoon hallitsemalla elinkaarikustannuksia. Kunnossapidon onnistuneen toteutuksen takaa oikeanlainen johtaminen ja jatkuva osaamisen ylläpito. Myös kunnossapidossa sovitut toimintamallit ja järjestelmien jatkuva ylläpito ja kehittäminen takaavat onnistuneen toiminnan.

Ohjelmistotuotteen asiakasversioiden tuotannon ja hallinnan tehostaminen

Työssä tutkittiin menetelmiätehostaa ohjelmistotuotteen asiakasversioiden tuotantoa ja hallintaa. Työ toteutettiin ohjelmistoyrityksessä ja sen ohjelmistotuotteet olivat tutkimuksen ensisijaisena kohteena. Päätavoitteena työssä oli luoda järjestelmällinen menetelmä hallita tuotteisiin ja niiden asiakasversioihin liittyviä tietoja. Toissijaisena tavoitteena oli etsiä ratkaisuja haasteisiin, joita tuotteesta tehtävien asiakasversioiden tuottaminen ja ylläpitäminen aiheuttavat. Työssä todettiin, että tuotteen hallittavuuden ja laadun kannalta on äärimmäisen tärkeääkäyttää mahdollisimman paljon yhteisiä komponentteja tuotteen asiakasversioissa. Useissa tapauksissa asiakasversioiden väliset erot voidaan toteuttaa tekemällätuotteen komponenteista konfiguroitavia. Eri konfigurointitapoja ja -kohteita on esitelty. Työssä havaittiin muutostenhallintaprosessin tärkeyden kasvavan tuotteen asiakkaiden määrän kasvaessa. Ylläpidonaikaisten, usein toistuvien toimenpiteiden automatisointi ja ohjeistava dokumentointi huomattiin tärkeäksi tehostamiskeinoksi. Tuotteen asiakasversioiden välisten eroavaisuuksien dokumentoinnin havaittiin parantavan tuotteen hallittavuutta. Työssä toteutettiin järjestelmä tuotteisiin ja asiakkaisiin liittyvien tietojen ylläpitoa varten. Järjestelmän todettiin vähentävän hallintatoimenpiteisiin kuluvaa aikaa. Järjestelmän tarjoaman keskitetyn tiedonhallinnan havaittiin yhtenäistävän eri tuotteiden tiedonhallintaa ja parantavan tuotteiden laatua. Järjestelmä tukee toiminnallisuuksillaan asiakasversioiden toimitusten tekemistä vähentäen niiden aikana tapahtuvia virheitä. Tämä nostaa tuotteiden laatua. Järjestelmään toteutettiin tuotteiden konfigurointia tehostavia toiminnallisuuksia. Kyseisten toiminnallisuuksien todettiin vähentävän konfigurointiin kuluvaa aikaa ja parantavan tuotteidenlaatua.

Pitkän käyttöiän web-sovelluksen toteuttaminen

Tässä työssä selvitettiin hyviä tapoja ja vakiintuneita käytäntöjä pitkän käyttöiän web-sovelluksen tekemiseksi. Saatiin selville, että sovelluksen elinkaaren aikana suurin osa kustannuksista tulee ylläpidosta. Tavoitteena oli tehdä pitkään käytettävä sovellus, joten ylläpidon kustannusten osuudesta tuli saada mandollisimman pieni. Ohjelmistotuotantoprosessissa mandollisimman aikaisessa vaiheessa havaitut virheet vähentävät korjauskustannuksia oleellisesti verrattuna siihen, että virheet havaittaisiin valmiissa tuotteessa. Siksi tässä työssä tehdyssä web-sovelluksessa panostettiin prosessin alkuvaiheisiin, määrittelyyn ja suunnitteluun. Web-sovelluksen ylläpidettävyyteen ja selkeyteen vaikuttavat oleellisesti hyvät ohjelmistokehitystavat. Käyttämällä valmista sovelluskehystä ja lisäämällä toiminnallisuuksia valmiiden ohjelmistokomponenttien avulla saadaan aikaiseksi hyvien tapojen mukaisesti tehty sovellus. Tässä työssä toteutettu web-sovellus laadittiin käyttämällä sovelluskehystä ja komponenttiarkkitehtuuria. Toteutuksesta saatiin selkeä. Sovellus jaettiin loogisiin kokonaisuuksiin, jotka käsittelevät näkymiä, tietokantaa ja tietojen yhdistämistä näiden välillä. Jokainen kokonaisuus on itsenäisesti toimiva, mikä auttaa sovelluksen ylläpitämisessä ja testaamisessa.

Organizing automation maintenance business in Russia

The target of this thesis is to find out potential of automation maintenance services in Russian industry, especially in the region of St. Petersburg. At the beginning of this study the industrial maintainability and process efficiency are discussed from the point of view of process automation. A survey of the present technology and maintenance methods has been made during five visits to local plants. The results of the interviews are analyzed numerically to clarify the common needs and the potential of automation maintenance services. The most interesting services are evaluated by their required resources to find economically justified solutions for the needs of the industry. As results of this study, some service products that would interest interviewed companies have been introduced. These could be offered to the industry to enhance cost-efficiency and productivity of processes.

Sähköinen tarkastuslista rakennusteollisuuden laadunvalvonnan tukena

Rakennusteollisuus on tunnettu useita muita aloja hitaammasta uuden teknologian käyttöönotosta. Yleisesti käytössä on hyvin perinteinen paperia ja kynää hyödyntävä tiedontallennuskäytäntö. Paperin käytössä tiedon tallennusvälineenä on useita ongelmia kuten säilytettävyys ja hallittavuus, joista päästään eroon siirtymällä sähköiseen tiedon tallennukseen. Laadun varmistamiseksi voidaan käyttää tarkastuslistoja, jotka toimivat tarkastuksien suorittajan muistin tukena. Muutettaessa tarkastuslista sähköiseen muotoon, voidaan välttyä paperisen tarkastuslistan ongelmilta, kuten käsialan tunnistamiselta ja merkintätapojen vaihtelevuudelta. Tässä diplomityössä käsitellään rakennusteollisuuden laadunhallinnan nykytilaa sekä sähköisen tarkastuslistan käyttöä rakennusteollisuuden laadunvalvonnassa. Lisäksi esitellään prototyyppi sähköisestä tarkastuslistasta osana laadunvalvontaa. Sähköinen tarkastuslista toteutetaan dynaamisesti niin, että tarkastuslistojen pohjalta on mahdollista luoda käyttöliittymä kyseessä olevan listan mukaisesti päätelaitteelle. Sähköisen tarkastuslistan prototyyppi on toteutettu WWW-sovelluspalveluna (World Wide Web), joka mahdollistaa useiden erilaisten päätelaitteiden hyödyntämisen.

Virtuaalitekniikoiden ja riskianalyysin käyttö kivenmurskainten tuotekehityksessä

Tässä työssä keskitytään Metso Mineralsin valmistamien tuotteiden suunnitteluympäristöön ja erityisesti sen kehittämismahdollisuuksiin uusien teknologioiden avulla. Käyttövarmuuden parantamiseksi yksi potentiaalisimmista keinoista on parantaa laitteiden huollettavuutta. Tyypillisesti huollettavuuden verifiointi tapahtuu vasta prototyyppien testauksessa työmaaolosuhteissa, jolloin havaittujen ongelmien muuttaminen on hankalaa. Siksi huollettavuuteen tulisi kiinnittää enemmän huomiota jo tuotekehitysvaiheessa. Tässä työssä selvitetään virtuaalitekniikoiden tarjoamia mahdollisuuksia em. asioiden parantamiseksi. Työn toisena osakokonaisuutena tutkitaan riskianalyysien kehittämismahdollisuuksia. Tavoitteena on kehittää toimiva menetelmä riskianalyysin suorittamiseen virtuaaliprototyyppien avulla ja testata kaupallisten riskianalyysiin tarkoitettujen sovellusten käyttöä. Lopuksi tarkastellaan vielä uusien menetelmien integrointia osaksi tuotekehitysprosessia. Tehtyjen Case-tutkimusten perusteella havaittiin, että virtuaaliympäristöjen ja -tekniikoiden avulla saavutetaan hyötyä tuotekehityksen varhaisessa vaiheessa. Kyselytutkimuksesta saadun palautteen perusteella virtuaalitekniikoiden sovelluksille annettiin asteikolla 1–5 yleisarvosanaksi keskimäärin kolme. Virtuaalitekniikoiden ja riskianalyysien yhteiskäyttöä testattiin onnistuneesti, mutta tämä vaatii vielä kehittämistä.

On the impact of rigorous approaches on the quality of development

Software systems are expanding and becoming increasingly present in everyday activities. The constantly evolving society demands that they deliver more functionality, are easy to use and work as expected. All these challenges increase the size and complexity of a system. People may not be aware of a presence of a software system, until it malfunctions or even fails to perform. The concept of being able to depend on the software is particularly significant when it comes to the critical systems. At this point quality of a system is regarded as an essential issue, since any deficiencies may lead to considerable money loss or life endangerment. Traditional development methods may not ensure a sufficiently high level of quality. Formal methods, on the other hand, allow us to achieve a high level of rigour and can be applied to develop a complete system or only a critical part of it. Such techniques, applied during system development starting at early design stages, increase the likelihood of obtaining a system that works as required. However, formal methods are sometimes considered difficult to utilise in traditional developments. Therefore, it is important to make them more accessible and reduce the gap between the formal and traditional development methods. This thesis explores the usability of rigorous approaches by giving an insight into formal designs with the use of graphical notation. The understandability of formal modelling is increased due to a compact representation of the development and related design decisions. The central objective of the thesis is to investigate the impact that rigorous approaches have on quality of developments. This means that it is necessary to establish certain techniques for evaluation of rigorous developments. Since we are studying various development settings and methods, specific measurement plans and a set of metrics need to be created for each setting. Our goal is to provide methods for collecting data and record evidence of the applicability of rigorous approaches. This would support the organisations in making decisions about integration of formal methods into their development processes. It is important to control the software development, especially in its initial stages. Therefore, we focus on the specification and modelling phases, as well as related artefacts, e.g. models. These have significant influence on the quality of a final system. Since application of formal methods may increase the complexity of a system, it may impact its maintainability, and thus quality. Our goal is to leverage quality of a system via metrics and measurements, as well as generic refinement patterns, which are applied to a model and a specification. We argue that they can facilitate the process of creating software systems, by e.g. controlling complexity and providing the modelling guidelines. Moreover, we find them as additional mechanisms for quality control and improvement, also for rigorous approaches. The main contribution of this thesis is to provide the metrics and measurements that help in assessing the impact of rigorous approaches on developments. We establish the techniques for the evaluation of certain aspects of quality, which are based on structural, syntactical and process related characteristics of an early-stage development artefacts, i.e. specifications and models. The presented approaches are applied to various case studies. The results of the investigation are juxtaposed with the perception of domain experts. It is our aspiration to promote measurements as an indispensable part of quality control process and a strategy towards the quality improvement.

Cost-benefit analysis of using test automation in the development of embedded software

The goal of this thesis is to make a case study of test automation’s profitability in the development of embedded software in a real industrial setting. The cost-benefit analysis is done by considering the costs and benefits test automation causes to software development, before the software is released to customers. The potential benefits of test automation regarding software quality after customer release were not estimated. Test automation is a significant investment which often requires dedicated resources. When done accordingly, the investment in test automation can produce major cost savings by reducing the need for manual testing effort, especially if the software is developed with an agile development framework. It can reduce the cost of avoidable rework of software development, as test automation enables the detection of construction time defects in the earliest possible moment. Test automation also has many pitfalls such as test maintainability and testability of the software, and if those areas are neglected, the investment in test automation may become worthless or it may even produce negative results. The results of this thesis suggest that test automation is very profitable at the company under study.

Robotiikkatuoteperheen kehittäminen

Robottiikkatuoteperheeseen kuuluu robottihitsausportaalit, joiden päärunko rakentuu kote-lopalkeista. Koteloprofiilien käyttö on suosittua teollisuuden eri aloilla ja se soveltuu hyvin raskaaseen konepajateollisuuteen. Hitsausrobottiportaalin suunnitteluun liittyy monia eri vaiheita ja valituilla teknisillä ratkaisuilla voidaan vaikuttaa valmistettavan tuotteen hitsin laatuun ja työn onnistumiseen. Hitsausrobottiportaalit ovat usein asiakasräätälöityjä ratkaisuja, jolloin suunnittelutyö sekä valmistusvaihe vaativat runsaasti kapasiteettia. Modulaarisuuden avulla suunnittelu- ja valmistusvaiheita on mahdollista nopeuttaa sekä parantaa tuotteen testausta, huollettavuutta ja laatua. Tässä diplomityössä tutkittiin, miten hitsausrobottiportaalin vaakapuomi käyttäytyy ja taipuu erilaisissa kuormitustilanteissa. Lisäksi työssä määritettiin alkuperäisen koteloprofiilin tilalle uusi optimoitu koteloprofiili sekä tarkasteltiin moduloinnin mahdollistamista robo-tiikkatuoteperheen portaalisovelluksiin.

Architecture for IoT Node and Platform

Only recently, during the past five years, consumer electronics has been evolving rapidly. Many products have started to include “smart home” capabilities, enabling communication and interoperability of various smart devices. Even more devices and sensors can be remote controlled and monitored through cloud services. While the smart home systems have become very affordable to average consumer compared to the early solutions decades ago, there are still many issues and things that need to be fixed or improved upon: energy efficiency, connectivity with other devices and applications, security and privacy concerns, reliability, and response time. This paper focuses on designing Internet of Things (IoT) node and platform architectures that take these issues into account, notes other currently used solutions, and selects technologies in order to provide better solution. The node architecture aims for energy efficiency and modularity, while the platform architecture goals are in scalability, portability, maintainability, performance, and modularity. Moreover, the platform architecture attempts to improve user experience by providing higher reliability and lower response time compared to the alternative platforms. The architectures were developed iteratively using a development process involving research, planning, design, implementation, testing, and analysis. Additionally, they were documented using Kruchten’s 4+1 view model, which is used to describe the use cases and different views of the architectures. The node architecture consisted of energy efficient hardware, FC3180 microprocessor and CC2520 RF transceiver, modular operating system, Contiki, and a communication protocol, AllJoyn, used for providing better interoperability with other IoT devices and applications. The platform architecture provided reliable low response time control, monitoring, and initial setup capabilities by utilizing web technologies on various devices such as smart phones, tablets, and computers. Furthermore, an optional cloud service was provided in order to control devices and monitor sensors remotely by utilizing scalable high performance technologies in the backend enabling low response time and high reliability.