Relay card for capacitance measurements

In this bachelor's thesis a relay card for capacitance measurements was designed, built and tested. The study was made for the research and development laboratory of VTI Technologies, which manufactures capacitive silicon micro electro mechanical accelerometers and pressure sensors. As the size of the sensors is decreasing the capacitance value of the sensors also decreases. The decreased capacitance causes a need for new and more accurate measurement systems. The technology used in the instrument measuring the capacitance dictates a framework how the relay card should be designed, thus the operating principle of the instrument must be known. To achieve accurate results the measurement instrument and its functions needed to be used correctly. The relay card was designed using printed circuit board design methods that minimize interference coupling to the measurement. The relay card that was designed in this study is modular. It consists of a separate CPU card, which was used to control the add-on cards connected to it. The CPU card was controlled from a computer through a serial bus. Two add-on cards for the CPU card were designed in this study. The first one was the measurement card, which could be used to measure 32 capacitive sensors. The second add-on card was the MUX card, which could be used to switch between two measurement cards. The capacitance measurements carried out through the MUX card and the measurement cards were characterized with a series of test measurements. The test measurement data was then analysed. The relay card design was confirmed to work and offer accurate measurement results up to a measurement frequency of 10 MHz. The length of the measurement cables limited the measurement frequency.

Ramp-up mallin rakentaminen globaaliin valmistukseen

Työn lopputulos on kuvaus mallista, jonka avulla tuotteen ylösajoavoidaan tukea valmistuspaikasta riippumatta. Mallin tavoitteena on saavuttaa uuden tuotteen ylösajossa asiakaslaadun ja saannon nopea nouseminen hyväksyttävälle tasolle. Mallin rakentaminen suoritetaan tutkimallanykytilannetta kohdeyrityksessa ja työn tavoitteeseen sopivaa teoriaa.Nykytilanteen tutkimus käsittää kohdeyrityksen keskeisimmät toiminnot, jotka ovat (1) tuotanto, (2) asiakaspalvelu ja (3) tehdyt tuotesiirrot. Työn tavoitetta tukevaksi teoriakentäksi vahvistui tietojohtamisen teoriakenttä tiedon siirtämiseen osalta. Teorian avulla huomattiin, että siirrettävä tieto on havainnollista ja siksi ei aseta haasteita tiedon muokkaamiselle sähköisesti siirrettävään muotoon. Malli koostuu kolmesta päämoduulista ja yhdestä alimoduulista. Tiedon kerääminen jaettiin kolmeen itsenäiseen päämoduuliin ja jokaiselle moduulille annettiin omistaja kohdeyrityksessä, koska jako auttaa tiedon keräämisen hallintaa ja edelleen kehittämistä. Prosessi sisältää paljon ihmistyötä vaativaa tiedon keräämistä. Tämän johdosta luonteva jatko työlle on kehittää kohdeyrityksen nykyistä tiedon keräämistä ja hyödyntämistä.

Ramp-up Predictability - Designing and Prototyping Ramp-up Predictability concept for new product creation

Diplomityön tavoitteena on tutkia ja kehittää menetelmä tuotekehitysprojektin ajalliselle ennustamiselle tuotteen siirtyessä tuotekehityksestä massatuotantoon. Ajallisen ennustamisen merkitys korostuu mitä lähemmäksi uuden tuotteen massatuotannon aloittaminen (ramp-up) tulee, koska strategiset päätökset koskien mm. uusia tuotantolinjoja, materiaalien- ja komponenttien tilaamisia sekä vahvistus asiakastoimitusten aloittamista täytyy tehdä jo paljon aikaisemmin.Työ aloitetaan tutkimalla rinnakkaista insinöörityötä (concurrent engineering) sekä suoritusten mittaamista (performance measurement), joiden sisältämistä ajattelumalleista, työkaluista ja tekniikoista hahmottuivat ajallisen ennustettavuuden onnistumisen edellytykset. Näitä olivat suunnitellun tuotteen ja tuotekehitysprosessin laatu sekä resurssien ja tiimien kompetenssit. Toisaalta ajalliseen ennustettavuuteen vaikuttavat myös projektien riippuvuudet ulkoisista toimittajista ja heidän aikatauluistaan.Teoreettisena viitekehyksenä käytetään Bradford L. Goldense:n luomaa mallia tuotekehityksen proaktiiviseksi mittaamiseksi sekä sovelletaan W. Edward Deming:in jatkuvan parantamisen silmukkaa. Työssä kehitetään Ramp-up Predictability konsepti, joka koostuu keskipitkän ja pitkän aikavälin ennustamisesta. Työhön ei kuulunut mallin käyttöönotto ja seuranta.Toimenpide ehdotuksena esitetään lisätutkimusta mittareiden keskinäisestä korrelaatioista ja niiden luotettavuudesta sekä mallien tarjoamista mahdollisuuksista muille tulosyksiköille.

Procurement and inventory management in product ramp down

Tuotteiden elinkaaret elektroniikkateollisuudessa ovat lyhentyneet entisestään. Paineet uusien kehittyneempien tuotteiden lanseeraamiselle ovat kasvaneet. Huonosti hoidettu tuotevaihto voi aiheuttaa merkittäviä kustannuksia yritykselle mikäli alasajon kustannusvaikutusta tulokseen aliarvioidaan. Työ käsittelee markkinoilta poistuvan tuotteen materiaalivirtojen hallintaa tuotevaihdon aikana. Lähtökohtana työssä oli kehittää toimintatapa miten tuotteen alasajon aikana tulisi toimia sekä mallintaa hankintaketju riskien ja pullonkaulojen löytämiseksi. Päätavoitteena oli materiaalivaraston arvon minimoiminen sekä ylijäämämateriaalien hyödyntäminen. Työn merkittävimpiä tuloksia oli hankintaketjun materiaalivirtojen seurantaan kehitetty Excel työkalu sekä alasajon liittyvien työvaiheiden kuvaaminen.

The ramp-up of new products in the outbound logistics

Tässä diplomityössä on perehdytty kaaoksen ja oppivan organisaation mekaniikkaan ja olemukseen. Niitä on sovellettu uuden tuotteen saattamiseen logistiikan toimitusketjuun Nokia Oyj:n Networks toimialaryhmässä. Samalla on pyritty löytämään ratkaisuja toiminnan parantamiseksi. Kaaosjohtaminen tarjoaa prosessijohtamista täydentävän tavan mallintaa muutosta ja selittää sen aikaansaamia ilmiöitä. Näiden kahden viitekehyksen avulla on pyritty pureutumaan laajaan ja moniulotteiseen ongelmakenttään. Muotoaan hakevassa organisaatiossa kaaoksen elementit ovat voimakkaasti läsnä. Kaaoksen hallintaan liittyy saumattomasti itseorganisoituminen ja oppiminen. Oppinen ei ole organisaatiolle yhtä luontainen kyky kuin se on yksilölle. Se vaatii organisaation jäseniltä oman roolinsa tiedostamista ja tiedon jakamista. Organisaation tavoitteet saattavat yksilön näkökulmasta tuntua joskus epäkonkreettisilta ja samalla muutokset hallitsemattomilta. Markkinoiden ja teknologian muuttuminen on ollut erityisen nopeaa telekommunikaatioalalla. Näissä olosuhteissa on tärkeää pyrkiä oppivaan organisaatioon, joka tukee organisaation toimintaa läpi muutoksen.

Preconditions for Successful Global Sourcing and Production Ramp up

Työn tavoitteena oli tutkia The Switch Drive Systems Oy:n edellytyksiä globaalille hankintatoiminnalle ja tuotannon aloittamiselle Kiinassa. Lisäksi pyrittiin keräämään empiiristä tietoa ja palautetta yrityksen prosesseista niiden kehittämistä varten. Yrityksen tuotantostrategia perustuu mallitehdaskonseptiin ja yrityksellä on kaksi mallitehdasta Suomessa. Työ keskittyy tutkimaan näiden mallitehtaiden valmiuksia aloittaa globaali ja ulkoistettu sarjatuotanto. Tutkimus suoritettiin empiirisenä tutkimuksena haastattelemalla yhteensä yhdeksää edustajaa yrityksen kolmesta yksiköstä Suomessa. Empiirinen tutkimus perustui riskienhallinnan keinoihin. Kvantitatiivisen tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa merkittävimmät riskit tarkempaa tarkastelua varten. Kvalitatiivisen tutkimuksen tavoitteena oli löytää syitä merkittävimmille riskeille. Tutkimuksen keskeisimmäksi tulokseksi on saatu lista merkittävimmistä syistä, jotka vaikeuttavat yrityksen tuotantostrategian toteuttamista. Lisäksi tuloksia ovat kvantitatiiviset tulokset merkittävimmistä riskeistä ja niihin liittyvät syyseuraussuhteet.

Feasibility study of the available relay protection solutions for microgrids

Thesis talks about relay protection for microgrids. Microgrid operation sets more challenges than traditional utility grid protection because of lower fault current levels. Solutions for these challenges are discussed in this paper. Thesis also studies available relay protection solutions and figures out how they would fit for microgrid protection.

Preparation for ramp-up production process in metal manufacturin

Collaboration is essential for successful new product development. In the preparation for ramp-up production collaboration between R&D and supply chain functions is crucial. This thesis examines the meaning of collaboration and the effects of collaboration between R&D and supply chain. The aim of this thesis is to analyse and advice on how to improve the collaboration between the research and development department and supply chain within the preparation for rampup process. This thesis begins by introducing the reader to the product development methodologies and collaboration literature. The following part of the thesis describes the current situation and the results of the qualitative research. The last part of the thesis will explain the improvement suggestions. The main improvement suggestions are clarification of the processes and responsibilities and the introduction of a kick-off meeting.

Time to volume through efficient multi-site ramp-up

The aim of this thesis was to create a process for all multi-site ramp-up (MSRU) projects in the case company in order to have simultaneous ramp-ups early in the market. The research was done through case study in one company and semi-structured interviews. There are already processes, which are now in use in MSRU-cases. Interviews of 20 ramp-up specialists revealed topics to be improved. Those were project team set up, roles and responsibilities and recommended project organization, communication, product change management practices, competence and know how transfer practices and support model. More R&D support and involvement is needed in MSRU-projects. DCM’s role is very important in the MSRU-projects among PMT-team; he should be the business owner of the project. Recommendation is that product programs could take care of the product and repair training of new products in volume factories. R&D’s participation in competence transfers is essential important in MSRU-projects. Communication in projects could be shared through special intranet commune. Blogging and tweeting could be considered in the communication plan. If hundreds of change notes are open in ramp-up phase, it should be considered not to approve the product into volume ramp-up. PMTs’ supports are also important and MSRU-projects should be planned, budgeted and executed together. Finally a new MSRU-process is presented in this thesis to be used in all MSRU-projects.

The influence of high cable penetration in distribution networks on earth fault currents and the operation of relay protection.

Recent Storms in Nordic countries were a reason of long power outages in huge territories. After these disasters distribution networks' operators faced with a problem how to provide adequate quality of supply in such situation. The decision of utilization cable lines rather than overhead lines were made, which brings new features to distribution networks. The main idea of this work is a complex analysis of medium voltage distribution networks with long cable lines. High value of cable’s specific capacitance and length of lines determine such problems as: high values of earth fault currents, excessive amount of reactive power flow from distribution to transmission network, possibility of a high voltage level at the receiving end of cable feeders. However the core tasks was to estimate functional ability of the earth fault protection and the possibility to utilize simplified formulas for operating setting calculations in this network. In order to provide justify solution or evaluation of mentioned above problems corresponding calculations were made and in order to analyze behavior of relay protection principles PSCAD model of the examined network have been created. Evaluation of the voltage rise in the end of a cable line have educed absence of a dangerous increase in a voltage level, while excessive value of reactive power can be a reason of final penalty according to the Finish regulations. It was proved and calculated that for this networks compensation of earth fault currents should be implemented. In PSCAD models of the electrical grid with isolated neutral, central compensation and hybrid compensation were created. For the network with hybrid compensation methodology which allows to select number and rated power of distributed arc suppression coils have been offered. Based on the obtained results from experiments it was determined that in order to guarantee selective and reliable operation of the relay protection should be utilized hybrid compensation with connection of high-ohmic resistor. Directional and admittance based relay protection were tested under these conditions and advantageous of the novel protection were revealed. However, for electrical grids with extensive cabling necessity of a complex approach to the relay protection were explained and illustrated. Thus, in order to organize reliable earth fault protection is recommended to utilize both intermittent and conventional relay protection with operational settings calculated by the use of simplified formulas.

Relay protection in active distribution networks

Increasingly growing share of distributed generation in the whole electrical power system’s generating system is currently a worldwide tendency, driven by several factors, encircling mainly difficulties in refinement of megalopolises’ distribution networks and its maintenance; widening environmental concerns adding to both energy efficiency approaches and installation of renewable sources based generation, inherently distributed; increased power quality and reliability needs; progress in IT field, making implementable harmonization of needs and interests of different-energy-type generators and consumers. At this stage, the volume, formed by system-interconnected distributed generation facilities, have reached the level of causing broad impact toward system operation under emergency and post-emergency conditions in several EU countries, thus previously implementable approach of their preliminary tripping in case of a fault, preventing generating equipment damage and disoperation of relay protection and automation, is not applicable any more. Adding to the preceding, withstand capability and transient electromechanical stability of generating technologies, interconnecting in proximity of load nodes, enhanced significantly since the moment Low Voltage Ride-Through regulations, followed by techniques, were introduced in Grid Codes. Both aspects leads to relay protection and auto-reclosing operation in presence of distributed generation generally connected after grid planning and construction phases. This paper proposes solutions to the emerging need to ensure correct operation of the equipment in question with least possible grid refinements, distinctively for every type of distributed generation technology achieved its technical maturity to date and network’s protection. New generating technologies are equivalented from the perspective of representation in calculation of initial steady-state short-circuit current used to dimension current-sensing relay protection, and widely adopted short-circuit calculation practices, as IEC 60909 and VDE 0102. The phenomenon of unintentional islanding, influencing auto-reclosing, is addressed, and protection schemes used to eliminate an sustained island are listed and characterized by reliability and implementation related factors, whereas also forming a crucial aspect of realization of the proposed protection operation relieving measures.

Cross-Border Innovation Support Platform for the SMEs: The Case of St. Petersburg Corridor Region

Työssä tutkitaan eri mekanismeja rajojen ylittävään innovaatioiden edistämiseen pienten ja keskisuurten yritysten näkökulmasta. Case ympäristönä on Kaakkois-Suomen ja Luoteis-Venäjän alueeli Pietarin Corridor. Tavoitteena on löytää tarkemmat määritykset ja rajauksetnäille mekanismeille. Teoriassa muodostettiin viitekehys rajojen ylittävälle innovaatioiden edistämismallille. Mallin pohjalta toteutettiinhaastattelututkimus, joka suoritettiin case-ympäristössä. Haastattelujoukko koostui yritysten edustajista, tutkimus-henkilöstöstä sekä julkisista toimijoista. Innovaatiojärjestelmä oli avoin uusille toimintamenetelmille.Menetelmien toteuttamistapa kuitenkin jakoi mielipiteitä. Toimijoiden välille tarvitaan parempaa yhteistyötä ja tämän kautta selkeämpää kommunikointia yritysten suuntaan. Innovaatioiden edistämiseen ehdotetaan Innovation Relay Centre tyyppisen toiminnan laajentamista Corridorin alueelle sekä sen käyttämän teknologioiden välittämismallin sekä kansainvälisen verkoston hyödyntämistä. Edistämisen tukena tulisi käyttää innovaatiotietokanta-työkalua.

Esituotannon aikainen konseptien verifiointi muovituotteen valmistusessa

 Diplomityön tavoitteena on tutkia ja kehittää muovituotteen valmistuskonseptien verifiointimenetelmiä ja luoda malli, jolla saadaan esituotantovaiheestalähtien parannettu tuotantoprosessi massatuotannon aloittamiseen (ramp up). Työn tavoitteena on myös toimia viestintäkeinona lisäämässä organisaation tietoisuutta esituotantovaiheen tärkeydestä. Työ pohjautuu tekijän aikaisempaan tutkimukseen "esituotantoprosessista oppimisen vaikutukset massatuotannon aloitukseen", joka on tehty erikoistyönä v.2006. Tutkimus menetelminä on käytetty pääasiassa prosessien kuvaamista, benchmarkingia, asiantuntijoiden haastatteluja sekä analysoitu toteutuneita projekteja. Lopputuloksena on saatu toimintamalli, joka vastaa hyvin pitkälle prosessien kuvausten aikana syntynyttä mallia. Keskeisenä ajatuksena on valmistuskonseptin verifioinnin kytkeminen tuotteen mekaniikkasuunnittelun kypsyyteen. Koko projektia koskevien tavoitteiden määrittäminen johdetaan ramp up tavoitteista. Verifioitavaksi valitaan kriittisin tuote ja prosessi. Tähän on teoreettisena viitekehyksenä käytetty Quality Function Deployment (QFD) menetelmää. Jatkotoimenpiteiksi esitetään ramp up tavoitteiden ja mittareiden kehittämistä, joilla pystytään seuraamaan ja ohjaamaan projektia jo heti alusta alkaen. Lisätutkimusta tarvitaan myös esituotannon aikaisten prosessiparametrien suunnitteluun ja optimointiin.

Todennäköisyyspohjaisen paloanalyysimenetelmän kehittäminen ydinvoimalaitoksella

Diplomityössä on tutustuttu ydinvoimalaitosten paloriskejä käsittelevään todennäköisyyspohjaiseen turvallisuusanalyysiin. Tavoitteena on ollut Olkiluoto 1 ja 2 laitosyksiköiden paloanalyysimenetelmän kehittäminen. Työssä esitetään paloanalyysin pääpiirteet, kaksi erilaista palotaajuuksien estimointimenetelmää sekä palojen leviämisen arviointimenetelmiä. Palotaajuuksien estimointimenetelmistä keskitytään Berryn menetelmän sekä NUREG/CR-6850-palotaajuuslaskentamenetelmän tarkasteluun. Palon leviämisen arvioinnissa on esitetty kolmen erilaisen virtausteknisen laskentatyökalun perusteet sekä palon leviämistodennäköisyyksiä arvioivan Probabilistic Fire Simulator (PFS) -ohjelman käyttöä. Työn aikana on laskettu molemmilla palotaajuuden estimointimenetelmillä palotaajuuksia eri tyyppisille huonetiloille. Berryn menetelmän palotaajuudet olivat pääosin alhaisempia kuin NUREG/CR-6850-menetelmällä lasketut palotaajuudet. Palon leviämistarkastelussa on tutkittu ydinvoimalaitoksen relehuoneen tulipaloa. PFS:n avulla laskettujen leviämistodennäköisyyksien arvoja on vertailtu TVO:n paloanalyysissa käytettyihin kvalitatiivisiin peittokertoimiin. Palon leviämistodennäköisyys eri osajärjestelmien välillä todettiin suuresti riippuvan analyysissaoletetuista vaurioitumislämpötiloista. Tutkittuja menetelmiä hyödyntäen diplomityössä kehitettiin paloanalyysimenetelmäkuvaus. Menetelmäkuvauksessa huonetilojen paloriskit kartoitetaan aluksi Berryn menetelmällä. Näin kaikille laitoksen huonetiloille saadaan arvioitua palotaajuus sekä paloalkutapahtumaluokkien sydänvauriotaajuus. Seuraavaksi suoritetaan valintamenettely, jossa valitut kriteerit täyttäville huonetiloille tehdään tarkentava palotaajuuslaskenta. Tarkentava palotaajuuslaskenta perustuu NUREG/CR-6850-menetelmän mukaisesti huonetilojen realistisiin syttymislähteisiin. Kriittisimpien huonetilojen osalta palon leviämisen arviointiin on tarkoitus hyödyntää numeerista simulointia.