Development of a New Welding Product Quality Control and Management System Model for China

The Chinese welding industry is growing every year due to rapid development of the Chinese economy. Increasingly, companies around the world are looking to use Chinese enterprises as their cooperation partners. However, the Chinese welding industry also has its weaknesses, such as relatively low quality and weak management. A modern, advanced welding management system appropriate for local socio-economic conditions is required to enable Chinese enterprises to enhance further their business development. The thesis researches the design and implementation of a new welding quality management system for China. This new system is called ‗welding production quality control management model in China‘ (WQMC). Constructed on the basis of analysis of a survey and in-company interviews, the welding management system comprises the following different elements and perspectives: a ‗Localized congenital existing problem resolution strategies‘ (LCEPRS) database, a ‗human factor designed training system‘ (HFDT) training strategy, the theory of modular design, ISO 3834 requirements, total welding management (TWM), and lean manufacturing (LEAN) theory. The methods used in the research are literature review, questionnaires, interviews, and the author‘s model design experiences and observations, i.e. the approach is primarily qualitative and phenomenological. The thesis describes the design and implementation of a HFDT strategy in Chinese welding companies. Such training is an effective way to increase employees‘ awareness of quality and issues associated with quality assurance. The study identified widely existing problems in the Chinese welding industry and constructed a LCEPRS database that can be used in efforts to mitigate and avoid common problems. The work uses the theory of modular design, TWM and LEAN as tools for the implementation of the WQMC system.

Short-term Hydropower Planning System

The Thesis gives a decision support framework that has significant impact on the economic performance and viability of a hydropower company. The studyaddresses the short-term hydropower planning problem in the Nordic deregulated electricity market. The basics of the Nordic electricity market, trading mechanisms, hydropower system characteristics and production planning are presented in the Thesis. The related modelling theory and optimization methods are covered aswell. The Thesis provides a mixed integer linear programming model applied in asuccessive linearization method for optimal bidding and scheduling decisions inthe hydropower system operation within short-term horizon. A scenario based deterministic approach is exploited for modelling uncertainty in market price and inflow. The Thesis proposes a calibration framework to examine the physical accuracy and economic optimality of the decisions suggested by the model. A calibration example is provided with data from a real hydropower system using a commercial modelling application with the mixed integer linear programming solver CPLEX.

Innovation Process Management and System Modelling

Työn tavoitteena oli perehtyä innovaatiojohtamisen ja järjestelmän soveltamiseen prosessiteollisuuden toimintaympäristöön. Kirjallisuuslähteitä apuna käyttäen perehdyttiin liiketoimintaympäristön innovaatiojohtamiselle asettamiin vaatimuksiin ja erilaisiin innovaatiojärjestelmiin. Olennaisena osana innovaatiojohtamiseen liittyy sidosryhmien tarpeiden ja niiden tarjoamien resurssien huomioiminen toiminnassa. Myöskin tuotekehityksen menetelmät ja työkalut ovat omalta osaltaan merkittävässä asemassa toiminnan tehokkuutta arvioitaessa. Innovaatiojärjestelmä tulee sopeuttaa yrityksen toimintoihin ja sen erityispiirteet huomioonottaen siten, että toiminnan johtaminen prosessina tuo yritykselle ja sen sidosryhmille lisäarvoa. Innovaatiojärjestelmän luominen yritykselle on ainayksilöllinen prosessi ja siihen ei ole olemassa yleispätevää menetelmää, joka voitaisiin ottaa käyttöön sellaisenaan. Yritys, jonka liiketoiminta keskittyy kuitupohjaisten pakkausmateriaalien valmistamiseen, joutuu täyttämään toiminnassaan materiaalintoimittajien, omien tuotantoprosessiensa ja asiakkaiden sekä jopa loppukäyttäjien uusille tuotteille luomat odotukset. Innovaatiojohtamista sävyttää toiminnan tulosten suuri epävarmuus ja sen vaativien aineellisten ja henkisten resurssien mittavuus. Innovaatiotoiminnan johtaminen prosessina, käyttäen hyväksi järjestelmämallia, tavoittelee systemaattista ja asetettujen kriteerien täyttämää lähestymistapaa tuotekehityksen ja uusien liiketoimintainnovaatioiden alueella. Kehitetyn mallin tulee palvella monimutkaista liiketoimintaympäristöä, jokatoisaalta perustuu tehokkaaseen massatuotantoon ja toisaalta pyrkii erilaistumaan palvelemalla sekä huomioimalla asiakkaidensa tuotteille asettamat vaatimukset.

Erillisjärjestelmän liittäminen sairaalan kertakirjautumisratkaisun ja kontekstinhallinnan piiriin

Terveydenhuollon toimialalla käyttäjät joutuvat käyttämään työpäivän aikana useita eri tietojärjestelmiä. Näiden käyttöä on pyritty helpottamaan kehittämällä työpöytäintegraatiomalli. Sen keskeisiä osia ovat kertakirjautuminen ja kontekstinhallinta. Kontekstinhallinnan hyödyntämisestä terveydenhuollon järjestelmissä aiemmin tehtyjä tutkimuksia ja niissä havaittuja ongelmia käytetään tämän työn teoriakehyksenä. Työssä tutkitaan kuinka SerAPI – hankkeessa tehtyä Minimikontekstinhallinnan määrittely versio 3.0:aa voidaan hyödyntää tilanteessa, jossa kontekstiin liitettävää järjestelmää ei voida määritellä luotetuksi järjestelmäksi. Työn lopputuloksena syntyy toimintamalli ja väliohjelma, joiden avulla luotetuksi määrittelemätön järjestelmä voidaan liittää kontekstinhallintaan. Väliohjelma on suunniteltu ja toteutettu työssä case tapauksena käytetyn asiakkaan tarpeiden mukaisesti.

Broadband excitation in the system identification of active magnetic bearing rotor systems

One of the targets of the climate and energy package of the European Union is to increase the energy efficiency in order to achieve a 20 percent reduction in primary energy use compared with the projected level by 2020. The energy efficiency can be improved for example by increasing the rotational speed of large electrical drives, because this enables the elimination of gearboxes leading to a compact design with lower losses. The rotational speeds of traditional bearings, such as roller bearings, are limited by mechanical friction. Active magnetic bearings (AMBs), on the other hand, allow very high rotational speeds. Consequently, their use in large medium- and high-speed machines has rapidly increased. An active magnetic bearing rotor system is an inherently unstable, nonlinear multiple-input, multiple-output system. Model-based controller design of AMBs requires an accurate system model. Finite element modeling (FEM) together with the experimental modal analysis provides a very accurate model for the rotor, and a linearized model of the magneticactuators has proven to work well in normal conditions. However, the overall system may suffer from unmodeled dynamics, such as dynamics of foundation or shrink fits. This dynamics can be modeled by system identification. System identification can also be used for on-line diagnostics. In this study, broadband excitation signals are adopted to the identification of an active magnetic bearing rotor system. The broadband excitation enables faster frequency response function measurements when compared with the widely used stepped sine and swept sine excitations. Different broadband excitations are reviewed, and the random phase multisine excitation is chosen for further study. The measurement times using the multisine excitation and the stepped sine excitation are compared. An excitation signal design with an analysis of the harmonics produced by the nonlinear system is presented. The suitability of different frequency response function estimators for an AMB rotor system are also compared. Additionally, analytical modeling of an AMB rotor system, obtaining a parametric model from the nonparametric frequency response functions, and model updating are discussed in brief, as they are key elements in the modeling for a control design. Theoretical methods are tested with a laboratory test rig. The results conclude that an appropriately designed random phase multisine excitation is suitable for the identification of AMB rotor systems.

Neural mechanisms underlying conscious and unconscious vision. Evidence from event-related potentials and transcranial magnetic stimulation

Vision affords us with the ability to consciously see, and use this information in our behavior. While research has produced a detailed account of the function of the visual system, the neural processes that underlie conscious vision are still debated. One of the aims of the present thesis was to examine the time-course of the neuroelectrical processes that correlate with conscious vision. The second aim was to study the neural basis of unconscious vision, that is, situations where a stimulus that is not consciously perceived nevertheless influences behavior. According to current prevalent models of conscious vision, the activation of visual cortical areas is not, as such, sufficient for consciousness to emerge, although it might be sufficient for unconscious vision. Conscious vision is assumed to require reciprocal communication between cortical areas, but views differ substantially on the extent of this recurrent communication. Visual consciousness has been proposed to emerge from recurrent neural interactions within the visual system, while other models claim that more widespread cortical activation is needed for consciousness. Studies I-III compared models of conscious vision by studying event-related potentials (ERP). ERPs represent the brain’s average electrical response to stimulation. The results support the model that associates conscious vision with activity localized in the ventral visual cortex. The timing of this activity corresponds to an intermediate stage in visual processing. Earlier stages of visual processing may influence what becomes conscious, although these processes do not directly enable visual consciousness. Late processing stages, when more widespread cortical areas are activated, reflect the access to and manipulation of contents of consciousness. Studies IV and V concentrated on unconscious vision. By using transcranial magnetic stimulation (TMS) we show that when early visual cortical processing is disturbed so that subjects fail to consciously perceive visual stimuli, they may nevertheless guess (above chance-level) the location where the visual stimuli were presented. However, the results also suggest that in a similar situation, early visual cortex is necessary for both conscious and unconscious perception of chromatic information (i.e. color). Chromatic information that remains unconscious may influence behavioral responses when activity in visual cortex is not disturbed by TMS. Our results support the view that early stimulus-driven (feedforward) activation may be sufficient for unconscious processing. In conclusion, the results of this thesis support the view that conscious vision is enabled by a series of processing stages. The processes that most closely correlate with conscious vision take place in the ventral visual cortex ~200 ms after stimulus presentation, although preceding time-periods and contributions from other cortical areas such as the parietal cortex are also indispensable. Unconscious vision relies on intact early visual activation, although the location of visual stimulus may be unconsciously resolved even when activity in the early visual cortex is interfered with.

The role of nuclear power in the future energy system

Currently widely accepted consensus is that greenhouse gas emissions produced by the mankind have to be reduced in order to avoid further global warming. The European Union has set a variety of CO2 reduction and renewable generation targets for its member states. The current energy system in the Nordic countries is one of the most carbon free in the world, but the aim is to achieve a fully carbon neutral energy system. The objective of this thesis is to consider the role of nuclear power in the future energy system. Nuclear power is a low carbon energy technology because it produces virtually no air pollutants during operation. In this respect, nuclear power is suitable for a carbon free energy system. In this master's thesis, the basic characteristics of nuclear power are presented and compared to fossil fuelled and renewable generation. Nordic energy systems and different scenarios in 2050 are modelled. Using models and information about the basic characteristics of nuclear power, an opinion is formed about its role in the future energy system in Nordic countries. The model shows that it is possible to form a carbon free Nordic energy system. Nordic countries benefit from large hydropower capacity which helps to offset fluctuating nature of wind power. Biomass fuelled generation and nuclear power provide stable and predictable electricity throughout the year. Nuclear power offers better energy security and security of supply than fossil fuelled generation and it is competitive with other low carbon technologies.

The functional fit between collaborative software and work systems:Qualification of work system needs to software functionality

The study develops an approach that tries to validate software functionality to work systems needs in SMEs. The formulated approach is constructed by using a SAAS based software i.e., work collaboration service (WCS), and SMEs as the elements of study. Where the WCS’s functionality is qualified to the collaboration needs that exist in operational and project work within SMEs. For this research constructivist approach and case study method is selected because the nature of the current study requires an in depth study of the work collaboration service as well as a detailed study of the work systems within different enterprises. Four different companies are selected in which fourteen interviews are conducted to gather data pertaining. The work systems method and framework are used as a central part of the approach to collect, analyze and interpret the enterprises work systems model and the underlying collaboration needs on operational and project work. On the other hand, the functional model of the WCS and its functionality is determined from functional model analysis, software testing, documentation and meetings with the service vendor. The enterprise work system model and the WCS model are compared to reveal how work progression differs between the two and make visible unaddressed stages of work progression. The WCS functionality is compared to work systems collaboration needs to ascertain if the service will suffice the needs of the project and operational work under study. The unaddressed needs provide opportunities to improve the functionality of the service for better conformity to the needs of enterprise and work. The results revealed that the functional models actually differed in how operational and project work progressed within the stages. WCS shared similar stages of work progression apart from the stages of identification and acceptance, and progress and completion stages were only partially addressed. Conclusion is that the identified unaddressed needs such as, single point of reference, SLA and OLA inclusion etc., should be implemented or improved within the WCS at appropriate stages of work to gain better compliance of the service to the needs of the enterprise an work itself. The developed approach can hence be used to carry out similar analysis for the conformance of pre-built software functionality to work system needs with SMEs.

Multi-site -sertifikaatin vaatimukset ympäristöjohtamisjärjestelmän rakentamisessa

Diplomityö muodostuu kahdesta kokonaisuudesta. Työn teoriaosa kertoo mitä ympäristöjohtaminen on, millaisia ovat multi-site -organisaatio ja multi-site -johtamisjärjestelmä sekä mitä vaatimuksia nämä asettavat yritykselle. Työssä esitetään malli, jota käyttämällä kansainvälisten johtamisjärjestelmästandardien mukaan rakennetut laatu-, ympäristö-, terveys- ja turvallisuusjärjestelmät voidaan yhdistää yhdeksi kokonaisuudeksi, multi-site - johtamisjärjestelmäksi. Malli rakentuu kolmesta tasosta, joita ovat paikallinen, maakohtainen ja konsernitaso. Esimerkkien avulla kerrotaan miteneri lähtökohdista voidaan näiden tasojen kautta edetä kohti yhtä johtamiskokonaisuutta. Esille tuodaan myös multi-site -johtamisjärjestelmän käyttöönottoa puoltavat ja vastustavat näkökohdat. Työn konkreettinen osa on johtamisjärjestelmämallin paikallisen tason toteuttaminen. Ympäristöjohtamisjärjestelmän rakentaminen standardin EN ISO 14001:2004 vaatimusten mukaiseksi Kvaerner Power Oy:n Suomen toimipaikoille sekä tämän järjestelmän yhdistäminen sertifioituun EN ISO 9001 -standardin mukaiseen laatujärjestelmään. Työssä kerrotaan miten ympäristöjohtamisjärjestelmä on rakennettu ja miten laatu- ja ympäristöjärjestelmät on liitetty yhdeksi kokonaisuudeksi. Työn tuloksena syntyi malli johtamisjärjestelmien yhdistämisestä sekä sertifioitu ympäristöjohtamisjärjestelmä, jonka yhdistäminen laatujärjestelmään toteutettiin tavoitteiden mukaisesti.

Kassanhallintakäytännöt Suomen kunnissa

Kassanhallintakirjallisuus on pitkälti normatiivista tai yksittäisiä kohteita ja niiden kassanhallinnanosa-alueita tarkastelevaa case-tutkimusta. Sen sijaan kassanhallintaa laajalla tutkimuskohdejoukolla strategia- ja järjestelmävalintojen näkökulmasta tarkastelevia tutkimuksia on tehty vain vähän. Tämä suomalaista kuntakenttää tarkastelevaeksploratiivinen tutkimus antaa kuvan rakenne-, strategia- ja järjestelmävalinnoista, joita kunnat ovat painottaneet kassanhallinnassaan vuosina 2000 - 2002. Tutkimuksen metodologisena viitekehyksenä käytetty kontingenssilähestymistapaan pohjautuva konfiguratiivinen systeemimalli mahdollisti suuren tutkimuskohdejoukonstrategia- ja järjestelmäkäytäntöjen erojen kvantitatiivisen analysoinnin. Ryhmittelyanalyysin avulla tutkimusdatasta muodostui neljä strategia- ja järjestelmäpainotuksiltaan toisistaan eroavaa kuntaryhmää, ja tutkimustulokset osoittivat kuntien kassanhallintakäytäntöjen olevan hyvin samankaltaisia yksityissektorin vastaaviin käytäntöihin verrattuna; myös julkissektorin kassanhallinnassa painotetaan kustannustehokkuutta. Kustannustehokkuusstrategian rinnalla vastaajakunnat painottivat sijoitus-, lainanhoito- ja riskienhallintastrategioita sekä em. strategioiden toteuttamista tukevia rakenne- ja järjestelmävalintoja. Myös pienempienkuntien havaittiin tukeutuneen samoihin strategia- ja järjestelmäpainotuksiin kuin isommat kunnat, vaikka esim. järjestelmien käytännön tietohallintaratkaisuissa saattaa esiintyä kuntakoosta johtuvia eroja. Lisäksi joustavuusstrategian painoarvo osana kuntien kassanhallintastrategioita oli suuri. Tämä on johdonmukaista, sillä kassapositioiden ennakoimattomat muutokset edellyttävät nopeaa päätöksentekoa. Kustannustehokkuusajattelulla, kassanhoitokokonaisuuden ymmärtämisellä ja uusien kassanhoitotekniikoiden sekä rahoitusinstrumenttien selektiivisellä käytöllä on mahdollista vaikuttaa kuntien rahoituksenhoidon nettokustannuksiin.

Kulmastabiilisuuden mallinnus

Työn tavoitteena oli kartoittaa vaihtoehtoisia menetelmiä perinteiselle aikatasossa tapahtuvalle kulmastabiilisuuden mallinnukselle käyttövarmuustarkastelussa. Vaihtoehtoisiin menetelmiin tutustuttiin kirjallisuuden avulla ja valittiin menetelmä testattavaksi pohjoismaisessa yhteiskäyttöjärjestelmässä. Vaihtoehtoisen menetelmän ominaisuusvaatimuksiin kuului nopeampi laskenta, luotettava stabiilien ja epästabiilien tilanteiden seulontakyky ja menetelmän antama indeksi stabiilisuus-/epästabiilisuusasteesta. Pääasiassa menetelmät, joihin tutustuttiin, arvioivat vain transienttia stabiilisuutta. SIME-menetelmä soveltui myös dynaamisen stabiilisuuden arviointiin. Suomessa voi dynaamisella stabiilisuudella olla tulevaisuudessa merkittävä rooli käyttövarmuustarkasteluissa. SIME-menetelmän toimivuutta testattiin osin yksinkertaistetulla Nordel-verkkomallilla, ja saadut tulokset olivat lupaavia. Menetelmä täytti uudelle menetelmälle asetetut vaatimukset, vaikka ongelmiakin esiintyi. Testauksessa käytetyn menetelmän edelleen kehittäminen ja menetelmän testaaminen täydellisellä verkkomallilla on suositeltavaa.

Virtuaaliprototyypin käyttö kallioporakoneen dynamiikan analysoinnissa

Työn tavoitteena oli selvittää kaupallisen dynamiikan simulointiohjelmiston soveltuvuus kallioporakoneen dynamiikan analysointiin. Työssä mallinnettiin parametrisoitu virtuaaliprototyyppi uudenlaisella toimintaperiaatteella toimivasta kallioporakoneesta. Virtuaaliprototyyppiä on tarkoitus käyttää fyysisen prototyypin mitoituksessa sekä porakoneen toiminnan simuloinnissa ja suorituskyvyn arvioinnissa ennen ensimmäisen fyysisen prototyypin valmistamista. Mallinnus tehtiin ADAMS -ohjelmistoa ja siihen liitettävää ADAMS/Hydraulics -moduulia käyttäen. Mallinnuksessa kiinnitettiin huomiota erityisesti porakoneessa esiintyvien vuotovirtauksien huomioimiseen. ADAMS -ohjelmisto soveltuu hyvin hydraulisen iskuporakoneen dynaamisten ilmiöiden simulointiin. Koska fyysistä prototyyppiä ei ole vielä olemassa, ei mallin toimintaa voida kuitenkaan tämän tutkimuksen puitteissa verifioida mittauksin. Simuloitujen tulosten perusteella voidaan todeta uuden toimintaperiaatteen olevan käyttökelpoinen kallion poraukseen. Parametrisoitua virtuaaliprototyyppiä voidaan käyttää tehokkaasti hyväksi tuotekehitysvaiheessa sekä se voidaan liittää osaksi laajempaa ja yksityiskohtaisempaa porauslaitteen simulointimallia.

Yhtenäistetyn mallinnuskielen hyödyntäminen betoniaseman ohjausjärjestelmän kehityksessä

Yhtenäistetty mallinnuskieli, Unified Modeling Language (UML), on saavuttanut ohjelmistoteollisuudessa defacto standardin mallinnuskielen aseman. UML:n pääasiallinen käyttökohde on ollut ohjelmistojärjestelmien mallinnus, mutta sitä on sovellettu myös muillakin ongelma-alueilla, kuten erilaisten prosessien mallinnuksessa. Tässä diplomityössä mallinnetaan eräs betoniaseman ohjausjärjestelmä käyttäen UML:ää. Työssä perehdytään alan kirjallisuuden avulla siihen, miten teollisuus on hyödyntänyt UML:ää prosessien ohjausjärjestelmien mallinnuksessa. Kirjallisuudesta saatua tietoa sovelletaan betoniaseman ohjausjärjestelmän mallinnuksessa. Luotua mallia analysoidaan sen oikeellisuuden ja käytettävyyden perusteella. Työssä havaittiin, että UML soveltuu hyvin betoniaseman ohjausjärjestelmän kaltaisen teollisuusprosessin ohjauksen mallinnukseen. UML-mallilla voidaan kuvata järjestelmän rakenne ja toiminta kattavasti. Luotua mallia voidaan hyödyntää suoraan ohjausjärjestelmän jatkokehityksessä. Julkista tutkimustietoa aiheesta on kuitenkin niukasti saatavilla, joten lisätarve julkiselle tutkimukselle on olemassa.

Suorituskyvyn analysointijärjestelmän rakentaminen pk-yrityksessä

Tutkimuksen päätavoite oli kehittää suorituskyvyn analysointijärjestelmä metalliteollisuuden alihankintaa suorittavalle pk-yritykselle. Lisäksi tutkittiin toimintatapoja, jotka edesauttavat menestyksekkään analysointijärjestelmän rakentamista. Tutkimuksessa käsiteltiin myös mittausjärjestelmän hyötyjä ja haittoja pk-yritykselle. Tutkimuksen teoreettisessa osassa käsitellään yleisesti suorituskykyä, esitellään erilaisia suorituskyvyn analysointijärjestelmiä ja selvitetään järjestelmien eroja. Lisäksi esitellään erilaisia prosessimalleja, joiden avulla yritys voi rakentaa suorituskyvyn analysointijärjestelmän. Tutkimuksen empiirisessä osassa esitellään yrityksessä läpikäyty prosessimalli, jonka avulla rakennettiin suorituskyvyn analysointijärjestelmä. Yrityksessä läpikäydyn prosessin pohjana toimi SAKE-prosessimalli, mutta ideoita haettiin myös Toivasen mallista. Tutkimuksen tuloksena syntyi teoreettinen paketti suorituskyvyn analysoinnista ja malli suorituskyvyn analysointijärjestelmästä. Teoreettinen paketti toimi hyvänä pohjana ja tarjosi taustatietoa aiheesta projektissa mukana olleille henkilöille. Tutkimuksen tuloksena syntynyt malli soveltuu parhaiten metallin mekaanista työstöä suorittavalle yritykselle, mutta myös muut yritykset voivat ottaa tästä mallia. Hyödyllisimmäksi näkökulmaksi voi nostaa itse prosessin, jonka avulla päästään tarkastelemaan yrityksen menestymisen taustalla olevia tekijöitä.

Control of permanent magnet linear synchronous motor in motion control applications

The aim of the thesis is to study the principles of the permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) and to develop a simulator model of direct force controlled PMLSM. The basic motor model is described by the traditional two-axis equations. The end effects, cogging force and friction model are also included into the final motor model. Direct thrust force control of PMLSM is described and modelled. The full system model is proven by comparison with the data provided by the motor manufacturer.