Energy Management System for LVDC Island Networks

Recent developments in power electronics technology have made it possible to develop competitive and reliable low-voltage DC (LVDC) distribution networks. Further, islanded microgrids—isolated small-scale localized distribution networks— have been proposed to reliably supply power using distributed generations. However, islanded operations face many issues such as power quality, voltage regulation, network stability, and protection. In this thesis, an energy management system (EMS) that ensures efficient energy and power balancing and voltage regulation has been proposed for an LVDC island network utilizing solar panels for electricity production and lead-acid batteries for energy storage. The EMS uses the master/slave method with robust communication infrastructure to control the production, storage, and loads. The logical basis for the EMS operations has been established by proposing functionalities of the network components as well as by defining appropriate operation modes that encompass all situations. During loss-of-powersupply periods, load prioritizations and disconnections are employed to maintain the power supply to at least some loads. The proposed EMS ensures optimal energy balance in the network. A sizing method based on discrete-event simulations has also been proposed to obtain reliable capacities of the photovoltaic array and battery. In addition, an algorithm to determine the number of hours of electric power supply that can be guaranteed to the customers at any given location has been developed. The successful performances of all the proposed algorithms have been demonstrated by simulations.

Utilisation of Short Term Electricity Derivatives in Industrial Energy Management

Työn päätavoite on selvittää kuinka erityisesti sähkön markkinahinnan ennustamiseen ja johdannaismarkkinoiden tietämykseen perustuva lyhyen tähtäimen sähköjohdannaisten hyödyntäminen tapahtuu teollisessa energianhallinnassa. Tätä aihetta lähestytään luomalla prosessi lyhyen tähtäimen sähköjohdannaisten hyödyntämiselle. Prosessi esitellään ja selvitetään aina lähtökohdista todelliseen kaupankäyntiin asti erillisen esimerkkitehtaan avulla.Lyhyen tähtäimen sähköjohdannaisten hyödyntäminen teollisessa energianhallinnassa perustuu pääosin tulevaisuuden odotuksiin sähkön markkinahinnan kehittymisestä sekä tehtaiden operatiiviseen tilanteeseen. Operatiiviseen tilanteeseen perustuva lyhyen tähtäimen sähköjohdannaisten kaupankäynti on pääasiassa pitkän tähtäimen suojausten sopeuttamista lyhyelle tähtäimelle sopivaksi.Hinnan ennustamisella on suuri rooli lyhyen tähtäimen sähköjohdannaisten hyödyntämisprosessissa. Työssä esitelty hinnan ennustamismalli on sopiva päivä- ja viikkotason Nord Poolin Elspot -systeemihinnan ennustamiseen. Elspot -systeemihinnan ennustamismalli on suunniteltu käytännönläheiseksi ja sen perustana ovat todelliset fysikaaliset ja mitattavat suureet. Futuurimarkkinatietämys on tarpeen lyhyen tähtäimen johdannaisia käytettäessä. Työssä tutkitaan yleisiä markkinoiden odotuksia ja futuurimarkkinoiden tietoisuuden kehittymistä koskien tulevaa vallitsevaa tilannetta. Työssä luodaan myös työkalu, mikä auttaa kaupan laatijaa muodostamaan suuntaa-antavat todennäköisyydet eri hintanäkemyksille ja paikallistamaan mahdolliset markkinoiden epätodennäköiset hintaodotukset.Kokemukset Elspot -systeemihinnan ennustamismallin soveltamisesta ovat lupaavia. Lisäksi havainnot futuurimarkkinoiden käyttäytymisestä Nord Poolissa ja muodostettu työkalu suuntaa-antavien todennäköisyyksien selvittämiseksi auttavat kaupan laatijaa päätöksenteossa. Lyhyen tähtäimen sähköjohdannaisten hyödyntäminen teollisessa energianhallinnassa on periaatteessa mahdollista esitellyn prosessin avulla, vaikka täydellinen käyttöönotto vaatisi vielä joitakin järjestelyjä. Keskittymällä tilanteisiin jotka työssä kuvatulla prosessilla ovat hoidettavissa, työssä määritellyllä menettelyllä on mahdollisuudet saavuttaa epäedullisen hintakehityksen riskin väheneminen ja parempi taloudellinen tulos teollisen energianhallinnan sähkökaupankäynnissä.

The Design and Implementation of a Power Management Feature to a Configuration Management System

Green IT is a term that covers various tasks and concepts that are related to reducing the environmental impact of IT. At enterprise level, Green IT has significant potential to generate sustainable cost savings: the total amount of devices is growing and electricity prices are rising. The lifecycle of a computer can be made more environmentally sustainable using Green IT, e.g. by using energy efficient components and by implementing device power management. The challenge using power management at enterprise level is how to measure and follow-up the impact of power management policies? During the thesis a power management feature was developed to a configuration management system. The feature can be used to automatically power down and power on PCs using a pre-defined schedule and to estimate the total power usage of devices. Measurements indicate that using the feature the device power consumption can be monitored quite precisely and the power consumption can be reduced, which generates electricity cost savings and reduces the environmental impact of IT.

Battery Cell Modeling for Battery Management System

Usage of batteries as energy storage is emerging in automotive and mobile working machine applications in future. When battery systems become larger, battery management becomes an essential part of the application concerning fault situations of the battery and safety of the user. A properly designed battery management system extends one charge cycle of battery pack and the whole life time of the battery pack. In this thesis main objectives and principles of BMS are studied and first order Thevenin’s model of the lithium-titanate battery cell is built based on laboratory measurements. The battery cell model is then verified by comparing the battery cell model and the actual battery cell and its suitability for use in BMS is studied.

Building Environmental Management System for Laboratory Products Manufacturing Company according ISO 14001-standard

Tutkielman tavoitteena on rakentaa toimiva ympäristöjärjestelmä Thermo Fisher Scientific Oy:lle. Tutkimuksen tarkoituksena on myös löytää kahdelle täysin erilaiselle toiminnalle yhtenäinen ympäristöjärjestelmä, jonka avulla pystytään ottamaan huomioon molempien toimipaikkojen hieman erilaiset vaatimukset. Lisäksi tavoitteena on muodostaa ympäristöjärjestelmälle oma organisaatio, jonka avulla ympäristöjärjestelmän integrointi yrityksen prosesseihin voidaan suorittaa sujuvasti. Aluksi tutkimusongelmaa lähestytään teoreettisesta näkökulmasta,jossa tarkastellaan ympäristöjärjestelmän historiaa, rakennetta, etuja sekä ISO 14001–standardin rakennetta ja sen etenemistä ympäristöjärjestelmän rakentamisen yhteydessä aina kolmannen osapuolen sertifiointiin asti. Empiria osa alkaa alustavalla ympäristökatselmuksella, jossa selvitetään ympäristöasioiden hoidon nykytaso ja luodaan pohja koko ympäristöjärjestelmän luomiselle, jonka vankimpana perustana on ympäristöpolitiikka. Johdon hyväksymä ympäristöpolitiikka varmistaa johdon sitoutumisen järjestelmään. Ympäristöjärjestelmän toimintarakenteen muodostaminen kahdelle erilaiselle toiminnalle onnistui tutkimuksessa kiitettävästi. Se miten ympäristöjärjestelmä toimii todellisuudessa, tullaan näkemään käytännön kokemuksien yhteydessä.

Implementation of an Integrated Activity-Based Costing in a Holistic Database Management System and its Implications for Operations Management

Diplomityössä on tutkittu reaaliaikaisen toimintolaskennan toteuttamista suomalaisen lasersiruja valmistavan PK-yrityksen tietojärjestelmään. Lisäksi on tarkasteltu toimintolaskennan vaikutuksia operatiiviseen toimintaan sekä toimintojen johtamiseen. Työn kirjallisuusosassa on käsitelty kirjallisuuslähteiden perusteella toimintolaskennan teorioita, laskentamenetelmiä sekä teknisessä toteutuksessa käytettyjä teknologioita. Työn toteutusosassa suunniteltiin ja toteutettiin WWW-pohjainen toimintolaskentajärjestelmä case-yrityksen kustannuslaskennan sekä taloushallinnon avuksi. Työkalu integroitiin osaksi yrityksen toiminnanohjaus- sekä valmistuksenohjausjärjestelmää. Perinteisiin toimintolaskentamallien tiedonkeruujärjestelmiin verrattuna case-yrityksessä syötteet toimintolaskentajärjestelmälle tulevat reaaliaikaisesti osana suurempaa tietojärjestelmäintegraatiota.Diplomityö pyrkii luomaan suhteen toimintolaskennan vaatimusten ja tietokantajärjestelmien välille. Toimintolaskentajärjestelmää yritys voi hyödyntää esimerkiksi tuotteiden hinnoittelussa ja kustannuslaskennassa näkemällä tuotteisiin liittyviä kustannuksia eri näkökulmista. Päätelmiä voidaan tehdä tarkkaan kustannusinformaatioon perustuen sekä määrittää järjestelmän tuottaman datan perusteella, onko tietyn projektin, asiakkuuden tai tuotteen kehittäminen taloudellisesti kannattavaa.

Environmental requirements and environmental management system of boiler plant supplier

Työn tärkeimpänä tavoitteena oli edistää ympäristöjärjestelmän laatimista Kvaerner Pulping, Power divisioonan Kattilat-liiketoimintayksikölle. Lisäksi tavoitteena oli tarkastella yritykseen kohdistuvia ympäristövaatimuksia ja niiden vaikutusta yrityksen toimintaan. Aluksi työssä tarkasteltiin ympäristöjärjestelmästandardien sisältöjä ja niiden eroja. Työssä käsiteltiin myös erilaisia elinkaarijohtamisen malleja, joita voidaan hyödyntää yrityksen kokonaisvaltaisessa ympäristöjärjestelmässä. Työssä tarkasteltiin myös sidosryhmien vaikutusta yrityksen ympäristötoimintaan. Kattilalaitostoimittajan tärkeimpiä asiakkaita ovat sellu- ja paperiteollisuus. Näihin yrityksiin on kohdistunut runsaan kymmenen vuoden aikana paineita ympäristötoiminnan tehostamiseksi. Tämän kehityksen seurauksena vastaavat tehostamispaineet ovat siirtymässä myös alihankkijoille, kuten kattilaitostoimittajille. Tehokkaan ympäristöjohtamisen takaamiseksi työssä määriteltiin ympäristövastuut ja –valtuudet sekä ympäristöpäämäärät ja –tavoitteet. Lisäksi tunnistettiin yrityksen toimintaan liittyvät ympäristönäkökohdat ja –riskit. Työn yhteydessä laadittiin ympäristöjärjestelmän luonnos, ja se sisältää jatkuvan parantamisen periaatteen. Työn yhteydessä laadittiin lisäksi Kvaerner Pulping Oy:n koelaitokselle ympäristölupahakemus. Työssä on kuvattu koelaitosta ja sen ympäristölupahakemukseen liittyviä asioita esimerkkinä parantuneesta ympäristöasioiden hoidosta.

Implementation of Customer Relationship Management system to support channel partners

Työn tavoitteena oli selvittää, kokevatko matkapuhelinalalla toimivat kanavapartnerit heitä varten suunnitellun asiakassuhdehallintajärjestelmän lisäarvopalveluna vaiko eivät. Työ toteutettiin asiakastyytyväisyystutkimuksen avulla, jossa mitattiin erilaisten partnereiden asennetta palvelua kohtaan. Työn tuloksena ilmeni, että palvelussa olevan informaation määrällä ei ollut suurta vaikutusta asiakkaiden tyytyväisyyteen. Syyt ovat pikemminkin yleisissä asenteissa vastaavia palveluja kohtaan.

Integrating Financial Perspective to Quality Orientated Management System. Case: ALSTOM Finland Oy

Tutkimuksen päätavoitteena on tutkia taloudellisen näkökulman integroimista laatuajatteluun pohjautuvaan johtamisjärjestelmään esimerkkiyrityksessä. Johtamisjärjestelmän tulee tuottaa tietoa johdon strategiselle päätöksenteolle ja lisäksi täyttää laatujärjestelmän (ISO 9001:2000) asettamat vaatimukset. Tutkimuksen kohteena oleva työkalu on balanced scorecard (tasapainotettu tuloskortti). Työn tarkoituksena on ehdottaa balanced scorecard- talouden tunnuslukuja esimerkkiyritykselle. Tutkimuksen tavoitteisiin päästään empiiristä tutkimusta varten tehdyn teoreettisen viitekehyksen avulla. Empiiristä tutkimustietoa kerätään osallistuvan havainnoinnin, haastattelujen ja keskustelujen avulla. Tutkimusmenetelmänä on laadullinen case -tutkimus. Balanced scorecardin eri näkökulmille ehdotettiin tunnuslukuja empiirisen tutkimuksen pohjalta. Lisäksi talouden näkökulmaa tutkittiin tarkemmin. Tutkimuksen johtopäätöksenä esitettiin, että taloudelliset tunnusluvut mittaavat ensisijaisesti strategiaa eivätkä laatua. Lisäksi huomioitiin, että tuloskorttien tulisi olla koekäytössä ennen bonuspalkkauksen ja balanced scorecardin yhdistämistä.

Product information management system design framework for production oriented company

Diplomityössä luodaan viitekehys tuotetiedonhallintajärjestelmän esisuunnittelua varten. Siinä on kolme ulottuvuutta: lisäarvontuotto-, toiminnallisuus- ja ohjelmistoulottuvuus. Viitekehys auttaa- tunnistamaan lisäarvontuottokomponentit, joihin voidaan vaikuttaa tiettyjen ohjelmistoluokkien tarjoamilla tuotetiedonhallintatoiminnallisuuksilla. Viitekehyksen järjestelmäsuunnittelullista näkökulmaa hyödynnetään tutkittavissa yritystapauksissa perustuen laskentamatriisin muotoon mallinnettuihin ulottuvuuksien välisiin suhteisiin. Matriisiin syötetään lisäarvontuotto- ja toiminnallisuuskomponenttien saamat tärkeydet kohdeyrityksessä suoritetussa haastattelututkimuksessa. Matriisin tuotos on tietyn ohjelmiston soveltuvuus kyseisen yrityksen tapauksessa. Soveltuvuus on joukko tunnuslukuja, jotka analysoidaan tulostenkäsittelyvaiheessa. Soveltuvuustulokset avustavat kohdeyritystä sen valitessa lähestymistapaansa tuotetiedonhallintaan - ja kuvaavat esisuunnitellun tuotetiedonhallintajärjestelmän. Viitekehyksen rakentaminen vaatii perinpohjaisen lähestymistavan merkityksellisten lisäarvontuotto- ja toiminnallisuuskomponenttien sekä ohjelmistoluokkien määrittämiseen. Määritystyö perustuu työssä yksityiskohtaisesti laadittujen menetelmien ja komponenttiryhmitysten hyödyntämiselle. Kunkin alueen analysointi mahdollistaa viitekehyksen ja laskentamatriisin rakentamisen yhdenmukaisten määritysten perusteella. Viitekehykselle on ominaista sen muunneltavuus. Nykymuodossaan se soveltuu elektroniikka- ja high-tech yrityksille. Viitekehystä voidaan hyödyntää myös muilla toimialoilla muokkaamalla lisäarvontuottokomponentteja kunkin toimialan intressien mukaisesti. Vastaavasti analysoitava ohjelmisto voidaan valita tapauskohtaisesti. Laskentamatriisi on kuitenkin ensin päivitettävä valitun ohjelmiston kyvykkyyksillä, minkä jälkeen viitekehys voi tuottaa soveltuvuustuloksia kyseiseen yritystapaukseen perustuen

CREATING A MODEL FOR INVENTORY MANAGEMENT SYSTEM

Tutkielman tarkoituksena oli mallintaa varastonhallintajärjestelmä, joka olisi sopiva case yritykselle. Tutkimus aloitettiin case yrityksen varastonhallinan nykytilan kartoituksella, jonka jälkeen tutkittiin varastonhallinnan eri osa-alueisiin. Varastonhallinnan osa-alueista käsiteltiin varastotyyppejä, motiiveja, tavoitteita, kysynnän ennustamista sekä erilaisia varastonhallinnan työkaluja. Sen lisäksi tutkittiin erilaisia varaston täydennysmalleja. Teoriaosuudessa käsiteltiin lisäksi kolmea erilaista tietojärjestelmätyyppiä: toiminnanohjausjärjestelmää, sähköisen kaupankäynnin järjestelmää sekä räätälöityä järjestelmää. Tutkimussuunnitelmassa nämä kolme järjestelmää rajattiin vaihtoehdoiksi, joista jokin valittaisiin case yrityksen varastonhallintajärjestelmäksi. Teorian ja nykytilan pohjalta tehtiin viitekehys, jossa esiteltiin varastonhallintajärjestelmän tieto- ja toiminnallisuusominaisuuksia. Nämä ominaisuudet priorisoitiin neljään eri luokkaan ominaisuuden kriittisyyden mukaan. Järjestelmävaihtoehdot arvioitiin viitekehyksen kriteerien mukaisesti, miten helposti ominaisuudet olisivat toteutettavissa eri vaihtoehdoissa. Tulokset laskettiin näiden arviointien perusteella, jonka jälkeen tulosten analysoinnissa huomattiin, että toiminnanohjausjärjestelmä sopisi parhaiten case yrityksen varastonhallintajärjestelmäksi.

Developing a user-centric event management system

This thesis describes the development of a software requirements specification for a user-centric event management system. The system is set to satisfy three goals: adding value for the event attendees, adding value for the event organizer, and reducing the costs of arranging and running an event. The requirements are identified by researching the prescriptive traits of event business and the current state of the case company and its environment. First the professional and human needs for events are scrutinized. Second, some recent reports about the current trends in the event business are reviewed. Then the event life cycle is presented using the model of new service development, and online promotion of events and especially word-of-mouth marketing receive special attention. Events are also regarded from the perspective of social networks and social media. The case company’s current state and its competitors are reviewed to formulate the needs which the system should fulfil. Then the currently available solutions for social media oriented event management are reviewed. The result is a set of functional and non-functional requirements. The functional requirements are categorized into social media, social networking, event personalization, event management, and system administration features. The specified features and non-functional requirements satisfy the three goals set for the system.

Electric energy recovery system for a hydraulic forklift

This thesis studies the possibilities to recover energy in a hydraulic forklift system. Controlling of the system is done directly with an electric servo motor drive and a hydraulic pump. A real system was built and tested and simulations of the system were made with Matlab. Results of the system and simulations were analysed and compared and according to them, energy can be recovered efficiently from the hydraulic forklift system. Also new ideas and directions of further research were obtained with the help of this research.

Technology roadmap for new sales support and management system for crane manufacturing company

Sales configurators are essential tools for companies that offer complicated case specifically crafted products for customers. Most sophisticated of them are able to design an entire end product on the fly according to given constraints, calculate price for the offer and move the order into production. This thesis covers a sales configurator acquisition project in a large industrial company that offers cranes for its customers. The study spans the preliminary stages of a large-scale software purchase project starting from the specification of problem domain and ending up presenting the most viable software solution that fulfils the requirements for the new system. The project consists of mapping usage environment, use cases, and collecting requirements that are expected from the new system. The collected requirements involve fitting the new sales system into enterprise application infrastructure, mitigating the risks involved in the project and specifying new features to the application whilst preserving all of the admired features of the old sales system currently used in the company. The collected requirements were presented to a number of different sales software vendors who were asked to provide solution suggestions that would fulfil all the demands. All of the received solution proposals were exposed to an evaluation to determine the most feasible solutions, and the construction of evaluation criteria itself was a part of the study. The final outcome of this study is a short-list of the most feasible sales configurator solutions together with a description of how software purchase process in large enterprises work, and which aspects should be paid attention in large projects of similar kind.

Enhancement of R&D project management system

Stora Enso has research centres in Finland, Sweden and Germany. The research centres use PIMS as a research project invoicing and monitoring system. Possible reorganization and new financing model for R&D functions have been considered and the project management system should be developed to support the new operation model. The objective of this thesis is to find a model for R&D project management, and to present the project management system of Stora Enso, and to discuss if the current system could be developed to respond to the new needs or should it be replaced with another system. The theoretical part of the study describes challenges in R&D project management, and presents different project characteristics, and methods for managing R&D project portfolio. It is also described how the project management system can support project monitoring and controlling, and how inter-project learning can be enhanced. The empirical part of the study presents the current project management system of Stora Enso and how the system should be developed to support Stora Enso’s R&D functions better. In conclusion, it is stated that there is no relevant reason to replace PIMS with another system, because PIMS can be developed to support R&D project management better with a hybrid system. It is also suggested that the new financing model should not be implemented before more comprehensive analysis of its effects is conducted.