Kaivoksen arvoverkon kehittyminen ja toimijoiden välisen tiedonvaihdon tehostaminen

Diplomityön ensisijaisena tavoitteena on tuottaa tietoa kaivoksen arvoverkon kehittymisestä ja kaivoksen arvoverkkoon kuuluvista toimijoista. Toisena tavoitteena on tunnistaa kaivosteollisuuden potentiaalisten toimittajien alalle pääsyn esteitä ja etsiä niihin ratkaisuja. Työ perustuu kolmeen toisiaan täydentävään työmenetelmään, jotka ovat suhde- ja tietoverkostoon kuuluvien asiantuntijoiden haastattelut, toimintatutkimus sekä aihetta käsittelevät julkaisut. Työssä kuvataan (1) kaivosteollisuuden arvontuottamisjärjestelmään vaikuttavat taustatekijät; (2) kaivoksen arvoverkkoon kuuluvat toimijat ja niiden tehtävät sekä (3) kaivoksen liiketoimintaverkon tyypillinen rakenne ja sen muodostumiseen vaikuttavat tekijät. Tehtyjen havaintojen perusteella esitetään sähköisen liiketoiminnan ratkaisu, joka edistää toimijoiden välistä tiedonvaihtoa ja helpottaa potentiaalisten toimittajien alalle pääsyä.

Energy harvesting methods for wireless sensor nodes in heavy-duty vehicles

The number of autonomous wireless sensor and control nodes has been increasing rapidly during the last decade. Until recently, these wireless nodes have been powered with batteries, which have lead to a short life cycle and high maintenance need. Due to these battery-related problems, new energy sources have been studied to power wireless nodes. One solution is energy harvesting, i.e. extracting energy from the ambient environment. Energy harvesting can provide a long-lasting power source for sensor nodes, with no need for maintenance. In this thesis, various energy harvesting technologies are studied whilst focusing on the theory of each technology and the state-of-the-art solutions of published studies and commercial solutions. In addition to energy harvesting, energy storage and energy management solutions are also studied as a subsystem of a whole energy source solution. Wireless nodes are also used in heavy-duty vehicles. Therefore a reliable, long-lasting and maintenance-free power source is also needed in this kind of environment. A forestry harvester has been used as a case study to study the feasibility of energy harvesting in a forestry harvester’s sliding boom. The energy harvester should be able to produce few milliwatts to power the target system, an independent limit switch.

The concept of solution: Industry’s insights compared to theoretical views

Many manufacturing companies have started to offer complete solutions to their customers’ unique needs due to toughening competition and customer demand. Discourse on this kind of solution business is still developing, hence, there is not an established definition for the concept of solution. The aim of the study is to profoundly identify the concept of solution and to understand how the industry’s current views differ from the theoretical concepts. The describing dimensions are identified from selected 13 theoretical notions, and from responses, that the employees of five different companies have given. The 32 interview transcripts are analyzed with thematic analysis and qualitative content analysis. According to the findings, the concept of solution is characterized by integration, customization, risk-sharing, value co-creation, long-term orientation, and desired outcomes. The industry’s insights differ in terms of them all. The results illustrate, that a solution is a bundle, and the whole solution is customized on some level for a client. A solution supplier needs to be customer-focused, in which value co-creation is only a part. The solution solves the customer’s problem, and improves both the customer’s, and the supplier’s business. Neither long-term focus nor risks-sharing were directly employed to characterize the concept of solution. Differences are mainly due to the different approaches to the definitions and inexperience of the companies.

Satamayhteisön informaatiokeskus tiedonvälityksen tehostajana

Merikuljetukset ovat ylivoimaisesti tärkein kuljetusmuoto sekä maailman että Suomen tavaraliikenteessä. Tämä tekee satamista tärkeän osan globaaleja toimitusketjuja. Satamien tehtävänä on toimia solmukohtina erilaisille tavaratoimituksille ja kuljetusmuodoille. Maailmankaupan kasvun ja siitä seuranneen tavaraliikenteen lisääntymisen myötä satamat voivat muodostua pullonkauloiksi tavaratoimituksille. Tavaratoimitusten läpivienti satamien kautta edellyttää lukuisia toimijoita ja työvaiheita. Satamissa toimitusketjujen hallinnan merkitys korostuu toimijoiden ja prosessien heterogeenisyydestä johtuen. Erityisesti informaatiovirtojen hallinta on haasteellista monitahoisessa satamatoimintaympäristössä. Turun yliopiston Merenkulkualan koulutus- ja tutkimuskeskuksen (MKK) Kotkan yksikön (Merenkulun logistiikan tutkimus) Mobiilisatama-hankkeessa etsitään keinoja satamasidonnaisen meri- ja maaliikenteen hallinnan tehostamiseksi satamasidonnaista tiedonvaihtoa ja siihen osana kuuluvia tietojärjestelmiä kehittämällä. Tämä tutkimusraportti on Mobiilisatama-hankkeen ensimmäinen väliraportti. Raportissa esitetään kuvaus tyypillisestä satamasidonnaisesta tavaratoimitusprosessista erityisesti tiedonvälityksen näkökulmasta sekä kuvataan prosessiin liittyviä keskeisiä pullonkauloja ja ongelmakohtia. Raportissa on kootusti esitelty myös keskeiset Suomen satamatoimintaympäristössä nykyisin käytössä olevat informaatiojärjestelmät. Osana tutkimusta tehtiin kartoitus maailmanlaajuisesti satamien käytössä olevista Port Community System (PCS) - järjestelmistä eli satamayhteisön informaatiokeskusratkaisuista. Kartoituksella pyrittiin saamaan tietoa PCS-järjestelmien maailmanlaajuisesta määrästä, maantieteellisestä sijoittumisesta, palveluista, teknisistä toteutuksista, hyödyistä ja parhaista käytännöistä. Empiirisenä osiona raportissa kuvataan haastattelututkimuksessa esiin nousseita suomalaiseen satamasidonnaiseen tiedonvälitykseen liittyviä kehittämisideoita ja haasteita. Kirjallisuus- ja haastattelututkimuksen pohjalta raportissa analysoidaan satamayhteisön informaatiokeskuksen soveltuvuutta Suomen satamatoimintaympäristöön sekä pohditaan Suomeen soveltuvan informaatiokeskuksen sisältöä ja palveluja. Tutkimuksen tulosten perusteella satamasidonnaisessa tiedonvaihdossa on löydettävissä pullonkauloja, jotka paitsi hidastavat tavaratoimitusten käsittelyä myös kuluttavat turhia resursseja. Pullonkauloja aiheuttavat muun muassa hitaiden viestintätekniikoiden ja -tapojen käyttäminen, asiakirjojen/viestien suuri lukumäärä ja kirjavuus sekä eri toimijoiden toimintatapojen ja tietojärjestelmien yhteensopimattomuus. Satamasidonnaisten toimitusketjujen tiedonvälityksen tehostamiseksi useisiin maailmalla oleviin satamiin on perustettu kokonaisvaltaisia satamayhteisön informaatiokeskuksia (eng. Port Community System tai Port Community Information System, PCS), jotka yhdistävät satamasidonnaiset toimijat toisiinsa mahdollistaen tehokkaan tiedonvälityksen eri toimijoiden kesken (Single Window -ratkaisu). Informaatiokeskuksia on perustettu käytännössä jokaiseen globaalin kaupankäynnin piirissä olevaan maanosaan. PCS-järjestelmät näyttävät keskittyvän suuriin satamiin ja varsinkin paljon kontteja käsitteleviin satamiin (≥1 milj. TEU:ta vuodessa). Informaatiokeskuksia on perustettu erityisen paljon Länsi- Euroopassa sekä Aasian etelä-, itä- ja kaakkoisosissa sijaitseviin satamiin, joihin myös suuret konttisatamat ovat keskittyneet. Itämeren alueella PCS-järjestelmiksi luokiteltavia sataman tietojärjestelmiä vaikuttaisi olevan käytössä melko vähäisesti eikä järjestelmähankkeitakaan näyttäisi olevan juuri suunnitteilla. Kartoituksen perusteella ensimmäiset maailmalla olevat informaatiokeskukset on perustettu jo noin 30 vuotta sitten, mistä johtuen eri satamissa käytössä olevat PCS-ratkaisut eroavat toisistaan sekä tekniseltä toteutukseltaan että palvelusisällöltään. Informaatiokeskusten taustalla vaikuttavat myös kansalliset hallintokulttuurit, lait ja asetukset sekä kaupankäyntitavat, jotka ovat osaltaan vaikuttamassa eri informaatiokeskusten toimintamalliin. Suomen satamatoimintaympäristössä on viimeisten parinkymmenen vuoden sisällä otettu käyttöön lukuisia merenkulkua ja satamatoimintoja helpottavia ja tehostavia tietojärjestelmiä. Monet näistä järjestelmistä ovat merenkulkuun liittyviä viranomaisjärjestelmiä, joiden tarkoituksena on muun muassa mahdollistaa turvalliset tavarakuljetukset Itämerellä alusten ja tavaralastien seurannan avulla. Tämän lisäksi yrityksillä ja muilla satamasidonnaisilla toimijoilla on käytössä kaupallisia toiminnanohjausjärjestelmiä ja muita informaatioratkaisuja. Suomen satamayhteisössä käytössä olevista kehittyneistä informaatiojärjestelmistä huolimatta informaatiopalvelut ovat asiakkaan näkökulmasta varsin pirstoutuneet. Suomesta puuttuu G2G-, B2G- ja B2B-palvelut sekä maaliikennepuolen palvelut yhteen kokoava yhden luukun periaatteella toimiva satamayhteisön informaatiokeskusratkaisu (Port Community System, PCS). Tutkimuksessa on hahmoteltu Suomeen mahdollisesti tulevaisuudessa toteutettavissa olevalle PCS-ratkaisulle asetettavia vaatimuksia ja järjestelmän palvelusisältöä. Suomeen visioidun satamayhteisön informaatiokeskusratkaisun tulisi olla olemassa olevia satamasidonnaisia tietojärjestelmiä ja niistä saatavia tietoja hyödyntävä järjestelmä. PCS-ratkaisun tulisi myös tukea olemassa olevia yrityskohtaisia informaatioratkaisuja. Tämän lisäksi tulevaisuuden järjestelmäratkaisun tulisi kyetä tuottamaan satamayhteisöä palvelevia lisäarvopalveluja, joita nykyiset järjestelmät eivät tuota ollenkaan tai ne ovat nykyisellään hajanaisesti löydettävissä. Mobiilisatama-hankkeen osapuolia ovat Turun yliopiston Merenkulkualan koulutus- ja tutkimuskeskuksen Kotkan yksikön ohella Kymenlaakson ammattikorkeakoulun Kymi Technology T&K -osaamiskeskittymä sekä Lappeenrannan teknillisen yliopiston Kouvolan yksikkö. Rahoittajina hankkeessa toimivat Euroopan aluekehitysrahasto ja Tekes sekä yrityksistä Cursor Oy, Kotkan Satama Oy, KYMP Oy, SE Mäkinen Oy, Steveco Oy, Suomen 3C Oy, Oy TransPeltola Ltd ja VR-Yhtymä Oy.

Tuotetietojen hallintaohjelmiston käytettävyyden kehittäminen PK-yrityksessä

Usability of software describes characteristics of its user interface, which affect its ease of use, degree of satisfaction, efficiency and other factors. Usability can have great impact on the productiveness and happiness of the employees. Usability methods, specially designed for the purpose, can be used for improving the usability. This Master’s Thesis is about studying usability problems of a software used for managing product information, and fixing those problems. The aim of the thesis was to improve the usability of the software by fixing the problems and to demonstrate that improving usability is possible in a SME with limited resources. To achieve the goal a selected group of well known usability methods were used. In the thesis a number of usability problems were detected, and for some of which a solution was designed. The selected usability methods very mostly found well suited for the purpose.

Hajautettujen asiakasverkkoyhteyksien valvonta

Tässä diplomityössä tutkitaan kuinka verkonvalvonta voidaan toteuttaa hajautetussa järjestelmässä. Työssä perehdytään tavallisten tietojärjestelmien ja hajautettujen järjestelmien eroihin, kyseisten järjestelmien ominaispiirteisiin sekä käsitellään mitä verkonvalvonta on yleisellä tasolla ja miten se on yleensä toteutettu tavallisissa tietojärjestelmissä. Tutkitaan tarkemmin kuinka verkonvalvonta voidaan toteuttaa tehokkaasti hajautetussa järjestelmässä sekä mitä vaatimuksia ja haasteita verkonvalvonnassa esiintyy. Tutkimukseen valittiin myös kaksi hajautetun järjestelmän verkonvalvontaan kehitettyä valvontaohjelmistoa sekä yksi laitteistopohjainen ratkaisu joita tutkitaan ja vertaillaan tarkemmin.Selvitetään onko yrityksen kannattavaa ja valvonnan kannalta tehokasta ottaa tämänkaltaista järjestelmää käyttöön. Lopputuloksena työssä on esiteltyinä kuinka verkonvalvonta voidaan toteuttaa hajautetussa järjestelmässä ja miten olemassa olevat haasteet voidaan ratkaista. Toteutusvaihtoehdot tutkittiin ja niistä valittiin paras vaihtoehto (perfSONAR) toteutustavaksi kohdeorganisaation asiakasverkkoyhteyksien valvontaan. Lopuksi esitellään toteutussuunnitelma yrityksen asiakasyhteyksien valvomiseen tarkoitetulle verkonvalvonnalle.

Lyhyesti

Vuoden tiedekirja ; Tiedonjulkistamisen valtionpalkinnot 2010 ; Kovenevia asenteita maahanmuutosta ; Cernin ennätyskoe ; Pyhän Henrikin legendan ratkaisu ; Tutkimuksen tietoaineistot ; Yliopistomaailma otsikoissa ; Galilein elämä näytelmänä ; Kentällä uskontoja tutkimassa ; Kirkkomaalauksia kansallismuseossa ; Uusia jäsenseuroja.

Painelaitteen hitsauksen kehittäminen

Työ tehtiin Steris Finn Aqualle, joka oli ottanut tuotantoon uuden autoklaavimallin kevään 2007 aikana. Työn tavoitteena oli kehittää painelaitteen hitsausta vertailemalla kevytmekanisointi, mekanisointi ja robotisointiratkaisuja ja hankkia riittävät tiedot mahdollisen investointipaatoksen tueksi. Tarkastellut kevytmekanisointilaitteet koostuivat kuljetinkiskosta, kuljettimesta ja mahdollisesta railonseurantalaitteesta. Tarkasteltu mekanisointijärjestelmä oli asiakaskohtaisesti räätälöitävä kokonaisuus. Tarkasteltuun hitsausrobottijärjestelmään kuului kappaleenkäsittelylaite sekä etäohjelmointiohjelmisto. Työn teoriaosassa käsiteltiin painelaitelainsäädännön vaikutuksia tuotantoon, ruostumattoman ja haponkestävän teräksen ominaisuuksia hitsauksen kannalta, tuotannossa käytettäviä hitsausprosesseja, hitsauksen mekanisointia ja automatisointia sekä railonseurantaa. Työn käytännön osuudessa käytiin läpi painelaitevalmistuksen nykytila. Painelaitevalmistus jaettiin eri työvaiheisiin ja työvaiheet analysoitiin, millä varmistettiin, että kehitysresurssit suunnataan oikeisiin kohteisiin. Kehitysehdotuksena esitettiin joko railonseurannalla varustetun kevytmekanisointilaitteiston tai etäohjelmoitavan hitsausrobottijärjestelmän hankintaa. Kevytmekanisoinnilla on mahdollista saavuttaa samat edut kuin kalliimmillakin mekanisointilaitteilla ja kevytmekanisoinnin etuna on käyttöönoton helppous ja laitteiston edullisuus. Hitsausrobotin hankintaan liittyy epävarmuustekijöitä, joiden tarkempi selvittäminen on tarpeen, ennen hitsausrobotin hankintapaatosta. Suuremmilla tuotantomäärillä hitsausrobottisolu olisi ollut selkeästi parempi ratkaisu.

Cultural and textual properties in the translation and interpretation of allusions. An analysis of allusions in Dorothy L. Sayers’ detective novels translated into Finnish in the 1940s and the 1980s

Kulttuuriset ja tekstuaaliset tekijät alluusioiden kääntämisessä ja tulkinnassa. Alluusiot Dorothy L. Sayersin 1940- ja 1980-luvuilla suomennetuissa salapoliisiromaaneissa Väitöskirja käsittelee alluusioiden kääntämistä ja tulkintaa. Alluusio on intertekstuaalinen viittaus, jonka tulkitsemiseen tarvitaan implisiittistä tietoa tutuksi oletetusta viittauskohteesta. Käännösongelma alluusiosta tulee, mikäli kohdekulttuurin lukijat eivät tunne viittauskohdetta eivätkä voi päätellä alluusion merkitystä. Tutkimus pyrkii kuitenkin uuden analyysimenetelmän avulla osoittamaan, että vieraat alluusiot eivät välttämättä johda tulkintaongelmiin. Väitöskirja jakautuu kahteen osaan: analyysimenetelmän kehittämiseen (luvut 1-5) sekä tapaustutkimukseen (luvut 6-7). Kehitetyn menetelmän avulla pystytään analysoimaan aikaisempaa tarkemmin, millaisia tulkintamahdollisuuksia alluusiot tarjoavat eri lukijakunnille ja miten lähdetekstin alluusioiden kulttuuriset ja tekstuaaliset piirteet korreloivat käännösstrategioiden kanssa. Tapaustutkimus selvittää, millaisia tulkintamahdollisuuksia Dorothy L. Sayersin 1940- ja 1980-luvuilla suomennettujen salapoliisiromaanien alluusiot tarjosivat aikansa suomalaisille lukijoille. Tavoitteena on myös hahmottaa, miten suomentajien käännösratkaisut ja alluusioiden tulkintamahdollisuudet liittyvät toisaalta lähdetekstin alluusioiden piirteisiin ja toisaalta kohdekulttuurin kontekstiin. Tapaustutkimus tarjoaa näin uutta tietoa suomennoskirjallisuuden ja salapoliisiromaanien historiasta. Analyysimenetelmä määrittelee aikaisempaa alluusioita ja intertekstuaalisuutta käsitelleen tutkimuksen pohjalta ne kulttuuriset ja tekstuaaliset piirteet, jotka vaikuttavat alluusioiden kääntämiseen ja tulkintaan. Kulttuurisessa mielessä alluusio voi olla tietylle lukijakunnalle tuttu tai tuntematon. Tekstuaalisia tekijöitä ovat alluusion muodon ja tyylin tunnusmerkillisyys sekä alluusion pintamerkityksen koherenttius uudessa tekstikontekstissa, ilman tietoa viittauskohteesta. Alluusioiden tulkinnassa on perinteisesti erotettu toisaalta allusiivinen tulkintamahdollisuus, jossa alluusio on lukijoille tuttu ja yhdistettävissä viittauskohteeseensa, toisaalta kulttuuritöyssy, jonka muodostaa lukijoille tuntematon ja pintamerkitykseltään inkoherentti alluusio. Tutkimuksessa määritellään kulttuuristen ja tekstuaalisten tekijöiden perusteella lisäksi kaksi muuta mahdollisuutta. Pseudo-allusiivisessa tulkinnassa tuntematon alluusio erottuu ympäröivästä tekstikontekstista tyyliltään ja on koherentti ainakin kuvaannollisessa mielessä ilman viittauskohdettaan. Ei-allusiivisessa tulkinnassa taas vieras alluusio sulautuu kontekstiin sekä muodoltaan että merkitykseltään niin, ettei lukija edes huomaa mahdollista alluusiota. Tulkintamahdollisuuksien jakauma antaa yleiskuvan siitä, miten tietty lukijakunta pystyi tulkitsemaan tekstin alluusioita. Lisäksi analyysi tarkastelee lähdetekstin ja käännöksen välillä tulkintamahdollisuuksissa tapahtuneita muutoksia sekä niiden vaikutusta tulkinnan vaatimaan vaivannäköön (effort) ja alluusion funktioihin. Tapaustutkimus perehtyy Sayers-suomennosten kulttuurikonteksteihin tarkastelemalla salapoliisiromaanien asemaa suomalaisessa kirjallisuusjärjestelmässä, suomennoksilta odotettuja piirteitä sekä suomentajien ammattikuvaa, taustoja ja työoloja. Tulosten perusteella alluusioiden kääntäminen oli vaativa tehtävä sekä 1940- että 1980-luvun suomentajille. Lähdetekstien alluusioista 60–70 prosenttia oli todennäköisesti kohdelukijoille vieraita. Molempina aikakausina suomennoksilta odotettiin silti sekä kielellistä sujuvuutta että lähdetekstin merkitysten välittämistä. 1940-luvun suomentajien tehtävää vaikeutti lisäksi mm. se, että suomentaminen oli enimmäkseen sivutoimista ja englanti oli harvoin parhaiten hallittu vieras kieli. Nämä olosuhteet lienevät vaikuttaneet etenkin vähäarvoisena pidetyn salapoliisikirjallisuuden suomennoksiin. 1980-luvulla suomentajien aikataulut olivat realistisempia, englannin taidot parempia ja päätoiminen suomentaminen mahdollista. Myös salapoliisiromaanien arvostus oli lisääntynyt. Sekä 1940- että 1980-luvun suomennoksissa kohdelukijoille vieraitakin alluusioita oli usein säilytetty, mikäli ne olivat koherentteja ilman viittauskohdettaan. Sen sijaan vieraita ja pintamerkitykseltään epäselviä alluusioita oli muokattu tai poistettu. Kuitenkin 1980-luvun suomentajat säilyttivät lähdetekstin alluusioita useammin ja tarkemmin kuin 1940-luvun suomentajat. Varsinkin poisjättämistä esiintyi 1940-luvun suomennoksissa enemmän. Alluusioiden tulkintamahdollisuudet olivat kaikissa käännöksissä muuttuneet sikäli, että melko harvat suomennetut alluusiot olivat enää kohdelukijoiden tunnistettavissa. Toisaalta myös kulttuuritöyssyt olivat harvinaisia. Erot 1940- ja 1980-luvun suomennosten välillä näkyivätkin pseudo-allusiivisissa ja ei-allusiivisissa tulkintamahdollisuuksissa. 1980-luvun suomennoksissa vieraat alluusiot oli johdonmukaisesti säilytetty niin, että käännetyt alluusiot voitiin tulkita pseudo-alluusioiksi. Sen sijaan 1940-luvun suomennoksissa vieraita alluusioita oli usein muokattu tai jätetty pois tavalla, joka johti ei-allusiiviseen tulkintaan. Kohdelukijoiden kannalta 1980-luvun suomennettujen alluusioiden tulkitseminen lienee vaatinut jonkin verran enemmän vaivaa. Toisaalta pseudo-allusiivisten käännösten pohjalta oli useimmiten mahdollista rakentaa koherentti tulkinta, ja monesti ne jopa välittivät samankaltaisia funktioita kuin lähdetekstin alluusiot. 1940-luvun suomennosten muokkaukset ja poistot periaatteessa helpottivat tulkintaa, mutta mahdollisia kulttuuritöyssyjä esiintyi edelleen, jopa kääntäjän tekemien muutosten seurauksena. 1940-luvun suomennoksissa myös käännettyjen alluusioiden funktiot olivat muuttuneet enemmän lähdetekstin alluusioihin nähden. Kaiken kaikkiaan 1980-luvun suomennokset olivat lähempänä oman aikansa hyvän käännöksen piirteitä. Toisaalta alluusioiden muokkaaminen sai 1940-luvun suomennokset muistuttamaan enemmän perinteistä arvoituksen ratkaisuun keskittyvää salapoliisiromaania, joten tältä osin ne lienevät vastanneet kohdelukijoiden odotuksia. Kulttuurikontekstin vaikutus siis näkyi sekä käännösstrategioissa että käännettyjen alluusioiden tulkintamahdollisuuksissa. Tutkimustuloksissa korostui kuitenkin myös se, että lähdetekstin alluusion pintamerkitys saattaa vaikuttaa käännösratkaisuihin. Lisäksi käännetyt pseudo-alluusiot saattavat välittää samankaltaisia funktioita kuin lähdetekstin alluusiot. Toisin kuin yleensä on esitetty, kohdelukijoille vieraiden alluusioiden säilyttäminen saattaakin siis olla toimiva ratkaisu.

Viilunoikaisujärjestelmän esisuunnittelu

Tämän diplomityön tavoitteena oli etsiä ratkaisuvaihtoehtoja vaneriteollisuudessa esiintyvään liimatikkuongelmaan ja jatkolinjan hyötysuhdeongelmaan. Tavoitteena oli myös, että löydetyistä ratkaisuvaihtoehdoista valittaisiin ratkaisu, jolla on mahdollisimman nopea investoinnin takaisinmaksuaika. Työn kirjallisuusosassa kerrotaan järjestelmällisen tuotesuunnittelumenetelmän alkuvaiheet. Tätä menetelmää käytetään kiinteästi kaikissa koneensuunnitteluprojektien alkuvaiheissa. Menetelmää voidaan käyttää myös jo valmiiden järjestelmien kehittämiseen. Työn käytännönosassa esitellään ensin ongelman syy-seuraussuhteet. Ongelmaan esitetään useita eri ratkaisuvaihtoehtoja. Ratkaisuvaihtoehdoille laskettiin tuotot vuodessa, joka perustui puuraaka-aine säästöön ja laadun parantumiseen. Ratkaisuvaihtoehtojen tuottoja verrattiin nykyisen järjestelmän tuottoihin. Lopuksi eri ratkaisuvaihtoehdot pisteytettiin taloudellisten ja teknisten kriteerien avulla. Parhaimmat pisteet saanut ratkaisuvaihtoehto valittiin jatkokehitykseen. Työn merkittävämmät tulokset perustuvat esitettyihin ratkaisuvaihtoehtoihin, joilla saadaan ratkaistua liimatikkuongelma ja hyötysuhdeongelma jatkoslinjalla. Paras ratkaisuvaihtoehto täyttää myös vaatimukset, jotka on määritelty jo työn alussa.

Vaihtosuuntaajan reaaliaikainen lämpömalli

Vaihtosuuntaajan IGBT-moduulin liitosten lämpötiloja ei voida suoraan mitata, joten niiden arviointiin tarvitaan reaaliaikainen lämpömalli. Tässä työssä on tavoitteena kehittää tähän tarkoitukseen C-kielellä implementoitu ratkaisu, joka on riittävän tarkka ja samalla mahdollisimman laskennallisesti tehokas. Ohjelmallisen toteutuksen täytyy myös sopia erilaisille moduulityypeille ja sen on tarvittaessa otettava huomioon saman moduulin muiden sirujen lämmittävä vaikutus toisiinsa. Kirjallisuuskatsauksen perusteella valitaan olemassa olevista lämpömalleista käytännön toteutuksen pohjaksi lämpöimpedanssimatriisiin perustuva malli. Lämpöimpedanssimatriisista tehdään Simulink-ohjelmalla s-tason simulointimalli, jota käytetään referenssinä muun muassa implementoinnin tarkkuuden verifiointiin. Lämpömalli tarvitsee tiedon vaihtosuuntaajan häviöistä, joten työssä on selvitetty eri vaihtoehtoja häviölaskentaan. Lämpömallin kehittäminen s-tason mallista valmiiksi C-kieliseksi koodiksi on kuvattu tarkasti. Ensin s-tason malli diskretoidaan z-tasoon. Z-tason siirtofunktiot muutetaan puolestaan ensimmäisen kertaluvun differenssiyhtälöiksi. Työssä kehitetty monen aikatason lämpömalli saadaan jakamalla ensimmäisen kertaluvun differenssiyhtälöt eri aikatasoille suoritettavaksi sen mukaan, mikä niiden kuvaileman termin vaatima päivitysnopeus on. Tällainen toteutus voi parhaimmillaan kuluttaa alle viidesosan kellojaksoja verrattuna suoraviivaiseen yhden aikatason toteutukseen. Implementoinnin tarkkuus on hyvä. Implementoinnin vaatimia suoritusaikoja testattiin Texas Instrumentsin TMS320C6727- prosessorilla (300 MHz). Esimerkkimallin laskemisen määritettiin kuluttavan vaihtosuuntaajan toimiessa 5 kHz kytkentätaajuudella vain 0,4 % prosessorin kellojaksoista. Toteutuksen tarkkuus ja laskentakapasiteetin vähäinen vaatimus mahdollistavat lämpömallin käyttämisen lämpösuojaukseen ja lisäämisen osaksi muuta jo prosessorilla olemassa olevaa systeemiä.

Ensihoito: ambulanssien kiinteiden sijoituspaikkojen optimointitehtävän mallinnus

Kun ihminen joutuu onnettomuuteen tai sairastuu vakavasti, toivoo hän saavansa luotettavan hoidon riittävän nopeasti. Ensihoito pyrkii tarjoamaan tämän palvelun. Työssä aloitetaan tutkimusta ensihoidon mallinnuksesta ja autetaan vastauksen saamisessa kysymykseen, kuinka monta prosenttia sairaanhoitopiirin kullakin alueella asuvista ihmisistä tavoitetaan määräajassa. Pohjustusta tämän määrittämiseen on tässä pro gradu -työssä tehty laatimalla optimointimalli ensihoidon ambulanssien kiinteille sijoituspaikoille. Mallin avulla kyetään arvioimaan ambulanssien saavutettavuudeltaan ja kustannuksiltaan optimaalisia kiinteitä sijoituspaikkoja. Tuloksena saadaan tietyllä tavoittamisviiveellä Pareto-tehokas ratkaisu palvelutason ja kustannusten suhteen. Tässä työssä selvitetään mallinnuksen matemaattista pohjaa eivätkä reaaliset parametrit ole vielä olennaisen tärkeässä osassa. Esimerkiksi tieverkosto ei ole mukana ja keliominaisuudet on mallinnettu yksinkertaisella kertoimella. Prototyyppimallia voidaan jatkossa muunnella muihin vastaavanlaisiin ongelmiin sekä tarkentaa ottamalla mukaan reaalisia karttapohjia ja keli- ym. olosuhteita. Valtakunnallisesti ollaan ehdottamassa siirtymistä pienemmistä ensihoidon sopimusalueista pinta-alaltaan ja väestömäärältään laajemman asiakaskannan kattaviin, esimerkiksi sairaanhoitopiirikohtaisiin, palvelualueisiin. Tämä uudistus tarjoaa mahdollisuuden suunnitella ambulanssien määrät ja sijoituspaikat uudelleen, jotta saavutetaan mahdollisimman hyvä tasapaino sekä kustannusten että palvelun peiton osalta. Työssä kehitetty ensihoidon optimointiin käytettävä matemaattinen malli toimii lähtökohtana reaaliselle optimaalisen kustannusten ja palvelun peiton tuottavalle ambulanssien sijoituspaikkojen ratkaisulle. Tässä Pareto-optimaalisessa tilanteessa kumpaakaan parametreista – kustannusta tai palveluprosenttia - ei voida parantaa huonontamatta toista.

Diskreettiaikainen liukuvan moodin säätö kiinteäoksidipolttokennon DC-tasonnostossa

Huoli ympäristön tilasta ja fossiilisten polttoaineiden hinnan nousu ovat vauhdittaneet tutkimusta uusien energialähteiden löytämiseksi. Polttokennot ovat yksi lupaavimmista tekniikoista etenkin hajautetun energiantuotannon, varavoimalaitosten sekä liikennevälineiden alueella. Polttokenno on tehonlähteenä kuitenkin hyvin epäideaalinen, ja se asettaa tehoelektroniikalle lukuisia erityisvaatimuksia. Polttokennon kytkeminen sähköverkkoon on tavallisesti toteutettu käyttämällä galvaanisesti erottavaa DC/DC hakkuria sekä vaihtosuuntaajaa sarjassa. Polttokennon kulumisen estämiseksi tehoelektroniikalta vaaditaan tarkkaa polttokennon lähtövirran hallintaa. Perinteisesti virran hallinta on toteutettu säätämällä hakkurin tulovirtaa PI (Proportional and Integral) tai PID (Proportional, Integral and Derivative) -säätimellä. Hakkurin epälineaarisuudesta johtuen tällainen ratkaisu ei välttämättä toimi kaukana linearisointipisteestä. Lisäksi perinteiset säätimet ovat herkkiä mallinnusvirheille. Tässä diplomityössä on esitetty polttokennon jännitettä nostavan hakkurin tilayhtälökeskiarvoistusmenetelmään perustuva malli, sekä malliin perustuva diskreettiaikainen integroiva liukuvan moodin säätö. Esitetty säätö on luonteeltaan epälineaarinen ja se soveltuu epälineaaristen ja heikosti tunnettujen järjestelmien säätämiseen.

Methods and Models for Accelerating Dynamic Simulation of Fluid Power Circuits

The objective of this dissertation is to improve the dynamic simulation of fluid power circuits. A fluid power circuit is a typical way to implement power transmission in mobile working machines, e.g. cranes, excavators etc. Dynamic simulation is an essential tool in developing controllability and energy-efficient solutions for mobile machines. Efficient dynamic simulation is the basic requirement for the real-time simulation. In the real-time simulation of fluid power circuits there exist numerical problems due to the software and methods used for modelling and integration. A simulation model of a fluid power circuit is typically created using differential and algebraic equations. Efficient numerical methods are required since differential equations must be solved in real time. Unfortunately, simulation software packages offer only a limited selection of numerical solvers. Numerical problems cause noise to the results, which in many cases leads the simulation run to fail. Mathematically the fluid power circuit models are stiff systems of ordinary differential equations. Numerical solution of the stiff systems can be improved by two alternative approaches. The first is to develop numerical solvers suitable for solving stiff systems. The second is to decrease the model stiffness itself by introducing models and algorithms that either decrease the highest eigenvalues or neglect them by introducing steady-state solutions of the stiff parts of the models. The thesis proposes novel methods using the latter approach. The study aims to develop practical methods usable in dynamic simulation of fluid power circuits using explicit fixed-step integration algorithms. In this thesis, twomechanisms whichmake the systemstiff are studied. These are the pressure drop approaching zero in the turbulent orifice model and the volume approaching zero in the equation of pressure build-up. These are the critical areas to which alternative methods for modelling and numerical simulation are proposed. Generally, in hydraulic power transmission systems the orifice flow is clearly in the turbulent area. The flow becomes laminar as the pressure drop over the orifice approaches zero only in rare situations. These are e.g. when a valve is closed, or an actuator is driven against an end stopper, or external force makes actuator to switch its direction during operation. This means that in terms of accuracy, the description of laminar flow is not necessary. But, unfortunately, when a purely turbulent description of the orifice is used, numerical problems occur when the pressure drop comes close to zero since the first derivative of flow with respect to the pressure drop approaches infinity when the pressure drop approaches zero. Furthermore, the second derivative becomes discontinuous, which causes numerical noise and an infinitely small integration step when a variable step integrator is used. A numerically efficient model for the orifice flow is proposed using a cubic spline function to describe the flow in the laminar and transition areas. Parameters for the cubic spline function are selected such that its first derivative is equal to the first derivative of the pure turbulent orifice flow model in the boundary condition. In the dynamic simulation of fluid power circuits, a tradeoff exists between accuracy and calculation speed. This investigation is made for the two-regime flow orifice model. Especially inside of many types of valves, as well as between them, there exist very small volumes. The integration of pressures in small fluid volumes causes numerical problems in fluid power circuit simulation. Particularly in realtime simulation, these numerical problems are a great weakness. The system stiffness approaches infinity as the fluid volume approaches zero. If fixed step explicit algorithms for solving ordinary differential equations (ODE) are used, the system stability would easily be lost when integrating pressures in small volumes. To solve the problem caused by small fluid volumes, a pseudo-dynamic solver is proposed. Instead of integration of the pressure in a small volume, the pressure is solved as a steady-state pressure created in a separate cascade loop by numerical integration. The hydraulic capacitance V/Be of the parts of the circuit whose pressures are solved by the pseudo-dynamic method should be orders of magnitude smaller than that of those partswhose pressures are integrated. The key advantage of this novel method is that the numerical problems caused by the small volumes are completely avoided. Also, the method is freely applicable regardless of the integration routine applied. The superiority of both above-mentioned methods is that they are suited for use together with the semi-empirical modelling method which necessarily does not require any geometrical data of the valves and actuators to be modelled. In this modelling method, most of the needed component information can be taken from the manufacturer’s nominal graphs. This thesis introduces the methods and shows several numerical examples to demonstrate how the proposed methods improve the dynamic simulation of various hydraulic circuits.

Ballistisen simuloinnin liikeidean kehittämismahdollisuudet

Asevaikutusta laukaisusta kohteeseen simuloiva integroitu laskentaketju koostuu sisä-, ulko- ja maaliballistiikan malleista. Ulkoballistiikka kattaa laskentamallit radanlaskennan, sääkorjauksen ja ammusaerodynamiikan alueilla. Graafisella käyttöliittymällä toteutetulla, fysikaalisesti tarkkaan mallinnukseen perustuvalla ja kokonaisuuden kattavalla laskentajärjestelmällä on kasvavaa tarvetta teknisiä ja koulutuksellisia tarkoituksia varten. Erikoisesti, jos laskentaketjuun lisätään räjähdysvaikutuksen mallintaminen, voidaan simuloida asejärjestelmien vaikutusta kohteessa käyttäjien arvostamalla tavalla. Tietointensiiviset ballistiikan laskentamallit ovat välttämättömiä työkaluja teknisen suunnitteluosaamisen kattamiseksi ja kilpailuedun luomiseksi verkostoituneessa yritysympäristössä. Yliopistotutkimuksen tuottamien laskennallisten menetelmien hyötykäyttö yritysten suunnittelujärjestelmissä syventää teknistä osaamista, jolla on myös henkilöstöä motivoiva vaikutus teknisesti vaikeutuvilla markkinoilla. Työssä arvioidaan toimialaa analysoimalla eri käyttötarpeita samoille tietokantoihin tukeutuville laskentamalleille. Tarkastellaan teknisiä perusteita, käyttöympäristöjä ja markkinoita liiketoimintamahdollisuuksien tunnistamiseksi. Työn tuloksena syvennetään näkemystä ydinosaamisista ja visioidaan liikeidean erottumista kilpailijoista, markkinoita ja sen kehittämistä.