Viestikomppanian (T) suunnittelu- ja johtamisprosessi

Puolustusvoimien johtamis- ja hallintorakennetta koskevien rakennemuutosten ja aluksi koulutuskäyttöön otetun FINGOP:n mukaisen suunnitteluprosessin aiheuttamat vaikutukset tekevät suunnittelu- ja johtamisprosessien tutkimisesta ajankohtaista ja perusteltua. Tutkielman tarkoituksena oli tutkia eri prosessien soveltuvuutta alueellisten viestijoukkojen käytännön suunnittelutyöhön ja johtamistoimintaan sekä vastata kysymykseen: ”Miten alueellisia viestijoukkoja tulisi johtaa?” Tarkastelun tukena käytettiin FINGOP:n mukaista suunnitteluprosessia ja Yhtymän esikuntaoppaassa esitettyjä sotilaallista johtamisprosessia ja tilannekuvan muodostamisprosessia. Aiheen laajuuden ja moninaisuuden vuoksi tutkielmassa keskityttiin käsittelemään vain liityntäverkon rakentamiseen käytettäviä viestikomppanioita (T) komppanian päällikön näkökulmasta. Tapaustutkimukselle ominaisesti tutkielmassa keskityttiin prosessien tutkimiseen. Tutkielma oli luonteeltaan kuvaileva ja vertaileva. Kerätty aineisto analysoitiin ja luokiteltiin eri teemojen mukaisesti. Teemoittelu toimi pohjana eri prosessien vertailemiselle. Tutkielmassa tehdyt johtopäätökset tukevat ajatusta FINGOP:n mukaisen suunnitteluprosessin soveltamisesta komppaniatason suunnitteluun. Viestikomppanian (T) suunnittelu- ja johtamisprosessin rakenteessa ei ole suuria eroja vertailukohtana olleisiin prosesseihin ja se olisi muokattavissa FINGOP:n mukaiseksi rakenteensa ja sisältönsä puolesta. Suurimmat erot liittyvät lähinnä käsitteistöön ja asiakirjojen muotoseikkoihin. Ennakoivassa suunnittelussa FINGOP:n mukainen suunnitteluprosessi tehostaisi suunnittelutyötä, mutta tilanteenmukaisessa suunnittelussa ja johtamisessa sitä tulisi soveltaa vain soveltuvilta osin komppaniatason toimintaan.

Systemaattinen layout-suunnittelu

Layout-suunnittelu on tyypillisesti aikaa vievä prosessi, jossa joudutaan huomioimaan useita erilaisia muuttujia. Tässä työssä esitellään layout-suunnittelun helpottamiseksi kehitettyjä systemaattisia menetelmiä, ja arvioidaan niiden käyttömahdollisuuksia.

Renkaiden ja tienpinnan välisen kitkakertoimen mittausjärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Teiden liukkauden mittaaminen on herättänyt kiinnostusta viime vuosina. Liikenneturvallisuutta pystyttäisiin parantamaan ja teiden talvikunnossapitoa tehostamaan, mikäli kitkakerroin voitaisiin mitata tiestöä käyttävissä ajoneuvoissa. Tässä työssä suunnitellaan ja toteutetaan ajoneuvon pituussuuntaiseen dynamiikkaan perustuva kitkakertoimen mittausjärjestelmä. Pyörien luisto ja ajoneuvon nopeus, sekä pyöriin ja ajoneuvoon kohdistuvat voimat selvitetään CAN – väylästä luettavien ajoneuvon antureiden ja IMU:n avulla. Järjestelmää simuloidaan käyttämällä Matlab:ia ja testataan käytännössä VW Transporter pakettiautossa. Testitulokset osoittavat järjestelmän toimivan tarkasti ja että ajoneuvon dynamiikkaan perustuvan kitkakertoimen mittauksen on käyttökelpoinen ja kustannustehokas tapa teiden liukkauden valvomiseen.

Trukkitraktorin rungon suunnittelu ja laskenta

Tässä työssä suunniteltiin lappeenrantalaisen Astex Oy:n tilauksesta liikkuvan työkoneen runkorakenne. Työ tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston teräsrakenteiden laboratoriossa. Suunniteltava rakenne kuului linkkuohjattuun, noin 5000 kg painoiseen trukkitraktoriin. Lähtökohtana rakenteen suunnittelulle olivat tilaajan asettamat rakenteen geometriaan ja suorituskykyyn liittyvät reunaehdot ja rajoitteet. Uuden rakenteen suunnittelussa hyödynnettiin myös tilaajatahon kehittelemää vastaavan tyyppistä prototyyppirakennetta. Rakenteen suunnitteluprosessi koostui neljästä eri vaiheesta. Suunniteltavan rakenteen lähtökohtana olleelle prototyyppirakenteelle suoritettiin koneen käytönaikaisia venymäliuskamittauksia rakenteen kuormitushistorian selvittämiseksi. Mittauksista saatujen tulosten perusteella määritettiin kuormitukset uudelle suunniteltavalle rakenteelle. Määritettyjä kuormituksia hyödyntäen ideoitiin, suunniteltiin ja mallinnettiin uusi tilaajan vaatimuksia vastaava rakenne. Uudelle rakenteelle suoritettiin lujuusanalyysit FE-analyysiä hyödyntäen. Uuden rakenteen suunnittelussa kiinnitettiin huomiota rakenteen hyvään valmistettavuuteen ja suunniteltiin rakenneratkaisut tilaajataholle mahdollisimman optimaalisiksi. Suunnittelu- ja mallinnustyö tehtiin Solidworks 2014 ohjelmistolla. Rakenteen lujuustekniset tarkastelut sisälsivät rakennedetaljien analyyttistä mitoitusta ja laskentaa. FE-laskennalla selvitettiin rakenteen ääri- ja väsymiskestävyys. Laskenta sisälsi koko rakenteen globaaleja tarkasteluja, sekä eri kriittisten rakennedetaljien yksityiskohtaisempia analyysejä. FE-laskennan pääpaino oli rakenteen väsymisanalyyseissä, jotka toteutettiin Hot-Spot- ja särönkasvumenetelmillä. Rakenteen FE-analyysien suorittamisessa käytettiin Femap, NxNastran ja Abaqus-ohjelmistoja.

Laserhitsattavan tuotteen suunnittelu

Tässä työssä tarkastellaan laserhitsattavan tuotteen suunnittelua ja sen tuotekehitykseen liittyviä tekijöitä. Tuotteen suunnittelua käsitellään valmistuksellisesta näkökulmasta, eli siitä, kuinka tuotteen suunnittelussa voidaan ottaa huomioon tuotteen valmistus- ja kokoonpanoystävällisyys. Laserhitsattavan tuotteen suunnittelua käsitellään myös tuotteen ominaisuuksien kannalta, eli kuinka lopullisesta tuotteesta saadaan mahdollisimman laadukas ja kilpailukykyinen. Suomen kaarihitsausosaaminen on kansainvälisesti korkealuokkaista, mutta laserhitsaus eroaa perinteisistä kaarihitsausprosesseista paljon. Kun laserilla hitsattavaa tuotetta suunnitellaan, ovat menetelmäkohtaiset suunnittelusäännöt erilaiset kuin kaarihitsauksessa. Laserhitsaus vaatii teknisesti pajalta enemmän, mutta se myös avaa uusia ovia tuotesuunnittelulle ja mahdollistaa tuotteita, jotka olisivat perinteisillä menetelmillä hankalia tai mahdottomia valmistaa. Oikein käyttöönotettuna laserhitsauksella voidaan päästä matalampiin valmistuskustannuksiin. Kustannustehokkaaseen tuotantoon päästäkseen täytyy kuitenkin ymmärtää tuotteen kustannusrakenne. Työn lopussa tarkastellaan ja vertaillaan perinteisen ja laserhitsatun tuotteen kustannuksia ja kustannusrakennetta.

Teollisuusvaihdetehtaan sisälogistiikkajärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Diplomityön tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa tehokas sisälogistinen ratkaisu. Työssä tutkitaan varastonhallintaa ja materiaalivirtojen ohjausta sekä näihin kuuluvia prosesseja. Myös toimintaa pyritään tehostamaan. Työssä käytetään konstruktiivista tutkimusotetta, jossa olevassa olevaa ongelmaa lähdetään ratkaisemaan teorian avulla, jonka jälkeen kehitetään ratkaisumalli. Työn aineistona on käytetty aiheeseen liittyvää kirjallisuutta, tieteellisiä artikkeleita, kohdeyrityksen tietokantoja sekä työntekijöiden kanssa käytyjä keskusteluja. Diplomityön seurauksena yrityksellä on käytössään nykyaikainen ja tehokas sisälogistinen järjestelmä, sekä toiminta on yrityksen tahtotilan mukaisesti läpinäkyvämpää. Varastoon sitoutuva pääoma pienenee sekä materiaalin käsittely tehostuu huomattavasti. Varastotoimintojen odotetaan tehostuvan yli 40 % nykyiseen verrattuna.

Suorituskykymittariston suunnittelu suuren teknologiateollisuuden organisaation asiantuntijatiimissä

Suorituskyvyn mittaamisella voidaan tehokkaasti vaikuttaa yrityksen tavoitteiden saavuttamiseen. Suorituskykyä kuvaavat mittarit ohjaavat yritystä strategian toteuttamisessa ja toiminnan kehittämisessä visiossa määriteltyyn suuntaan. Yrityksen suorituskykyä mitataan hyvin usein yksistään yritystasolla, mutta suorituskyvyn mittaaminen voidaan viedä myös tiimitasolle asti. Tämän työn tavoitteena oli identifioida ominaispiirteitä suuren organisaation asiantuntijatiimin suorituskykymittaristolle jo sen suunnitteluvaiheessa. Tutkimuskysymyksiin pyrittiin löytämään vastauksia yhtäältä kohdeyritykselle implementoidun suunnitteluprosessin avulla ja toisaalta myös suorituskyvyn mittaamista käsittelevän kirjallisuuden kautta. Huomattavin erityispiirre suorituskykymittaristoa suunnitellessa oli suuren organisaation asiantuntijatyön huomioiminen, sillä tietointensiivisen asiantuntijatiimin työn mittaaminen on vaativaa. Suorituskyvyn mittaaminen virtaviivaistaa sekä yrityksen tavoitteiden viestintää henkilöstölle että sen päätöksentekoa. Toimiva suorituskykymittaristo voidaan luoda suunnitteluprosessin avulla, joista kirjallisuudessa on useita malleja. Tehokkaan suunnitteluprosessin taustalla on johdon ja henkilöstön sitoutuminen suunnitteluun, jotta mittaristosta tulisi mahdollisimman onnistunut. Suorituskykymittariston suunnitteluprosessissa yrityksen visiosta ja strategiasta johdetaan mittausalueet ja menestystekijät, joiden avulla strategia pyritään toteuttamaan ja visio saavuttamaan. Asiantuntijatiimin suorituskyvyn mittauksessa on tärkeätä spesifioida relevantit mittarit, jotta asetetut tavoitteet saavutetaan ja haasteellista tietointensiivistä asiantuntijatyötä voidaan tehokkaasti mitata. Suunnitteluvaiheessa oleellinen osa suunnittelutyötä on mittausjärjestelmän riittävä ja huolellinen dokumentaatio, jotta mahdolliset muutokset implementointivaiheessa voitaisiin toteuttaa systemaattisesti ja tehokkaasti.

Kevyen istutuskoneen suunnittelu puuntaimille

Työssä pyritään suunnittelemaan kevyempi versio jo olemassa olevasta puuntaimien istutuslaitteesta. Työ koostuu kahdesta osasta. Ensimmäisessä teoria osuudessa käydään läpi mekatronisen koneen suunnittelussa huomioitavia seikkoja ja järjestelmällistä tuotekehitysprosessia yleisesti. Toisessa osassa esitellään nykyisten istutuslaitteiden kehityshistoriaa ja nykyisin koneellisessa metsänistutuksessa käytössä olevia laitteita. Loppuratkaisujen aikaan saamisessa pyritään QFD-menetelmää käyttämällä saamaan aikaan kevyen istutuskoneen vaatimusprofiili ja profiilissa ilmi tulleiden vaatimusten ja toiveiden pohjalta kehitettiin ratkaisuja joilla perinteistä koneellista istutus toimintaa voidaan uudistaa. Materiaalinvalinnan avulla optimoitiin kevyttä istutuskonetta pyrkimällä löytämään ympäristöystävälliset materiaalit jotka ovat tuotteen elinkaarta kokonaisuutena ajatellen parhaat mahdolliset. Työssä saatiin aikaan malli jolla on mahdollista jatkokehittelyn jälkeen ja kunnolla tuotteistettuna edistää koneellisen metsänistutuksen yleistymistä. Työn aikana huomattiin, että suurimmat esteet metsän istutuksen koneellistumiselle ovat nykyisten koneiden korkeat hankinta- ja käyttökustannukset sekä koneiden käyttämisen vaatima ammattitaito. Kustannuksia alentamalla ja käyttökynnystä madaltamalla voi edistää koneellisen metsänistutuksen yleistymistä tehostamisen rinnalla.

Pinoamislaitteen suunnittelu vetokoneen jälkeiselle linjalle

Työn tavoitteena oli suunnitella vetokoneen linjalle pinoamislaite. Laitteen tehtävänä on pinota yksittäin vetokoneelta tulevista tuotteista asiakasvaatimusten mukaisia pinoja. Laitteen suunnittelu toteutettiin käyttämällä systemaattisen koneensuunnittelun metodia. Diplomityö rajattiin koskemaan laitteen mekaanisten ratkaisujen suunnittelua. Suunnittelussa huomioitiin linjan asettamat vaatimukset, jotka koskevat sekä tuotantomäärää että tilojen käyttöä. Laitteen suunnittelussa ja mallinnuksessa käytettiin Solidworksin 3D-mallinnusohjelmaa. Mallinnettuja ratkaisuvaihtoehtoja verrattiin keskenään. Parhaiten vaatimusluettelossa esitetyt vaatimukset täyttänyt ratkaisumalli valittiin kehitettäväksi. Suunnitellusta laitteesta valmistettiin työpiirustukset sekä kokoonpanokuvat.

Merikonttien testilaitteiston suunnittelu

Merikonttien käyttöön rahtiliikenteessä liittyy niiden fyysisen kunnon säännöllinen tarkastaminen. Konttien tarkastaminen nykyisillä tavoilla on koettu vievän liikaa aikaa ja rahaa. Ratkaisuna tähän konttien tarkastaminen pyritään mekanisoimaan kehittämällä testilaitteisto, jolla kontin voi tarkastaa nopeasti ja edullisesti. Tässä diplomityössä perehdytään kyseiseltä laitteistolta vaadittaviin mekaanisiin ominaisuuksiin ja laitteiston suunnitteluun. Työn alussa selvitetään laitteistolta vaadittavat mekaaniset ominaisuudet. Tämän jälkeen siirrytään ideoimaan mahdollisia ratkaisuja vaadittavien ominaisuuksien toteuttamiseksi. Valittujen ideoiden pohjalta suunnitellaan testilaitteisto ja tehdään siitä valmistuspiirustukset. Työssä suoritetaan myös koemittaukset jo olemassa oleville testilaitteistojen prototyypeille ja arvioidaan näiden suorituskykyä.

Lämpövuoanturin mittauselektroniikan suunnittelu ja toteutus

Energian kulutuksen vähentäminen ja sen tutkiminen on kasvavan kiinnostuksen kohteena. Syntyneen lämmön mittaaminen on yksi tapa mitata energian siirtymistä. Lämpötilan mittaaminen on yleistä, vaikka usein on merkittävämpää selvittää missä ja miten lämpöenergia on siirtynyt. Tästä syystä tarvitaan lämpövuoantureita, jotka reagoivat suoraan lämpövuohon eli lämpöenergian siirtymiseen. Tässä tutkimuksessa suunnitellaan ja toteutetaan lämpövuoanturin mittauselektroniikka vaativaan käyttöympäristöön. Työssä käytettävän gradienttilämpövuoanturin tuottama jännitesignaali on mikrovolttiluokkaa ja ympäristön aiheuttama kohina voi olla huomattavasti suurempi. Tämän takia anturin tuottamaa signaalia on vahvistettava, jotta sitä voidaan mitata luotettavasti. Tutkimuksessa keskitytään vahvistimen suunnitteluun, mutta suunnittelussa on otettava huomioon koko järjestelmä. Anturin sähköiset ominaisuudet ja ympäristö asettavat rajoitteita vahvistimelle. Tavoitteena on selvittää miten voidaan mitata mikrovolttien jännitesignaalia mahdollisimman suurella taajuuskaistalla vaativassa käyttöympäristössä. Työn tuloksena syntyi mittalaite, jota voidaan käyttää vaativassa ympäristössä lämpövuon mittaamiseen. Suunnitteluparametrien mukainen vahvistus ja päästökaista sekä offset-jännitteen ryömintä saavutettiin suunnitellulla mittalaitteella, mutta offsetjännite ja kohina olivat hieman suunniteltua suuremmat. Mittalaitteella ja lämpövuoanturilla havaittiin selvästi lämpövuon muutoksia keinotekoisilla herätteillä.