Varastojen hallinta projektiohjautuvassa toimintaympäristössä

Varastoihin sitoutuu yrityksissä paljon arvokasta pääomaa ja varastojen hallinnan osaaminen on noussut yhdeksi kilpailueduksi liiketoiminnassa. Varastoinnilla pyritään suojautumaan puutetilanteilta ja ylläpitämään haluttu palveluaste. Tutkielmassa selvitetään case yrityksen varastojen hallinnan nykytila ja nostetaan esille varastojen hallinnan ongelmatilanteet. Työn tavoitteena on muodostaa organisaation johdolle kokonaiskuva case yrityksen varastoista ja varastoinnin nykytilasta. Työ toteutetaan tapaustutkimuksena, ja aineisto kerätään organisaation henkilökunnasta valituille henkilöille suoritetuilla haastatteluilla. Haastatteluilla saadaan selville varastojen hallinnan toimintamallit ja toiminnan ongelmakohdat varastopaikkakunnilla. Työn tuloksena muodostetaan kokonaiskuva yrityksen varastotoiminnoista ja saadaan selville ongelmien taustalla olevat syyt. Ongelmien perusteella luodaan malli kehitystyön etenemiselle. Lopuksi työssä esitetään toimenpide- ehdotuksia varastojen hallinnan toimintojen jatkokehittämiseen.

IGBT-simulaatiomallien soveltuvuus laitetason hyötysuhdesimulaatioihin

Tehoelektroniikkalaitteiden tehon kasvun myötä niiden hyötysuhteesta on tullut yksi niiden tärkeimmistä ominaisuuksista. Suurilla tehoilla prosentuaalisesti pienetkin tehohäviöt ovat merkittäviä ja aiheuttavat laitteen käyttäjälle ylimääräisiä energiakustannuksia ja tarvetta hukkalämmön poistolle. Näistä syistä asiakkaat vaativat hyvällä hyötysuhteella toimivia laitteita, joten laitevalmistajat pyrkivät tekemään niistä sellaisia. Simulaatiomallit ovat arvokkaita työkaluja laitesuunnittelussa. Hyötysuhdeoptimoinnin kannalta tehohäviöt tulisi pystyä mallintamaan, jotta komponenttivalintojen, ohjaustapojen ja pääpiiritopologioiden vaikutusta hyötysuhteeseen voitaisiin arvioida. Tässä työssä perehdytään eristehilabipolaaritransistorista (IGBT) tehtyihin simulaatiomalleihin ja arvioidaan niiden soveltuvuutta IGBT:ssä syntyvien tehohäviöiden mallintamiseen. Lisäksi verrataan mallia mittaukseen ja pohditaan, millaiset vaatimukset simulaatiomalliin todellisuudessa kohdistuvat.

Evaluation of energy efficiency and best available techniques in pumping processes

The potential for enhancing the energy efficiency of industrial pumping processes is estimated to be in some cases up to 50 %. One way to define further this potential is to implement techniques in accordance to definition of best available techniques in pumping applications. These techniques are divided into three main categories: Design, control method & maintenance and distribution system. In the theory part of this thesis first the definition of best available techniques (BAT) and its applicability on pumping processes is issued. Next, the theory around pumping with different pump types is handled, the main stress being in centrifugal pumps. Other components needed in a pumping process are dealt by presenting different control methods, use of an electric motor, variable speed drive and the distribution system. Last part of the theory is about industrial pumping processes from water distribution, sewage water and power plant applications, some of which are used further on in the empirical part as example cases. For the empirical part of this study four case studies on typical pumping processes from older Master’s these were selected. Firstly the original results were analyzed by studying the distribution of energy consumption between different system components and using the definition of BAT in pumping, possible ways to improve energy efficiency were evaluated. The goal in this study was that by the achieved results it would be possible to identify the characteristic energy consumption of these and similar pumping processes. Through this data it would then be easier to focus energy efficiency actions where they might be the most applicable, both technically and economically.

Hammashihnajohdeakseleiden liikkeiden synkronointi

Nykyisessä valmistusteollisuudessa erilaisten robottien ja automatisoitujen tuotantovaiheiden rooli on erittäin merkittävä. Tarkasti suunnitellut liikkeet ja toimintavaiheet voidaan nykyisillä järjestelmillä ajoittaa tarkasti toisiinsa nähden, jolloin erilaisten virhetilanteidenkin sattuessa järjestelmä pystyy toimimaan tilanteen edellyttämällä tavalla. Automatisoinnin etuna on myös tuotannon muokkaaminen erilaisten tuotteiden valmistamiseen pienillä muutoksilla, jolloin tuotantokustannukset pysyvät matalina myös pienten valmistuserien tapauksissa. Usean akselin laitteissa eli niin sanotuissa moniakselikäytöissä laitteen toimintatarkkuus riippuu jokaisen liikeakselin tarkkuudesta. Liikkeenohjauksessa on perinteisesti ollut käytössä myötäkytketty paikkakaskadi, jonka virityksessä otetaan huomioon akselilla olevat erilaiset dynaamiset tilat ja käytettävät referenssit. Monissa nykyisissä hajautetuissa järjestelmissä eli moniakselikäytöissä, joissa jokaiselle akselille on oma ohjauslaite, ei yksittäisen akselin paikkavirhettä huomioida muiden akseleiden ohjauksessa. Työssä tutkitaan erilaisia moniakselijärjestelmien ohjausmenetelmiä ja myötäkytketyn paikkakaskadin toimintaa moniakselikäytössä pyritään parantamaan tuomalla paikkasäätimen rinnalle toinen säädin, jonka tulona on akseleiden välinen paikkaero.

Design Aspects of Megawatt-Range Direct-Driven Permanent MagnetWind Generators

Direct-driven permanent magnet synchronous generator is one of the most promising topologies for megawatt-range wind power applications. The rotational speed of the direct-driven generator is very low compared with the traditional electrical machines. The low rotational speed requires high torque to produce megawatt-range power. The special features of the direct-driven generators caused by the low speed and high torque are discussed in this doctoral thesis. Low speed and high torque set high demands on the torque quality. The cogging torque and the load torque ripple must be as low as possible to prevent mechanical failures. In this doctoral thesis, various methods to improve the torque quality are compared with each other. The rotor surface shaping, magnet skew, magnet shaping, and the asymmetrical placement of magnets and stator slots are studied not only by means of torque quality, but also the effects on the electromagnetic performance and manufacturability of the machine are discussed. The heat transfer of the direct-driven generator must be designed to handle the copper losses of the stator winding carrying high current density and to keep the temperature of the magnets low enough. The cooling system of the direct-driven generator applying the doubly radial air cooling with numerous radial cooling ducts was modeled with a lumped-parameter-based thermal network. The performance of the cooling system was discussed during the steady and transient states. The effect of the number and width of radial cooling ducts was explored. The large number of radial cooling ducts drastically increases the impact of the stack end area effects, because the stator stack consists of numerous substacks. The effects of the radial cooling ducts on the effective axial length of the machine were studied by analyzing the crosssection of the machine in the axial direction. The method to compensate the magnet end area leakage was considered. The effect of the cooling ducts and the stack end area effects on the no-load voltages and inductances of the machine were explored by using numerical analysis tools based on the three-dimensional finite element method. The electrical efficiency of the permanent magnet machine with different control methods was estimated analytically over the whole speed and torque range. The electrical efficiencies achieved with the most common control methods were compared with each other. The stator voltage increase caused by the armature reaction was analyzed. The effect of inductance saturation as a function of load current was implemented to the analytical efficiency calculation.

Jännitteenkorotin heikkoihin jakeluverkkoihin

Sähkönkulutuksen kasvaessa jakeluverkossa syntyy yhä enemmän jännitteenalenemia, jotka ylittävät sähkön laatustandardin asettamat raja-arvot. Jännitteenalenemista kärsivät etenkin syrjäseuduilla asuvat ihmiset, joiden käyttökohteet sijaitsevat kaukana jakelumuuntajasta. Perinteinen tapa on ollut kasvattaa syöttävän jakelukaapelin poikkipinta-alaa ja vaihtaa jakelumuuntaja suurempaan ongelman ratkaisemiseksi, mutta investointi on kuitenkin kallis eikä välttämättä maksa itseään koskaan takaisin. On myös mahdollista, että aiempaa suuremman muuntajan tyhjäkäyntihäviöillä on huonontava vaikutus järjestelmän energiatehokkuuteen. Tällöin voi olla kokonaistaloudellisesti kannattavampaa liittää sähköverkkoon laite, jolla voidaan korjata jännitteenalenemia. Diplomityössä tutkitaan säästömuuntajaan perustuvaa jännitteenkorotinta, jolla voidaan vähentää jakeluverkon jännitteenalenemien aiheuttamia haittoja. Työssä tutkitaan laitteen eri kytkintopologioita sekä niiden ohjausmenetelmiä, joilla voidaan muuttaa säästömuuntajan käämikierrosmääriä sen ollessa kuormitettuna.

Tavoitevarastoarvojen määrittäminen uusille tuotteille - case: päivittäistavarakaupan yritys

Tämän tutkielman tarkoituksena oli löytää keinoja uusien tuotteiden tavoitevarastoarvojen määrittämisen helpottamiseksi case-yrityksessä. Ongelma on seurausta siitä, ettei uusille tuotteille ole saatavissa kysyntädataa. Oikeelliset tavoitevarastoarvot on tärkeitä case-yritykselle hävikin minimoimisen ja erityisesti asiakastyytyväisyyden vuoksi. Tutkittavaa aihetta lähestyttiin päivittäistavarakaupan strategisten menestystekijöiden sekä varastonhallinnan kautta. Teoriaosuuden pohjalta toteutettiin empiirinen osio, jossa etsittiin case-yrityksen kahden tuoteryhmän kysyntää selittäviä tekijöitä paneeliregression avulla. Ensin kuitenkin tutkittiin tuoteryhmien yleistä kysynnän rakennetta erilaisten kysyntäkuvaajien sekä korrelaatiomatriisien avulla. Tavoitevarastoarvoon eniten vaikuttava tekijä on kysyntä. Brändi ja hinta muodostuivat puolestaan vahvimmiksi kysyntää määrittäviksi muuttujiksi. Kysyntää arvioitaessa muut sitä nostavat muuttujat tulee aina miettiä tapauskohtaisesti. Mehukeitoilla kysyntää nostivat eniten vahva brändi ja suuri pakkauskoko. Juustoraasteilla puolestaan alhainen hinta ja pieni pakkauskoko olivat keskeisimmät myyntiin vaikuttavat tekijät. Tuoteryhmien muut kysyntää nostavat ominaisuudet olivat samoja, kuin tuoteryhmän suosituimmilla tuotteilla.

Elintarvikkeiden saatavuuden varmistamisen keinot ja ostotilausprosessin kehittäminen tukkuliikkeessä

Työn tavoitteena oli selvittää, miten elintarviketukun suurtaloustuotteiden saatavuus voitaisiin varmistaa. Nykyisellään suurtalouselintarvikkeiden kysynnän vaihtelut ovat vaikeasti hallittavia, mikä nostaa niiden varastotasoja aiheuttaen ongelmia kohdeyrityksen ahtaaksi käyneessä varastossa. Lisäksi tuotteiden tilaaminen työllistää neljä henkilöä ja mahdollinen tilausmäärien kasvu lisäisi henkilöstötarvetta entisestään. Työn tuloksena yrityksen tuotteet sekä toimittajat jaettiin neljään eri ryhmään: paras a-ryhmä, haasteryhmä, testiryhmä ja poistoryhmä. Näiden ryhmien varastojen ja tilausten hallitsemiseksi esitettiin puolestaan kolme eri tapaa: Automaattiset ostotilaukset sopivat kaikille tasaisen kysynnän tuotteille. Suuren kysynnän vaihtelun tuotteille voidaan käyttää nykyistä tilaustapaa sekä hyödyntää mahdollisuuksien mukaan asiakkailta saatavia menekkiennusteita tilaamisen tukena. Ongelmallisten suuren kysynnän vaihtelun ja pienen menekin tuotteiden kohdalla tuot-teet voidaan joko poistaa kokonaan yrityksen valikoimasta tai niiden tilaaminen voidaan muuttaa varasto-ohjauksen sijaan tilausohjautuvaksi.

Tuotanto- ja pakkausmateriaalien varastojen nykytila ja kehittäminen lääkeannostelijoita valmistavassa tehtaassa

Diplomityön tarkoituksena oli selvittää lääkeannostelijoita valmistavan tehtaan materiaalivarastojen nykytila. Varaston nykytila-analyysi jaettiin pääoma- ja operatiivisen tehokkuuden arviointiin. Työssä haluttiin kartoittaa toimenpide-ehdotuksia varastonohjauksen tehostamiseksi. Diplomityön tarkoituksena oli myös lisätä avainhenkilöiden ymmärrystä koskien varastojen pidon vaikutuksia yrityksen liiketoimintaan. Varastojen nykytila voitiin kiteyttää suureen pääoman sitoutumiseen, hitaisiin kiertoaikoihin sekä tehokkaan työskentelyn kannalta liian pieniin ja ahtaisiin varastoihin. Kustannuksia ei ole otettu kokonaisuudessaan huomioon tilattaessa ja varastoitaessa materiaalia. Varaston hitaita kiertonopeuksia ei ole tunnistettu vaikuttajina yrityksen tulokseen ja kannattavuuteen. Jotta varastonohjaus- ja hankintaprosesseja voitaisiin tehostaa, pitäisi ostotoimintoihin tehdä muutoksia. Tilausrytmiä ja –määriä täytyisi harkita uudelleen, jotta voitaisiin vähentää varastoihin sitoutuvan pääoman määrää. Informaationvirtaa tehtaalla sekä organisaatiorajojen yli pitäisi parantaa, jotta voitaisiin vähentää kysynnän heilahteluja sekä siihen varautumista. Varmuusvarastojen pidosta saatavien korvausten olisi katettava koko materiaalin kiertoajan aikana syntyvät varastoinnin kustannukset.

AMB system for high-speed motors using automatic commissioning

The general trend towards increasing e ciency and energy density drives the industry to high-speed technologies. Active Magnetic Bearings (AMBs) are one of the technologies that allow contactless support of a rotating body. Theoretically, there are no limitations on the rotational speed. The absence of friction, low maintenance cost, micrometer precision, and programmable sti ness have made AMBs a viable choice for highdemanding applications. Along with the advances in power electronics, such as signi cantly improved reliability and cost, AMB systems have gained a wide adoption in the industry. The AMB system is a complex, open-loop unstable system with multiple inputs and outputs. For normal operation, such a system requires a feedback control. To meet the high demands for performance and robustness, model-based control techniques should be applied. These techniques require an accurate plant model description and uncertainty estimations. The advanced control methods require more e ort at the commissioning stage. In this work, a methodology is developed for an automatic commissioning of a subcritical, rigid gas blower machine. The commissioning process includes open-loop tuning of separate parts such as sensors and actuators. The next step is to apply a system identi cation procedure to obtain a model for the controller synthesis. Finally, a robust model-based controller is synthesized and experimentally evaluated in the full operating range of the system. The commissioning procedure is developed by applying only the system components available and a priori knowledge without any additional hardware. Thus, the work provides an intelligent system with a self-diagnostics feature and an automatic commissioning.

One chip solution for low-cost active magnetic bearing system

In this work the implementation of the active magnetic bearing control system in a single FPGA is studied. Requirements for the full magnetic bearing control system are reviewed. Different control methods for active magnetic bearings are described shortly. Flux and the current base controllers are implemented in a FPGA. Suitability of the con-trollers for a low-cost magnetic bearing application is studied. Floating-point arithmetic’s are used in the controllers to ease designing burden and improve calculation precision. Per-formance of the flux controller is verified with simulations.

Taajuusmuuttajaohjattu kestomagneettitahtikone opetuslaboratoriokäytössä

Kestomagneettien kehittyminen on mahdollistanut sähkökoneen rakentamisen perinteisistä menetelmistä poiketen ja on samalla luonut uudenlaisia ominaisuuksia ja käyttökohteita. Erityisesti kestomagneettitahtikone (PMSM) on kasvattanut suosiota hyvän hyötysuhteen ja luotettavuuden myötä. Työssä esitellään kestomagneettitahtikonetta sen rakenteen ja toimintaperiaatteen avulla. Tarkastellaan kestomagneettien kehitystä ja tulevaisuuden näkymiä. Perehdytään myös taajuusmuuttajaan, mitä käytetään yleensä kestomagneettitahtikoneen ohjaukseen. Lisäksi esitetään taajuusmuuttajan erilaisia säätötapoja. Työn kokeellisessa osuudessa yliopiston opetuslaboratorioon kehitetään koneikko, jonka avulla tutkitaan kestomagneettitahtikoneen toimintaan osana sähkökäyttöä. Työn tavoitteena on selvittää PMSM:n ominaisuuksia sekä suunnitella sähkötekniikan työkurssille soveltuva mittaussarja, mikä johdattaa opiskelijat tässä työssä käsiteltyihin aihealueisiin.

Talousveden tuotannon ja jakelun tietohuollon kehittäminen julkisomisteisessa vesilaitoksessa

Vesilaitokset kuluttavat merkittäviä määriä energiaa, johon on alettu kiinnittää huomiota viime vuosina. Energiatehokkuuden edistämisen hidasteeksi on noussut puutteellinen tietohuolto sekä vesilaitosten yhteisten tunnuslukujen ja kriteerien puuttuminen. Diplomityön tavoitteena on selvittää tietohuollon ongelmia Tampereen Vedellä. Työn tavoitteena on myös tutkia veden tuotannon ja jakelun energiatehokkaiden ohjaustapojen löytämistä tietohuollon ja tunnuslukujen avulla. Työssä käytetyt metodologiat ovat Tampereen Veden työntekijöiden haastattelut, prototyypin analysointi sekä vedenottamoiden ominaisenergiaan liittyvien mittauspisteiden läpikäynti. Diplomityön tuloksena saatiin laaja kuva Tampereen Veden tietohuoltoon liittyvistä ongelmista. Merkittävimmät tietohuollon haasteet liittyvät työntekijöihin, järjestelmiin sekä mittauspisteiden puuttumiseen. Mittauspisteet ja niiden tallentuminen ovat edellytys tunnuslukujen luomiselle. Tunnuslukuja voidaan hyödyntää energiatehokkaiden ohjaustapojen löytämiseksi, mutta vesilaitosten yhteiset kriteerit tunnusluvuille puuttuvat. Energiatehokkuustunnuslukuja on tarve tutkia lisää ja kehittää yhteistyötä vesilaitosten välillä tunnuslukujen luomiseksi sekä vertailutietojen saamiseksi.

Effects of weed "Reestablishment" after hoeing on corn yields

Some growers and researchers sustain the idea that regrowth or root setting of some weeds may occur after hoeing, with detrimental effects over corn. The objective of this study was to evaluate the effects of weed removal from the field, removal after each hoeing, and corn intercropped with gliricidia on weed control and corn yield values. The experimental design consisted of blocks with split-plots and six replicates. Cultivars AG 1051 and BM 2022, planted in the plots, were submitted to the following treatments: no hoeing, two hoeings (at 20 and 40 days after planting), and intercropped with gliricidia. The hoed plots were either submitted to weed removal after the first, second, or both hoeings, or remained without weed removal. In the intercropped treatment, gliricidia was sown by broadcasting at corn planting between the corn rows, at a density of 15 seeds m-2. Twenty-five weed species occurred in the experiment; the most frequent was Digitaria sanguinalis (family Poaceae). The weed control methods tested had similar effects on the cultivars, which were not different from one another with respect to the evaluated traits, except for one-hundred-kernel weight, with cultivar AG 1051 being superior. Weed removal did not influence green corn yield or grain yield. However, the number of kernels/ear was higher in plots where weeds were removed in relation to plots without weed removal, suggesting that weed removal might be beneficial to corn. Besides, a higher dry matter weight was obtained for the above-ground part of weeds removed from the field after the first and second hoeings than the weight of weeds removed after the second hoeing only which, in turn, was higher than the weight of weeds removed after the first hoeing only. Green ear yield, grain yield, and dry matter of the above-ground part of the weeds did not show differences in hoed plots and were superior to the non-weeded plots and the intercropped plots, which were not different from each other; therefore, intercropping with gliricidia did not improve corn yield values.

Eucalypt Growth Submitted to Management of Urochloa spp.

The objective of this work was to evaluate the initial growth and the physiological characteristics of eucalypt submitted to different managements of signalgrass. The experiment was conducted in a protected environment, using a randomized blocks design with five repetitions. The treatments were arranged in a (5 x 2) + 1 factorial design, and the first factor corresponded to the types of weed management (no control; chemical control keeping the signalgrass shoot on the soil; chemical control with removal of the signalgrass shoot; mechanical control keeping the signalgrass shoot on the soil, and mechanical control with removal of the signalgrass shoot); the second factor corresponded to the two weeds species (U. brizantha and U. decumbens) and a control relative to the eucalypt in monoculture. The eucalypt growth was not affected by the presence of the Urochloa species until 50 days after treatments (DAT). However, the coexistence of these species with eucalypt for 107 DAT reduced the collar diameter, total dry matter, and the leaf area, but did not alter the characteristics related to photosynthesis and transpiration. The control method adopted, with removal or maintenance of the signalgrass shoot, regardless of species, did not change the initial eucalypt growth. It can be concluded that the coexistence of eucalypt with Urochloa decumbens or Urochloa brizantha for 105 days reduces the eucalypt growth. However, the use of chemical or mechanical control, with or without removal of signalgrass residue, were effective methods to prevent interference of these weeds.