Mekanismien dynamiikan simuloinnissa sovellettavia numeerisia- ja mallinnusmenetelmiä

Koneet voidaan usein jakaa osajärjestelmiin, joita ovat ohjaus- ja säätöjärjestelmät, voimaa tuottavat toimilaitteet ja voiman välittävät mekanismit. Eri osajärjestelmiä on simuloitu tietokoneavusteisesti jo usean vuosikymmenen ajan. Osajärjestelmien yhdistäminen on kuitenkin uudempi ilmiö. Usein esimerkiksi mekanismien mallinnuksessa toimilaitteen tuottama voimaon kuvattu vakiona, tai ajan funktiona muuttuvana voimana. Vastaavasti toimilaitteiden analysoinnissa mekanismin toimilaitteeseen välittämä kuormitus on kuvattu vakiovoimana, tai ajan funktiona työkiertoa kuvaavana kuormituksena. Kun osajärjestelmät on erotettu toisistaan, on niiden välistenvuorovaikutuksien tarkastelu erittäin epätarkkaa. Samoin osajärjestelmän vaikutuksen huomioiminen koko järjestelmän käyttäytymissä on hankalaa. Mekanismien dynamiikan mallinnukseen on kehitetty erityisesti tietokoneille soveltuvia numeerisia mallinnusmenetelmiä. Useimmat menetelmistä perustuvat Lagrangen menetelmään, joka mahdollistaa vapaasti valittaviin koordinaattimuuttujiin perustuvan mallinnuksen. Numeerista ratkaisun mahdollistamiseksi menetelmän avulla muodostettua differentiaali-algebraaliyhtälöryhmää joudutaan muokkaamaan esim. derivoimalla rajoiteyhtälöitä kahteen kertaan. Menetelmän alkuperäisessä numeerisissa ratkaisuissa kaikki mekanismia kuvaavat yleistetyt koordinaatit integroidaan jokaisella aika-askeleella. Tästä perusmenetelmästä johdetuissa menetelmissä riippumattomat yleistetyt koordinaatit joko integroidaan ja riippuvat koordinaatit ratkaistaan rajoiteyhtälöiden perusteella tai yhtälöryhmän kokoa pienennetään esim. käyttämällä nopeus- ja kiihtyvyysanalyyseissä eri kiertymäkoordinaatteja kuin asema-analyysissä. Useimmat integrointimenetelmät on alun perin tarkoitettu differentiaaliyhtälöiden (ODE) ratkaisuunjolloin yhtälöryhmään liitetyt niveliä kuvaavat algebraaliset rajoiteyhtälöt saattavat aiheuttaa ongelmia. Nivelrajoitteiden virheiden korjaus, stabilointi, on erittäin tärkeää mekanismien dynamiikan simuloinnin onnistumisen ja tulosten oikeellisuuden kannalta. Mallinnusmenetelmien johtamisessa käytetyn virtuaalisen työn periaatteen oletuksena nimittäin on, etteivät rajoitevoimat tee työtä, eli rajoitteiden vastaista siirtymää ei tapahdu. Varsinkaan monimutkaisten järjestelmien pidemmissä analyyseissä nivelrajoitteet eivät toteudu tarkasti. Tällöin järjestelmän energiatasapainoei toteudu ja järjestelmään muodostuu virtuaalista energiaa, joka rikkoo virtuaalisen työn periaatetta, Tästä syystä tulokset eivät enää pidäpaikkaansa. Tässä raportissa tarkastellaan erityyppisiä mallinnus- ja ratkaisumenetelmiä, ja vertaillaan niiden toimivuutta yksinkertaisten mekanismien numeerisessa ratkaisussa. Menetelmien toimivuutta tarkastellaan ratkaisun tehokkuuden, nivelrajoitteiden toteutumisen ja energiatasapainon säilymisen kannalta.

Hans Kejserliga Majestäts Nådiga Försäkran till samtelige Finlands Inbyggare; Gifwen Borgå, den 15/27 Martii 1809 - [Titelsidan]

Åbo 1809, Frenckell

Hans Kejserliga Majestäts Nådiga Kungörelse till samtelige Finlands Inbyggare; Gifwen Borgå den 23 Martii/4 April 1809 - [Titelsidan]

Åbo 1809, Frenckell

Hänen Kejsarillisen Maj:tin Armollinen Julistus Yhteisille Suomen Maan Asujaille; Annettu Borgåsa sinä 23 p.Maalis-/4 p.Huhtikuusa 1809 - [Nimiö]

Turku 1809, Frenckell

Me Alexander I... Suuri Ruhtinas Suomen maasa... Wakutus-Kirja... Annettu Borgåsa sinä 15/27 päiwänä Maaliskuusa 1809

Turku 1809, Frenckell

Hans Kejserliga Majestäts Nådiga Påbud angående En Allmän Landtdags hållande i Borgå Stad till den 10/22 Martii nästkommande. Gifven St. Petersburgs Slott den 20 Januarii/1 Februarii 1809 - [Titelsidan]

St.Petersburg 1809

Hans Kejserliga Majestäts Alexander I:s Tal hållet wid Landtdagens slut, i Borgå, den 6/18 Julii 1809 - [Titelsidan]

Åbo 1809, Frenckell

Hans Kejserliga Majestäts Alexander I:s Tal, hållet wid hyllningen i Borgå den 17/29 Martii 1809 - [Titelsidan]

Åbo 1809, Frenckell

Työtyytyväisyyskartoitus Helsingin ensikoti ry:n henkilöstölle

Tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa Helsingin ensikoti ry:n henkilöstön kokemuksia työtyytyväisyyteen vaikuttavista tekijöistä sekä kuvata keskeiset tekijät ja niihin yhteydessä olevat tekijät. Tutkimuksessa tarkasteltiin työtyytyväisyyttä seuraavilla osa-alueilla: johtaminen ja johtamiskäytännöt, työyhteisön toiminta, vaikuttamisen mahdollisuus, työilmapiiri, kiirekokemukset ja työn hallinta. Kyselylomake koostui työtyytyväisyyttä mittaavista väittämistä, taustatiedoista ja avoimesta kysmyksestä. Työtyytyväisyyskysely toteutettiin huhti- ja toukokuun vaihteessa 2007. Kyselyn vastausprosentti oli 90,3 % ja (n= 56). Aineisto analysoitiin kaksiportaisesti, jolloin ensimmäisessä vaiheessa tuotettiin keskiarvot työyksikkö ja yhdistystasoilla ilman taustamuuttujatietoja. Analyysin toisessa vaiheessa koko yhdistyksen tiedot taustamuuttujineen analysoitiin SPSS tilastointiohjelmalla. Aineistoa kuvailtiin frekvenssien, keskiarvojen ja hajontalukujen avulla. Jakaumia verrattiin ristiintaulukoinnilla taustamuuttujiin. Väittämien tilastollista riippuvuutta tarkasteltiin Spearmanin korrelaatiokeroimella. Osasta väittämiä muodostettiin seitsemän summamuuttujaa ja taustamuuttujista tehtiin dikotomisia muuttujamuunnoksia. Summamuuttujien yhteyttä taustamuuttujiin tarkasteltiin Mann-Whitney U-testillä. Aineiston luotettavuutta tarkasteltiin Cronbachin alfa-kertoimella. Avoimen kysymyksen tuottama aineisto siirrettiin suorina lainauksina osaksi tuloksia. Vastaajat olivat tyytyväisempiä johtamiseen yhdistystasolla kuin työyksiköissä. Johtamiskäytännöistä erityisesti esimieheltä saatu palaute koettiin riittämättömäksi ja tiedonkulussa koettiin olevan kehitettävää. Tyytyväisyys työyhteisön toimintaan syntyi muun muassa työtovereilta saadusta tuesta. Työyhteisön ristiriitojen ratkaisemisessa koettiin ongelmia. Tyytyväisyys työilmapiiriin ja vaikuttamisen mahdollisuuteen koettiin paremmaksi työryhmissä kuin yhdistystasolla. Tyytyväisyys vaikuttamisen mahdollisuuteen ilmeni muun muassa kokemuksena vaikuttaa asiakkaan tilanteeseen myönteisesti. Perehdyttämistoimintaan oltiin tyytymättömiä. Kiirekokemuksiin vaikutti liian vähäinen aika suorittaa työtehtävät ja vaikeus tauottaa työskentelyä. Tyytyväisyys työnhallintaa liittyi muun muassa yhdistyksen arvojen näkymisenä työskentelyssä ja työtehtävien kiinnostavuutena. Kokemus työn tunnekuormituksen määrästä ja hallinnasta liittyi korkempaan ikään ja pidempään työkokemukseen yhdistyksessä. Johtopäätöksenä voi todeta, että henkilöstö saa työstään muita kuin rahallisia palkkiota, jotka tuovat työtyyväisyyttä. Helsingin ensikoti ry:n työtyytyväisyyden kehittäminen on mahdollista aloittaa tulosten edellyttämillä toimenpiteillä.

Factors Affecting Innovation Adoption in Organizations: The Case of Corporate Website Adoption

Diplomityössä tutkittiin innovaatioiden omaksumista organisaatioissa, ja tarkoituksena oli selvittää tekijät, jotka vaikuttivat omaksumisajankohtaan sekä luokitella yritykset omaksujaryhmiin. Työn empiirinen osuus tarkasteli yritysten internet-kotisivujen omaksumista. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin postikyselyn avulla, ja vastausprosentti kyselyssä oli melko hyvä (60%). Aikaisempien tutkimusten pohjalta muodostettiin eri tekijöille mittarit, jotka analyysien perusteella olivat erittäin luotettavia. Regressioanalyysia sovellettiin, kun pyrittiin selvittämään omaksumisajankohtaan vaikuttavia tekijöitä, ja klusterianalyysiä käytettiin apuna omaksujaluokkien muodostamisessa. Omaksujaluokkien väliset erot selvitettiin varianssianalyyseillä. Tutkimuksessa löydettiin kolme omaksumisajankohtaan vaikuttavaa tekijää: (1) innovaation koettu suhteellinen hyöty, (2) yritysjohdon sitoutuminen omaksumisprosessiin, sekä (3) yrityksen strategisten partnereiden määrä. Yritykset luokiteltiin neljään omaksujaluokkaan (innovaattorit, aikaiset omaksujat, aikainen enemmistö ja myöhäinen enemmistö) innovatiivisuuden perusteella. Innovatiivisuutta mitattiin kolmella indikaattorilla, jotka olivat: (1) ajankohta, jolloin yritys tuli tietoiseksi internet-sivuista, (2) ajankohta, jolloin tehtiin omaksumispäätös sekä (3) aika, joka kului internet-sivujen käyttöönottoon. Omaksujaluokkien välillä tunnistettiin lukuisia eroja eri ominaisuuksien suhteen.

Tilausten ajotavan tehostaminen Absorbex® –linjalla

Laminating Papers Oy:n PK1 Absorbex® -linjan hyötysuhde on alhainen muun muassa koska lajinvaihtoja joudutaan tekemään laminaattiteollisuuden tilausten luonteen vuoksi useita kertoja päivässä. Sen sijaan PK1:n toimituskyky ja asiakastyytyväisyys ovat hyvällä tasolla. Diplomityön tavoitteena oli selvittää mikä on Absorbex® –tuotepaletilla paras mahdollinen PK1:n lajien ajojärjestys ja tilausten syklityksen pituus toimituskykyä merkittävästi vaarantamatta. Pohjatietoina kirjallisuusosassa on esitetty laminaattiteollisuus ja sen asettamat odotukset PK1:lle raaka-ainetoimittajana. Kirjallisuusosassa on myös selvitetty kuinka nykyinen tilausten käsittely ja syklitys rakentuu PK1:llä. Kokonaiskustannusanalyysi antoi epärealistisen suuria eräkokoja lasketuille tilauksille eikä lajinvaihtojärjestystä pystytty toteuttamaan kauppamatkustajan ongelmanratkaisua käyttäen, joten kirjallisuusosassa on näitä aiheita käsitelty lyhyesti. Asiakastyytyväisyyttä on myöskin lyhyesti kuvattu PK1:n näkökulmasta. Kokeellisessa osassa mallinnettiin PK1:n nykyistä ajojärjestystä lajinvaihtosuureisiin ja -viiveisiin perustuvilla mittauksilla. Huokoisuus ja jauhinten asettaminen todettiin eniten aikaa kuluttaviksi lajinvaihtosuureiksi. Tasaiseen jauhinten säätötoimintaan perustuen kehitettiin uusi malli tilausten ajojärjestykselle. Syklin pituus sidottiin pesuväliin perustuen kokemuksiin, joiden mukaan tiettyjen lajien jälkeen oli paperikone pestävä. Yhtä lajia ajetaan pesuvälin aikana vain kerran ja täten uudella mallilla saatiin eliminoitua pois kuusi lajinvaihtoa jokaisesta syklistä. Malli lisää teoriassa kustannuskilpailukykyä vaarantamatta merkittävästi toimituskykyä ja sitä kautta asiakastyytyväisyyttä. Uutta mallia ehdotetaan testattavaksi ja sille on suunniteltu projektiorganisaatio ja toteutusaikataulu.

Reconstruction of 3D Planar Objects with Partial Occlusion

Kolmiulotteisten kappaleiden rekonstruktio on yksi konenäön haastavimmista ongelmista, koska kappaleiden kolmiulotteisia etäisyyksiä ei voida selvittää yhdestä kaksiulotteisesta kuvasta. Ongelma voidaan ratkaista stereonäön avulla, jossa näkymän kolmiulotteinen rakenne päätellään usean kuvan perusteella. Tämä lähestymistapa mahdollistaa kuitenkin vain rekonstruktion niille kappaleiden osille, jotka näkyvät vähintään kahdessa kuvassa. Piilossa olevien osien rekonstruktio ei ole mahdollista pelkästään stereonäön avulla. Tässä työssä on kehitetty uusi menetelmä osittain piilossa olevien kolmiulotteisten tasomaisten kappaleiden rekonstruktioon. Menetelmän avulla voidaan selvittää hyvällä tarkkuudella tasomaisista pinnoista koostuvan kappaleen muoto ja paikka käyttäen kahta kuvaa kappaleesta. Menetelmä perustuu epipolaarigeometriaan, jonka avulla selvitetään molemmissa kuvissa näkyvät kappaleiden osat. Osittain piilossa olevien piirteiden rekonstruointi suoritetaan käyttämäen stereonäköä sekä tietoa kappaleen rakenteesta. Esitettyä ratkaisua voitaisiin käyttää esimerkiksi kolmiulotteisten kappaleiden visualisointiin, robotin navigointiin tai esineentunnistukseen.

Yksittäistuotannon robotisointi konenäön avulla

Työn tavoitteena oli uuden konenäköpohjaisen hitsausrobottiaseman käyttöönotto ja järjestelmän kehittäminen siten, että voitiin mahdollistaa vähintään vaadittu 70 %:n kaariaikasuhde ohjelmien sisällä. Aseman käyttöönotolla pyrittiin tehostamaan hitsaustyötä ja helpottamaan tuotanto-paineita osavalmistuksen paneeli-linjalla. Hitsausasemalla parannetaan myös työntekijöiden työergonomiaa sekä koko työn imagoa. Kirjallisen osan tarkoituksena oli tutkia robotisoitua hitsausta ja sen tuomia etuja, verrata jo olemassa olevia ohjelmointimenetelmiä uuteen ohjelmointitapaan ja selvittää robottien tarkkuuksia. Kirjallisuusosan jälkimmäisessä osassa tutustuttiin konenäköön ja sen laitteistoihin sekä sovelluksiin. Kirjallisuus-tutkimuksessa selvisi, että uusi ohjelmointimenetelmä on selvä parannus kyseiseen sovellukseen. Käytännön osassa on esitelty konenäköpohjainen hitsausrobottiasema sen suunnittelusta, käyttöönottoon ja tuotantotesteihin asti. Käytännön osassa on lisäksi esitelty asema osana koko automatisointiprojektia. Lisäksi on kerrottu järjestelmän toiminnasta sekä makroista, joihin robotin toiminta perustuu. Lopuksi on tehty katsaus maailmalla olevista vastaavista järjestelmistä ja niiden teknologioista sekä verrattiin niitä tähän uuteen järjestelmään. Tavoitteena olleeseen 70% kaariaikasuhteeseen ohjelmien sisällä päästiin jo lyhyen koejakson aikana. Käyttöönotettu konenäköpohjainen hitsausrobottiasema on tiettävästi ensimmäinen hitsausasema maailmassa, jota ei tarvitse ohjelmoida etukäteen. Ohjelmointiin kuluva aika on minimaalinen, koska operaattori ohjelmoi robotin sen hitsatessa tuotetta. Kokeellinen osa osoitti, että käyttöönotettu konenäköpohjainen hitsausrobottiasema toimii, kuten se oli suunniteltukin. Käyttöönoton yhteydessä huomattiin monia kehitettäviä asioita, joilla järjestelmästä on mahdollista saada vieläkin tehokkaampi.

Levyteollisuuden energia-, kustannus- ja ympäristövaikutukset

Kuluvien vuosien aikana ei ole tehty kattavia tutkimuksia levyteollisuuden sähkönkulutuksista, joten on aika selvittää suurimpien sähkökäyttöjen kulutukset sekä muodostaa tutkittaville tehtaille energiataseet. Tutkittavia tehtaita ovat OSB- ja lastulevytehtaat. Yksittäisten sähkömoottoreiden kulutukset saadaan selville käyttämällä hyväksi teoreettisia lähteitä, kenttä-ja laboratoriotutkimusta. Ympäristölainsäädäntö ja siihen kiinteästi liittyvä lupakäytäntö muodostavat levyteollisuudelle yhden viimeaikojen suurimmista haasteista. Tulevaisuudessa lainsäädäntö tulee vielä entisestäänkin kiristymään. Euroopan ympäristölainsäädäntö perustuu pitkälti yhtenäislupadirektiiviin eli IPPC-direktiiviin. Direktiivin keskeinen osa on ympäristöluvan hankkiminen, koska teollista toimintaa ei voi harjoittaa ilman hyväksyttyä viranomaisen lupaa. Lupa myös velvoittaa toiminnanharjoittajan käyttämään parasta käyttökelpoista tekniikkaa päästöjen kontrolloinnissa. Yhdysvalloissa parhaan käyttökelpoisen tekniikan (BAT) vaatimus on sisälletty ympäristövirasto EPA:n MACT-standardeihin. Levyteollisuuden tehtaista syntyvät päästöt ovat hyvin samankaltaisia. Tehtaista on helposti erotettavissa kaksi suurta päästölähdettä, joita ovat kuivaus ja kuumapuristus. Merkittävimpiä päästöjä ovat haihtuvat orgaaniset yhdisteet, hiukkaset, typen oksidit, hiilimonoksidi ja rikkidioksidit. Työn loppuosa on varattu tuotantojen kustannusvaikutusten ja tunnuslukujen tarkasteluille. Saatavilla tiedoilla on keskeinen rooli tehtaiden jokapäiväisessä toiminnassa. Analysoinnin tarpeeseen vaikuttaa osaltaan nykyisen toimintaympäristön muutosherkkyys ja levymarkkinoiden kireä kilpailutilanne.