Design, Fabrication, and Operation of the Pavement Crack Monitor Gauge, HR-1054, 1990

A mechanical gauge was developed to monitor the movement of crack or joint openings in portland cement concrete structures, in general, and portland cement concrete pavements in particular. Designed to be inexpensive and simple to operate, this gauge is capable of recording maximum, minimum, and instantaneous crack or joint openings. Specific recommendations were made for recording minimum and maximum pavement temperature over the monitoring period. The report was written as a set of guidelines for design, fabrication, installation, and operation of the gauge as well as the temperature measuring device.

Investigation of AASHTOWare Pavement ME Design/DARWin-ME Performance Prediction Models for Iowa Pavement Analysis and Design, 2015

The Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) was developed under National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) Project 1-37A as a novel mechanistic-empirical procedure for the analysis and design of pavements. The MEPDG was subsequently supported by AASHTO’s DARWin-ME and most recently marketed as AASHTOWare Pavement ME Design software as of February 2013. Although the core design process and computational engine have remained the same over the years, some enhancements to the pavement performance prediction models have been implemented along with other documented changes as the MEPDG transitioned to AASHTOWare Pavement ME Design software. Preliminary studies were carried out to determine possible differences between AASHTOWare Pavement ME Design, MEPDG (version 1.1), and DARWin-ME (version 1.1) performance predictions for new jointed plain concrete pavement (JPCP), new hot mix asphalt (HMA), and HMA over JPCP systems. Differences were indeed observed between the pavement performance predictions produced by these different software versions. Further investigation was needed to verify these differences and to evaluate whether identified local calibration factors from the latest MEPDG (version 1.1) were acceptable for use with the latest version (version 2.1.24) of AASHTOWare Pavement ME Design at the time this research was conducted. Therefore, the primary objective of this research was to examine AASHTOWare Pavement ME Design performance predictions using previously identified MEPDG calibration factors (through InTrans Project 11-401) and, if needed, refine the local calibration coefficients of AASHTOWare Pavement ME Design pavement performance predictions for Iowa pavement systems using linear and nonlinear optimization procedures. A total of 130 representative sections across Iowa consisting of JPCP, new HMA, and HMA over JPCP sections were used. The local calibration results of AASHTOWare Pavement ME Design are presented and compared with national and locally calibrated MEPDG models.

Promoting Metacognitive Skills in a CSCL environment: implications for instructional and technology design

This paper aims to better understand the development of students’ learning processes when participating actively in a specific Computer Supported Collaborative Learning system called KnowCat. To this end, a longitudinal case study was designed, in which eighteen university students took part in a 12-month (two semesters) learning project. During this time period, the students followed an instructional process, using some elements of KnowCat (KnowCat key features) design to support and improve their interaction processes, especially peer learning processes. Our research involved both supervising the students’ collaborative learning processes throughout the learning project and focusing our analysis on the qualitative evolution of the students’ interaction processes and on the development of metacognitive learning processes. The results of the current research reveal that the instructional application of the CSCL-KnowCat system may favour and improve the development of the students’ metacognitive learning processes. Additionally, the implications of the design of computer supported collaborative learning networks and pedagogical issues are discussed in this paper.

Customer expectation study in product development process and its role in strategy formulation

Tämä työ on tehty kansainväliselle metsäteollisuusyritykselle. Työn lähtökohtana oli tarve tutkia yrityksen mahdollisuuksia laajentaa toimintaansa uudelle markkinasegmentille, eläinruokapakkausmarkkinoille. Johtuen maailmanlaajuisesta eläinruoankulutuksen kasvusta, eläinruokapakkaukset ovat yritykselle mielenkiintoinen uusi markkina-alue. Onnistunut markkinoilletulo vaatii asiakastarpeiden ja -odotusten huomioimista tuotekehitys- ja markkinastrategian muodostamisessa. Tämän työn tavoitteena oli selvittää asiakkaiden odotuksia eläinruokapakkauksille, sekä mallintaa alalla vallitsevia ostoprosesseja. Asiakastarvetutkimus suunniteltiin perustuen kirjallisuuteen ja alustaviin markkina- ja asiakasanalyyseihin. Alustavat analyysit ovat tarpeellisia lähtötilanteen ja trendien selvittämiseksi. Itse tutkimus toteutettiin semi-konstruktoituna teemahaastatteluna. Haastateltavat edustivat USA:n ja Euroopan johtavia eläinruokavalmistajia ja pakkausten jatkojalostajia. Työn tuloksena saatiin yksityiskohtaista tietoa asiakkaiden odotuksista eläinruokapakkauksille, paperin ominaisuuksille ja paperitoimittajille. Lisäksi mallinnettiin ostoprosesseja paperitoimittajien, pakkausten jalostajien ja eläinruokavalmistajien välillä. Tulosten perusteella on analysoitu yrityksen mahdollisuuksia menestyä uudella markkinasegmentillä. Lisäksi työssä annettiin ehdotuksia tuotekehitys- ja markkinastrategian muodostamiseen.

Ristikkotorniprojektin jälkiseuranta sekä valmistus-, kuljetus- ja asennusnäkökohdat massiivisen tornin suunnittelussa

Tässä työssä tutkittiin jälkiseurantana putkipalkkirakenteisen ristikkotornin rakennusprojektia. Tutkimuksen kohteena oli suomalaiselle öljynjalostamolle vuonna 1992 rakennettu vapaastiseisova 105 m korkea soihtutorni. Työn tarkoituksena oli tutkia teräsrakennekokonaisuutta toisaalta suunnittelun ja lujuuslaskennan, toisaalta valmistuksen, kuljetuksen ja asennuksen kannalta. Lisäksi työssä etsittiin soihtutornin vaihtoehtoisia rakenneratkaisuja. Esisuunnittelun tuloksena syntyneitä rakenteita verrattiin vuonna 1992 toteutettuun rakenteeseen. Toteutetun ristikkomaston lujuusominaisuuksia arvioitiin käymällä läpi tehdyt lujuuslaskelmat ja selvittämällä mm. rakenteen eri kohdista mitoituksen tasaisuus. Havaittiin, että rakenteen lujuuden käyttöaste vaihteli 0,7:n ja 0,9:n välillä 72 m:n korkeuteen asti. Tästä ylöspäin käyttöasteet olivat pienempiä. Konepajavalmistuksen, kuljetusten ja asennustöiden onnistumista tutkittiin haastattelemalla sekä konepajan että tilaajan edustajia. Ylöspäin kapeneva rakenne osoittautui lujuusopillisesti järkeväksi, mutta valmistusteknisesti vanhanaikaiseksi. Massiivisten ristikkotornien kuljetus- ja nostomahdollisuuksia tutkittiin selvittämällä lainsäädännön asettamat rajoitukset ja käsikirjojen antamat ohjeet. Lisäksi haastateltiin erikoiskuljetuksia ja -nostoja suorittavan yrityksen edustajaa. Uusien rakenneratkaisujen suunnittelussa korostettiin pitkälle vietyä osavalmistusta sekä kuljetus- ja nostomahdollisuuksia. Uusista tornivaihtoehdoista tutkittiin tarkemmin massiivisista pyöreistä putkipalkeista tehty torni, joka on rakenteeltaan Vierendeel-kehän sovellutus. Rakenne on 62 % painavampi kuin vuonna 1992 toteutettu soihtutorni, mutta silti 9 % halvempi. Uuden rakenteen valmistusystävällisyys on merkittävästi parempi kuin vanhan.

Mechanical Design of Hydraulic Vise

The general task of clamping devise is to connect the parts to the machining centers so that the work piece could be fixed on its position during the whole machining process. Additionally, the work piece should be clamped easily and rapidly by the machine users. The purpose of this Master’s thesis project was to develop a product design and find out the dimensioning of a hydraulic vise system for Astex Engineering OY, which was taking care of the general principles of product design and development during the design process. Throughout the process, the needs of manufacturing and assembling were taken into consideration for the machinability and minimization of the cost of manufacturing. The most critical component of the clamping devise was modeled by FEM for the issue of strength requirements. This 3D model was created with Solidworks and FEM-analysis was done with Cosmos software. As the result of this design work, a prototype of the hydraulic vise was manufactured for Astex Engineering OY and the practical test.

Hitsaustuotannon kehittäminen ja valmistusystävällinen suunnittelu

Työssä tarkastellaan hitsauksen tuotekehityksen suunnittelun toteuttamista ja hitsauksen kehittämistä konepajalla. Yritykset tietävät omat valmistustekniset ongelmansa, mutta kehittämisen aloittaminen on monesti hankalaa tai sitä ei edes aloiteta. Pienimmillä yrityksillä ei usein ole mahdollisuuksia eikä osaamista uusien tuotantomenetelmien ja tuotteiden kehittämiseen. Työssä annetaan neuvoja miten alentaa kehittämistyön aloituskynnystä ja auttaa suunnittelutehtävän jäsentelyssä. Tuotteen suunnittelu on vaativa tehtävä, koska siinä lyödään lukkoon tuotteen toimivuus ja suurin osa kustannuksista. Suunnittelijoiden on tiedettävä eri valmistusmenetelmistä ja valmistusystävällisestä suunnittelusta, jotta he voisivat huomioida valmistettavuus- ja kokoonpanonäkökohdat. Hyvässä hitsatussa tuotteessa on mahdollisimman vähän hitsiä, käytetty modulointia ja standardointia sekä käytetty hitsausta korvaavia menetelmiä. Työssä on esitelty valmistusystävälliseen suunnitteluun kehitelty "Design For Welding" -malli, jossa käydään läpi hitsatun rakenteen erityispiirteet suunnittelun kannalta. Valmistusystävällisen suunnittelun tarkoituksena on vähentää tilauskohtaista suunnittelua, hitsausta, hitsauksen jälkeistä käsittelyä ja koneistusta.

Kokoonpantavuuden parantaminen uusien konepajatuotteiden verkostotuotannossa

Verkostotoiminta asettaa haasteita suunnittelutyölle, valmistukselle, hankintatoimelle ja laadunhallinnalle, jotka kaikki vaikuttavat kokoonpanon sujuvuuteen. Suunnittelun ja valmistuksen yhteistyö on entistäkin haasteellisempaa, kun osavalmistus toteutetaan erillisillä toimittajilla. Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää The Switch Drive Systems Oy:n tuotteiden kokoonpantavuuden parantamisen mahdollisuuksia sekä toimia yrityksen kokoonpantavuuteen liittyvien toimintamallien kehittämisen perustana. Diplomityöstä on olemassa myös julkinen versio. Työ alkaa kirjallisuuskatsauksella, jossa kuvataan kokoonpanoystävällisyyttä ja kokoonpanoystävällistä toimintaa kattaen suunnittelun, osien ja osakokoonpanojen valmistamisen verkostotuotannossa sekä kokoonpanotyön. Toimittajayhteistyötä ja laadunhallintaa käsitellään näiden lukujen yhteydessä. Työn käytännön osuudessa kartoitetaan The Switchin tuotteiden ja yrityksen toimintatapojen kokoonpanoystävällisyyden parantamismahdollisuuksia. Tämä toteutettiin The Switchin henkilöstön sekä osakokoonpanojen ja osien toimittajien haastatteluilla, toiminnan tarkkailulla sekä piirustuksiin ja prosessikuvauksiin perehtymällä. Kokoonpantavuuden ja valmistettavuuden systemaattinen huomioiminen on kannattavaa suunnittelun alusta alkaen. Tässä tulee mm. hyödyntää sekä toimittajien että The Switchin kokoonpanossa olevaa tietoa ja kokemusta.

Design and Analysis of Forward Error Control Coding and Signaling for Guaranteeing QoS in Wireless Broadcast Systems

Broadcasting systems are networks where the transmission is received by several terminals. Generally broadcast receivers are passive devices in the network, meaning that they do not interact with the transmitter. Providing a certain Quality of Service (QoS) for the receivers in heterogeneous reception environment with no feedback is not an easy task. Forward error control coding can be used for protection against transmission errors to enhance the QoS for broadcast services. For good performance in terrestrial wireless networks, diversity should be utilized. The diversity is utilized by application of interleaving together with the forward error correction codes. In this dissertation the design and analysis of forward error control and control signalling for providing QoS in wireless broadcasting systems are studied. Control signaling is used in broadcasting networks to give the receiver necessary information on how to connect to the network itself and how to receive the services that are being transmitted. Usually control signalling is considered to be transmitted through a dedicated path in the systems. Therefore, the relationship of the signaling and service data paths should be considered early in the design phase. Modeling and simulations are used in the case studies of this dissertation to study this relationship. This dissertation begins with a survey on the broadcasting environment and mechanisms for providing QoS therein. Then case studies present analysis and design of such mechanisms in real systems. The mechanisms for providing QoS considering signaling and service data paths and their relationship at the DVB-H link layer are analyzed as the first case study. In particular the performance of different service data decoding mechanisms and optimal signaling transmission parameter selection are presented. The second case study investigates the design of signaling and service data paths for the more modern DVB-T2 physical layer. Furthermore, by comparing the performances of the signaling and service data paths by simulations, configuration guidelines for the DVB-T2 physical layer signaling are given. The presented guidelines can prove useful when configuring DVB-T2 transmission networks. Finally, recommendations for the design of data and signalling paths are given based on findings from the case studies. The requirements for the signaling design should be derived from the requirements for the main services. Generally, these requirements for signaling should be more demanding as the signaling is the enabler for service reception.

Suorakulmaisten palonrajoittimien valmistettavuuden kehittäminen

Palonrajoittimet ovat tuotteita, jotka estävät tulen ja savun leviämisen palo-osastosta toiseen ja mahdollistavat ihmisten turvallisen ulospääsyn palotilanteessa. Tämän diplomityön tavoitteena oli vähentää suorakulmaisten palonrajoittimien valmistuskustannuksia niiden valmistettavuutta kehittämällä. Työn teoriaosassa käsitellään valmistettavuutta ja kokoonpantavuutta kehittäviä menetelmiä DFM:ää (Design for Manufacturability) ja DFA:ta (Design for Assembly) sekä palonrajoittimien ja ohutlevytuotteiden erityispiirteitä. Käytännön osuudessa esitellään tutkimusta varten valmistetut kolme kehitettävää palonrajoitinta, joita vertaillaan myös kilpaileviin tuotteisiin. Tuotteista analysoidaan osamääriä, materiaalikustannuksia ja työaikoja. Palonrajoittimien ongelmakohtia olivat muun muassa liittäminen ja kokoonpantavuus. Työssä esitetään keinoja palonrajoitinten valmistusystävälliseen suunnitteluun ja uusi moduloitu tuoteperhemalli, jolla vähennetään varsinkin valmistuksesta aiheutuvia kiinteitä kustannuksia. Lisäksi työssä esitetään alustava runkoratkaisumalli uudelle tuoteperheelle.

Satelliittioskillaattorin jyrsintätyövaiheiden valmistusystävällisyyden analysointi

Tämän tutkimuksen aiheena on satelliittioskillaattorin jyrsintätyövaiheiden valmistusystävällisyyden analysointi. Tutkimuksen viitekehyksenä on DFM (design for manufacturing), johon kaikki päätelmät ja tulokset sidotaan. Tutkimuksen päätavoite on etsiä valmistusteknisiä ratkaisuja, joilla samanaikaisesti parannetaan, sekä oskillaattorin suorituskykyä, että sen valmistettavuutta noudattamalla DFM-sääntöjä. Suorituskyvyn näkökulmasta tärkeintä on oskillaattorin hyvyysluvun maksimointi. Tutkimuksessa käsitellään lyhyesti satelliittioskillaattorin porauksia, pinnoitusta ja asennusta, mutta pääpaino tutkimuksessa on oskillaattorin rungon jyrsintätyövaiheissa. Tässä työssä toteutettiin DFM-analyysi, jonka avulla pystyttiin helpottamaan lukuisia tuotannollisia ongelmia ja onnistuttiin löytämmään keinoja oskillaattorin suorituskyvyn parantamiseksi.

Novel Methods for Error Modeling and Parameter Identification of a Redundant Serial-Parallel Hybrid Robot

To obtain the desirable accuracy of a robot, there are two techniques available. The first option would be to make the robot match the nominal mathematic model. In other words, the manufacturing and assembling tolerances of every part would be extremely tight so that all of the various parameters would match the “design” or “nominal” values as closely as possible. This method can satisfy most of the accuracy requirements， but the cost would increase dramatically as the accuracy requirement increases. Alternatively, a more cost-effective solution is to build a manipulator with relaxed manufacturing and assembling tolerances. By modifying the mathematical model in the controller, the actual errors of the robot can be compensated. This is the essence of robot calibration. Simply put, robot calibration is the process of defining an appropriate error model and then identifying the various parameter errors that make the error model match the robot as closely as possible. This work focuses on kinematic calibration of a 10 degree-of-freedom (DOF) redundant serial-parallel hybrid robot. The robot consists of a 4-DOF serial mechanism and a 6-DOF hexapod parallel manipulator. The redundant 4-DOF serial structure is used to enlarge workspace and the 6-DOF hexapod manipulator is used to provide high load capabilities and stiffness for the whole structure. The main objective of the study is to develop a suitable calibration method to improve the accuracy of the redundant serial-parallel hybrid robot. To this end, a Denavit–Hartenberg (DH) hybrid error model and a Product-of-Exponential (POE) error model are developed for error modeling of the proposed robot. Furthermore, two kinds of global optimization methods, i.e. the differential-evolution (DE) algorithm and the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) algorithm, are employed to identify the parameter errors of the derived error model. A measurement method based on a 3-2-1 wire-based pose estimation system is proposed and implemented in a Solidworks environment to simulate the real experimental validations. Numerical simulations and Solidworks prototype-model validations are carried out on the hybrid robot to verify the effectiveness, accuracy and robustness of the calibration algorithms.

Organisational learning and knowledge acquisition. A case study of internationalising manufacturers of wood-based prefabricated buildings

The study investigates organisational learning and knowledge acquisition of wood-based prefabricated building manufacturers. This certain group of case companies was chosen, because their management and their employees generally have a strong manufacturing and engineering background, while the housing sector is characterised by national norms, regulations, as well as local building styles. Considering this setting, it was investigated, how the case companies develop organisational learning capabilities, acquire and transfer knowledge for their internationalisation. The theoretical framework of this study constitutes the knowledge-based conceptualisation of internationalisation, which combines the traditional internationalisation process, as well as the international new venture perspective based on their commonalities in the knowledge-based view of the firm. Different theories of internationalisation, including the network-perspective, were outlined and a framework on organisational learning and knowledge acquisition was established. The empirical research followed a qualitative approach, deploying a multiple-case study with five case companies from Austria, Finland and Germany. In the study, the development of the wood-based prefabricated building industry and of the case companies are described, and the motives, facilitators and challenges for foreign expansion, as well as the companies’ internationalisation approaches are compared. Different methods of how companies facilitate the knowledge-exchange or learn about new markets are also outlined. Experience, market knowledge and personal contacts are considered essential for the internationalisation process. The major finding of the study is that it is not necessary to acquire the market knowledge internally in a slow process as proposed by the Uppsala model. In four cases companies engaged knowledge in symbiotic relations with local business partners. Thereby, the building manufacturers contribute their design and production capabilities, and in return, their local partners provide them with knowledge about the market and local regulations; while they manage the sales and construction operations. Thus, the study provides strong evidence for the propositions of network perspective. One case company developed the knowledge internally in a gradual process: it entered the market sequentially with several business lines, showing an increasing level of complexity. In both of the observed strategies, single-loop and double-loop learning processes occurred.

Service Productization and Product Servitization in The Contract Manufacturing Company

The role of contract manufacturing and subcontracting has been seen in black and white in product and service point of view. It used to be seen either as a product or a service. In the thesis product-service system, offering combining products and services, was discussed. Theory was created from two perspectives; Service productization via Business Model generation and product servitization via New Service Development process. Target for the case study was to point out new ways of service thinking and ways for changing business environment in contract manufacturing, especially in customer satisfaction and profitability point of view. The case study is following the New Service Development process phases. First ideas were collected from literature and via sales management interviews. Service offering and tool for service requirement evaluation was created. Last financial results of example service scenarios were calculated. It is recommended to take service offering into internal use and further develop it into modular service model. It is also recommended to take created customer service requirement evaluation tool into use for capturing customer service needs but also for communicating those internally.

Hisseissä käytettävän kulmakorin tuotekehitys ja tuotteistaminen

Diplomityö käsittelee hisseissä erikoistapauksessa käytettävän kulmakorin suunnittelua ja tuotteistamista. Työ suoritetaan KONE Oyj:lle. Diplomityössä luotiin kulmakorille modulaarinen tuotearkkitehtuuri ja määritettiin korin toimitusprosessi. Työn tavoitteena oli saavuttaa 48,12% asiakkaiden mahdollisista vaatimuksista ja vähentää suunnitteluun kuluvaa aikaa aikaisemmasta 24 tunnista neljään tuntiin. Työn tavoite saavutettiin kokeneen tapauskohtaisten kulmakorien suunnittelijan kommenttien perusteella. 48,12% asiakasvaatimuksista sisällytettiin tuotemalliin konfigurointimahdollisuuksina. Työn alussa on esitelty tuotesuunnittelua, laadun hallintaa, parametrista mallinnusta, massakustomointia ja tuotetiedon hallintaa. Sen jälkeen on käsitelty kulmakorin tuotteistamisen kannalta kaikki tärkeimmät muuttujat. Tämän jälkeen kulmakorin tuotemalli suunnitellaan ja mallinnetaan systemaattisesti ylhäältä-alas –mallinnustapaa käyttäen ja luodaan osille ja kokoonpanoille valmistuskuvat. Päätyökaluna työssä käytettiin Pro/ENGINEER-ohjelmistoa. Tällä mallinnettiin parametrinen tuotemalli ja rakenteiden lujuustarkastelussa käytettiin ohjelmistoa Ansys. Työn tavoite saavutettiin analysoimalla massakustomoinnin perusteiden olennaisimmat osat ja seuraamalla analyyttistä ja systemaattista tuotekehitysprosessia. Laatua painottaen tuotearkkitehtuuri validoitiin suorittamalla rajoitettu tuotanto, joka sisälsi kolme tuotemallilla konfiguroitua kulmakoria. Yksi koreista testikasattiin Hyvinkään tehtaalla.