Real-time monitoring of laser scribing process utilizing high-speed camera

Currently, laser scribing is growing material processing method in the industry. Benefits of laser scribing technology are studied for example for improving an efficiency of solar cells. Due high-quality requirement of the fast scribing process, it is important to monitor the process in real time for detecting possible defects during the process. However, there is a lack of studies of laser scribing real time monitoring. Commonly used monitoring methods developed for other laser processes such a laser welding, are sufficient slow and existed applications cannot be implemented in fast laser scribing monitoring. The aim of this thesis is to find a method for laser scribing monitoring with a high-speed camera and evaluate reliability and performance of the developed monitoring system with experiments. The laser used in experiments is an IPG ytterbium pulsed fiber laser with 20 W maximum average power and Scan head optics used in the laser is Scanlab’s Hurryscan 14 II with an f100 tele-centric lens. The camera was connected to laser scanner using camera adapter to follow the laser process. A powerful fully programmable industrial computer was chosen for executing image processing and analysis. Algorithms for defect analysis, which are based on particle analysis, were developed using LabVIEW system design software. The performance of the algorithms was analyzed by analyzing a non-moving image from the scribing line with resolution 960x20 pixel. As a result, the maximum analysis speed was 560 frames per second. Reliability of the algorithm was evaluated by imaging scribing path with a variable number of defects 2000 mm/s when the laser was turned off and image analysis speed was 430 frames per second. The experiment was successful and as a result, the algorithms detected all defects from the scribing path. The final monitoring experiment was performed during a laser process. However, it was challenging to get active laser illumination work with the laser scanner due physical dimensions of the laser lens and the scanner. For reliable error detection, the illumination system is needed to be replaced.

Ajoneuvokatsastuksen valvontamalli

Tutkimuksessa kehitettiin ajoneuvokatsastuksen suorituskykymittari sekä suorituskyvyn johtamiseen perustuva ajoneuvokatsastuksen valvontamalli. Suorituskykymittarin avulla voidaan mitata ajoneuvokatsastuksen suorituskykyä, seurata suorituskyvyn kehitystä, suunnitella ja päättää mitä pitäisi parantaa sekä seurata tehtyjen toimenpiteiden vaikutuksia eli johtaa toimintaa. Tutkimuksessa kehitetty suorituskykymittari perustuu Liikenteen turvallisuusviraston ylläpitämään ajoneuvoliikennerekisteriin tallennettujen katsastustietojen analysointiin sekä tilastollisten prosessin ohjausmenetelmien (SPC) hyödyntämiseen. Tutkimuksessa kehitetyssä ajoneuvokatsastuksen valvontamallissa Liikenteen turvallisuusviraston valvontatoimintoja sekä katsastusyritysten omaa laadunhallintaa johdetaan suorituskykymittarin avulla. Tutkimuksessa kehitetyn suorituskykymittarin ja valvontamallin avulla Liikenteen turvallisuusvirastolla ja katsastusyrityksillä on aiempaa paremmat edellytykset valvoa ja johtaa ajoneuvokatsastuksen suorituskykyä katsastustoiminnalle asetettujen tavoitteiden kannalta vaikuttavasti ja oikein. Tutkimus toteutettiin konstruktiivista tutkimusotetta käyttäen ja tutkimuksessa kehitetty ajoneuvokatsastuksen valvontamalli implementoitiin osaksi kansallista lainsäädäntöä sekä Liikenteen turvallisuusviraston ja katsastusyritysten johtamistoimintoja.

Tietokantaratkaisuehdotus pientasajännitesähköverkoston mittausdatavarastoksi

Lappeenrannan teknillinen yliopisto tutkii pientasajännitesähkön käyttöä. Yliopisto on rakennuttanut Järvi-Suomen Energia Oy:n ja Suur-Savon Sähkö Oy:n kanssa yhteistyössä kokeellisen pientasajännitesähköverkon, jolla pystytään tarjoamaan kenttäolosuhteet pienjännitetutkimukselle todellisilla asiakkailla ja todentaa LVDC-teknologiaa ja muita älykkään sähköverkon toimintoja kenttäolosuhteissa. Verkon tasajänniteyhteys on rakennettu 20 kV sähkönjakeluverkon ja neljän kuluttajan välille. 20 kV keskijännite suunnataan tasamuuntamolla ±750 V pientasajännitteeksi ja uudestaan 400/230 V vaihtojännitteeksi kuluttajien läheisyydessä. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on luoda yliopistolle tietokanta pientasajännitesähköverkosta kertyvälle tiedolle ja mittaustuloksille. Tietokanta nähtiin tarpeelliseksi luoda, jotta pienjänniteverkon mittaustuloksia pystytään myöhemmin tarkastelemaan yhdessä ja yhtenäisessä muodossa. Yhdeksi tutkimuskysymykseksi muodostui, kuinka järjestää ja visualisoida kaikki verkosta palvelimille kertyvä mittausdata. Työssä on huomioitu myös kolme tietokantaa mahdollisesti hyödyntävää käyttäjäryhmää: kotitalousasiakkaat, sähköverkkoyhtiöt ja tutkimuslaboratorio, sekä pohdittu tietokannan hyötyä ja merkitystä näille käyttäjille. Toiseksi tutkimuskysymykseksi muodostuikin, mikä kaikesta tietokantaan talletetusta datasta olisi oleellisen tärkeää ottaa talteen näiden asiakkaiden kannalta, ja kuinka nämä voisivat hakea tietoa tietokannasta. Työn tutkimusmenetelmät perustuvat jo valmiiksi olemassa olevaan mittausdataan. Työtä varten on käytetty sekä painettua että sähköisessä muodossa olevaa kirjallisuutta. Työn tuloksena on saatu luotua tietokanta MySQL Workbench -ohjelmistolla, sekä mittausdatan keräys- ja käsittelyohjelmat Python-ohjelmointikielellä. Lisäksi on luotu erillinen MATLAB-rajapinta tiedon visualisoimista varten, jolla havainnollistetaan kolmen asiakasryhmän mittausdataa. Tietokanta ja sen tiedon visualisointi antavat kuluttajalle mahdollisuuden ymmärtää paremmin omaa sähkönkäyttöään, sekä sähköverkkoyhtiöille ja tutkimuslaboratorioille muun muassa tietoa sähkön laadusta ja verkon kuormituksesta.

Verification and Implementation of Call Sequence Analysing Algorithm

Työssä arvioidaan ja verifioidaan puheluiden luokitteluun suunniteltu Call Sequence Analysing Algorithm (CSA-algoritmi). Algoritmin tavoitteena on luokitella riittävän samankaltaiset puhelut ryhmiksi tarkempaa vika-analyysia varten. Työssä esitellään eri koneoppimisalgoritmien pääluokitukset ja niiden tyypilliset eroavaisuudet, eri luokitteluprosesseille ominaiset datatyypit, sekä toimintaympäristöt, joissa kyseinen toteutus on suunniteltu toimivaksi. CSA-algoritmille syötetään verkon ylläpitoviesteistä koostuvia viestisarjoja, joiden sisällön perusteella samankaltaiset sarjat ryhmitellään kokonaisuuksiksi. Algoritmin suorituskykyä arvioidaan 94 käsin luokitellun verrokkisarjan avulla. Sarjat on kerätty toimivasta 3G-verkon kontrollerista. Kahta sarjaa vertailemalla sarjaparille muodostetaan keskinäinen tunnusluku: sarjojen samanlaisuutta kuvaava etäisyys. Tässä työssä keskitytään erityisesti Hamming-etäisyyteen. Etäisyyden avulla sarjat koostetaan ryhmiksi. Muuttamalla hyväksyttävää maksimietäisyyttä, jonka perusteella kaksi sarjaa lasketaan kuuluvaksi samaan ryhmään, saadaan aikaiseksi alaryhmiä, joihin kuuluu ainoastaan samankaltaisia sarjoja. Hyväksyttävän etäisyyden kasvaessa, myös virheluokitusten määrä kasvaa. Oikeiden lajittelutulosten vertailukohteena toimii käsin luokiteltu ryhmittely. CSA-algoritmin luokittelutuloksen tarkkuus esitetään prosentuaalisena osuutena tavoiteryhmittelystä maksimietäisyyden funktiona. Työssä osoitetaan, miten etäisyysattribuutiksi valittu Hamming-etäisyys ei sovellu tämän datan luokitteluun. Työn lopussa ehdotetaan menetelmää ja työkalua, joiden avulla useampaa eri lajittelija-algoritmia voidaan testata nopealla kehityssyklillä.

Kenttäviestijärjestelmän järjestelmätestaus

Yhtymän viestijärjestelmä YVI2 on kenttäviestijärjestelmä, jolla luodaan prikaatin sotatoimessa tarvittavat kenttäviestiyhteydet. Järjestelmällä luodaan viestipalvelut koko yhtymän tulenkäytön, tiedustelun ja johtamisen viestiyhteystarpeisiin. Järjestelmän toimivuus on sotatoimen onnistuneen suorittamisen kannalta erittäin tärkeätä. Tutkimusympäristönä on YVI2- järjestelmä, johon tutkimuksessa on määritelty järjestelmäkomponenttien ja keskeisten palveluiden testien ja mittausten raja-arvot. Järjestelmätestauksella kyetään paikallistamaan viestijärjestelmässä mahdollisesti olevat virheet. Lisäksi järjestelmätestaus tuottaa tietoja, joiden perusteella voidaan määrittää viestiverkon suorituskyky sekä analysoida sitä. Järjestelmätestaus käsittää testauksen suunnittelun, mittaukset ja testit, tietojen koostamisen, tietojen analysoinnin ja testiraportin laatimisen. Testiraportti on yhtenä seuraavan vaiheen tai testauskierroksen suunnittelua. Järjestelmätestauksen tuloksia voidaan analysoida sekä järjestelmän suorituskyvyn että luotettavuuden ja kattavuuden perusteella. Näihin molempiin tutkimuksessa esitetään joitain malleja ja ajatuksia. Järjestelmätestaus soveltuu monipuolisesti viestitoiminnan suunnittelun ja johtamisen tueksi.

Jakelukanavasuhteet sähköteollisuusalalla – yhteistyötä vai kilpailua?

Monissa yritysten välisiin suhteisiin keskittyvissä tutkimuksissa todetaan yhteistyöhön perustuvien suhteiden parantavan yritysten suorituskykyä. Yritysten ei ole taloudellisesti kannattavaa tuottaa kaikkia tarvitsemiaan tuotteita ja palveluja itse. Yritysten on erikoistuttava ja harjoitettava työnjakoa ollakseen taloudellisesti tehokkaita. Tämä luo yritysten välille paitsi vuorovaikutteisia yhteistyösuhteita myös eriasteisia riippuvuuksia. Jakelukanava voidaan nähdä toisistaan riippuvaisten yritysten ja organisaatioiden muodostamana superorganisaationa, jonka tavoitteena on tuottaa ja toimittaa tuotteet ja palvelut loppuasiakkaalle kilpailukykyiseen hintaan. Yhteistyö ja kanavan koordinointi luovat ennustettavuutta ja luottamusta yritysten välille. Ne ovat välttämättömyyksiä, jotta yritykset voisivat suunnitella toimintaansa tehokkaasti. Jakelukanavassa syntyy myös konflikteja johtuen yritysten yhteen sopimattomista tavoitteista sekä näkemyksistä siitä, miten kanavan eri toiminnot tulisi suorittaa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää valmistavan yrityksen ja tukkuliikkeen suhteeseen vaikuttavia tekijöitä sähköteollisuusalalla. Tutkimuksen alaongelmina on selvittää, miten valta- ja riippuvuussuhteet sekä kommunikaatio, luottamus, sitoutuminen ja tyytyväisyys vaikuttavat yritysten väliseen suhteeseen. Tutkimuksessa tarkastellaan yritysten välistä suhdetta molempien osapuolien näkökulmasta. Tutkimukseen valittiin kaksi valmistavaa yritystä sekä yksi tukkuliike. Tutkimus suoritettiin kvalitatiivisena haastattelututkimuksena ja tutkimusaineisto kerättiin teemahaastatteluina. Tutkimuksen yritysten mukaan yhteistyötä oli tehtävä laajasti eikä yksikään jakelukanavan yritys pystyisi kannattavasti toimimaan yksin. Valmistajat tarvitsivat tukkuliikettä jakelunsa kattavaan hoitamiseen ja tukkuliikkeen täytyi tehdä yhteistyötä useiden eri valmistajien kanssa, jotta se pystyi tarjoamaan loppuasiakkaille näiden vaatimuksia vastaavia tuotteita ja palveluja. Osapuolten tyytyväisyys, sitoutuminen ja luottamus muodostuivat ensisijaisesti taloudellisista asioista. Myös henkilökohtaiset suhteet, niiden sujuvuus sekä osapuolten yhteiset tavoitteet ja näkemykset olivat tärkeässä osassa suhteen onnistumisessa. Ristiriitoja osapuolten välille aiheutti valmistavien yritysten suoraan loppuasiakkaalle myyminen sekä osapuolten näkemykset suhteeseen panostamisesta.

Green supply chain management practices and firm performance: evidence from Finland

In order to address the increasing stakeholder requirements for environmentally sustainable products and processes, firms often need the participation of their supply chain partners. Green supply chain management has emerged as a set of managerial practices that integrate environmental issues into supply chain management. If implemented successfully, green supply chain management can be a way to achieve competitive advantage while enhancing the environmental sustainability of the firm. The overall purpose of this dissertation is to contribute to the discussion on green supply chain management practices from the perspective of their drivers and performance implications. The theoretical background arises from the literature on competitive strategy, firm performance and green supply chain management. The research questions are addressed by analysing firm-level data from manufacturing, trading and logistics firms operating in Finland. The empirical data comes from two consecutive Finland State of Logistics surveys in 2012 and 2014, combined with financial reporting data from external databases. The data is analysed with multiple statistical methods. First, the thesis contributes to the discussion of the drivers of GSCM practices. To enhance the understanding of the relationship between competitive strategy and GSCM practices, a conceptual tool to describe generic competitive strategy approaches was developed. The findings suggest that firms pursuing marketing differentiation are more likely to be able to compete by having only small environmental effects and by adopting a more advanced form of external green supply chain management, such as a combination of strong environmental collaboration and the increased environmental monitoring of suppliers. Furthermore, customer requirements for environmental sustainability are found to be an important driver in the implementation of internal GSCM practices. Firms can respond to this customer pressure by passing environmental requirements on to their suppliers, either through environmental collaboration or environmental monitoring. Second, this thesis adds value to the existing literature on the effects of green supply chain management practices on firm performance. The thesis provides support for the idea that there is a positive relationship between GSCM practices and firm performance and enhances the understanding of how different types of GSCM practices are related to 1) financial, 2) operational and 3) environmental performance in manufacturing and logistics. The empirical results suggest that while internal GSCM practices have the strongest effect on environmentalperformance, environmental collaboration with customers seems to be the most effective way to improve financial performance. In terms of operational performance, the findings were more mixed, suggesting that the operational performance of firms is more likely to be affected by firm characteristics than by the choices they make regarding their environmental collaboration. This thesis is also one of the first attempts to empirically analyse the relationship between GSCM practices and performance among logistics service providers. The findings also have managerial relevance. Management, especially in manufacturing and logistics industries, may benefit by gaining knowledge about which types of GSCM practice could provide the largest benefits in terms of different performance dimensions. This thesis also has implications for policy-makers and regulators regarding how to promote environmentally friendly activities among 1) manufacturing; 2) trading; and 3) logistics firms.