Trolley R&D project for a small portal log yard crane

This master’s thesis was done for Andritz Inc. Atlanta Georgia. The purpose of the thesis was to develop a new trolley for a small portal log yard crane. In the beginning of the thesis the basic principles of the systematic design processes have been described, along which the design work of the trolley has proceeded. The second literature part consists of the design and dimensioning of the welded steel structures under fatigue loading. The design work of the trolley consists of the engineering and the selection of the mechanical components and the design of the load carrying structure for the trolley. The realization of the steel structure of the trolley is based on the fatigue and static dimensioning. The fatigue dimensioning is grounded in the life expectations estimated for the trolley and the static dimensioning is based on the CMAA guidelines. The computer aided element method was utilized in the design of the steel structure. The effective notch method and the hot spot method were used in the fatigue calculations. The trolley structure was carried out by using the sheet metal parts in order to manufacture the structure as effective and low cost way as possible. The corner stone of the dimensioning of the trolley structure was the utilization of the open profiles made of welded or cold formed sheet metals, which provide better weldability, weld inspection, access for repairs and corrosion protection. As a last part of the thesis a new trolley traveling system was developed. The distribution of the wheel loads of the trolley bogies on the main girder was also studied, which led to an innovative suspension arrangement between the trolley leg and the bogie. The new bogie solution increases the service life of the main girder of the crane and improves the stability of the bogies. The outcome of the thesis is an excellent trolley structure from the weight and the service life point of view.

Toiminnanohjausjärjestelmän laajentaminen tuotannonohjaukseen

Diplomityössä perehdytään rakennustuotteita valmistavan teollisuusyrityksen toiminnanohjausjärjestelmän laajentamiseen tuotannonohjaukseen. Järjestelmä on tällä hetkel-lä valjastettu vain hallinnolliseen käyttöön, eli tarjouspyyntöjen ja myyntitilauksien kirjaamiseen, laskutukseen ja reskontraan. Järjestelmän laajentamista tuotantoon puoltaa hankalasti ennustettavat toimitusajat ja kapasiteetin käyttöasteen hahmotettavuus. Laajentaminen on määrä toteuttaa vaiheittain, ensimmäisenä yrityksen suurimman liikevaihdon tekevällä osastolla. Diplomityön ensimmäinen tavoite oli selvittää teoriaosuuden avulla toiminnanohjausjärjestelmään liittyvät keskeiset asiat, joiden pohjalta laajentamista alettiin suunnitella. Lisäksi selvitettiin toiminnanohjausjärjestelmien käyttöönottojen epäonnistumisiin johtaneita syitä. Suurimmiksi syiksi on havaittu epärealistiset odotukset, projektin jättäminen vain atk-osaston huoleksi sekä johdon tuen puuttu-minen. Toisessa vaiheessa tavoitteena oli laatia suunnitelma, jonka perusteella laajentaminen on tarkoitus tehdä yrityksen ensimmäisellä käyttöönotto-osastolla. Tärkeimmät huomioitavat seikat ovat kuormitusryhmien suunnittelu, kuormitusryhmien sisäiset kuormituspisteet ja tuotteiden valmistusrakenteen järkevä määrittäminen toiminnanohjausjärjestelmään. Case-yrityksessä huomioitavaa oli myös työajanseurantalaitteiston hankinta, joka palvelee samalla toiminnanohjausjärjestelmää työmääräinten kuittaamisessa integroinnin jälkeen. Kolmas vaihe oli tehdä työn perusteella suositukset jatkotoimenpiteille. Järjestelmän toimiessa suunnitellusti ensimmäisellä osastolla, aletaan projektia viedä muille osastoille. Lisäksi suositellaan toiminnanohjausjärjestelmän laajentamista varastoihin sekä ostoihin, jotta materiaalinkulutuksesta saadaan mahdollisimman paljon tietoa.

Tuotannonsuunnittelu- ja -ohjausprosessin kehittäminen konepajayrityksessä

Tehdyssä kirjallisuus- ja teoriakatsauksessa vuosien 2006 - 2010 välisenä aikana, Keski-Suomessa toimivan konepajateollisuuden järjestelmätoimittajayrityksen toimeksiannosta, pyrittiin muodostamaan kokonaiskuva laajasta tuotannonsuunnittelun ja -ohjauksen aihealueesta. Perustutkimuskysymykset liittyivät ns. MPC-systeemiin, jolla tarkoitetaan sitä, että tuotannonsuunnittelu- ja ohjauskysymyksissä on huomioitava aina henkilöiden, organisaation, teknologioiden ja prosessien muodostama kokonaisuus. Operatiivisen johtamisen tehtävänä on yrityksen tuotteita koskevan kysynnän ja tarjonnan tasapainottaminen niin, että resursseja käytettäisiin ja tarvittaisiin mahdollisimman vähän vastattaessa kysyntään asiakasvaatimukset huomioiden. Tuotantostrategian pohjalta on voitava rakentaa MPC-systeemi, jonka avulla ja jota kehittäen tuotanto saavuttaisi sille asetetut suorituskykytavoitteet mm. kustannusten, laadun, nopeuden, luotettavuuden sekä tuottavuuskehityksen osalta. Työssä tarkasteltiin yleisen kolmitasoisen viitekehyksen kautta ”perinteisistä MPC-systeemien perusratkaisuista” hierarkkisia, suunnittelu- ja laskentaintensiiviä, MRP-pohjaisia sekä yksinkertaistamiseen ja nopeuteen perustuvia JIT/Lean -menetelmiä. Tämä viitekehys käsittää: 1) kysynnän- ja resurssien hallinnan, 2) yksityiskohtaisemman kapasiteetin ja materiaalien hallinnan sekä 3) tarkemman tuotannon ja hankintojen ohjauksen sekä tuotannon lattiatason osa-alueet. Johtamisen ja MPC-systeemien kehittämisen ”uusina aaltoina ja näkökulmina” raportissa käsiteltiin myös johtamisen eri koulukuntia sekä em. viitekehyksen pohjalta tarvittavia tietojärjestelmiä. Olennaisimpana johtopäätöksenä todettiin, että MRP-pohjaisten ratkaisujen lisäksi, etenkin monimutkaisia tuotteita tilausohjautuvasti valmistavien kappaletavarateollisuuden yritysten, on mahdollisesti hyödynnettävä myös kehittyneempiä suunnittelu- ja ohjausjärjestelmiä. Lisäksi huomattiin, että ”perinteisten strategioiden” rinnalle yritysten on nostettava myös tieto- ja viestintäteknologiastrategiat. On tärkeää ymmärtää, että täydellistä MPC-systeemiä ei ole vielä keksitty: jokaisen yrityksen tehtäväksi ja vastuulle jää ”oman totuutensa” muodostaminen ja systeeminsä rakentaminen sen pohjalta.

Suurlujuusterästen suuren lujuuden ja pienen murtovenymän tuomat erityispiirteet teräsrakenteen suunnittelijalle

Suurlujuusteräskonstruktioiden suunnittelu eroaa perinteisten rakenneterästen vastaavasta lukuisten lisähuomiota vaativien ilmiöiden ja seikkojen osalta, jotka kytkeytyvät toisiinsa rakenteen valmistettavuuden ja toiminnallisuuden kautta. Lujuuden sallima vapaampi suunnittelu esimerkiksi ohuempine materiaalivahvuuksineen ja näennäisesti vapaampine elementtigeometrioineen kumuloituu suurlujuusteräsmateriaalin kautta vaativampana työstettävyytenä. Tämä heijastuu suunnittelijalle materiaalin pienen murtovenymän ja käytettävissä olevat laitteistoresurssien kautta. Suurlujuusterästen muovaaminen vaatii perinteisiin rakenneteräksiin nähden suurempaa voimankäyttöä, mutta pieni murtovenymä rajoittaa saavutettavissa olevia muotoja. Materiaalivahvuuksien muuttuessa vaatii hitsausliitosten suunnittelu esimerkiksi railomuotojen uudelleensuunnittelua, sekä lämmöntuonnin aiheuttamien muutosten tarkempaa huomioimista. Näiden yhteensovittaminen ohjaa suunnittelijan poikkeuksetta hakemaan ratkaisuja erilaisista hitsausaineista ja -prosesseista. Suuren lujuuden ja pienen murtovenymän suurlujuusteräselementtien mekaanisten ominaisuuksien ja erilaisen elementtigeometrian yhdistelmänä kumuloituva rakennetekninen käyttäytyminen eroaa selvästi perinteisistä teräslaaduista. Yksittäisten elementtien suhteen korostuvat esimerkiksi stabiliteettiomiinaisuudet, sekä kokonaisten rakenteiden suhteen liitosratkaisujen vaikutus koko konstruktion toimintaan. Onnistuneella suurlujuusteräsuunnittelulla saavutettuja etuja ovat käyttökohteesta riippuen esimerkiksi kymmenien prosenttien massa- ja kustannussäästöjen kautta kumuloituvat konstruktion toiminnalliset edut. Suuren lujuuden terästen materiaaliteknisten erityispiirteiden suhteen ei kuitenkaan ole tarjolla perinteisiä rakenneteräksiä vastaavaa määrää yhteisesti sovittuja standardoituja suunnitteluohjeita. Tämän johdosta korostuu suunnittelijan kyky hahmottaa teräsmateriaalin lujuusluokan taakse piiloutuvat ilmiöt, sekä materiaalitekniset erityispiirteet ja niiden kytkeytyminen toisiinsa valmistettavuuden ja toiminnallisuuden kautta.

Kirja-arvio

Kirjallisuusarvostelu

Autosimulaattoripeleihin soveltuvan kaksiakselisen liikealustan kehittäminen

Työssä kehitettiin kohtuuhintainen ja suorituskyvyltään riittävä autosimulaattoripelikäyttöön soveltuva liikealusta. Työssä tutustuttiin aluksi markkinoilla oleviin liikealustaratkaisuihin. Työssä selvitettiin myös liikealustaa koskevia turvallisuusmääräyksiä. Kehittäminen alkoi liikealustan vaatimusten määrittelyllä ja kuormituksien simuloinnilla. Runkorakenteet mitoitettiin kestämään simuloituja rasituksia. Liikealustan toimilaitteet valittiin simulointitulosten perusteella. Työssä suunniteltiin myös liikealustan ohjausjärjestelmä. Mekaanisien osien ja voimansiirron mitoittamisen jälkeen suoritettiin osien yksityiskohtainen suunnittelu. Alihankkijat valmistivat osat ja ne koottiin Älykkäiden koneiden laboratoriossa. Järjestelmän kokoamisen jälkeen viritettiin säätäjät ja testattiin liikealustan toimivuutta. Kehitettyä liikealustaa on käytetty muutamissa tapahtumissa. Asetetut tavoitteet saavutettiin ja liikealusta soveltuu kokemuksien perusteella hyvin rata-autosimulaattoripelien kanssa käytettäväksi.

Tietomallintamisen aiheuttamat muutokset ja hyödyt LVI-suunnitteluprosessissa sekä määrälaskennassa

Tässä diplomityössä tarkastellaan tietomallintamista eng. BIM (Building Information Modeling) LVI-suunnittelun näkökulmasta sekä esitellään tietomallintamisen vaikutuksia ja hyötyjä suunnitteluprosessiin. Tietomallintaminen mahdollistaa esimerkiksi LVI-suunnittelijan tuottaman määräluettelon 3D-mallista, jonka seurauksena eri toimijoiden väliset rajapinnat tulevat luultavasti kokemaan muutoksia. Työssä vertaillaan käsin laskettuja ja 3D-mallista tuotettuja määräluetteloita toisiinsa. Työhön sisällytetään myös urakoitsijoiden haastatteluja, joissa pyritään selvittämään heidän näkemyksiään suunnittelijan tuottamiin määrätietoihin.

Internet-palvelun tuotekehitys musiikkialalla

Tutkielman tarkoituksena on selvittää, kuinka internet-palvelu kehitetään. Palveluiden kehitysprosessia tutkitaan erityisesti palveluiden kehityksen prosessisyklimallin mukaan ja empiirisessä osiossa sovelletaan teoriaosiossa käytyjä asioita musiikkialan yritykseen. Tutkielman pääongelma on, kuinka musiikkialan internet-palvelu kehitetään. Työn analysointimenetelmä on kvalitatiivinen ja aineisto kerätään sähköpostitse teemahaastatteluina. Palveluiden prosessisykli soveltuu hyvin internet-palveluiden kehityksen kuvaamiseen internetin nopeatempoisen muutostahdin takia. Prosessisyklin vaiheisiin kuuluu suunnittelu-, analyysi-, kehitys- ja lanseerausvaiheet. Internetissä kuluttajien ottaminen mukaan kehitysprosessiin on oleellista. Yritysten tulee myös huomioida, että lanseerausprosessiin tulee varata riittävästi resursseja. Jatkossa tutkimuksissa kannattaa keskittyä erityisesti internetin tuomiin erityispiirteisiin palveluiden kehityksen kannalta.

Kuljetusten suunnittelujärjestelmän toteutus

Kuusakoski Oy on maailmanlaajuisesti toimiva kierrätysyritys, jolla on yli 100 toimipistettä 10 eri maassa. Toimipisteistä osa pelkästään vastaanottaa kierrätysmateriaalia, osassa suoritetaan myös kierrätysmateriaalin jatkojalostusta. Lisäksi Kuusakoski Oy tarjoaa kierrätysmateriaalin noutopalvelua asiakkailleen. Edellä mainituista syistä kuljetus ja logistiikka nousevat yrityksen toiminnassa merkittävään rooliin. Tässä diplomityössä tehtiin Kuusakoski Oy:n kuljetusten suunnittelujärjestelmän toteutus. Järjestelmän toteutuksen teknisessä tutkimisessa keskityttiin kolmeen pääaiheeseen: ohjelmistoarkkitehtuuriin, karttapalvelujen sekä ajoneuvopäätteen ja toimistosovellusten väliseen rajapintaan. Diplomityön empiirisessä osuudessa käsitellään järjestelmän toimintaa sekä tietokannan että käyttöliittymän näkökulmasta.

Uudistumiskyvyn ja innovatiivisuuden kehittäminen muutoshaasteena

Tämän Pro Gradun tavoitteena oli selvittää organisaation uudistumiskyvyn ja innovatiivisuuden kehittämisprosessiin liittyviä kriittisiä menestystekijöitä konsultin näkökulmasta. Työn toisena tavoitteena oli tuottaa karkea malli konsultointimetodista, jota erityisesti uudistumiskyvyn ja innovatiivisuuden kehittämisen parissa työskentelevät voisivat hyödyntää. Aluksi työssä tarkastellaan, mitä konsultointiprojektin menestyksen kannalta kriittisiä tekijöitä aiemmissa tutkimuksissa on havaittu. Tutkimuksen empiirisessä osassa kerättiin konsulttien näkemyksiä kriittisistä tekijöistä sekä siitä, kuinka uudistumiskyvyn ja innovatiivisuuden kehittämisen konsultointi poikkeaa muusta konsultoinnista. Tämän tutkimuksen tärkein tulos oli havainto, että selkeä ja toimijoiden kesken yhtenevä näkemys haasteista sekä kohdeorganisaation jäsenten laaja osallistaminen diagnoosi-, suunnittelu- ja toimeenpanovaiheen kaikissa toimissa edesauttavat hyvää ja kestävää lopputulosta. Konsultin keskeisin tehtävä on toimia jäsentelijänä, sparraajana, valmentajana sekä toteutuksen tukijana ja varmistajana.

Virtaviivainen hankintatoimi osana tuotantoprosessia

Tutkimuksessa on pyritty löytämään tuotantoprosessin läpimenoa haittaavia ohjaus- ja toimintatapoja sekä tiedonkulusta aiheutuvia ongelmia. Tutkimuksen tavoitteena on saada toimittajien, hankintatoimen ja tuotannon logistinen arvoverkko toimimaan virtaviivaisesti. Työssä on käytetty teoriaosassa kirjallisuustutkimusta ja empiirisessä osassa toimintatutkimusta. Nykytilan selvityksessä tutkittiin prosessin tieto- ja materiaalivirrat sekä mitkä ovat tärkeimmät toiminnot toimitusketjussa. Tutkimuksen ja prosessianalyysin pohjalta määriteltiin kehitysehdotukset prosessin toimintojen tehostamiseksi. Nykytilan kartoituksessa ilmeni suurimmiksi ongelmiksi logistiikka prosessissa voimakkaan kysynnän kasvusta aiheutuvat komponenttien ja raaka-aineiden saatavuusongelmat sekä pudonneen kysynnän seurauksena varastoihin sitoutunut ylimääräinen vaihto-omaisuus. Tutkimuksen tuloksena syntyi kehitysehdotuksia, joiden pohjalta uudistettavaan toiminnanohjausjärjestelmään voitaneen toteuttaa johtopäätöksissä ilmenevät asiat, joista merkityksellisin on myynnin ennustamisvastuun siirtäminen myynnistä tulosvastuussa oleville henkilöille.

DFMA-ohjeistuksen laatiminen tuulivoimateollisuuden mekaniikkasuunnittelijoille

Osien hyvä valmistettavuus on aina asettanut haasteita suunnittelulle. Yritysten verkostoituminen lisää haasteellisuutta, kun tuotteiden suunnittelu tehdään erillään kokoonpanosta ja osavalmistus tapahtuu alihankintana. Tällöin on ensiarvoisen tärkeää, että suunnittelulla on tarvittavat perustiedot eri valmistusmenetelmistä, jotta suunniteltujen osien valmistus ja kokoonpano luonnistuu ongelmitta. Työn alun kirjallisuusosiossa käsitellään suunnittelun teoriaa, joka toimii perustana hyvälle osasuunnittelulle. Teorian lisäksi työssä käsitellään eri työmenetelmiä koskevat rajoitukset ja mahdollisuudet. Oikein suunniteltu osa on työstömenetelmien kannalta hyvin valmistettavissa, työ voidaan tehdä taloudellisilla työmenetelmillä ja kokoonpanossa osat sopivat yhteen ilman sovitustyötä. Käytännön osuudessa on käsitelty The Switch Drive Systems Oy:n tuotteiden valmistettavuuden kehityskohteita, joilla tuotteiden valmistettavuutta voidaan parantaa. Kehityskohteiden perusteella on laadittu valmistusmenetelmäkohtainen suunnittelun ohjeistus, jonka avulla kehitetään The Switchin suunnittelua vastaamaan paremmin laitetoimittajien tarpeisiin. Näiden ohjeistuksien avulla voidaan kehittää suunnittelutyötä siten, että osien valmistettavuus sekä laatu paranevat ja kokoonpano nopeutuu.

Hiontarobotti-solun tietojärjestelmä

Hiontarobotteja käytetään nopeuttamaan hiontaprosessia ja vähentämään henkilöiden tarvetta tehdä kuluttavaa ja raskasta työtä. Yleensä hiottavat kappaleet ovat suuria, jolloin hionta robotillakin kestää kauan. Kun hiottavat kappaleet ovat pieniä, robotti hioo kappaleen nopeasti. Tällöin tarvitaan automaattinen varastointi, jotta hiontarobotti pystyy jatkamaan nopeasti seuraavan kappaleen hiontaa. Automaattinen varastointi tarvitsee tiedonhallintajärjestelmän, jolla hallitaan varastossa olevien kappaleiden tietoja. Hiottava kappale täytyy esimerkiksi pystyä tunnistamaan ennen hionnan aloittamista. Yhtenä tunnistusmenetelmänä voidaan käyttää radiotaajuudella toimivia RFID-tunnisteita. Kun kappale tunnistetaan ennen hiontaa niin voidaan varmistua, että robotti suorittaa oikean hiontaohjelman kappaleelle. Diplomityö liittyy Master Automation Groupin ensimmäiseen automaattista varastoa hyödyntävään FlexMill™-hiontarobotti-soluun. Työssä on suunniteltu ja toteutettu tietokanta ja siihen liittyvä tietojärjestelmä. Kehitettävä ohjelma toimii solun toiminnasta vastaavan soluohjaimen tiedonhallintaosana. Ohjelma hyödyntää RFID-laitteita kappaleiden tunnistuksessa.

Mikroyrittäjä ja yrityksen kasvu

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää mitkä tekijät ovat mikroyrityksen kasvun edellytyksenä ja mitkä tekijät ovat kasvun esteinä. Tutkimuksen taustalla on mikroyritysten yleisesti vähäinen kasvuhalukkuus. Tässä tutkimuksessa yrittäjien kasvuaikomuksia tarkastellaan kasvun prosessimalliin tukeutuen ja mikroyritysten kasvuun vaikuttavia tekijöitä tarkastellaan Perrenin mikroyrityksen kasvuun vaikuttavien tekijöiden mallin avulla. Tutkimuksessa on käytetty kvalitatiivista tutkimusmenetelmää. Tutkimus on toteutettu haastattelututkimuksena, jossa on haastateltu mikroyrittäjiä Päijät-Hämeessä Lahden ja Hollolan alueilla. Tämän tutkimuksen mukaan mikroyritysten kasvuun vaikuttavat yrittäjän tahtotila ja kyky yrityksen kehittämiseen sekä yrittäjän riskinottokyky että suotuisat ympäristölliset olosuhteet. Näiden tekijöiden puuttuminen estää kasvun. Yrityksen kasvua estäviä muita tekijöitä ovat tutkimuksen mukaan mikroyritysten liiallinen paikallisuus, yhteistyön vähäisyys sekä yrittäjän liiallinen kietoutuminen liiketoimintaan että toiminnan liian vähäinen strateginen suunnittelu.