Thermal modelling of semiconductor switches in three-level Neutral Point Clamped Medium Voltage DTC-inverter

The aim of this thesis is to investigate the thermal loading of medium voltage three-level NPC inverter’s semiconductor IGCT switches in different operation points. The objective is to reach both a fairly accurate off-line simulation program and also so simple a simulation model that its implementation into an embedded system could be reasonable in practice and a real time use should become feasible. Active loading limitation of the inverter can be realized with a thermal model which is practical in a real time use. Determining of the component heating has been divided into two parts; defining of component losses and establishing the structure of a thermal network. Basics of both parts are clarified. The simulation environment is Matlab-Simulink. Two different models are constructed – a more accurate one and a simplified one. Potential simplifications are clarified with the help of the first one. Simplifications are included in the latter model and the functionalities of both models are compared. When increasing the calculation time step a decreased number of considered components and time constants of the thermal network can be used in the simplified model. Heating of a switching component is dependent on its topological position and inverter’s operation point. The output frequency of the converter defines mainly which one of the switching components is – because of its losses and heating – the performance limiting component of the converter. Comparison of results given by different thermal models demonstrates that with larger time steps, describing of fast occurring switching losses becomes difficult. Generally articles and papers dealing with this subject are written for two-level inverters. Also inverters which apply direct torque control (DTC) are investigated rarely from the heating point of view. Hence, this thesis completes the former material.

Uuden valmistusteknologian käyttöönottoprosessin kuvaaminen

Raskaassa teollisuudessa perinteisten valmistusmenetelmien kehitys vaatii uusiin valmistusteknologioihin investoimista ja niiden käyttöönottoa. Valmistusteknologioiden käyttöönottoja johdetaan yrityksissä useimmiten yksittäisinä projekteina. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, voidaanko valmistusteknologian käyttöönotoissa tunnistaa yhteisiä piirteitä ja onko niihin mahdollista soveltaa prosessijohtamisen menetelmiä. Tutkimuksen taustan muodostaa kirjallisuusselvitys aiemmin julkaistuista aihepiiriin liittyvistä tutkimuksista. Tärkeimmät teoreettiset viitekehykset aiemmista tutkimuksista ovat Taskisen julkaisu tuotantoprosessin muutoksen vaiheista sekä muutoksen mittaristosta, sekä Carillon ja Gaimonin tutkimus valmistusprosessin muutostavoitteista sekä niiden resursoinnista. Lisäksi prosessijohtamisen käsitteet ja yleisimmät prosessien kuvaamisen standardimenetelmät esiteltiin. Työssä tutustutaan suomalaisessa raskaan teollisuuden kasvuyrityksessä tehtyihin valmistusteknologian käyttöönottojen suorituksiin ja niissä havaittuihin kehityskohteisiin. Näiden kehityskohteiden ja teoreettisten viitekehysten perusteella luotiin prosessimalli valmistusteknologian käyttöönotosta. Tutkimuksessa havaittiin, että uuden valmistusteknologian käyttöönotto noudattaa tuotantoprosessiin tehtävien muutosten teoriaa, ja siitä voidaan tunnistaa käyttöönoton tyypistä riippumattomia toistuvia vaiheita. Nämä vaiheet ja toiminnot on mahdollista kuvata prosessiksi, jota voidaan kehittää käyttöönottojen suorituksesta saatujen kokemusten ja mittaustuloksien avulla.

Sähköinen jakokirja

Varhaisjakelu ja lehdenjakajan työ on muuttumassa yhä monipuolisemmaksi ja vaikeammin hallittavaksi. Uusien haasteiden myötä vanha paperinen jakokirja kaipaa päivitystä. Sähköisen jakokirjan sekä uudenlaisen jakelun osapuolten välisen viestinvälitysjärjestelmän käyttöönotto helpottaisi, ja nopeuttaisi jakajan jokaöistä työtä. Sähköisen jakokirjan kehityksen jarruna on ollut kannettavien päätelaitteiden kehittymättömyys sekä niiden käytön ongelmat. Sanomalehdenjakajan fyysisesti raskas työ ja kuluttava työympäristö asettavat tiukat vaatimukset käytettävälle sähköisen jakokirjan kannettavalle päätelaitteelle. Tässä diplomityössä toteutetaan automaattisesti päivittyvä sekä helposti muokattavissa oleva sähköinen jakokirja. Sen yhteyteen toteutetaan jakajalle ja jakelupäivystäjälle työympäristöt sekä viestinvälitysjärjestelmä. Lisäksi tutkitaan varhaisjakelua ja sen järjestelmiä, lehdenjakajan työtä sekä erilaisia olemassa olevia jakokirjoja. Diplomityön lopussa kartoitetaan kehitetyn sähköisen jakokirjan jatkokehitystä sekä pohditaan vaihtoehtoja tulevaisuuden sähköiseksi jakokirjaksi. Työn tuloksena on kehitetty jakelujärjestelmä, jota sanomalehdenjakaja ja jakelupäivystäjä käyttävät matkapuhelimella, ja tietokoneella Internetin kautta. Tämän jakelujärjestelmän osana toimivan sähköisen jakokirjan testauksen tulokset olivat jatkokehitystä, ja käyttöönottoa ajatellen erittäin positiiviset.

Langaton vääntömomentin mittausjärjestelmä

Diplomityössä suunnitellaan ja toteutetaan teollisuusympäristöön soveltuva langaton vääntömomentin mittausjärjestelmä. Langaton tiedonsiirto toteutetaan soveltaen Zigbee-radiotekniikkaan perustuvia XBee-moduuleja. Käyttökohteina sovellukselle ovat pyörivät akselit, joihin langallisen mittausjärjestelmän asentaminen on hankalaa tai mahdotonta. Työssä kuvataan järjestelmän toiminnallisuus, esitellään oleellisimmat järjestelmän rakenteeseen ja toimintaan liittyvät asiat, arvioidaan järjestelmän mittausepävarmuus sekä esitellään järjestelmällä saatuja mittaustuloksia. Lisäksi osaa mittaustuloksista verrataan referenssilaitteistolla saataviin tuloksiin.

Antenna Design for Contactless IC Card Applications

Contactless integrated circuit cards are one form of application of radio frequency identification. They are used in applications such as access control, identification, and payment in public transport. The contactless IC cards are passive which means that both the data and the energy are transferred to the card without contact using inductive coupling. Antenna design and optimization of the design for contactless IC cards defined by ISO/IEC14443 is studied. The basic operation principles of contactless system are presented and the structure of contactless IC card is illustrated. The structure was divided between the contactless chip and the antenna. The operation of the antenna was covered in depth and the parameters affecting to the performance of the antenna were presented. Also the different antenna technologies and connection technologies were provided. The antenna design process with the parameters and the design tools isillustrated and optimization of the design is studied. To make the design process more ideal a target of development was discovered, which was the implementation of test application. The optimization of the antenna design was presented based on the optimization criteria defined in this study. The solution for the implementation of these criteria and the effect of each criterion was found. For enhancing the performance of the antenna a focus for future study was proposed.

RFID-teknologian hyödyntäminen puolustusvoimien yksilöseurattavan materiaalin hallinnassa - CASE: maavoimat, Karjalan Prikaati

RFID-teknologian käyttöönotto on vakaassa kasvussa ja kiinnostus tekniikan soveltami-seen on erityisesti yksilöseurannan alueella. Diplomityössä on tutkittu RFID -teknologian mahdollisuuksia puolustusvoimien normaaliolojen kriittisen yksilöseurattavan materiaalin hallintaan. Case-joukko-osastona tutkimuksessa on toiminut Karjalan Prikaati. Tutkimus-aihetta on tarkasteltu prosessiajattelun näkökulmasta, mutta myös tiedon keräämistä on käsitelty. RFID-pohjainen tieto eroaa perinteisellä tavalla kerätystä tiedosta. RFID-teknologian hyödyntäminen tarjoaa kuitenkin entistä monipuolisemman ja virheettö-mämmän tiedon keräämisen reaaliajassa, joten se tukee hyvin prosessimaista toimintaa. Tutkimuksen painopisteenä on ollut logistiikan resurssien käytön tehostaminen RFID-teknologiaan tukeutuvan prosessimaisen toiminnan kautta. Tehokas prosessimainen toi-minta soveltuu hyvin sotilasorganisaatioihin. Prosessien määrittely ja kuvaaminen autta-vat tunnistamaan niissä ilmeneviä ongelmia ja samalla kuvaamaan mahdollisten muutos-ten vaikutukset prosesseihin sekä organisaatioihin. Perusteet prosessien uudelleen suun-nittelulle lähtevät prosessimaisen toiminnan tunnistamisesta ja kuvaamisesta. Case-joukko-osaston nykytilan kartoituksessa havaittiin, että joukko-osastotasolta on tähän asti puuttunut kokonaisvaltainen prosessimainen toimintatapa. Nykytila-analyysin pohjalta tutkimustyössä rakennettiin yksilöseurattavan materiaalin käsittelyä kuvaava toimintaprosessi, joka muodostui kuudesta eri osaprosessista. Tutki-mustyölle valitun painopisteen mukaisesti osaprosesseista viisi liittyi logistiikkaan ja kun-nossapitoon yksi. Tämän jälkeen keskityttiin tutkiman RFID-tekniikan avulla saavutetta-via keskeisiä hyötyjä. RFID-teknologian ja prosessimaisen toiminnan avulla joukko-osastotasolla on saavutettavissa useita hyötyjä verrattuna nykytilan toimintaan. Uudessa toimintatavassa keskeisiä tunnistettuja hyötyjä ovat toiminnan automatisoituminen, teho-kas tiedonkeruu, toiminnan hyvä laatu ja tehokkuus. Toiminnan tehokkuutta organisaati-on logistisissa toiminnoissa on siis mahdollista kasvattaa ja samalla lisätä näkyvyyttä toimitusketjun sisälle ja sen eri vaiheisiin. Lisäksi RFID-teknologian käyttöönotolla pys-tytään tukemaan hyvin puolustusvoimien kunnossapidon strategista kumppanuutta.

Improving and User Interface to E-Procurement Software Used in Asset Accounting and Investigating Effects to Efficiency

This diploma thesis has been done to international organization which takes care from the accounting actions of two major companies. In this organization are used three different purchasing tools which are used when new asset master data is wanted to input to SAP R/3- system. The aim of this thesis is to find out how much changing the user interface of one of these three e-procurement programs will affect to overall efficiency in asset accounting. As an addition will be introduced project framework which can be used in future projects and which help to avoid certain steps in the development process. At the moment data needs to be inputted manually with many useless mouse clicks and data needs to be searched from many various resources which slow down the process. Other organization has better tools at the moment than the myOrders system which is under investigation Research was started by exploring the main improvement areas. After this possible defects were traced. Suggested improvements were thought by exploring literature which has been written from usability design and research. Meanwhile also directional calculations from the benefits of the project were done alongside with the analysis of the possible risks and threats. After this NSN IT approved the changes which they thought was acceptable. The next step was to program them into tool and test them before releasing to production environment. The calculations were made also from implemented improvements and compared them to planned ones From whole project was made a framework which can be utilized also to other similar projects. The complete calculation was not possible because of time schedule of the project. Important observation in the project was that efficiency is not improved not only by changing the GUI but also improving processes without any programming. Feedback from end user should be also listened more in development process. End-user is after all the one who knows the best how the program should look like.

Seurantakomponentin kehitys tapahtumankäsittelyjärjestelmään

Tapahtumat ovat perusta monille nykyaikaisille tietoteknisille palveluille. Yksittäinen tapahtuma voidaan nähdä työtehtävänä, joka käsittelevän järjestelmän tulee suorittaa. Tapahtumankäsittely pyrkii pitämään järjestelmän tunnetussa ja ristiriidattomassa tilassa. Tämä toteutetaan pitämällä huolta, että jokainen tapahtuma joko onnistuu tai epäonnistuu kokonaisuudessaan. Tapahtumankäsittelyjärjestelmät ovat kasvaneet ja yhtäaikaisten käsiteltävien tapahtumien määrä noussut palveluiden siirtyessä yhä enemmän tietoverkkoihin. Samalla järjestelmien kehittäminen ja ylläpito vaikeutuvat, jolloin kehittäjät tarvitsevat parempia työkaluja järjestelmän valvontaan. Tapahtumankäsittelyn seuranta pyrkii seuraamaan järjestelmän sisäistä toimintaa yksittäisen tapahtuman tai osatapahtuman tarkkuudella. Riippuen toteutuksesta kehittäjä voi joko tarkkailla järjestelmää reaaliaikaisesti tai jälkikäteen suorituksen perusteella tallennetun seurantatiedon avulla. Työssä esitellään tapahtumanseurantakomponentin suunnitteluprosessi ratkaisuineen, joka mahdollistaa tapahtumien suorituksen tarkkailun, seurantatiedon tallentamisen sekä tulosten tarkastelun jälkikäteen. Työ on toteutettu osaksi Syncron Tech Oy:n Syncware-ohjelmistoalustaa.

Diagnostiikkayksikön kehittäminen rautatiesovellukseen

Suomessa rautatiellä käytetään muutamia tuhansia sähköisesti ohjattavia vaihteita, joiden toiminta varmistetaan määräajoin tehtävillä huolloilla. Työssä on tutkittu, onko kehitteillä olevalla vaihteenohjaimella mahdollista mitata ja analysoida vaihteen kunnonvalvontaan liittyviä suureita. Tutkimuksessa on tutustuttu rautatietekniikkaan sekä vaihdetta ohjaavaan vaihteenkääntölaitteeseen. Tutkimuksen perusteella on kehitetty sulautettuun järjestelmään perustuva mittaus- ja analysointijärjestelmäsovellus, joka tekee mittauksia, havaintoja ja johtopäätöksiä vaihteen toiminnasta. Mittaukset on suoritettu moottoria ohjaavista johtimista ja mittaustulokset on tallennettu analysointia ja jatkokäsittelyä varten. Ohjelmiston toimintaa on varmistettu mittauksilla sekä laboratorio-olosuhteissa että oikealla vaihteella testausympäristössä. Saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että kehitetyllä laitteistolla on mahdollista toteuttaa vaihdetta diagnosoivia mittauksia riittävän laadukkaasti ja tarkasti. Työssä kehitetty järjestelmäalusta soveltuu käytettäväksi vaihteen diagnostiikan jatkokehittämiselle.

Sovellusintegraation toteutus pk-yrityksen projektijärjestelmiin

Tässä diplomityössä käydään läpi lähestymistapoja sovellusintegraatioon ja niiden käyttöä yritysmaailmassa. Sovellusintegraatiolla tarkoitetaan prosessia jolla yhdistetään toimintoja tai tietoa kahdesta tai useammasta sovelluksesta ja luodaan yhtenäinen kokonaisuus toiminnallisuuksia tai tietoa. Sovellusintegraation toteuttamiseksi on olemassa erilaisia lähestymistapoja ja menetelmiä. Näillä prosesseilla pyritään linkittämään kaksi tai useampia sovelluksia toisiinsa. Sovellusintegraation avulla saadaan jo olemassa olevista järjestelmistä tietoa, pystytään hyödyntämään elektronista kaupankäyntiä, saadaan integroituja toimitusketjuja, ja saadaan jaettua tarpeelliset prosessit. Sovellusintegraatio on strateginen lähestymistapa monen tietojärjestelmän yhteensitomiseksi. Tietojen vaihto ja reaaliaikainen toiminta on tärkeää. Sovellusintegraation tuloksena käytettävissä oleva informaatio ja prosessit sisäisten- ja ulkoisten systeemien välillä tuottavat selkeää strategista etua. Työssä toteutettiin kohdeyritykselle järjestelmä jonka avulla voidaan siirtää työtunnit projektinhallintajärjestelmästä taloushallinnon järjestelmään.

Business intelligence –järjestelmä integraation tukena kansainvälisessä yrityksessä

Business intelligencellä tarkoitetaan liiketoimintatiedon hallintaan liittyviä prosesseja ja tekniikoita. Se pitää sisällään tiedon keräämiseen, tallentamiseen, analysointiin ja jakamiseen käytettyt tuotteet, tekniikat ja prosessit, joiden tavoitteena on auttaa yrityksen työntekijöitä liiketoimintaan liittyvässä päätöksenteossa. Tutkimuksen tavoitteena on tutkia uuden yritysryhmän laajuisen BI-tietojärjestelmän suunnitteluun ja käyttöönotoon liittyviä seikkoja ja luoda valmiudet BI-tietojärjestelmän kehitys- ja käyttöönottoprojektin kohdeyrityksessä, jonka toimiala on kansainvälinen terveydenhoitoalan tukkuliiketoiminta. Uuden BI-järjestelmän halutaan tukeva yritysryhmän yritysten välistä integraatiota ja tehostavan tiedonhakuun ja analysointiin liittyviä prosesseja. Tutkimus toteutettiin konstruktiivisena tutkimuksena, joka kattaa kohdeyrityksen IT-arkkitehtuurin, tietosisällön, prosessit ja organisaation raportoinnin kannalta. Lisäksi työssä suoritettiin ohjelmistovertailu kahden markkinoilla toimivan merkittävän ohjelmistotalon BI-tuotteiden välillä. Työssä havaittiin, että BI-projekti on laaja-alainen ja suuri hanke, joka ulottuu läpi koko organisaation. BI-ohjelmiston tehokas hyödyntäminen asettaa vaatimuksia erityisesti taustajärjestelmien tiedon huolelliseen mallintamiseen liittyen. Työssä saatiin pilotoinnin kautta käytännön kokemuksia uudesta järjestelmästä ja sen tarjoamista mahdollisuuksista kohdeyrityksessä.

Sisäisen toimittajan palvelutasosopimuksen kehittäminen ja toimitusvarmuuden parantaminen, CASE: oy Shell ab

Tämän tutkielman tarkoituksena on tehostaa toimitusketjua kehittämällä palvelutasosopimusta ja parantamalla toimitusvarmuutta toimittajan ja oy Shell ab:n välillä. Työssä perehdytään näiden kahden yrityksen väliseen sopimukseen ja toimitusvarmuutta kuvaavaan mittariin nimeltä Supplier OTIF. Nykytila arvioidaan molempien osalta ja mahdollisia parantavia toimenpiteitä tuodaan esille. Tämä tutkimus perustuu yrityksessä työskentelyn ohella haastatteluihin, kyselyihin sekä omiin havaintoihin eri osastoilla. Työn teoriaosuudessa tarkastellaan ostosopimuksen yleisintä kaupallista sisältöä. Lisäksi paneudutaan palveluyrityksen käytäntöihin, tulkitaan palveluyrityksen suorituskykyä ja sen mittaamista tunnuslukujen avulla. Tutkimus osoittaa, että niin palvelutasosopimus kuin toimitusvarmuuskin eivät ole riittävällä tasolla case-yrityksessä. Erityisesti osapuolien välistä yhteistyötä ja tiedonjakoa on parannettava tavoitteiden saavuttamiseksi. Työssä esiteltyjen kehitys- ja parannusehdotusten osittainen käyttöönotto aikaansai toimitusketjun tehokkaamman toiminnan. Case-yrityksen tuleekin harkita lisätoimenpiteiden käyttöönottoa. Toiminnan sekä yhteistyön parantaminen yhä edelleen jää case-yrityksen ja toimittajien yhteisesti tulevaisuudessa tehtävien ratkaisujen varaan.

Mobiilin seuranta- ja ohjausjärjestelmän toteutus

Työn tavoitteena on tutkia ja suunnitella kuinka paikkatietoa, mobiililaitteita sekä matkapuhelinverkkoja käyttäen voidaan toteuttaa käyttäjien seuranta- ja ohjausjärjestelmä. Järjestelmän avulla käyttäjät voivat seurata reaaliaikaisesti muiden käyttäjien sijainteja sekä ohjata muita käyttäjiä haluttuihin sijainteihin mobiililaitteen avulla. Järjestelmä pyritään suunnittelemaan laajennettavaksi. Lähtökohtana on toteuttaa seurannan sekä ohjauksen toteuttavat runkokomponentit, joiden päälle voidaan toteuttaa erityyppisiä sovelluksia. Tutkittavia asioita ovat matkapuhelinverkkojen tiedonsiirtomahdollisuudet, paikannustekniikat, mobiililaitteiden suorituskyky sekä resurssit, käyttäjien yksityisyyden ja tiedonsiirron turvaaminen sekä mobiililaitteista sekä langattomuudesta aiheutuvat haasteet yleisesti. Tutkimusten sekä suunnittelun pohjalta järjestelmästä toteutetaan esimerkkisovellus, jolla suoritetaan käytännön testaus. Testauksessa mitataan järjestelmän resurssien käyttöä ja suorituskykyä sekä testataan suunnittelun pohjalta tehtyjen ratkaisujen toimivuutta. Lopuksi työssä analysoidaan järjestelmän toimivuutta testaus- sekä mittaustulosten pohjalta.

HTML-teknologian hyödyntäminen Web-sovelluksen prototypoinnissa

Käyttöliittymä on rajapinta käyttäjän ja järjestelmän tarjoamien toimintojen välillä ja sen toimivuus vaikuttaa toimintojen suorittamiseen joko positiivisesti tai negatiivisesti. Täten sovelluksen suunnitteluvaiheessa on hyvä arvioida käyttöliittymän ja sen toimintojen laatua ja kokeilla ideoiden toimivuutta rakentamalla asiasta prototyyppejä. Prototypoinnilla voidaan tunnistaa ja korjata mahdolliset ongelmat jo suunnittelupöydällä. Tämä diplomityö käsittelee Web-sovelluksen kehityksen aikana toteutettua käyttöliittymän ja sen toimintojen prototypointia. Käyttöliittymien mallintamista voidaan toteuttaa erilaisilla menetelmillä, joita työssä käydään läpi teknologisista näkökulmista eli miten prototypointimenetelmiä voidaan soveltaa projektin eri vaiheissa. Prototypoinnin apuna käytettäviin työkaluihin luodaan lyhyt katsaus esitellen yleisellä tasolla muutamia eri sovelluskategorian ohjelmistoja ja lisäksi käsitellään suunnittelumallien hyödyntämistä. Työ osoittaa, että yleisiä prototypointimenetelmiä ja -periaatteita voidaan soveltaa Web-sovellusten prototypoinnissa. Prototypointi on hyödyllistä aloittaa luonnostelemalla ja jatkaa aikaisessa vaiheessa HTML-malleihin, joilla päästään lähelle toteutuksen teknologioita ja mallintamaan sovelluksen luonnetta, ilmettä, tuntumaa ja vuorovaikutusta. HTML-prototyypeistä voidaan jalostaa sekoitetun tarkkuuden malleja ja ne toimivat toteutuksen perustana. Jatkokehityksessä ideoita voidaan esittää useilla eri tarkkuuden tekniikoilla.

Toiminnanohjausjärjestelmän käyttöönoton onnistuminen ja siihen vaikuttavat tekijät Pyrollsack Oy:ssä

Tämä diplomityö käsittelee toiminnanohjausjärjestelmän käyttöönottoa ja käyttöönoton kriittisten menestystekijöiden toteutumista. Työn tavoitteena oli tutkia kirjallisuudessa esiintyviä käyttöönoton kriittisiä menestystekijöitä ja verrata niitä Pyrollsack Oy:n käyttöönottoprosessista saatuihin kokemuksiin. Tuloksena voidaan havaita menestystekijät sekä esittää parannusehdotuksia havaittuihin heikkouksiin. Käyttöönottoprojektissa vahvuuksina nähtiin huolellinen valmistautuminen projektiin, uuden toiminnanohjausjärjestelmän strategisen merkityksen ymmärtäminen, nopea päätöksenteko sekä operatiivisen käyttöönoton ajoitus ja vaiheistus. Heikkouksina nähtiin liiallinen viive suunnittelun ja toteutuksen välillä, riittämättömät henkilöresurssit, ohjausryhmän toimimattomuus, viestintä, muutosjohtaminen, puutteellinen tietojen konversio, koulutus sekä toimittajan puutteellinen ymmärrys tehdystä vaatimusmäärittelystä. Käyttöönotto tulisi nähdä laajana projektina, joka koskee koko organisaatiota. Pienissä ja keskisuurissa yrityksissä erityistä huomiota tulee kiinnittää henkilöresurssien riittävyyteen. Uusi toiminnanohjausjärjestelmä saattaa aiheuttaa hetkellisen taantuman toiminnan sujuvuudessa. Toiminnanohjausjärjestelmän hyödyt toiminnalle ovat vaikeasti mitattavissa ja usein positiiviset vaikutukset havaitaan vasta vuosien päästä.