Dinâmicas de inquiry no estudo de perturbações a um estado de equilíbrio químico

Educational institutions are not being effective, because they do not give individuals what they need to integrate into postmodern society, nor produce citizens that postmodern society needs. Shortcomings include the scientific literacy and cognitive domain levels attained, with an aggravating waning interest in science among pre-university students. We present an inquiry module, an inquiry dynamic, as an education resource for the study of perturbations of a chemical equilibrium state by pre-university or university students of basic chemistry, to contribute to the relevance and popularity of science, potentiation of science literacy and development of cognition. Here we describe an investigation with pre-university students.

Modulointia ohjaavien tekijöiden valinta asiakkaiden, tuotekehityksen ja valmistuksen vaatimusten perusteella

Modular drivers cover the entire product life cycle and when the most important modular drivers are known, it is possible to focus on the most essential areas in modularization. Modular drivers are helpful while planning modularization, selecting modules to manufacture and evaluating the success of the modularization. When the modules are formed based on the modular drivers it is also possible to develop production processes according to the requirements of a certain module. The objective of the Master’s Thesis was to organize the modular drivers based on the weightings in order to make the modularization process easier. The phases to find the most important module drivers were formed based on the existing literature and background material from the company. During the Master’s Thesis project the weights of the modular drivers were determined according to the requirements of customers, product development and manufacturing. The requirements were established by a questionnaire and the weights for the requirements were selected in an interview using the Analytic Hierarchy Process. The modular drivers were compared pairwise by the view point of the requirements of certain group. When the results of the three groups were integrated, the weights of the modular drivers were found and it was possible to select the most important drivers.

Tuotantofilosofiat

Työssä esitellään käytetyimpiä tuotantofilosofioita. Tuotantofilosofia on hyvin laaja käsite ja sen vuoksi myös jotkin esiteltävistä menetelmistä ovat hyvin kaukana toisistaan. Työ koostuu teoriaosiosta, jossa on esitelty kukin tuotantofilosofia ja lopuksi johtopäätöksiä-osiossa käsitellään sitä, kuinka menetelmät liittyvät toisiinsa. Työssä esitellään JIT/JOT-tuotanto, Lean-tuotanto, Monozukuri, Modulointi, Standardointi, Strategiatyö, Six Sigma, TQM, TPM, QFD, MFD, Simulointi, Digitaalinen valmistus, DFX ja ns. uudet tuotantofilosofiat. Eri menetelmistä löytyvää lähdemateriaalia on tarjolla monipuolisesti, josta johtuen menetelmistä on voitu esitellä vain pääpiirteet. Tuotantofilosofioiden avulla voidaan saavuttaa monia eri asioita. Osa menetelmistä on luotu tuotannon tehostamiseksi ja yksinkertaistamiseksi, osa puolestaan lisää tuotannon tai koko yrityksen laatutasoa ja osa puolestaan helpottaa tuotteiden suunnittelu-työtä. Moni esiteltävistä filosofioista ei istu yksinomaan yhteen edellä mainituista kategorioista vaan kattaa laajempia alueita pitäen sisällään jopa kaikkia kolmea mainittua tulosta. Näiden lisäksi työssä on esitelty lyhyesti uusia tuotantofilosofioita, jotka ovat hieman irrallisia kokonaisuuksia verrattuna muihin työssä esiteltäviin filosofioihin. Työn tarkoituksena on auttaa hahmottamaan suurta kokonaisuutta jonka tuotantofilosofiat tuottavat. On tärkeää osata hahmottaa filosofioiden riippuvuus toisistaan ja se, että otettaessa käyttöön jotain tuotantofilosofiaa, tarkoittaa se myös mahdollisesti monen muunkin asian huomioonottamista. Tätä näkökantaa selvennetään johtopäätöksissä.

Kartonkipakkauslinjaston anturointi

Tässä diplomityössä tutkitaan kartonkiastioiden valmistukseen tarkoitetun linjaston ohjausjärjestelmän anturoinnin tarpeita. Linjasto on suunniteltu Lappeenrannan teknillisen ylipiston pakkauslaboratorioon vastaamaan nykyaikaisen pakkaustuotannon tarpeita. Linjasto on suunniteltu modulaariseksi sekä mahdollisimman helposti muunneltavaksi. Työn tavoitteena on selvittää anturoinnin tarpeet moduulikohtaisesti sekä tehdä tarvittava mekaniikkasuunnittelu. Suunnittelussa otetaan huomioon elintarvikehygienia, turvallisuus, modulaarisuuden vaatimukset, tuotantomäärän tarpeet sekä muut toiminnan kannalta kriittiset tekijät. Tutkimuksen lopputuloksena saadaan valmistettavan prototyypin oikean toiminnan edellyttämät edulliset anturointiratkaisut oleellisimpien moduuleiden osalta. Lisäksi työssä esitetään jatkokehitysehdotuksia kun prototyyppi saadaan valmiiksi jolloin mittaustuloksia voidaan alkaa tutkimaan.

Vaihtosuuntaajan reaaliaikainen lämpömalli

Vaihtosuuntaajan IGBT-moduulin liitosten lämpötiloja ei voida suoraan mitata, joten niiden arviointiin tarvitaan reaaliaikainen lämpömalli. Tässä työssä on tavoitteena kehittää tähän tarkoitukseen C-kielellä implementoitu ratkaisu, joka on riittävän tarkka ja samalla mahdollisimman laskennallisesti tehokas. Ohjelmallisen toteutuksen täytyy myös sopia erilaisille moduulityypeille ja sen on tarvittaessa otettava huomioon saman moduulin muiden sirujen lämmittävä vaikutus toisiinsa. Kirjallisuuskatsauksen perusteella valitaan olemassa olevista lämpömalleista käytännön toteutuksen pohjaksi lämpöimpedanssimatriisiin perustuva malli. Lämpöimpedanssimatriisista tehdään Simulink-ohjelmalla s-tason simulointimalli, jota käytetään referenssinä muun muassa implementoinnin tarkkuuden verifiointiin. Lämpömalli tarvitsee tiedon vaihtosuuntaajan häviöistä, joten työssä on selvitetty eri vaihtoehtoja häviölaskentaan. Lämpömallin kehittäminen s-tason mallista valmiiksi C-kieliseksi koodiksi on kuvattu tarkasti. Ensin s-tason malli diskretoidaan z-tasoon. Z-tason siirtofunktiot muutetaan puolestaan ensimmäisen kertaluvun differenssiyhtälöiksi. Työssä kehitetty monen aikatason lämpömalli saadaan jakamalla ensimmäisen kertaluvun differenssiyhtälöt eri aikatasoille suoritettavaksi sen mukaan, mikä niiden kuvaileman termin vaatima päivitysnopeus on. Tällainen toteutus voi parhaimmillaan kuluttaa alle viidesosan kellojaksoja verrattuna suoraviivaiseen yhden aikatason toteutukseen. Implementoinnin tarkkuus on hyvä. Implementoinnin vaatimia suoritusaikoja testattiin Texas Instrumentsin TMS320C6727- prosessorilla (300 MHz). Esimerkkimallin laskemisen määritettiin kuluttavan vaihtosuuntaajan toimiessa 5 kHz kytkentätaajuudella vain 0,4 % prosessorin kellojaksoista. Toteutuksen tarkkuus ja laskentakapasiteetin vähäinen vaatimus mahdollistavat lämpömallin käyttämisen lämpösuojaukseen ja lisäämisen osaksi muuta jo prosessorilla olemassa olevaa systeemiä.

Alumiiniveneen rungon modulointi robottihitsauksen tehostamiseksi

Alumiiniveneiden valmistuksessa hitsauksen automatisointiaste on hyvin matala. Kilpailukyvyn säilyttämiseksi on tärkeää saada automatisointiastetta nostettua ja tätä kautta hitsauskustannuksia alennettua. Automatisoinnin esteenä ei ole teknologian puute, vaan ongelmana on alumiiniveneiden rakenteen huono soveltuvuus automatisoituun tuotantoon. Rakenteen kehittäminen modulaariseksi on yksi mahdollisuus tehostaa robottihitsausta venerunkojen valmistuksessa. Tässä diplomityössä tutkittiin modulaarisuutta, modulointiin johtavia tekijöitä sekä modulaarisuudella mahdollisesti saavutettavia etuja valmistavassa teollisuudessa ja erityisesti robottihitsauksessa. Lisäksi käsiteltiin modulointiin läheisesti liittyvää valmistus- ja kokoonpanoystävällistä suunnittelua. Työssä tehtiin modulointiesimerkki huviveneen rungon robottihitsauksen tehostamiseksi. Veneen runko ja siihen suunniteltu jäykisterakennemoduuli mallinnettiin käyttäen SolidWorks-ohjelmistoa sekä Delmia V5-ohjelmistoon sisällytettyä Catia V5-suunnitteluympäristöä. Suunnitellun modulaarisen rakenteen hitsattavuutta ja hitsaukseen kuluvaa aikaa simuloitiin Delmia V5-ohjelmistolla. Modulaarisen rakenteen avulla robottihitsattavuutta on mahdollista tehostaa erityisesti rungon sisäisen jäykisterakenteen osalta. Kun tuotteesta on suurempi osa hitsattavissa robotin avulla, on myös robotisointi-investoinnit kannattavampia. Modulaarisuuden avulla voidaan päästä myös pienillä tuotantomäärillä sarjatuotannon etuihin, kun samaa moduulia voidaan käyttää vähäisillä muutoksilla useammassa eri venemallissa.

Conference Proceedings. Academic Mobility Blending Perspectives - Mobilité Académique Perspectives croisées

Les 21, 22 et 23 septembre 2006, le Département d’Études Françaises de l’Université de Turku (Finlande) a organisé une conférence internationale et bilingue (anglais et français) sur le thème de la mobilité académique ; le but de cette rencontre était de rendre possible la tenue d’un forum international et multidisciplinaire, susceptible d’être le siège de divers débats entre les différents acteurs de la mobilité académique (c’estàdire des étudiants, des chercheurs, des personnels enseignants et administratifs, etc.). Ainsi, ont été mis à contribution plus de cinquante intervenants, (tous issus de domaines aussi variés que la linguistique, les sciences de l’éducation, la didactique, l’anthropologie, la sociologie, la psychologie, l’histoire, la géographie, etc.) ainsi que cinq intervenants renommés1. La plupart des thèmes traités durant la conférence couvraient les champs suivants : l’organisation de la mobilité, les obstacles rencontrés par les candidats à la mobilité, l’intégration des étudiants en situation d’échange, le développement des programmes d’études, la mobilité virtuelle, l’apprentissage et l’enseignement des langues, la prise de cosncience interculturelle, le développement des compétences, la perception du système de mobilité académique et ses impacts sur la mobilité effective. L’intérêt du travail réalisé durant la conférence réside notamment dans le fait qu’il ne concentre pas uniquement des perspectives d’étudiants internationaux et en situation d’échange (comme c’est le cas de la plupart des travaux de recherche déjà menés sur ce sujet), mais aussi ceux d’autres corps : enseignants, chercheurs, etc. La contribution suivante contient un premier corpus de dixsept articles, répartis en trois sections : 1. Impacts de la mobilité étudiante ; 2. Formation en langues ; 3. Amélioration de la mobilité académique. À l’image de la conférence, la production qui suit est bilingue : huit des articles sont rédigés en français, et les neuf autres en anglais. Certains auteurs n’ont pas pu assister à la conférence mais ont tout de même souhaité apparaître dans cet ouvrage. Dans la première section de l’ouvrage, Sandrine Billaud tâche de mettre à jour les principaux obstacles à la mobilité étudiante en France (logement, organisation des universités, démarches administratives), et propose à ce sujet quelques pistes d’amélioration. Vient ensuite un article de Dominique Ulma, laquelle se penche sur la mobilité académique régnant au sein des Instituts Universitaires de Formation des Maîtres (IUFM) ; elle s’est tout particulièrement concentrée sur l’enthousiasme des stagiaires visàvis de la mobilité, et sur les bénéfices qu’apporte la mobilité Erasmus à ce type précis d’étudiant. Ensuite, dans un troisième article, Magali Hardoin s’interroge sur les potentialités éducationnelles de la mobilité des enseignantsstagiaires, et tâche de définir l’impact de celleci sur la construction de leur profil professionnel. Après cela arrive un groupe de trois articles, tous réalisés à bases d’observations faites dans l’enseignement supérieur espagnol, et qui traitent respectivement de la portée qu’a le programme de triple formation en langues européennes appliquées pour les étudiants en mobilité (Marián MorónMartín), des conséquences qu’occasionne la présence d’étudiants étrangers dans les classes de traductions (Dimitra Tsokaktsidu), et des réalités de l’intégration sur un campus espagnol d’étudiants américains en situation d’échange (Guadalupe Soriano Barabino). Le dernier article de la section, issu d’une étude sur la situation dans les institutions japonaises, fait état de la situation des programmes de doubles diplômes existant entre des établissements japonais et étrangers, et tente de voir quel est l’impact exact de tels programmes pour les institutions japonaises (Mihoko Teshigawara, Riichi Murakami and Yoneo Yano). La seconde section est elle consacrée à la relation entre apprentissage et enseignement des langues et mobilité académique. Dans un premier article, Martine Eisenbeis s’intéresse à des modules multimédia réalisés à base du film « L’auberge espagnole », de Cédric Klapish (2001), et destinés aux étudiants en mobilité désireux d’apprendre et/ou améliorer leur français par des méthodes moins classiques. Viennent ensuite les articles de Jeanine Gerbault et Sabine Ylönen, lesquels traitent d’un projet européen visant à supporter la mobilité étudiante par la création d’un programme multimédia de formation linguistique et culturelle pour les étudiants en situation de mobilité (le nom du projet est EUROMOBIL). Ensuite, un article de Pascal Schaller s’intéresse aux différents types d’activités que les étudiants en séjour à l’étranger expérimentent dans le cadre de leur formation en langue. Enfin, la section s’achève avec une contribution de Patricia KohlerBally, consacrée à un programme bilingue coordonné par l’Université de Fribourg (Suisse). La troisième et dernière section propose quelques pistes de réflexion destinées à améliorer la mobilité académique des étudiants et des enseignants ; dans ce cadre seront donc évoquées les questions de l’égalité face à la mobilité étudiante, de la préparation nécessitée par celleci, et de la prise de conscience interculturelle. Dans un premier chapitre, Javier Mato et Bego

Complexity Optimization in Product Development with Modularization

A company’s competence to manage its product portfolio complexity is becoming critically important in the rapidly changing business environment. The continuous evolvement of customer needs, the competitive market environment and internal product development lead to increasing complexity in product portfolios. The companies that manage the complexity in product development are more profitable in the long run. The complexity derives from product development and management processes where the new product variant development is not managed efficiently. Complexity is managed with modularization which is a method that divides the product structure into modules. In modularization, it is essential to take into account the trade-off between the perceived customer value and the module or component commonality across the products. Another goal is to enable the product configuration to be more flexible. The benefits are achieved through optimizing complexity in module offering and deriving the new product variants more flexibly and accurately. The developed modularization process includes the process steps for preparation, mapping the current situation, the creation of a modular strategy and implementing the strategy. Also the organization and support systems have to be adapted to follow-up targets and to execute modularization in practice.

Kuorman tasaus web-palvelimissa

Web-palvelussa sivuston suorituskyky muodostaa suuren osan käyttökokemuksen mielekkyydestä. Sivuston ollessa kuormitetumpi kuin normaalisti, saattaa se toimia tavallista hitaammin. Tasaamalla yhden web-palvelimen kuormaa muille palvelimille, joko laitteisto tai ohjelmistopohjaisella kuormantasauksella, voidaan saavuttaa merkittäviä suorituskykyparannuksia koko palvelulle. Teoriaosassa selvitettiin kuormantasaukseen soveltuvien algoritmien toimintaa sekä tietokantapohjaista replikaatiota, joka välittää saamansa tiedon lähes välittömästi toiselle palvelimelle. Apachen kuormantasausmoduuliin sekä sen sisältämiin algoritmeihin luotiin myös katsaus teoriaosassa. Varsinaisessa työssä luotiin Apachen kuormantasauspalvelimen ja kahden suorituspalvelimen avulla toimiva palvelinjärjestelmä. Kuormantasaimeen asennettiin käyttöön tahmeat sessiot, joiden toimintaa selvitettiin Drupal-ohjelman avulla. Apachessa on ollut ongelmia tahmeiden sessioiden kanssa, mutta työssä huomattiin kaiken toimivan mainiosti. Kuormantasaus ja tietokantojen replikaatio toimi, kuten odotettiin.

Researching Manufacturing Planning and Control system and Master Scheduling in a manufacturing firm.

The objective of this thesis is to research Manufacturing Planning and Control (MPC) system and Master Scheduling (MS) in a manufacturing firm. The study is conducted at Ensto Finland Corporation, which operates on a field of electrical systems and supplies. The paper consists of theoretical and empirical parts. The empirical part is based on weekly operating at Ensto and includes inter-firm material analysis, learning and meetings. Master Scheduling is an important module of an MPC system, since it is beneficial on transforming strategic production plans based on demand forecasting into operational schedules. Furthermore, capacity planning tools can remarkably contribute to production planning: by Rough-Cut Capacity Planning (RCCP) tool, a MS plan can be critically analyzed in terms of available key resources in real manufacturing environment. Currently, there are remarkable inefficiencies when it comes to Ensto’s practices: the system is not able to take into consideration seasonal demand and react on market changes on time; This can cause significant lost sales. However, these inefficiencies could be eliminated through the appropriate utilization of MS and RCCP tools. To utilize MS and RCCP tools in Ensto’s production environment, further testing in real production environment is required. Moreover, data accuracy, appropriate commitment to adapting and learning the new tools, and continuous developing of functions closely related to MS, such as sales forecasting, need to be ensured.

Paperikoneen toimituskonseptin muutos strategisena kilpailutekijänä

2000-luvulla paperikoneiden kustannuskilpailukykyä on parannettu jatkuvasti, mutta se ei ole ollut riittävää. Tarve muutoksiin havaitaan kilpailukyvyn puutteena vuosina 2007–2008. Eräänä hankkeena on paperikoneen suunnitteleminen ja valmistaminen kopiokonseptikoneena, jossa toimitusmoduulina on paperikone perälaatikolta rullaimelle. Moduulikonsepti on toimintatapa, jossa paperikone tuotteistetaan rakenneryhmien ja laitteiden osalta tietyn ominaisuuden mukaan koko paperikonelinjassa. Paperikone rakentuisi sovituista moduulipalikoista. Moduulikonseptitavassa paperikone suunnitellaan ja toteutetaan aina malliaineiston pohjalta kaikissa rakenneryhmissä. Työssä on tarkoitus vertailla kopiokonsepti- ja moduulikonseptimallia. Kaksi tutkimustyön pääkysymystä käsittelee ulkoista kilpailukykyä ja yrityksen sisäistä tehokkuutta valmistaa paperi- ja kartonkikoneita kopiokonsepti- tai moduulikonseptimallilla näkökulmana pitkäaikainen kilpailuetu. Tutkimustulokset selvitettiin Kamenskyn kehittämällä yrityksen strategisen arkkitehtuurin mallilla. Sisäiset ja ulkoiset toiminnot analysoitiin. Ulkoisen ja sisäisen analyysin pohjalta muodostettiin yhdistetty näkemys, synteesianalyysi, joka vastaa työn tavoitteisiin, kahteen pääkysymykseen sekä alakysymyksiin. Kopiokonsepti ei ole ratkaisu pitkäaikaiseen kilpailukykyyn, koska jokainen paperilaji ja konekoko tarvitsevat oman kopiomallinsa. Nykyiset henkilöresurssit eivät tule riittämään näihin koneisiin tarvittavien dokumenttien luomiseen ja ylläpitoon. Suunnittelun perustehtävä muuttuisi projektisuunnittelusta kopiomallien suunnitteluksi. Moduulikonseptilla saavutetaan kaikki ne edut, joita kopiokonseptilla on tavoiteltu, mukaan lukien nimikkeiden uudelleenkäyttö. Moduulikonseptilla voidaan toteuttaa kaikki nykyiset ja tulevat paperikoneet ja paperilajit. Vuosittain saatavissa oleva määrä on 1,5–2,5 kopiokonseptipaperikonetta. Moduulikonseptimallia on saatavissa sama määrä.

Yleismittarikortin prototyypin suunnittelu modulaariseen testauslaitteeseen

Tämä diplomityö on osa erään yrityksen sisäistä tuotekehitysprojektia. Projektin päämäärä oli kehittää ja tuoda markkinoille uusi modulaarinen testilaite. Markkinoille tuotava laite voi asiakkaan toivomuksesta pitää sisällään jännitelujuus-, eristysvastus- ja vuotovirtamittarin. Tämän lisäksi uuteen testilaitteeseen on mahdollista lisätä muita sisäisiä rele- ja mittalaitekortteja mm. yleismittarimoduulin. Diplomityössä perehdytään elektroniikan eri suureiden mittaamiseen, sekä syvennytään modulaarisen testilaitteen yleismittarikortin prototyypin suunnitteluun. Prototyypin tuli vastata tarkkuudeltaan ja nopeudeltaan markkinoiden johtavien mittalaitevalmistajien tarjoamia yleiskäyttöön tarkoitettuja järjestelmäyleismittareita. Työn lopputuloksena syntyi digitaaliyleismittarikortin prototyyppi. Käytännön syistä prototyyppikortin mittaustulokset ja tulosten käsittely on rajattu kokonaan pois tästä kirjallisesta dokumentista.

Control system for forced-air cooling of horticultural products

This work is a study of the implementation of a classical controller using a tuning method referred to as IMC (Internal Model Control) and aimed at the reduction of electrical energy consumption by the appropriate relation between energy consumption and the cooling time with forced air. The supervisory system installed was able to manipulate the variable of frequency of the signal power of the exhaust fan engine (forced air module), to accelerate or decelerate the loss of heat from the product to be cooled by airflow variation that passes through the mass of the produce. The results demonstrated a reduction in energy consumption from 64% and an increase of only 8% in the cooling time to the system using PI/IMC (Proportional - Integral with IMC) tuning method compared with the system in its operating nominal condition. This PI/IMC control may be implemented directly in a frequency converter, without the need to purchase a computer or PLC (programmable logic controller) to run the dedicated application, increasing its economical viability.

Computer tools applied to analysis of solar water heaters

The simulation programs are important tools to analyze the different energetic alternatives, including the use of renewable energy. The objective of this study was to analyze comparatively the different computer tools available for modeling of solar water heaters. Among the main simulation software of solar thermal systems, there are: RETScreen International, EnergyPlus, TRNSYS, SolDesigner, SolarPro, e T*SOL. Among the tools mentioned, only EnergyPlus and RETScreen International are free, but they allow obtaining interesting results when applied together. The first one has a detailed module of energy analysis of solar water heaters, while the second one provides an detailed economic feasibility study and an assessment of emissions of greenhouse gases. RETScreen International and EnergyPlus programs are aimed at a diverse audience, including designers, researchers and energy planners.

Development of an automated bench top electronic penetrometer

The aim of this study was to develop a an automated bench top electronic penetrometer (ABEP) that allows performing tests with high rate of data acquisition (up to 19,600 Hz) and with variation of the displacement velocity and of the base area of cone penetration. The mechanical components of the ABEP are: a supporting structure, stepper motor, velocity reducer, double nut ball screw and six penetration probes. The electronic components of ABEP are: a "driver" to control rotation and displacement, power supply, three load cells, two software programs for running and storing data, and a data acquisition module. This penetrometer presented in compact size, portable and in 32 validation tests it proved easy to operate, and showed high resolution, high velocity in reliability in data collection. During the validation tests the equipment met the objectives, because the test results showed that the ABEP could use different sizes of cones, allowed work at different velocities, showed for velocity and displacement, were only 1.3% and 0.7%, respectively, at the highest velocity (30 mm s-1) and 1% and 0.9%, respectively for the lowest velocity (0.1 mm s-1).