Laadunhallinta uuden tuotteen tuotekehityksessä

Tämän diplomityön tavoitteena on uuden tuotteen laatusuunnittelun parantaminen Mantsi-nen Group Ltd Oy:n materiaalinkäsittelykoneiden ja -laitteiden tuotekehitysprosessissa, lopputuotteen valmistettavuuden ja laadun varmistamiseksi. Kirjallisuusosiossa on tutki-muksen kohteena tuotekehitysprosessi ja sen yhteydessä käytettävät soveltuvat laatutyöka-lut. Lisäksi työssä tutkitaan ja selvitetään ympäristö-, laadunhallinta- ja hitsausstandardien vaatimuksia tuotekehityksen yhteydessä. Tutkimusosiossa laatutyökaluja sovelletaan ja testataan aktiivisten tuotekehitysprojektin yhteydessä sekä niiden vaikuttavuutta arvioidaan laadun ja läpimenoajan parantamiseen. Ympäristöön, laadunhallintaan ja hitsaukseen liit-tyvien standardivaatimuksien täyttäminen tuotekehitysprosessissa tarkastetaan ja arvioi-daan uudelleen sekä tehdään tarvittavia lisäyksiä ja tarkennuksia. Tutkimuksen tuloksena on parannettu tuotekehitysprosessi, jossa hyödynnetään soveltuvia laatutyökaluja oikea-aikaisesti eri vaiheissa.

Hyvitysmaksujärjestelmä - matka kasettimetristä megatavuun

Pro gradu-tutkielman tarkoituksena on selvittää, millaisia vaikutuksia vaihtoehtoisella yksityisen kopioinnin hyvitysmaksujärjestelmällä voisi olla Suomessa. Hyvitysmaksulla tarkoitetaan korvausta, joka maksetaan oikeudesta tehdä teoskappaleesta kopioita yksityiseen käyttöön. Maksu on Suomessa sisällytetty vuodesta 1984 alkaen kopiointilaitteiden hintoihin ja näin vyörytetty valmistajilta ja maahantuojilta kuluttajien maksettavakasi. Maksun alaisia laitteita ovat esimerkiksi C- kasetit, CD- levyt, digiboxit ja ulkoiset kovalevyt. Tutkielmassa kuvataan hyvitysmaksujärjestelmän historiallista kehitystä nykyiseen muotoonsa, sen toimivuutta eri intressiryhmien näkökulmasta sekä arvioidaan varteenotettavia vaihtoehtoja nykyiselle järjestelmälle. Aina uusiutuvan haasteen hyvitysjärjestelmän kehittämisessä muodostaa teknologian jatkuva muuntuminen ja uusien kopiointitekniikoiden yleistyminen. Siihen tekijänoikeuksia koskevat säädökset ovat vastanneet puutteellisesti tai jälkikäteen. Tutkimuskysymyksiä tarkastellaan virallistenlähteiden, kirjallisuuden ja asiasta julkaistujen, eri intressitahojen kannanottojen perusteella. Tutkimuksen toteutus on sekoitus kvalitatiivista, historiallista ja lainopillista tarkastelua sekä oikeustaloustiedettä. Tutkimuksesta selvisi, että hyvitysmaksujärjestelmä ei tällä hetkellä suoriudu sille asetetuista tehtävistä tyydyttävästi, ja vaihtoehtoisen järjestelmän etsiminen on ajankohtaista. Varteenotettavaksi vaihtoehdoksi yksityiseen käyttöön tapahtuvan kopioinnin korvaamiseksi tekijöille ja tuottajille on tässä tutkielmassa arvioitu korvauksen toteuttaminen viestintärahaston kautta. Tämä ratkaisisi monet nykyiset ongelmat, ja näyttäisi tutkimuksen pohjalta arvioituna olevan paras vaihtoehto. Tähän siirtyminen vaatii kuitenkin ratkaisua kohtuullisen hyvityksen määrittämisen ongelmaan.

Energian talteenotto liikkuvassa raskaassa työkoneessa

Tämä työ on osa Integrated Serial and Parallel Hybrid Drives in Working Machines projektia. Työssä simuloidaan ja lasketaan energian palautuspotentiaalia raskaassa liikkuvassa työkoneessa. Työn alussa aihetta käsitellään yleisesti kirjallisuuskatsauksen muodossa. Tukkikurottaja valittiin simulointien ja laskennan kohteeksi. Työssä suoritettiin alustavat simuloinnit, joiden tarkoituksena oli varmistua, että palautettavaa energiaa on olemassa. Tulokset osoittavat, että energian palauttaminen on mahdollista. Mittaukset ovat osa työtä. Mitatut muuttujat ovat paineet ja pituudet hydraulisylintereistä, rungon kiihtyvyys, sekä kaikki CAN-väylään kytkettyjen antureiden mittaustiedot. Lopulliset simuloinnit perustuvat mitattuihin työkiertoihin. Työsylintereiden ja ajovoimansiirron tehotarpeet valittiin simulointien tarkasteltaviksi mittaussuureiksi. Mahdollinen palautettavan energian määrä eri työkierroissa on työn lopputulos. Tulokset osoittavat, että palautettavan energian määrä on talteenoton kannalta riittävä.

Design and Control of Permanent Magnet Synchronous Machine for Hybrid Electric Vehicle

This master’s thesis mainly focuses on the design requirements of an Electric drive for Hybrid car application and its control strategy to achieve a wide speed range. It also emphasises how the control and performance requirements are transformed into its design variables. A parallel hybrid topology is considered where an IC engine and an electric drive share a common crank shaft. A permanent magnet synchronous machine (PMSM) is used as an electric drive machine. Performance requirements are converted into Machine design variables using the vector model of PMSM. Main dimensions of the machine are arrived using analytical approach and Finite Element Analysis (FEA) is used to verify the design and performance. Vector control algorithm was used to control the machine. The control algorithm was tested in a low power PMSM using an embedded controller. A prototype of 10 kW PMSM was built according to the design values. The prototype was tested in the laboratory using a high power converter. Tests were carried out to verify different operating modes. The results were in agreement with the calculations.

Project Master Document adaption in order fulfillment process

This thesis discusses adaption of new project management tool at ABB Oy Motors and Generators business unit, Synchronous Machines profit centre. Thesis studies project modeling in general and buries in the Gate Model used at ABB Synchronous Machines. It is essential to understand Gate Model because this new project management tool, called Project Master Document, is created on the base of the existing project model. Thesis also analyzes goals and structure of Project Master Document in order to ease implementation of this new tool. Project Master Document aims to improved customer order fulfillment by clearing order handover interface. Office process, especially responsibilities and target dates, become also clearer after Master Document implementation. The document is built to be frame for whole order fulfillment process including check points for each gate of project model and updated memos from all project meetings. Furthermore, project progress will be clearly stated by status markings and visualized with colors.

Design and characterization of large area position sensitive radiation detectors

Planar, large area, position sensitive silicon detectors are widely utilized in high energy physics research and in medical, computed tomography (CT). This thesis describes author's research work relating to development of such detector components. The key motivation and objective for the research work has been the development of novel, position sensitive detectors improving the performance of the instruments they are intended for. Silicon strip detectors are the key components of barrel-shaped tracking instruments which are typically the innermost structures of high energy physics experimental stations. Particle colliders such as the former LEP collider or present LHC produce particle collisions and the silicon strip detector based trackers locate the trajectories of particles emanating from such collisions. Medical CT has become a regular part of everyday medical care in all developed countries. CT scanning enables x-ray imaging of all parts of the human body with an outstanding structural resolution and contrast. Brain, chest and abdomen slice images with a resolution of 0.5 mm are possible and latest CT machines are able to image whole human heart between heart beats. The two application areas are presented shortly and the radiation detection properties of planar silicon detectors are discussed. Fabrication methods and preamplifier electronics of the planar detectors are presented. Designs of the developed, large area silicon detectors are presented and measurement results of the key operating parameters are discussed. Static and dynamic performance of the developed silicon strip detectors are shown to be very satisfactory for experimental physics applications. Results relating to the developed, novel CT detector chips are found to be very promising for further development and all key performance goals are met.

Fetal heart rate responses during maternal resistance exercise: a pilot study

PURPOSE: To determine fetal heart rate (FHR) responses to maternal resistance exercise for the upper and lower body at two different volumes, and after 25 minutes post-exercise.METHODS: Ten pregnant women (22-24 weeks gestation, 25.2±4.4 years of age, 69.8±9.5 kg, 161.6±5.2 cm tall) performed, at 22-24, 28-32 and 34-36 weeks, the following experimental sessions: Session 1 was a familiarization with the equipment and the determination of one estimated maximum repetition. For sessions 2, 3, 4 and 5,FHR was determined during the execution of resistance exercise on bilateral leg extension and pec-deck fly machines, with 1 and 3 sets of 15 repetitions; 50% of the weight load and an estimated repetition maximum. FHR was assessed with a portable digital cardiotocograph. Results were analyzed using Student's ttest, ANOVA with repeated measures and Bonferroni (α=0.05; SPSS 17.0).RESULTS: FHR showed no significant differences between the exercises at 22-24 weeks (bilateral leg extension=143.8±9.4 bpm, pec-deck fly=140.2±10.2 bpm, p=0.34), 28-30 weeks (bilateral leg extension=138.4±12.2 bpm, pec-deck fly=137.6±14.0 bpm, p=0.75) and 34-36 weeks (bilateral leg extension=135.7±5.8 bpm, pec-deck fly=139.7±13.3 bpm, p=0.38), between the volumes(bilateral leg extension at 22-24 weeks: p=0.36, at 28-30 weeks: p=0.19 and at 34-36 weeks: p=0.87; pec-deck fly at 22-24 weeks: p=0.43, at 28-30 weeks: p=0.61 and at 34-36 weeks: p=0.49) and after 25 minutes post-exercise.CONCLUSION: Results of this pilot study would suggest that maternal resistance exercise is safe for the fetus.

Multibody Simulation Model of the Roller Test Rig

Multibody simulation model of the roller test rig is presented in this work. The roller test rig consists of a paper machine’s tube roll supported with a hard bearing type balancing machine. The simulation model includes non-idealities that are measured from the physical structure. These non-idealities are the shell thickness variation of the roll and roundness errors of the shafts of the roll. These kinds of non-idealities are harmful since they can cause subharmonic resonances of the rotor system. In this case, the natural vibration mode of the rotor is excited when the rotation speed is a fraction of the natural frequency of the system. With the simulation model, the half critical resonance is studied in detail and a sensitivity analysis is performed by simulating several analyses with slightly different input parameters. The model is verified by comparing the simulation results with those obtained by measuring the real structure. Comparison shows that good accuracy is achieved, since equivalent responses are achieved within the error limit of the input parameters.

Meluntorjunta voiteluainetehtaassa

Melu on epämiellyttävää ja tarpeetonta ääntä. Se saattaa olla myös fysiologisesti haitallista aiheuttaen pahimmassa tapauksessa pysyvän kuulovaurion. Tämän diplomityön tavoitteena oli saada vähennettyä työntekijöiden päivittäistä meluannosta alle 80 desibeliin, jotta työntekijöiden työturvallisuus ja työskentelyolosuhteet paranisivat. Työn teoriaosuudessa kerrotaan yleisiä asioita äänestä, sen mittaamisesta, vaikutuksista ihmisiin, laitevalmistajien ja työnantajien velvollisuuksia sekä meluntorjunnan perusteita. Käytännön osiossa käydään läpi aikaisemmin tehtyjen melumittausten tuloksia, esitellään mittauksissa käytettyjä laitteita, esitellään kohteet joihin parannuksia tehtiin ja miten ne tehtiin, sekä käydään läpi kuinka suuri vaikutus kullakin parannuksella on ollut. Lisäksi verrataan ennen parannuksia tehtyjen meluannosmittausten tuloksia parannusten jälkeisiin tuloksiin. Tulokset olivat hyviä, sillä täyttökoneilla työskentelevien työntekijöiden meluannosmäärät putosivat alle 80 desibeliin.

Towards combining interactive mobile TV and smart spaces : architectures, tools and application development

Technological developments in microprocessors and ICT landscape have made a shift to a new era where computing power is embedded in numerous small distributed objects and devices in our everyday lives. These small computing devices are ne-tuned to perform a particular task and are increasingly reaching our society at every level. For example, home appliances such as programmable washing machines, microwave ovens etc., employ several sensors to improve performance and convenience. Similarly, cars have on-board computers that use information from many di erent sensors to control things such as fuel injectors, spark plug etc., to perform their tasks e ciently. These individual devices make life easy by helping in taking decisions and removing the burden from their users. All these objects and devices obtain some piece of information about the physical environment. Each of these devices is an island with no proper connectivity and information sharing between each other. Sharing of information between these heterogeneous devices could enable a whole new universe of innovative and intelligent applications. The information sharing between the devices is a diffcult task due to the heterogeneity and interoperability of devices. Smart Space vision is to overcome these issues of heterogeneity and interoperability so that the devices can understand each other and utilize services of each other by information sharing. This enables innovative local mashup applications based on shared data between heterogeneous devices. Smart homes are one such example of Smart Spaces which facilitate to bring the health care system to the patient, by intelligent interconnection of resources and their collective behavior, as opposed to bringing the patient into the health system. In addition, the use of mobile handheld devices has risen at a tremendous rate during the last few years and they have become an essential part of everyday life. Mobile phones o er a wide range of different services to their users including text and multimedia messages, Internet, audio, video, email applications and most recently TV services. The interactive TV provides a variety of applications for the viewers. The combination of interactive TV and the Smart Spaces could give innovative applications that are personalized, context-aware, ubiquitous and intelligent by enabling heterogeneous systems to collaborate each other by sharing information between them. There are many challenges in designing the frameworks and application development tools for rapid and easy development of these applications. The research work presented in this thesis addresses these issues. The original publications presented in the second part of this thesis propose architectures and methodologies for interactive and context-aware applications, and tools for the development of these applications. We demonstrated the suitability of our ontology-driven application development tools and rule basedapproach for the development of dynamic, context-aware ubiquitous iTV applications.

Pallomaisen rullalaakerin vauriotutkimus kartonkikoneen kiertoöljyvoidellulla kuivatusosalla

Tämä työ on tehty Stora Enson Imatran kartonkitehtaan kunnossapidosta vastaavalle Efora Oy:lle. Tavoitteena oli selvittää syy Imatran Kartonkikone 5:n kuivatussylinterien laakerivaurioiden suureen määrään verrattuna tehtaiden kolmeen muuhun kartonkikoneeseen. Tutkimuksissa keskityttiin laakerien käyttöolosuhteisiin. Syyn selvittämiseksi työssä vertailtiin eri kartonkikoneiden kiertoöljyvoitelujärjestelmiä, voiteluöljyjä, voiteluolosuhteita, öljyjen kuntoa ja kunnon seurantaa. Myös laakereihin kohdistuvia kuormia arvioitiin. Alan kirjallisuuden avulla on käyty läpi kartonkikoneen rakennetta ja toimintaa tarvittavassa laajuudessa, voitelun ja laakerin vaurioitumisen teoriaa sekä voiteluaineiden ominaisuuksien ja koostumuksen perusteita. Vertailevissa tutkimuksissa ei löytynyt vauriomäärien eroja selittäviä eroavaisuuksia Imatran tehtaiden eri kartonkikoneiden välillä, joskin Kartonkikone 5:n kiertovoiteluöljyn puhtaustaso oli muita Imatran kartonkikoneita heikompi. Laakerikuormien osalta havaittiin joidenkin laakerien käyvän laakerille asetetun vähimmäiskuorman alittavilla kuormituksilla. Vähimmäiskuormaa pienempi radiaalikuorma voi johtaa laakerin virheelliseen toimintaan ja edelleen vaurioitumiseen. Voiteluolosuhteet todettiin erittäin vaikeiksi ja niillä on epäilemättä vaikutusta voiteluöljyn ja laakerien lyhentyneeseen käyttöikään.

Design of RFID-system for industrial after-sale service

RFID-tekniikka on radiotaajuudella toimivaa etätunnistusta, jossa hyödynnetään RFID-tunnisteiksi kutsuttuja tageja, sekä RFID-lukijoita. RFID-tekniikan käyttökohteet ovat erittäin laajat. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan RFID-tekniikan hyödyntämismahdollisuuksia teollisuuden huoltopalvelusuhteessa. Työ keskittyy huollettavien laitteiden etätunnistamiseen mobiileja RFID-lukijoita hyödyntäen. Laitteiden tiedot noudetaan olemassa olevasta tietokannasta web-käyttöliittymän kautta. Koska laitteet koostuvat pääosin metallista, joudutaan tunnistetyyppien valintaa pohtimaan tarkasti. Metallipinnat sekä nesteet vaikuttavat erittäin negatiivisesti useiden tunnisteiden lukuetäisyyteen. Työssä keskitytään vaadittavan järjestelmän suunnittelemiseen aikaisempia tutkimuksia hyödyntäen, mutta itse järjestelmän toteutus ei kuulu tähän kandidaatintyöhön. Lopussa järjestelmän alustava suunnitelma esitellään.

Kartongin reunaimeytymän hallittavuus

Kuppikartongin yksi tärkeimmistä ominaisuuksista on reunaimeytymän vastustuskyky, joka tulee olla riittävällä tasolla laadun takaamiseksi. Koska yksinkertainen juomakuppi on bulkki¬tuote, ei sen raakareunaa kannata taloudellisuuden vuoksi suojata tätä varten kehitellyillä menetelmillä vaan itse kartongin tulee vastustaa nesteitä riittävässä määrin. Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää hydrofobointiin käytettävän massaliiman (hartsi) sekä pintaliiman joukkoon annosteltavan lisäaineen välinen optimaalinen suhde parhaan vastustuskyvyn saavuttamiseksi. Lisäksi selvitettiin joidenkin liimapuristimen ajo-olosuhteiden vaikutusta pintaliiman pick-upiin sekä koneen pH-tason oikeellisuus. Jauhatuksen vaikutusta tutkittiin lähinnä historiatietojen avulla. Tutkimus koostui viidestä tehdasmittakaavaisesta koeajosta, joiden avulla selvitettiin muuttujien vaikutus sisäisellä reunaimeytymän määritysmenetelmällä sekä määrittä¬mällä koepisteistä kulloinkin mielenkiinnon kohteena olleet kemikaalipitoisuudet. Viimeisen koeajon koepisteet jalostettiin lisäksi valmiiksi kupeiksi. Käytetty reunaimeytymän määritysmenetelmä osoittautui virhealttiiksi eivätkä raakakartongista tehtyjen määritysten tulokset korreloineet kovinkaan voimakkaasti PE-päällystettyjen näytteiden kanssa. Menetelmän kehitystä on viety eteenpäin tämän työn rinnalla ja työ jatkuu edelleen. Lisäksi kartongin hartsipitoisuusmääritysten tuloksista paljastui ristiriitaisuuksia, joiden vuoksi menetelmää uusittiin voimakkaasti. Reunaimeytymän vastustuksen riittävyydeksi koneella käytettävien massaliima-annosten tulee olla vähintään valitulla nollatasolla kaikissa kerroksissa ja pintaliiman lisäaine tulee pitää käytössä. Mikäli lisäaine jätetään pois käytöstä, tulee massaliima-annokset olla hyvin korkeita, eikä tämäkään takaa täysin reunaimeytymätöntä lopputuotetta. Lisäaineen ollessa käytössä ei suuremmalla massaliima-annoksella ole puolestaan merkittävää vaikutusta. Konetta ajetaan nykyisin hyvin alhaisella pH-tasolla, mutta tason nostaminen aiheuttaa selvän liimauksen heikkenemisen. Liimapuristimelle tulevan radan kosteudella ja pintaliiman kuiva-aineella ei näyttäisi olevan vaikutusta kartongin reunaimeytymän vastustuskykyyn. Myöskään taustakerroksen koivun jauhatusasteella ei ole merkitystä alueella, jolla koneella operoidaan. CTMP-massan jauhatuksen tulee sen sijaan olla riittävä, jotta keskikerrokseen ei synny yksittäisiä, pitkiä imeytymiä.

Kaivoslastauskoneen hybridisointianalyysi virtuaali- ja in-loop -simuloinnin avulla

Työssä tutkitaan raskaiden työkoneiden hybridisointimitoitusta simuloimalla. Työssä esitetään simulation-in-the-loop-simulointiin perustuva järjestelmä, jolla esimerkkitapauksena oleva kaivoslastauskone työympäristöineen voidaan mallintaa mekaaniselta osaltaan monikappaledynamiikkaan perustuvalla ohjelmistolla ja hybridijärjestelmän osalta Simulinkissa. Yhdistetty simulointi mahdollistaa hybridityökoneen virtuaalimallin ohjaamisen käyttäjän toimesta reaaliajassa. Simuloinnista saadaan tuloksena mm. työsykli, jota voidaan käyttää hybridisointimitoitukseen. Hybridisointi toteutetaan kahdella erilaisella kokoonpanolla, joista analysoidaan suorituskykyä sekä polttoaineen kulutusta. Tuloksia verrataan pelkästään dieselmoottoria voimanlähteenä käyttävään lastauskoneeseen. Työssä tehty tutkimus osoittaa, että (sarja-) hybridisoinnilla voidaan saavuttaa merkittäviä etuja raskaiden työkoneiden polttoainetehokkuudessa. Dieselmoottoria voidaan ajaa sellaisessa staattisessa toimintapisteessä, jonka hyötysuhde on korkea riippumatta työkoneen kuormituksesta. Saavutettu hyöty on toteutetussa tutkimuksessa parhaimmillaan jopa 56 % vähennys polttoaineenkulutuksessa. Lisäksi tarvittava dieselin nimellisteho pienenee huomattavasti. Tutkimuksen osana esitellään myös Hardware-in-the-Loop -laitteisto, jonka avulla voidaan liittää oikea sähkömoottori ja taajuudenmuuttaja osaksi virtuaalisesti simuloitua työkonetta.

A Soft Contact Collision Method For Real-Time Simulation of Triangularized Geometries in Multibody Dynamics

When modeling machines in their natural working environment collisions become a very important feature in terms of simulation accuracy. By expanding the simulation to include the operation environment, the need for a general collision model that is able to handle a wide variety of cases has become central in the development of simulation environments. With the addition of the operating environment the challenges for the collision modeling method also change. More simultaneous contacts with more objects occur in more complicated situations. This means that the real-time requirement becomes more difficult to meet. Common problems in current collision modeling methods include for example dependency on the geometry shape or mesh density, calculation need increasing exponentially in respect to the number of contacts, the lack of a proper friction model and failures due to certain configurations like closed kinematic loops. All these problems mean that the current modeling methods will fail in certain situations. A method that would not fail in any situation is not very realistic but improvements can be made over the current methods.