DFM(A)- aspects for a fixed electrical attenuator design

The goal of this paper is to describe a complete and extensive prototype design of a fixed electrical attenuator. The paper starts by describing the function and by giving some basic information about the attenuators. After a comprehensive description of the component, the facts of reverse engineering are discussed. The method itself is applied to ease manufacturing and design stages of this component. Information about materials and applied manufacturing technologies are also included in this report. By applying some specified DFMA-aspects the final design turned out to be a potential prototype device to be manufactured and for further analyse.

Kevyiden rakennemateriaalien soveltamismahdollisuudet metsäkoneissa

Asiakkaiden ympäristötietoisuus, metsäkoneille asetettavat korkeat vaatimukset ja kiristyvä kilpailu pakottavat metsäkoneiden valmistajat etsimään vaihtoehtoisia valmistusmateriaaleja, joita käyttämällä metsäkoneet kevenevät ja sitä kautta niiden ympäristökuormitukset ja käyttökustannukset alenevat ja kapasiteetti kasvaa. Metsäkoneiden rakenteiden keventämisessä alumiini on yksi varteenotettava vaihtoehto teräksen korvaajaksi, sillä alumiinin ominaisuus/paino -suhde on terästä parempi. Alumiinin käyttöä hitsatuissa rakenteissa ovat rajoittaneet sen korkea hinta ja melko huono väsymiskestävyys. Diplomityön tavoitteena on ollut selvittää mahdollisuuksia korvata metsäkoneiden rakenteista löytyviä teräksestä valmistettuja osia alumiinista valmistetuilla osilla. Diplomityön teoriaosassa on käsitelty rakenteiden keventämistä, metsäkoneille asetettavia vaatimuksia, alumiinien materiaaliominaisuuksia, alumiinirakenteiden valmistuksessa käytettäviä menetelmiä sekä alumiinirakenteiden suunnittelua. Lisäksi teoriaosassa on käsitelty komposiittien materiaaliominaisuuksia ja komposiittirakenteiden suunnittelua. Diplomityön kokeellisessa osassa on vertailtu nykyisiä rakennemateriaaleja ja alumiineja metsäkoneen eri osien rakennemateriaaleina osien vaatimusprofiileihin ja materiaalien ominaisuusprofiileihin perustuen. Vaatimusprofiilien perusteella on laadittu ominaisuusprofiilit alumiineille ja teräksille. Sovittamalla vaatimus- ja ominaisuusprofiilit yhteen arvoanalyysin avulla, metsäkoneista on etsitty mahdollisia kohteita, joissa nykyinen rakennemateriaali voitaisiin korvata alumiinilla. Tältä pohjalta metsäkoneista löytyi rakenteita, joissa alumiinin käyttö rakennemateriaalina teräksen sijaan olisi mahdollista. Diplomityö toimii hyvänä pohjana tutkittaessa mahdollisuuksia metsäkoneiden rakenteiden keventämiseksi.

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.

Thermal behavior of corn starch granules modified by acid treatment at 30 and 50°C

Unprocessed native starches are structurally too weak and functionally too restricted for application in today's advanced food technologies. Processing is necessary to engender a range of functionality. Naturals or natives starches can be modified by using several methods physical, chemical, enzymatic or combined, according industrial purposes. In this work, native corn starch was hydrolyzed by hydrochloric acid solution and investigated by using thermoanalytical techniques (thermogravimetry - TG, differential thermal analysis - DTA and differential scanning calorimetry - DSC), as well as optical microscopy and X-ray diffractometry. After acid treatment at 30 and 50°C, a decrease of gelatinization enthalpy (ΔHgel) was verified. Optical microscopy and X-ray diffractometry allowed us to verify the granules contorn and rugosity typical of cereal starches.

Posliinitehtaan tuotantostrategia

Fiskars konserniin kuuluvan Arabian posliinitehtaan tuotantostrategia on päivitetty edellisen kerran vuonna 2008. Tuolloin on määritelty ne tuoteryhmät jotka hankitaan ulkopuolisilta toimittajilta sekä ne tuoteryhmät jotka valmistetaan omalla tehtaalla. Tuotteiden yksikkökustannusten merkittävän nousun myötä, tuotantostrategiaa on tullut tarvetta muuttaa, kuitenkin niin että omalla tehtaalla on rooli sekä valmistusyksikkönä että osaamiskeskuksena. Diplomityössä tarkastellaan Arabian tehtaan tilannetta nykyisten valmistusteknologioiden, ydinosaamisen, nykyisen toimittajakentän ja kustannusrakenteiden kautta sekä kuvataan nykyisen tuotantostrategian haasteet. Teorian tarjoaman viitekehyksen ja Fiskars Operating Modelin suuntaviivoja noudattaen laaditaan tehtaalle uusi tuotantostrategia, jonka avulla määritellään tehtaalla valmistettavat tuoteryhmät, valmistusteknologiat ja tarvittavat investoinnit. Lisäksi määritellään tehtaalle rooli keraamisen osaamisen keskuksena ja vierailukohteena.

Katsaus lisäävän valmistuksen (aka 3D-tulostus) mahdollisuuksiin ja kustannuksiin metallisten tuotteiden valmistuksessa: Case jauhepetitekniikka

Suurelle yleisölle lisäävä valmistustekniikka eli ns. 3D-tulostustekniikka näyttäytyy lehtien otsikoissa ja artikkeleissa esiin pulpahtavana ”muotiaiheena”, mutta sekä muovien 3D-tulostustekniikka että metallienkin vastaava valmistustekniikka on ollut olemassa maailmalla ja Suomessa 80-luvun puolivälistä alkaen. Yhdysvalloissa ja Saksassa tekniikkaa käytetään valmistavassa teollisuudessa toiminnallisten osien tuotannossa. Esimerkiksi lentokoneen suihkumoottorien osia ja lääketieteellisiä välineitä tehdään metallijauheesta lisäävän valmistuksen avulla. Itse asiassa eräs menetelmä metalliesineiden valmistamiseksi lasersäteen avulla keksittiin Suomessa ja sitä myös kehiteltiin täällä, mutta teollisuudenala lähti aikanaan nousuun Saksassa. Lisäävä valmistus on tällä hetkellä maailmanlaajuisesti eräs kiinnostavista tuotantotekniikoista, jonka uskotaan muuttavan monia asioita tuotteiden suunnittelussa, toiminnoissa ja valmistuksessa. Tämä tekniikka ei kiinnosta pelkästään valmistavaa teollisuutta, vaan tietotekniikan, lääketieteen, koruvalmistuksen ja muotoilun osaajat sekä uusien liiketoimintamallien kehittäjät ja logistiikka operaattorit ovat teknologiasta kiinnostuneita. Suomelle 3D-tulostustekniikka on suuri mahdollisuus, sillä maassamme on vahva teollinen tieto- ja viestintätekniikkaosaaminen sekä lisäksi olemme maassamme erikoistuneet varsin vaativien teollisiin laitteiden valmistukseen. Eräät suurimmista mahdollisuuksista tällä tekniikalla ovat toimitusketjuihin liittyvät muutokset. Uutta on, että pienetkin yritykset ja organisaatiot voivat soveltaa tätä tekniikkaa valmistuksessa ja jopa kehitellä täysin uusia tuotteita. On myös arvioitu, että lisäävän valmistuksen merkitys valmistustapoihin ja toimitusketjuihin voi olla suurempi kuin koskaan aikaisemmin minkään teknologisen uudistuksen kohdalla. Lisäävästä valmistuksesta usein puhutaankin kolmantena teollisena vallankumouksena juuri tämän takia. 3D-tulostuksen kustannuksia tarkasteltaessa on tärkeätä huomata että vain sulatetun jauheen määrä ratkaisee, ei käytettävän geometrian monimutkaisuus. Tämä erottaa perinteisen ja lisäävän valmistuksen toisistaan. Perinteisesti kappaleen keventäminen on maksanut ”ylimääräistä”, kun taas lisäävässä valmistuksessa kappaleen keveys on jopa kustannusta alentava tekijä. Valmistettavan kappaleen korkeus on yksi kriittisimpiä kustannuksiin vaikuttavia tekijöitä. Tämän vuoksi useamman kappaleen valmistus yhdellä kertaa parantaa kannattavuutta huomattavasti. Samalla kertaa voi ja itse asiassa kannattaakin valmistaa keskenään erilaisia kappaleita. Perinteiset valmistustavat sen sijaan ovat nykyajan vaatimuksille liian hitaita; ne joustavat huonosti, kun kyseessä on pienet, asiakaslähtöiset erät. Trendi on globaalisti kohden yksilöllisiä asiakaslähtöisiä tuotteita, jolloin myös valmistustekniikoiden on oltava joustavia pysyäkseen näiden vaatimusten perässä. Lisäävä valmistus sopii erityisesti hyvin piensarjatuotantoon. Suuremmissa valmistuserissä kuitenkin perinteiset tekniikat ovat kustannustehokkaampia.

Formal development of resilient distributed systems

Resilience is the property of a system to remain trustworthy despite changes. Changes of a different nature, whether due to failures of system components or varying operational conditions, significantly increase the complexity of system development. Therefore, advanced development technologies are required to build robust and flexible system architectures capable of adapting to such changes. Moreover, powerful quantitative techniques are needed to assess the impact of these changes on various system characteristics. Architectural flexibility is achieved by embedding into the system design the mechanisms for identifying changes and reacting on them. Hence a resilient system should have both advanced monitoring and error detection capabilities to recognise changes as well as sophisticated reconfiguration mechanisms to adapt to them. The aim of such reconfiguration is to ensure that the system stays operational, i.e., remains capable of achieving its goals. Design, verification and assessment of the system reconfiguration mechanisms is a challenging and error prone engineering task. In this thesis, we propose and validate a formal framework for development and assessment of resilient systems. Such a framework provides us with the means to specify and verify complex component interactions, model their cooperative behaviour in achieving system goals, and analyse the chosen reconfiguration strategies. Due to the variety of properties to be analysed, such a framework should have an integrated nature. To ensure the system functional correctness, it should rely on formal modelling and verification, while, to assess the impact of changes on such properties as performance and reliability, it should be combined with quantitative analysis. To ensure scalability of the proposed framework, we choose Event-B as the basis for reasoning about functional correctness. Event-B is a statebased formal approach that promotes the correct-by-construction development paradigm and formal verification by theorem proving. Event-B has a mature industrial-strength tool support { the Rodin platform. Proof-based verification as well as the reliance on abstraction and decomposition adopted in Event-B provides the designers with a powerful support for the development of complex systems. Moreover, the top-down system development by refinement allows the developers to explicitly express and verify critical system-level properties. Besides ensuring functional correctness, to achieve resilience we also need to analyse a number of non-functional characteristics, such as reliability and performance. Therefore, in this thesis we also demonstrate how formal development in Event-B can be combined with quantitative analysis. Namely, we experiment with integration of such techniques as probabilistic model checking in PRISM and discrete-event simulation in SimPy with formal development in Event-B. Such an integration allows us to assess how changes and di erent recon guration strategies a ect the overall system resilience. The approach proposed in this thesis is validated by a number of case studies from such areas as robotics, space, healthcare and cloud domain.

Näkökulmia 3D-tulostuksen opetukseen ja koulutukseen

Additive manufacturing, or 3D printing, is globally one of most interesting area in developing of manufacturing technologies. This technology is suitable for fabrication off industrial products and it interests actors in fields of computer sciences, economics, medical sciences and design&arts. Additive manufacturing is often referred as third industrial revolution: first revolution was invention of steam engines in 18th century and second was industrial revolution started by Henry Ford in 1920s. Companies should be able to test suitability of their products for additive manufacturing and 3D printing but also how much better products could be when products are totally re-designed so that all potential of this new technology can be utilized. This is where education has its importance; new generations who enter working life should be educated to know of additive manufacturing and 3D printing, its advantages but also of it limits. There has to be also possibility to educate industry and people already working there, so that industrial implementation could be done successfully. This is especially very valid for Finland. Education is strongly needed so that Finnish industry can maintain its competence in global markets. Role of education is extremely important when a new technology is industrially implemented. Additive manufacturing and 3D printing offers freedom to design new products, production and generally ways of doing things. Development, planning and execution of education for additive manufacturing and 3D printing is challenging as this area develops very fast. New innovations are coming almost every month. Planning of education for additive manufacturing and 3D printing requires collection pieces of data from various of sources. Additive manufacturing and 3D printing industry and its development has to be followed frequently, and material for additive manufacturing and 3D printing has to be renewed frequently.

Näin opetan lisäävää valmistusta ja 3D-tulostusta: Pohdintoja uuden teknologian opetuksesta ja koulutuksesta

Additive manufacturing (shortened as AM), or more commonly 3D printing, consists of wide variety of different modern manufacturing technologies. AM is based on direct printing of a digital 3D model to a final product which is fabricated adding material layer by layer. This is from where term additive manufacturing has its origin. It is not only material what is added, but it is also value, properties etc. which are added. AM enables production of different and even better products compared to conventional manufacturing technologies. An estimation of potential of additive manufacturing can be gathered by considering the potential of laser cutting, which is one of the most widely used modern manufacturing technologies. This technique has been used over 40 years, and whole market around this technology is at the moment c. four billion euros and yearly growth is around 10 %. One factor affecting this success of laser cutting is that laser cutting enables radical improvements to products made of flat sheet. AM and 3D printing will do the same for three dimensional parts. Laser devices, which are at the moment used in 3D printing, are globally at the moment only around 1% of all laser devices used in any fabrication technology, so even with a cautious estimate the potential growth of at least 100 % is coming in next few years. Role of education is very important, when this kind of modern technology is industrially implemented. When both generation entering to work life and also generation who has been a while in work life understands new technology, its potential and limitations, this is the point when also product design can be rethought Potential of product design is driving force for wide use of additive manufacturing and 3D printing. Utilization of additive manufacturing and 3D printing is also opportunity for Finland and Finnish industry. This technology can save Finnish manufacturing industry. This technique has stron potential, as Finland has traditionally strong industrial know-how and good ICT knowledge.

Permutation Entropy Based Analysis of Complex Signals for Characterising Change in System Dynamics

Timely detection of sudden change in dynamics that adversely affect the performance of systems and quality of products has great scientific relevance. This work focuses on effective detection of dynamical changes of real time signals from mechanical as well as biological systems using a fast and robust technique of permutation entropy (PE). The results are used in detecting chatter onset in machine turning and identifying vocal disorders from speech signal.Permutation Entropy is a nonlinear complexity measure which can efficiently distinguish regular and complex nature of any signal and extract information about the change in dynamics of the process by indicating sudden change in its value. Here we propose the use of permutation entropy (PE), to detect the dynamical changes in two non linear processes, turning under mechanical system and speech under biological system.Effectiveness of PE in detecting the change in dynamics in turning process from the time series generated with samples of audio and current signals is studied. Experiments are carried out on a lathe machine for sudden increase in depth of cut and continuous increase in depth of cut on mild steel work pieces keeping the speed and feed rate constant. The results are applied to detect chatter onset in machining. These results are verified using frequency spectra of the signals and the non linear measure, normalized coarse-grained information rate (NCIR).PE analysis is carried out to investigate the variation in surface texture caused by chatter on the machined work piece. Statistical parameter from the optical grey level intensity histogram of laser speckle pattern recorded using a charge coupled device (CCD) camera is used to generate the time series required for PE analysis. Standard optical roughness parameter is used to confirm the results.Application of PE in identifying the vocal disorders is studied from speech signal recorded using microphone. Here analysis is carried out using speech signals of subjects with different pathological conditions and normal subjects, and the results are used for identifying vocal disorders. Standard linear technique of FFT is used to substantiate thc results.The results of PE analysis in all three cases clearly indicate that this complexity measure is sensitive to change in regularity of a signal and hence can suitably be used for detection of dynamical changes in real world systems. This work establishes the application of the simple, inexpensive and fast algorithm of PE for the benefit of advanced manufacturing process as well as clinical diagnosis in vocal disorders.

Preliminary Observations on Program Instability

This white paper reports emerging findings at the end of Phase I of the Lean Aircraft Initiative in the Policy focus group area. Specifically, it provides details about research on program instability. Its objective is to discuss high-level findings detailing: 1) the relative contribution of different factors to a program’s overall instability; 2) the cost impact of program instability on acquisition programs; and 3) some strategies recommended by program managers for overcoming and/or mitigating the negative effects of program instability on their programs. Because this report comes as this research is underway, this is not meant to be a definitive document on the subject. Rather, is it anticipated that this research may potentially produce a number of reports on program instability-related topics. The government managers of military acquisition programs rated annual budget or production rate changes, changes in requirements, and technical difficulties as the three top contributors, respectively, to program instability. When asked to partition actual variance in their program’s planned cost and schedule to each of these factors, it was found that the combined effects of unplanned budget and requirement changes accounted for 5.2% annual cost growth and 20% total program schedule slip. At a rate of approximately 5% annual cost growth from these factors, it is easy to see that even conservative estimates of the cost benefits to be gained from acquisition reforms and process improvements can quickly be eclipsed by the added cost associated with program instability. Program management practices involving the integration of stakeholders from throughout the value chain into the decision making process were rated the most effective at avoiding program instability. The use of advanced information technologies was rated the most effective at mitigating the negative impact of program instability.

Preliminary Observations on Program Instability

This white paper reports emerging findings at the end of Phase I of the Lean Aircraft Initiative in the Policy focus group area. Specifically, it provides details about research on program instability. Its objective is to discuss high-level findings detailing: 1) the relative contribution of different factors to a program’s overall instability; 2) the cost impact of program instability on acquisition programs; and 3) some strategies recommended by program managers for overcoming and/or mitigating the negative effects of program instability on their programs. Because this report comes as this research is underway, this is not meant to be a definitive document on the subject. Rather, is it anticipated that this research may potentially produce a number of reports on program instability-related topics. The government managers of military acquisition programs rated annual budget or production rate changes, changes in requirements, and technical difficulties as the three top contributors, respectively, to program instability. When asked to partition actual variance in their program’s planned cost and schedule to each of these factors, it was found that the combined effects of unplanned budget and requirement changes accounted for 5.2% annual cost growth and 20% total program schedule slip. At a rate of approximately 5% annual cost growth from these factors, it is easy to see that even conservative estimates of the cost benefits to be gained from acquisition reforms and process improvements can quickly be eclipsed by the added cost associated with program instability. Program management practices involving the integration of stakeholders from throughout the value chain into the decision making process were rated the most effective at avoiding program instability. The use of advanced information technologies was rated the most effective at mitigating the negative impact of program instability.

Compositional data analysis in archaeometry

We shall call an n × p data matrix fully-compositional if the rows sum to a constant, and sub-compositional if the variables are a subset of a fully-compositional data set1. Such data occur widely in archaeometry, where it is common to determine the chemical composition of ceramic, glass, metal or other artefacts using techniques such as neutron activation analysis (NAA), inductively coupled plasma spectroscopy (ICPS), X-ray fluorescence analysis (XRF) etc. Interest often centres on whether there are distinct chemical groups within the data and whether, for example, these can be associated with different origins or manufacturing technologies

Estado situacional de los algoritmos genéticos en los negocios internacionales

La computación evolutiva y muy especialmente los algoritmos genéticos son cada vez más empleados en las organizaciones para resolver sus problemas de gestión y toma de decisiones (Apoteker & Barthelemy, 2000). La literatura al respecto es creciente y algunos estados del arte han sido publicados. A pesar de esto, no hay un trabajo explícito que evalúe de forma sistemática el uso de los algoritmos genéticos en problemas específicos de los negocios internacionales (ejemplos de ello son la logística internacional, el comercio internacional, el mercadeo internacional, las finanzas internacionales o estrategia internacional). El propósito de este trabajo de grado es, por lo tanto, realizar un estado situacional de las aplicaciones de los algoritmos genéticos en los negocios internacionales.