Hiomon AI-järjestelmän toimivuuden arviointi

Työn tavoitteena oli uudentyyppisen hiontaprosessin ohjausjärjestelmän kehittäminen ja testaaminen UPM-Kymmene Kaukaan hiomossa. Uuden ohjausjärjestelmän perusajatuksena oli pitää yksittäistä hiomakiveä jatkuvasti optimaalisessa toimintapisteessä, ja hiomon kaikilla koneilla pyrittiin samaan kivenalusmassan laatuun. Uutta ohjaustapaa kutsuttiin Optimum operating point -strategiaksi (OOPS). Hiomakiven pitäminen optimaalisessa toimintapisteessä tapahtui pääosin vesiteräyskäsittelyllä, jonka intensiteettiä ohjasi asiantuntijajärjestelmä (AI-järjestelmä). Lisäksi testattiin ohjelmoidun anturan nopeussäädön vaikutusta hiomakoneen resurssien käyttöön. AI-järjestelmä päätteli vesiteräyskäsittelyn tarpeellisuuden CSF-mallin ja hiomakoneen resurssien perusteella. Seurannasta saatujen tulosten perusteella AI-järjestelmän käyttöönotto vesiteräyskäsittelyssä paransi tuotannon ja massan laadun tasaisuutta. Hiomakoneiden resurssien havaittiin pienenevän puunsyöttölinjan mukaisesti. Paksummat pöllit kerääntyvät linjan päähän, jolloin varsinkin hydrauliikkapaineiden tarve lisääntyy linjan päässä olevilla hiomakoneilla. Hiomakoneen resurssit saatiin paremmin käyttöön kuormittamalla konetta ohjelmoidulla anturan nopeussäädöllä (ONS) kuin vakioidulla anturan nopeussäädöllä (VNS). Kuitenkin hydraulipaineresurssien puutteellisuus rajoitti koeajon aikana ONS:n toimintaa. Resursseja ei optimoitu koeajon aikana, koska kiven pinnan haluttiin pysyvän mahdollisimman stabiilina. Kivelle ei suoritettu mekaanista käsittelyä, vaikka kivenpinnan massan kuljetuskapasiteetin havaittiin olevan huono. AI-järjestelmä otettiin ohjaamaan vesiteräyskäsittelyä vasta ONS - VNS -koeajon jälkeen. Mekaanisen rullateräyksen jälkeen massan ominaisuudet muuttuivat, koska kiven pinnan terävät särmät katkoivat kuituja alentaen massan sitoutumiskykyä. Heti rullakäsittelyn jälkeen mitattu CSF saattoi jopa alentua huomattavasti, mutta AI-järjestelmän laskema CSF nousi selvästi indikoiden energian ominaiskulutuksen (EOK) laskua. Muutaman päivän hionnan jälkeen mitattu ja laskettu CSF saavuttivat saman tason.

Viilukuivurin suunnittelu kuivaustehon ja -laadun parantamiseksi

Työn tarkoitus tutkia viilukuivurin ilmankiertoa. Tietojen pohjalta suunnitellaan alustava 6-kerroskuivuri. Lisäksi diplomityössä tutkitaan erilaisten kuivausparametrien vaikutusta kuivaustapahtumaan. Viilunkuivauksessa on tärkeää tasainen kuivaustulos. Kuivaustapahtumaan vaikuttavat monet parametrit, joista yksi tärkeimmistä on kuivausilman nopeus suuttimissa. Kun viilukuivurin kuivausilman kierto on tasapainossa, saadaan kuivurin jokaisen kerroksen suutinnopeus yhtäläiseksi. Työ tarkastelee kuivurin kennon eri osien: puhaltimen, patterin, kanavien ja suutinlaatikoiden vaikutusta kuivausilman virtaamiin. Tietojen perusteella on tarkoitus optimoida kuivausolosuhteet kennon eri osissa. Teorian lisäksi työssä on tarkasteltu erilaisten virtausmallien avulla kuivausilman kiertoa kennossa. Eri kuivausparametrien vaikutusta on tutkittu viilun kuivumista simuloivalla ohjelmalla. Kuivurin konstruktion kuormituskestävyyttä on arvioitu FEM-malleilla. Lopputuloksena on saatu alustava malli VTS6x6200 kuivurille.

ISDN-käyttäjäosaprotokollan suunnittelu, toteutus ja testaus.

Diplomityössä suunnitellaan, toteutetaan ja testataan ISUP-protokolla. ISUP kytketään osaksi Intellitel Communications Oy:n toteuttamaan Intellitel(TM) -tuotetta, joka tarjoaa kehitysympäristön kahdennetuille palveluille niin tele- kuin dataverkkoihin. Työssä sidotaan ISUP-protokollan kehitystyö osaksi markkinoilla vallitsevaa verkkojen konvergoitumiskehitystä, ja tässä valossa esitellään nykyisiä ja mahdollisia tulevia sovelluskohteita toteutetulle ISUP-protokollalle. ISUP:n testaukseen käytetyt moduuli-, standardinmukaisuus- ja verkkoonvientitestausmenetelmät esitellään soveltuvin osin työn testausosiossa. Työn tuloksena on standardin mukaan suunniteltu, toteutettu ja testattu protokolla, joka tarjoaa rajapinnan puheluidenohjauslogiikalle.

Järjestelmäintegroinnin vaatimukset dokumenttien hallinnan sovelluspalvelussa ja palvelualustan suunnittelu

Työssä on selvitetty soveltuvatko maailman johtavien ECM (Enterprise Content Management)-toimittajien järjestelmät palvelualustaksi dokumenttien hallinnan sovelluspalvelulle. Sovelluspalvelulla tarkoitetaan palvelutoimittajan (Application Service Provider, ASP) tiloissa toimivia sovelluksia, joita tarjotaan palveluna asiakkaille tietoverkon yli. Selvitystä varten työssä on kerätty tärkeimmät palvelualustaan kohdistuvat vaatimukset. Integrointivaatimusten tunnistaminen oli työn tärkein tavoite. Integroitavuuden lisäksi työssä on tutkittu sovelluspalvelumallista syntyviä erityisvaatimuksia. Vaatimusten keruu ja vaatimusten pohjalta tehty ominaisuuskartoitus ovat osa palvelualustan suunnittelua. Ominaisuuskartoituksessa vaatimuksista on laadittu laaja kyselylomake ja pyydetty valituilta toimittajilta siihen vastaukset. Saatuja vastauksia on peilattu asetettuihin vaatimuksiin. Tehtyjen havaintojen pohjalta on esitetty soveltuvuusarvio tutkittujen järjestelmien soveltuvuudesta tarpeita vastaavaksi sovelluspalvelualustaksi. Lopputuloksena on todettu, että useimpien järjestelmien soveltuvuus perustasolla on hyvä. Yksittäisiä selkeitä puutteita kuitenkin tunnistettiin. Integrointivaatimukset täyttyvät pääosin hyvin, mutta erityisesti tietoturvassa havaittiin puutteita.

Matkapuhelimen puhelinmuistiopalvelimen tietorakenteiden ja lajittelualgoritmien analysointi ja suunnittelu

Puhelinmuistio on yksi matkapuhelimen käytetyimmistä ominaisuuksista. Puhelinmuistion tulee siksi olla kaikissa tilanteissa mahdollisimman nopeasti käytettävissä. Tämä edellyttää puhelinmuistiopalvelimelta tehokkaita tietorakenteita ja lajittelualgoritmeja. Nokian matkapuhelimissa puhelinmuistiopalvelin käyttää hakurakenteena järjestettyjä taulukoita. Työn tavoitteena oli kehittää puhelinmuistiopalvelimen hakutaulukoiden lajittelu mahdollisimman nopeaksi. Useita eri lajittelualgoritmeja vertailtiin ja niiden suoritusaikoja analysoitiin eri tilanteissa. Insertionsort-lajittelualgoritmin todettiin olevan nopein algoritmi lähes järjestyksessä olevien taulukoiden lajitteluun. Analyysin perusteella Quicksort-algoritmi lajittelee nopeimmin satunnaisessa järjestyksessä olevat taulukot. Quicksort-insertionsort –hybridialgoritmin havaittiin olevan paras lajittelualgoritmi puhelinmuistion lajitteluun. Sopivalla parametroinnilla tämä algoritmi on nopea satunnaisessa järjestyksessä olevalle aineistolle. Se kykenee hyödyntämään lajiteltavassa aineistossa valmiina olevaa järjestystä. Algoritmi ei kasvata merkittävästi muistinkulutusta. Uuden algoritmin ansiosta hakutaulukoiden lajittelu nopeutuu parhaimmillaan useita kymmeniä prosentteja.

Kahden portaalirobotin liikkeen synkronisointijärjestelmän toteuttaminen, käyttöönotto ja testaus, järjestelmän toteuttaminen, käyttöönotto ja testaus.

Tuotekehitysprojektin tarkoitus oli kehittää "älykäs" automaatiojärjestelmä kahdesta portaalirobotista muodostuvaan kuljetinlinjaan, jossa molemmat robotit synkronoidaan kulkemaan yhtäaikaisesti sähköisen akselin avulla. Tämän teknisen ratkaisun avulla kiinteitä kustannuksia, kuten valmistus- ja asennuskustannukset, saadaan laskemaan. Kuljetinlinjaa ohjataan hajautetun automaatiojärjestelmän avulla, jossa vastaanotettu ja lähetetty tieto kulkee MPI- ja Profibus-väylien kautta. Ohjelmoitava logiikkaohjain hoitaa tiedonsiirron ylätason PC:n ja hajautettujen solmujen välillä sekä jakaa tehtäviä alatason periferialaitteille. Robottien välinen sähköinen akseli mahdollistaa terästukirakenteiden ja kehikkojen jäämisen pois, jotka vain vievät tilaa tuotantotiloilta, laitteistoilta ja koneilta. Tukirakenteiden asennustyöt ovat myös aikaa vieviä ja kalliita. Huolimatta lisääntyneestä elektronisten komponenttien lukumäärästä tulee uusi tekninen ratkaisu kustannuksiltaan halvemmaksi kuin aikaisemmin käytetty mekaanisesti yhdistetty kuljetin.

Biodieselin valmistusprosessin suunnittelu

Diplomityön tavoitteena oli kehittää prosessi, jolla rypsiöljystä voidaan valmistaa dieselöljyn korvaavaa biodieseliä. Työssä tutustuttiin raaka-aineiden sekä sivu- ja lopputuotteiden aine- ja laatuominaisuuksiin, biodieselin käytettävyyteen ja käytössä oleviin valmistusprosesseihin. Työn aikana kehitettiin uusi tekniikka biodieselin tuottamiseen. Diplomityön tuloksena syntyi pilot-laitteen suunnitelma, jonka mukaan laite rakennettiin. Pilot-laitteen koeajot varmistivat tekniikan toimivuuden ja lopputuote täyttää biodieselille asetetut vaatimukset. Menetelmä tarvitsee vielä jatkokehittelyä tuotantokustannuksien alentamiseksi.

Kuiva-, bio-, hyöty- ja ongelmajätteiden keskitetysti kilpailutettu kuljetusjärjestelmä Etelä-Karjalassa

Tutkimuksen tarkoituksena oli tuottaa tietoa kuiva-, bio-, hyöty- ja ongelmajätteiden keskitetysti kilpailutetun kuljetusjärjestelmän eduista ja haitoista Etelä-Karjalan Jätehuolto Oy:n alueella. Tutkimuksessa esitellään jätteenkuljetusjärjestelmien ominaisuudet ja niiden suunnittelu sekä jätehuoltoa ja jätteenkuljetuksia koskeva lainsäädäntö. Keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetusjärjestelmä mitoitettiin järjestelmän nykytilan kuvauksen sekä muualla Suomessa kilpailutuksesta saatujen kokemusten avulla. Järjestelmää arvioitiin vertaamalla kaluston tarvetta, kuormapainoja sekä kuljetuskustannuksia nykyiseen tilanteeseen. Lopuksi arvioitiin jatkokehitystarpeita ja tarvittavia toimenpiteitä, kun keskitettyyn kilpailuttamiseen siirrytään. Jätteenkuljetusten keskitetyllä kilpailuttamisella voidaan saavuttaa etuja nykyiseen kuntakohtaiseen jätteenkuljetukseen verrattuna. Edut syntyvät kun päällekkäiset ajot sekä siirtoajot vähenevät ja kuormakoot kasvavat. Kuljetukset voidaan hoitaa pienemmällä kalustomäärällä, jolloin myös kuljetuskustannukset laskevat.

TYÖPROSESSIN JA TOIMINNANOHJAUSSOVELLUKSEN KÄYTTÖÖNOTTO

Työn tavoitteena oli tutkia uuden tuotannonohjausjärjestelmän ja työprosessin käyttöönottoa maantieteellisesti hajautetussa organisaatiossa. Tavoitteena oli myös laatia malli kuinka mittavat järjestelmäkäyttöönotot tulisi viedä läpi hallitusti. Tutkimuksen teoriaosuus on tehty kirjallisuustukimuksena ja asiantuntijahaastatteluiden pohjalta. Teoriaosuudessa käydään läpi mitkä seikat uuden tuotannonohjausjärjestelmän käyttöönotossa ovat tärkeitä onnistumisen kannalta ja kuinka käyttöönottoprojekti tulisi viedä läpi. Työn empiirisessä osuudessa on analysoitu kuinka järjestelmä otettiin käyttöön kohdeyrityksessä. Empiirinen osa on tehty tarkastelemalla käyttöönottoa ja onnistumista on pohdittu suorittamalla käyttäjäkysely. Järjestelmien käyttöönotot epäonnistuvat useassa tapauksessa. Nämä epäonnistumiset johtuvat usein käyttöönotto-organisaation kokemattomuudesta viedä läpi monimutkaisia projekteja, suunnittelun puutteesta, huonosta sitoutumisesta muutokseen tai riittämättömästä resurssien allokoinnista. Ennalta suunnittelu, suunnitelmien pitävyyden tarkastaminen ja mahdollisesti muuttaminen käyttöönoton edetessä ovat avaimia onnistumiseen. Kohdeyrityksessä otetaan erilaisia järjestelmiä käyttöön ajoittain. Nämä käyttöönotot eivät ole kuitenkaan aina sujuneet halutulla tavalla. Tutkimus pyrkii luomaan vaiheittaisen mallin muutokseen valmistautumisesta, suunnittelusta, muutoksen kouluttamisesta, järjestelmän integroimisesta muihin järjestelmiin, muutoksen läpivientiin ja käyttöönoton onnistumisen mittaamisesta. Tutkimuksessa käsitellään uuden projektinhallintajärjestelmän käyttöönoton problematiikan lisäksi uuden työprosessin käyttöönottoa.

Yhdysliikennepisteen suunnittelu

Langattomien lähiverkkotekniikoiden yleistyessä langattomien verkkojen ja palveluiden kysyntä on kasvanut nopeasti. Varsinkin vuonna 1997 julkistettu IEEE:n 802.11b-standardi on mahdollistanut langattomien verkkotekniikoiden nopean kehityksen. Tässä työssä esitetään suunnitelma kahden verkon välisen rajapinnan rakenteesta ja to-teutuksesta. Rajapintaa kutsutaan yhdysliikennepisteeksi. Sen pääasiallisena tehtävänä on toimia solmupisteenä kaikelle verkkojen väliselle tietoliikenteelle ja hallinnoida niin sisäverkkoa käyttäjineen kuin ulkoverkon puolelle kytkettyjä operaattoreita. Yhdyslii-kennepisteen tehtävänä on tunnistaa sisäverkon käyttäjät, auktorisoida heidät yhteis-työssä operaattorien kanssa, huolehtia sisäverkon käyttäjien verkko-osoitteista ja toimia verkkoliikenteen välittäjänä. Yhdysliikennepiste kykenee reitittämään käyttäjän oikealle operaattorille ja huolehtii siitä, että käyttäjällä on pääsy palveluihin, joiden käyttämiseen tällä on valtuutus. Työssä määritellään yhdysliikennepisteen rajapinnat sekä siihen liitettäviä operaattoreita että sisäverkkoon tarjottavia peruspalveluita varten. Lisäksi määritellään yhdysliikenne-pisteen sisäiset rajapinnat. Yhdysliikennepiste ei rajoita käytettyä verkkotekniikkaa, mutta tässä työssä keskitytään IEEE 802.11b -standardin mukaisiin WLAN-verkkoihin. Yhden tai useamman operaattorin verkkoja on olemassa sekä langallisessa että langat-tomissa ympäristöissä. Näissä verkoissa jokainen Internet-operaattori huolehtii kuiten-kin vain omista asiakkaistaan. Sisäverkko on suljettu, siihen pääsevät liittymään vain operaattorin omat asiakkaat. Työn tuloksena syntynyt yhdysliikennepiste on ratkaisu, jonka avulla voidaan rakentaa monioperaattorialueverkko, joka on avoin kaikille sen käyttäjille.

Robottihitsausjärjestelmän suunnittelu ja etäohjelmoinnin pilotointi raskaita teräsrakenteita valmistavalle konepajalle

Työssä tarkasteltiin Nakkilan Konepaja Oy:n suunnitteleman hitsausrobottiasemainvestoinnin toteutusta ja kannattavuutta. Työn tavoitteena oli selvittää graafisen etäohjelmoinnin soveltuvuus raskaiden teräsrakenteiden yksittäiskappaletuotantoon. Päällimmäisenä tavoitteena oli tuottaa tietoja, jotka tukevat yrityksen päätöksentekoa mittavan robottiinvestoinnin kannattavuuden suhteen. Teoriaosuus käsittelee robotisoitua kaarihitsausta ja etäohjelmoinnin kannalta oleellisten laitteiden toimintaa. Käytännön osuudessa analysoitiin robottihitsauksen kohteena oleva tuote ja laadittiin suunnitelma robottihitsauksen toteutukselle. Robottihitsauksen suunnittelussa ja tarkastelussa käytettiin apuna etäohjelmointi- ja simulointiohjelmistoon, Igripiin, mallinnettua robottiaseman simulointimallia. Työssä kehitettiin mittapoikkeamia sisältävien rakenteiden piirrepohjaiseen ohjelmointiin soveltuva etäohjelmointikäytäntö. Kehitetty käytäntö testattiin tutkimusprojektin käytössä olleella robottisolulla. Testien perusteella etäohjelmointikäytäntö osoittautui toimivaksi, mutta investointiin liittyy paljon muita epävarmuustekijöitä. Työssä esitettiin vaihtoehtoinen rakennustapa ja suunnitelma sen robotisoidulle hitsaukselle.

Ajoneuvojärjestelmän tietoliikenne langattoman matkaviestinverkon välityksellä

Langattomien tiedonsiirtotekniikoiden kehitys on luonut mahdollisuuden Stora Enson ajoneuvojärjestelmän tietoliikennejärjestelmän uudistamiselle ja toiminnan kehittämiselle. Ajoneuvojärjestelmän tietoliikenteen tärkein tehtävä on kuljetuksen ohjaustiedon siirtäminen nopeasti ja luotettavasti Stora Enso Metsän metsäjärjestelmän, tuotantolaitosten ja ajoneuvojärjestelmän ajoneuvojen välillä. Tähän tehtävään ajoneuvojärjestelmä käyttää langatonta tiedonvälitystä. Tässä työssä suunnitellaan ja toteutetaan Stora Enson ajoneuvojärjestelmän kolmannen version tietoliikenne langattoman matkaviestinverkon välityksellä. Tietoliikennejärjestelmän langattoman tiedonvälityksen tekniset ratkaisut perustellaan. Järjestelmätestauksen suunnittelu ja toteutus Stora Enson tuotantoympäristössä esitetään. Testaustuloksia analysoidaan ja verrataan nykyiseen järjestelmään sekä asetettuihin tavoitteisiin, jotta varmistetaan tietoliikennejärjestelmälle asetettujen laatuvaatimusten täyttyminen. Lopuksi tarkastellaan ajoneuvojärjestelmän tulevaisuuden kehityskohteita ja tulevaisuuden tiedonsiirtotekniikoiden mahdollistamia tietoliikenteen kehitysmahdollisuuksia.

Methods of Design and Testing of Real Time Systems

Teollusuussovelluksissa vaaditaan nykyisin yhä useammin reaaliaikaista tiedon käsittelyä. Luotettavuus on yksi tärkeimmistä reaaliaikaiseen tiedonkäsittelyyn kykenevän järjestelmän ominaisuuksista. Sen saavuttamiseksi on sekä laitteisto, että ohjelmisto testattava. Tämän työn päätavoitteena on laitteiston testaaminen ja laitteiston testattavuus, koska luotettava laitteistoalusta on perusta tulevaisuuden reaaliaikajärjestelmille. Diplomityössä esitetään digitaaliseen signaalinkäsittelyyn soveltuvan prosessorikortin suunnittelu. Prosessorikortti on tarkoitettu sähkökoneiden ennakoivaa kunnonvalvontaa varten. Uusimmat DFT (Desing for Testability) menetelmät esitellään ja niitä sovelletaan prosessorikortin sunnittelussa yhdessä vanhempien menetelmien kanssa. Kokemukset ja huomiot menetelmien soveltuvuudesta raportoidaan työn lopussa. Työn tavoitteena on kehittää osakomponentti web -pohjaiseen valvontajärjestelmään, jota on kehitetty Sähkötekniikan osastolla Lappeenrannan teknillisellä korkeakoululla.

Haulikkoratamelun minimoinnin suunnittelu

Työn tavoitteena oli tutkia kilpa- ja harjoitusammuntaan käytettävällä haulikkoradalla käytettäväksi soveltuvia passiivisia meluntorjuntamenetelmiä ja suunnitella niistä toimiva kokonaisuus kohderadoille siten, että rata-alueen läheisillä asuinalueilla alitetaan 50 dB LAIMax-taso sekä muilla alueilla ampumaratamelun ohjearvot. Aluksi tarkasteltiin kohderatojen vanhoja menetelmiä ja radan meluntorjunnan kannalta olennaiset suunnat selvitettiin mittauksilla. Myös laukausmelun spektriä tutkittiin mittauksilla. Olemassa oleville menetelmille etsittiin korvaavia ja täydentäviä menetelmiä. Radan sijoittaminen maastoon on tärkeä osa meluntorjuntaa uutta rataa suunniteltaessa, mutta kohteena olleiden ratojen sijoittamista ei voitu enää muuttaa. Koska haulikkoammunnan säännöt eivät mahdollista aliääniammusten tai äänenvaimentimien käyttöä, ei varsinaista melupäästöä pystytä pienentämään. Melulle altistuvan kohteen sisätilojen suojaaminenkin on käytännössä hyödytöntä, koska ampumamelun ohjearvot ovat ulkoalueille. Ainoastaan melun absorptio, etenemisen estäminen ja ohjaaminen ovat kelvollisia menetelmiä kohderadoilla. Rata-alueelle suunniteltiin uudet ratojen väliset meluseinät, joiden ääneneristävyys ja -absorptio on vanhoja seiniä parempi. Taustavallille suunniteltiin jatkamista maavallina ja korottamista meluaitana, joka toimii myös haulienkierrätysjärjestelmän runkona. Alueen maaperä suunniteltiin muutettavaksi akustisesti pehmeämmäksi. Käytettävien menetelmien suunnittelussa tehtiin eri vaihtoehdoille laskennallisia arvioita, tietokonemallinnuksia ja laboratoriokokeita. Myös uusia menetelmiä haulikkoradan meluntorjunnassa tutkittiin. Tutkimusten perusteella näitä menetelmiä tutkitaan jatkossa käytännössä.

Suurnopeuskompressorin modulaarisen runkosarjan suunnittelu

Tässä diplomityössä suunniteltiin parametrisesti modulaarinen koneen runko. Pyrkimyksenä oli suunnitella kokonaiskustannuksiltaan alhaisempi runkosarja jo olemassa oleviin suurnopeuskompressoreihin. Raportissa kerrotaan ensin modulaaristen tuoterakenteiden suunnittelusta ja käytettävästä suunnitteluohjelmistosta (SolidWorks). Sen jälkeen keskitytään suurnopeuskompressorin runkosarjan suunnitteluun esimerkkitapauksena. Aluksi keskitytään selvittämään rungolle asetettuja vaatimuksia ja ideoimaan erilaisia runkokonsepteja. Työ etenee ideoiden vertailun kautta modulaaristen konseptien luomiseen ja kahden moduulin moduulikohtaiseen suunnitteluun. Suunnitteluprosessissa käytetään rakenteen käyttäytymisen arviointiin äärellisten elementtien menetelmää (FEM). Työssä kehitettiin alkuperäisiin runkorakenteisiin verrattuna 10 % kustannuksiltaan edullisempi runkorakenneratkaisu, jonka purettavuus lisäksi alentaa rakenteen kuljetus- ja varastointikustannuksia.