Active Magnetic Bearing System Identification Methods and Rotor Model Updating

Active magnetic bearing is a type of bearing which uses magnetic field to levitate the rotor. These bearings require continuous control of the currents in electromagnets and data from position of the rotor and the measured current from electromagnets. Because of this different identification methods can be implemented with no additional hardware. In this thesis the focus was to implement and test identification methods for active magnetic bearing system and to update the rotor model. Magnetic center calibration is a method used to locate the magnetic center of the rotor. Rotor model identification is an identification method used to identify the rotor model. Rotor model update is a method used to update the rotor model based on identification data. These methods were implemented and tested with a real machine where rotor was levitated with active magnetic bearings and the functionality of the methods was ensured. Methods were developed with further extension in mind and also with the possibility to apply them for different machines with ease.

Ramp-up mallin rakentaminen globaaliin valmistukseen

Työn lopputulos on kuvaus mallista, jonka avulla tuotteen ylösajoavoidaan tukea valmistuspaikasta riippumatta. Mallin tavoitteena on saavuttaa uuden tuotteen ylösajossa asiakaslaadun ja saannon nopea nouseminen hyväksyttävälle tasolle. Mallin rakentaminen suoritetaan tutkimallanykytilannetta kohdeyrityksessa ja työn tavoitteeseen sopivaa teoriaa.Nykytilanteen tutkimus käsittää kohdeyrityksen keskeisimmät toiminnot, jotka ovat (1) tuotanto, (2) asiakaspalvelu ja (3) tehdyt tuotesiirrot. Työn tavoitetta tukevaksi teoriakentäksi vahvistui tietojohtamisen teoriakenttä tiedon siirtämiseen osalta. Teorian avulla huomattiin, että siirrettävä tieto on havainnollista ja siksi ei aseta haasteita tiedon muokkaamiselle sähköisesti siirrettävään muotoon. Malli koostuu kolmesta päämoduulista ja yhdestä alimoduulista. Tiedon kerääminen jaettiin kolmeen itsenäiseen päämoduuliin ja jokaiselle moduulille annettiin omistaja kohdeyrityksessä, koska jako auttaa tiedon keräämisen hallintaa ja edelleen kehittämistä. Prosessi sisältää paljon ihmistyötä vaativaa tiedon keräämistä. Tämän johdosta luonteva jatko työlle on kehittää kohdeyrityksen nykyistä tiedon keräämistä ja hyödyntämistä.

Verkostoituneen pk-yrityksen investointiprosessin ja –mallin kehittäminen

Työn tavoitteena oli kehittää verkostoituneille muovi- ja metallialan pk-yrityksille investointiprosessimalli. Lisäksi tavoitteena oli kehittää yritysten tarpeisiin soveltuva laskentamalli ja tarkastella verkostoitumisen vaikutusta yrityksen investointiprosessiin. Työn teoreettisessa osassa käsitellään investointiprosessia, investointien kannattavuutta ja verkostoitumista. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin toiminta-analyyttisellä case-tutkimuksella pohjoiskarjalaisista yrityksistä. Työn tuloksena syntyi kuusivaiheinen investointiprosessimalli. Mallissa investointiprosessi jaetaan seuraaviin vaiheisiin: 1. Investointistrategian määrittäminen, 2. Tuotannon kehityskohteiden kartoittaminen, 3. Investointikohteiden tarkentaminen ja taloudellinen analyysi, 4. Investoinnin rahoituksen suunnittelu, 5. Investointipäätös, 6. Investoinnin toteutus ja tarkkailu. Tutkimuksen mukaan investointilaskennan taso on heikkoa pk-yrityksissä. Työn aikana toteutetulla laskentamallilla laskettiin kahdessa kohdeyrityksessä huomattavan koneinvestoinnin kannattavuus. Laskentamallin käyttökokemukset olivat pääosin positiivisia. Investointilaskentaa on syytä kehittää pk-yrityksissä jatkossakin. Verkostoituminen vaikuttaa osaltaan yrityksen investointiprosessiin. Osa vaikutuksista pystyttiin todentamaan työssä. Näitä ovat verkoston vaikutus investointistrategian määrittämiseen, tuotannon kehityskohteiden kartoittamiseen sekä investointikohteiden tarkentamiseen ja taloudelliseen analyysiin. Kirjallisuuden mukaan verkostoitumisen tulisi vaikuttaa myös investointeihin liittyvän riskin käsittelemiseen. Tätä ei kuitenkaan kyetty tutkimuksen aikana todentamaan.

Virtuaaliprototyypin käyttö roottorin dynamiikan analysoinnissa

Työn tavoitteena oli selvittää kaupallisen dynamiikansimulointiohjelmiston soveltuvuus roottoridynamiikan analysointiin. Työssä keskityttiin erityisesti roottorin dynamiikkaan vaikuttavien epäideaalisuuksien mallintamiseen. Simulointitulosten tarkkuutta selvitettiin mittauksilla. Lisäksi vertailtiin yleiskäyttöisen dynamiikan simulointiohjelmiston ja roottoridynamiikan erikoisohjelmiston teoriaa. Tutkittava roottori oli paperikoneen putkitela. Telan joustavuus kuvattiin elementtimenetelmällä ratkaistujen moodien avulla. Elementtimallissa huomioitiin telan vaipan seinämänpaksuusvaihtelu, joka vaikuttaa telan massa- ja jäykkyysjakaumaan. Dynamiikkaohjelmistossa mallinnettiin telan tuennasta tulevat herätteet. Dynamiikkaohjelmistona käytettiin ADAMS:ia ja FEM-ohjelmana ANSYS:stä. Tuloksista havaittiin käytetyn menetelmän soveltuvan roottoridynamiikan analysointiin ja roottorin epäideaalisuuksien mallintamiseen. Simulointimallilla saatiin esille murtolukukriittiset pyörimisnopeudet ja telan kriittinen pyörimisnopeus vastasi hyvin mittaustuloksia.

Tilaaja-tuottaja-mallin kehittäminen sähköverkkoyhtiössä

Tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia tilaaja–tuottaja-mallin soveltuvuutta Lappeenrannan Energia Oy:n käyttöön ja muodostaa tämän jälkeen yhtiölle malliehdotus. Tätä varten oli tutustuttava aluksi yhtiön nykyisiin prosesseihin. Tämän jälkeen voitiin vasta alkaa muuttamaan prosesseja tilaaja–tuottaja-mallin käyttöä vastaaviksi. Työn viitekehys muodostui tilaaja–tuottaja-mallista yleisesti, prosessien hallinnasta ja hinnoittelusta. Tutkimusaineisto koostui haastatteluista, joita tehtiin viiteen energia-alan yritykseen. Haastattelut laadittiin asiaa käsittelevän kirjallisuuden avulla. Lappeenrannan Energia Oy:lle rakennettu malliehdotus perustuu pääosin juuri haastatteluissa saatuihin tietoihin induktiivisen analyysin perusteella. Aineiston analyysin perusteella yhtiölle valittiin mallin toteutustapa ja tehtiin käyttöönottosuunnitelma. Tämän jälkeen määriteltiin tilaaja ja tuottaja sekä selvitettiin osapuolten vastuunjako. Työssä on käsitelty myös mallin toteutuksen vaatimia muutoksia yhtiössä ja annettu suosituksia kilpailuttamiseen ja valvontaan. Jokainen haastattelu toi uutta tietoa ja toisaalta vahvisti jo ilmi tulleita tietoja. Suuremman haastattelujoukon kautta toteutustapoja olisi voinut löytyä vielä lisää. Tämän työn puitteissa aineisto koettiin kuitenkin riittävän luotettavaksi ja kattavaksi Lappeenrannan Energia Oy:n sovellusta varten.

Pk-yrityksen liiketoimintasuunnitelman päivittäminen - case Acon Finland Oy

Tutkimuksessa liiketoimintasuunnitelmaa käsitellään jo olemassa olevan yrityksen näkökulmasta ja tarpeista käsin. Tavoitteena on kuvata liiketoimintasuunnitelman päivittämisen vaikutuksia liiketoiminnan kehittämisessä sekä esitellä tähän kehittämiseen soveltuvia työkaluja. Tutkimus toteutetaan toimintatutkimuksena. Tutkimuksen empiirinen osa käynnistyy case-yrityksenä olevan Acon Finland Oy:n koko henkilökunnalle tehtävällä pilotti kyselyllä painopistealueiden löytämiseksi. Varsinainen tutkimus toteutetaan yrityksen omistaja-johtajille kanssa käytävillä teemahaastatteluilla. Tutkimuksen tuloksena saatiin työkaluja yrityksen toiminnan analysoimiseen ja kehittämiseen. Teoreettisten työkalujen avulla havaittiin case-yrityksessä lukuisia kehittämiskohteita ja muutostarpeita sekä suuntaviivoja muutoksen suunnalle.

Tuulivoimalan generaattorin roottorin valmistuksen ja valmistuskustannusten arviointi

Diplomityössä on käsitelty tuulivoimalan generaattorin roottorin valmistusta ja magneettien kiinnitystä. Työ on osa projektia, jonka tarkoituksena on ollut tuottaa kohdeyritykselle vaihtoehtoinen tuulivoimalan generaattorin roottorirakenne. Työhön on koottu projektissa käsitellyt asiat roottorin valmistustekniikan osalta. Työssä on selvitetty kustannuksien kannalta paras vaihtoehto roottorin valmistamiseksi sisältäen kuljetukset ja magneettien kokoonpanon. Valmistusmenetelminä on vertailtu hitsausta ja valamista. Magneettien osalta tarkasteltiin uuden vaihtoehtoisen kiinnitysmenetelmän tuomia säästöjä nykyiseen ratkaisuun verrattuna. Uusien roottorien kustannuksia on verrattu nykyiseen rakenteeseen. Tutkimusmenetelminä on käytetty projektiryhmän palavereja, haastatteluja ja kirjallisuusselvityksiä. Lopputuloksena kohdeyritykselle luotiin uusi roottorikonsepti, jossa yhdistyvät edullisempi roottorin valmistus ja magneettien kiinnitys. Roottorin valmistaminen valamalla osoittautui selvästi edullisemmaksi kuin hitsaaminen levyistä. Magneettien kiinnitystä yksinkertaistettiin käyttämällä seostettuja magneetteja ja magneettikehyksiä. Roottorin konstruktiomuutoksien avulla mahdollistettiin suurempi magneettien määrä, joka mahdollistaa suuremman tehontuoton.

Mallin kautta opitun tunnustamiseen

Kirjallisuusarvostelu