A Method for reducing throughput-time in industrial electronics

Lyhyet toimitusajat tuovat yrityksille kilpailuetua nopeasti muuttuvassa teollisuusympäristössä. Tämän diplomityön ensisijaisena tavoitteena on löytää kirjallisuuden avulla yrityksen käyttöön soveltuva menetelmä, joka soveltuu systemaattiseen läpimenoaikojen lyhentämiseen. Tärkeää on myös varmistaa valitun menetelmän soveltuvuus kohdeyrityksen ympäristöön. Työn toisena tavoitteena on ymmärtää, että minkälaisella panostuksella yhden päivän läpimenoaika voidaan saavuttaa. Kirjallisuustutkimuksen avulla on valittu tarkoitukseen sopiva toimintamalli. Menetelmä on testattu yhdellä tuotantolinjalla ja saadut tulokset sekä palaute osoittavat, että se näyttäisi soveltuvan kohdeyrityksen käyttöön. Tuotantolinjalle on tehty toimintasuunnitelma yhden päivän toimitusajan saavuttamiseksi vuoden 2013 aikana. Haasteen laajuutta koko kohdeyrityksessä on tutkittu erillisessä ideointisessiossa. Session tulosten perusteella on tehty prioriteettilista, joka antaa käsityksen toimitusajan merkittävän lyhentämisen vaatimuksista. Yleisesti ottaen kysynnän vaihtelun hallinta on suurin haaste, mutta useita ratkaisuvaihtoehtoja tämän hallitsemiseksi on tunnistettu.

Time-based competitiveness in Brazil: whys and hows

The objective of the paper is to report research carried out over two years aiming at developing a framework to support the management of manufacturing organizations for whom reducing throughput time is strategically important, either because they compete based on short lead times or because they choose to pursue other objectives such as cost reduction by means of reducing their manufacturing cycle times. A step-by-step method is proposed based on the analyses of a number of Brazilian best practice cases (all manufacturing companies and all part of large multi-national corporations) and on the relevant literature.

Análise e melhoria da produtividade numa empresa do sector de componentes de automóveis

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial

Estimating parameters for generalized mass action models using constraint propagation.

As modern molecular biology moves towards the analysis of biological systems as opposed to their individual components, the need for appropriate mathematical and computational techniques for understanding the dynamics and structure of such systems is becoming more pressing. For example, the modeling of biochemical systems using ordinary differential equations (ODEs) based on high-throughput, time-dense profiles is becoming more common-place, which is necessitating the development of improved techniques to estimate model parameters from such data. Due to the high dimensionality of this estimation problem, straight-forward optimization strategies rarely produce correct parameter values, and hence current methods tend to utilize genetic/evolutionary algorithms to perform non-linear parameter fitting. Here, we describe a completely deterministic approach, which is based on interval analysis. This allows us to examine entire sets of parameters, and thus to exhaust the global search within a finite number of steps. In particular, we show how our method may be applied to a generic class of ODEs used for modeling biochemical systems called Generalized Mass Action Models (GMAs). In addition, we show that for GMAs our method is amenable to the technique in interval arithmetic called constraint propagation, which allows great improvement of its efficiency. To illustrate the applicability of our method we apply it to some networks of biochemical reactions appearing in the literature, showing in particular that, in addition to estimating system parameters in the absence of noise, our method may also be used to recover the topology of these networks.

Teleoperaattorinlaajakaistaviankorjauksen tehostaminen

Työssä tutkittiin voidaanko helpdesk-asiantuntijoille kehitetyn asiantuntijan ja tietojärjestelmän väliseen dialogiin ja puumaiseen ongelmanratkaisulogiikkaan perustuvan tukijärjestelmän käytöllä tehostaa laajakaistaliittymäviankorjausta. Työ selvitti dialogi-työkalun käyttöönoton jälkeisen vuoden seurantajakson aikana helpdeskin ongelmanratkaisuasteen ja liittymäviankorjausprosessin kehitystä sekä arvioi prosessin tehostumisen vaikutusta palvelun laatuun. Seurantajakson aikana helpdeskissä päätettyjen asiakaskontaktien määrä kasvoi merkittävästi, viankorjausprosessin keskimääräinenläpimenoaika lyhentyi ja vikailmoituksen kohdentamistarkkuus oikeaan työjonoon parani. Prosessin tehostumista kuvaavien mittareiden muutos on tilastollisesti erittäin merkitsevä. Dialogi-työkalulla voidaan tehostaa laajakaistaliittymien viankorjausprosessia merkittävästi ja vaikuttaa joiltain osin myös palvelun laatuun.

Production Control Principles in Printed Wiring Board Fabrication

Työn tavoitteena oli kuvata piirilevyvalmistaja Aspocomp Oy:n Espoon tehtaan tämän hetkinen tuotannonohjausperiaate ja tunnistaa siinä esiintyvät puutteet sekä kehittää vaihtoehtoinen tuotannonohjausperiaate piirilevyvalmistukseen. Vaihtoehtoisen ohjausperiaatteen lähtökohtana oli tuotannonohjauksen sopeuttaminen vaativaan ja jatkuvasti muuttuvaan liiketoimintaympäristöön. Työn teoreettinen osa keskittyi tuotannonohjauksen eri lähestymistapoihin. Kirjallisuuskatsauksessa esitetään eri tuotannonohjausperiaatteiden keskeiset sisällöt, jotka muodostavat rungon toimivalle tuotannonohjauskäytännölle. Työn kokeellinen osa keskittyi Espoon piirilevytehtaan tuotannonohjausperiaatteen selvittämiseen. Espoon piirilevytehtaan nykyisessä tuotannonohjausperiaatteessa havaittujen ongelmakohtien ja liiketoimintaympäristön vaatimusten perusteella kehitettiin vaihtoehtoinen tuotannonohjaustapa. Vaihtoehtoisen tuotannonohjaustavan päämääränä oli läpimenoajan lyhentäminen sekä tuotannon parempi hallittavuus. Vaihtoehtoinen toimintamalli tavoitteiden saavuttamiseksi perustuu pullonkaulateoriaan, jossa keskeisin muutos nykyiseen toimintamalliin oli puolivalmisteiden varastointi toimitusajan lyhentämiseksi sekä tuotantovolyymin heilahdusten vaikutusten vähentämiseksi. Työn kokeellisessa osassa ilmeni, että kysynnän muutokset ja kapasiteetin suunnittelun puute aiheuttivat ongelmia piirilevytehtaan tuotannonohjauksessa.

Induktiokoneiden vyyhdenvalmistuksen ja kääminnän tulevaisuuden kapasiteettia sekä läpimenoajan lyhenemistä tukeva layout

Tämä insinöörityö tehtiin ABB Oy:n Pitäjänmäen konetehtaan Sähkökoneet -yksikölle. Työssä suunniteltiin Induktiokoneiden vyyhdenvalmistuksen ja kääminnän tulevaisuuden kapasiteettia sekä läpimenoajan lyhenemistä tukeva layout. Työssä kiinnitettiin huomiota myös järkeviin materiaalivirtoihin sekä työturvallisuuden parantamiseen. Työ aloitettiin kartoittamalla vyyhdenvalmistusten ja käämintöjen tilanne sekä tutkittiin tulevaisuudelle ennustettu kuormitus. Kartoituksen perusteella mietittiin, mitä välttämättömiä muutoksia tarvitsee tulevaisuudessa tehdä työtapojen, koneiden ja työpisteiden suhteen. Läpimenoaikoja tutkittiin ja mietittiin keinoja sen lyhentämiseksi. Edellä mainittujen perusteella lähdettiin suunnittelemaan layout, joka toteuttaisi kaikki vaaditut kriteerit mahdollisimman kattavasti. Työn tuloksena syntyi layout-ehdotus, joka kattaa vaaditut kriteerit käytössä oleviin tiloihin ja niiden sijaintiin nähden parhaalla mahdollisella tavalla. Tämä ehdotus on varsin varteenotettava, mikäli tuotantokäyttöön suunniteltu käsieristyskone ei sovellu sille tarkoitettuun käyttötarkoitukseen, eikä näin ollen tule tuotantokäyttöön. Tällä layoutilla on mahdollista parantaa työturvallisuutta raskaiden taakkojen kuljetusten vähentyessä, lyhentää läpimenoaikoja turhien siirtelyiden poistuttua ja tehdä materiaalivirroista loogisia. Näillä parannuksilla varmistuisi tulevaisuuden kuormituksen läpimenon kyseisillä osastoilla. Tästä lopputyöstä on hyötyä ABB:llä käynnissä olevalle vyyhdenvalmistus projektille, jonka tehtävänä on kehittää vyyhdenvalmistusta. Tämän lisäksi projektin tarkoituksena on miettiä vyyhdenvalmistukselle uusi layout, mikäli se nähdään tarpeelliseksi. Tekemäni kartoitus, layout ja parannusehdotukset ovat tarpeellisena pohjatietona tämän projektin edetessä. Tekemiäni parannusehdotuksia on jo osittain otettu käyttöön vyyhdenvalmistuksessa. Parannusehdotuksiani tullaan vyyhdenvalmistuksessa toteuttamaan, kokeilemaan ja kehittämään eteenpäin vielä jatkossakin.

Koneinvestoinnin suunnittelu valmistavaan teollisuuteen

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutustua ohutlevyjen nykyaikaisiin koneellisiin leikkausmenetelmiin ja tutkia niiden soveltuvuutta yrityksen tarpeisiin. Kohdeyrityksessä investoinnin tarve jakautui tuottavuusinvestoinnin, korvausinvestoinnin ja strategisen investoinnin kesken. Tavoitteena oli luoda investointipolku, jonka avulla poissuljettiin menetelmät, jotka eivät soveltuneet yrityksen tuotantoon. Työn kirjallisuusosuudessa tarkastellaan teoriatietoja, jotka liittyvät yleisesti nykyaikaisiin ohutlevyjen leikkausmenetelmiin sekä investointiprojektin suunnitteluun ja toteutuksen teoriaan. Lisäksi käsitellään investointeihin liittyviä kannattavuus- ja kustannuslaskennan perusperiaatteita. Työn empiirisessä osassa selvitettiin yrityksen ohutlevyosien valmistuksen periaatteita nykytila-analyysin avulla. Tämän perusteella määritettiin nykyaikaisista markkinoilla olevista menetelmistä yritykselle soveltuvin. Tutkimuksen perusteella laserleikkaus oli menetelmistä soveltuvin. Perusinvestoinniltaan laser oli vaihtoehtoisista menetelmistä kallein, mutta se soveltui käytettävyyden, tehokkuuden, joustavuuden ja muiden ominaisuuksiensa perusteella parhaiten tuotannon tarpeisiin. Työn merkittävimmät tulokset osoittivat, että investoinnin kannattavuus riippui koneelle saatavasta käyttösuhteesta. Uusien koneiden tehokkuus lyhentäisi tuotannon läpimenoaikoja, mutta ilman riittävää kapasiteetin käyttöastetta kappaleiden omakustannusarvo nousisi. Lopputulokset ja suositukset on esitetty työn lopussa.

Welding development of crane main girder

Konecranes Corporation manufactures huge steel structures in 16 factories worldwide, in which the environment and quality varies. The company has a desire to achieve the same weld quality in each factory, regardless of the manufacturing place. The main subject of this master’s thesis was to develop the present box girder crane welding process, submerged arc welding and especially the fillet welding. Throughput time and manufacturing costs can be decreased by welding the full penetration fillet weld without a bevel, changing present groove types for more appropriate ones and by achieving the desired weld quality on the first time. Welding experiments of longitudinal fillet welding were made according to the present challenges, which the manufacturing process is facing. In longitudinal fillet welding tests the main focus was to achieve full penetration fillet weld for 6, 8 and 10 millimeters thick web plates with single and twin wire submerged arc welding. Full penetration was achieved with all the material thicknesses, both with single and twin wire submerged arc welding processes. The main problem concerning the weld was undercutting and shape of the weld bead. The question about insufficiency of presently used power sources with twin wire was risen up during testing, due to the thicknesses that require high welding current. Bigger power source is required when box girders are welded nonstop, if twin wire is used. For single wire process the penetration was achieved with significantly less amperage than with twin wire.

Lohkovalmistuksen läpimenoaikojen tarkastelu ja kehittäminen työntutkimuksen avulla

Tutkimus tehtiin STX Finlandin Turun telakalle osana suurempaa kehitysohjelmaa, joka tähtää läpimenoaikojen lyhentämiseen ja kilpailukyvyn paranemiseen. Työntutkimuksesta saatujen tietojen avulla toimintaa pyritään kehittämään tuottavammaksi ja läpimenoaikaa lyhyemmäksi. Työssä pyrittiin löytämään valmistusteknillisiä keinoja läpimenoajan lyhentämiseksi käyttäen hyväksi Lean-ajattelutapaa. Mittaustuloksista voidaan nähdä, miten aika jakaantuu lohkonkoonnissa ja mihin aikaa hukataan. Tuloksista huomataan, että lisäarvoa tuottavan työn osuutta työajasta voidaan lisätä. Kasvattamalla jalostavan työn osuutta voidaan tuotannosta tehdä tehokkaampaa ja läpimenoaikaa lyhentää. Tuloksista selviää, minkälaisia Lean-ajattelutavan hukkia työvaiheet sisältävät ja kuinka paljon aikaa niihin kuluu. Tutkimus tehtiin tunnettuja työntutkimuksen keinoja hyväksikäyttäen. Käytössä oli havainnointitutkimus sekä ajankäyttötutkimus. Havainnointitutkimuksen avulla saatiin selville tuotannon epäkohtia. Työntutkimuksen avulla selvisi myös, ettei mekanisointien käyttö hitsauksessa ole riittävällä tasolla. Suuri osa hitsauksesta tehdään manuaalisesti ilman kuljettimia, jolloin paloaikasuhde pysyy matalana. Tuotannossa esiintyvät virheet jäävät liian usein raportoimatta. Tutkimuksessa on esitetty toimintamalli tuotannon epäkohtien raportoinnin toteutukselle. Johtopäätöksinä syntyi kehitysideoita lohkovalmistuksen tehostamiseksi. Tutkimuksen avulla luotiin pohja työntutkimuksen uudelleenkäynnistämiselle. Luotuja työntutkimuskaavioita voidaan käyttää tulevissa työntutkimuksissa. Johtopäätöksinä syntyi kehitysideoita lohkovalmistuksen tehostamiseksi. Menetelmien avulla lohkovalmistuksen läpimenoaikaa saadaan tehostettua.

Animal Guts as Ideal Chemical Reactors: Maximizing Absorption Rates

I solved equations that describe coupled hydrolysis in and absorption from a continuously stirred tank reactor (CSTR), a plug flow reactor (PFR), and a batch reactor (BR) for the rate of ingestion and/or the throughput time that maximizes the rate of absorption (=gross rate of gain from digestion). Predictions are that foods requiring a single hydrolytic step (e.g., disaccharides) yield ingestion rates that vary inversely with the concentration of food substrate ingested, whereas foods that require multiple hydrolytic and absorptive reactions proceeding in parallel (e.g., proteins) yield maximal ingestion rates at intermediate substrate concentrations. Counterintuitively, then, animals acting to maximize their absorption rates should show compensatory ingestion (more rapid feeding on food of lower concentration), except for the lower range of diet quality fur complex diets and except for animals that show purely linear (passive) uptake. At their respective maxima in absorption rates, the PFR and BR yield only modestly higher rates of gain than the CSTR but do so at substantially lower rates of ingestion. All three ideal reactors show milder than linear reduction in rate of absorption when throughput or holding time in the gut is increased (e.g., by scarcity or predation hazard); higher efficiency of hydrolysis and extraction offset lower intake. Hence adding feeding costs and hazards of predation is likely to slow ingestion rates and raise absorption efficiencies substantially over the cost-free optima found here.

Seasonal Variability in the Bacteriolytic Capacity of the Deposit Feeder Arenicola Marina: Environmental Correlates

Although deposit-feeding macrofauna consume and digest sedimentary bacteria, it is unclear whether feeding rates and digestion efficiencies are high enough to significantly impact the composition and abundance of bacteria in marine sediments. It is likely that both feeding rates and efficiency of digestion vary markedly through space and time. We used a turbidimetric assay to compare the rate of bacteriolysis by digestive fluids collected seasonally from the deposit-feeding polychaete Arenicola marina. Under standardized, experimental conditions, bacteriolytic rates represent concentrations of lytic agents. This concentration was found to vary significantly throughout the year (p = 0.001), showing greater than a 2x range. Lytic agent concentration was positively correlated with bioavailable amino acid concentrations in the surface sediment (r = 0.85, p = 0.03) but showed no apparent relationship to other proxies for food resources (e.g, chl a), sediment temperature, or gut throughput time. In vitro, temperature has been shown to have a strong positive influence on bacteriolytic rate. Temperature has no influence, however, on the in situ concentration of lytic agent in gut fluids, thus it appears that compensation for this temperature dependence is unimportant. These findings, combined with previous kinetics studies with A. marina gut fluids, predict that the quantitative influence of deposit feeding on the microbial ecology of sediments will exhibit clear seasonal variation.

A first attempt of geographically-distributed Multi-scale integrated analysis of societal and ecosystem metabolism (MuSIASEM): mapping human time and energy throughput in metropolitan Barcelona

This study presents a first attempt to extend the “Multi-scale integrated analysis of societal and ecosystem metabolism (MuSIASEM)” approach to a spatial dimension using GIS techniques in the Metropolitan area of Barcelona. We use a combination of census and commercial databases along with a detailed land cover map to create a layer of Common Geographic Units that we populate with the local values of human time spent in different activities according to MuSIASEM hierarchical typology. In this way, we mapped the hours of available human time, in regards to the working hours spent in different locations, putting in evidence the gradients in spatial density between the residential location of workers (generating the work supply) and the places where the working hours are actually taking place. We found a strong three-modal pattern of clumps of areas with different combinations of values of time spent on household activities and on paid work. We also measured and mapped spatial segregation between these two activities and put forward the conjecture that this segregation increases with higher energy throughput, as the size of the functional units must be able to cope with the flow of exosomatic energy. Finally, we discuss the effectiveness of the approach by comparing our geographic representation of exosomatic throughput to the one issued from conventional methods.

Detection of metabolite induction in fungal co-cultures on solid media by high-throughput differential ultra-high pressure liquid chromatography-time-of-flight mass spectrometry fingerprinting.

Access to new biological sources is a key element of natural product research. A particularly large number of biologically active molecules have been found to originate from microorganisms. Very recently, the use of fungal co-culture to activate the silent genes involved in metabolite biosynthesis was found to be a successful method for the induction of new compounds. However, the detection and identification of the induced metabolites in the confrontation zone where fungi interact remain very challenging. To tackle this issue, a high-throughput UHPLC-TOF-MS-based metabolomic approach has been developed for the screening of fungal co-cultures in solid media at the petri dish level. The metabolites that were overexpressed because of fungal interactions were highlighted by comparing the LC-MS data obtained from the co-cultures and their corresponding mono-cultures. This comparison was achieved by subjecting automatically generated peak lists to statistical treatments. This strategy has been applied to more than 600 co-culture experiments that mainly involved fungal strains from the Fusarium genera, although experiments were also completed with a selection of several other filamentous fungi. This strategy was found to provide satisfactory repeatability and was used to detect the biomarkers of fungal induction in a large panel of filamentous fungi. This study demonstrates that co-culture results in consistent induction of potentially new metabolites.

Discovery of a 29-gene panel in peripheral blood mononuclear cells for the detection of colorectal cancer and adenomas using high throughput real-time PCR.

Colorectal cancer (CRC) is the second leading cause of cancer-related death in developed countries. Early detection of CRC leads to decreased CRC mortality. A blood-based CRC screening test is highly desirable due to limited invasiveness and high acceptance rate among patients compared to currently used fecal occult blood testing and colonoscopy. Here we describe the discovery and validation of a 29-gene panel in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) for the detection of CRC and adenomatous polyps (AP). Blood samples were prospectively collected from a multicenter, case-control clinical study. First, we profiled 93 samples with 667 candidate and 3 reference genes by high throughput real-time PCR (OpenArray system). After analysis, 160 genes were retained and tested again on 51 additional samples. Low expressed and unstable genes were discarded resulting in a final dataset of 144 samples profiled with 140 genes. To define which genes, alone or in combinations had the highest potential to discriminate AP and/or CRC from controls, data were analyzed by a combination of univariate and multivariate methods. A list of 29 potentially discriminant genes was compiled and evaluated for its predictive accuracy by penalized logistic regression and bootstrap. This method discriminated AP >1cm and CRC from controls with a sensitivity of 59% and 75%, respectively, with 91% specificity. The behavior of the 29-gene panel was validated with a LightCycler 480 real-time PCR platform, commonly adopted by clinical laboratories. In this work we identified a 29-gene panel expressed in PBMC that can be used for developing a novel minimally-invasive test for accurate detection of AP and CRC using a standard real-time PCR platform.