Diplomityöprojektin lähtökohta, tavoitteet ja vaatimukset

Tämä diplomityö tehtiin Dynaset Oy:n tuotannon tarpeesta. Automaattisella testausjär-jestelmällä tullaan korvaamaan yrityksen hydraulilaitteiden manuaalinen koekäyttöme-netelmä. Koekäytettäviä laitteita ovat Dynaset Oy:n valmistamat hydrauliset korkeapai-nevesipumput, generaattorit, kompressorit, magneetit ja muut yrityksen standardituotteet.

Projektin tavoitteena on automatisoida hydraulilaitteiden nykyiset manuaalisesti tehtävät koekäyttömenetelmät. Testausjärjestelmän tavoitteena on ohjata ja säätää hydrauliko-neikon tilavuusvirtaa sekä järjestelmän painetta automaattisesti konfiguroidun testisek-venssin mukaan. Testausjärjestelmän tarkoitus on tuottaa tarkempia sähköisiä mittausra-portteja sekä asiakkaiden että Dynaset Oy:n tuotekehityksen tarpeisiin. Sähköinen mit-tausraportti sekä nopeuttaa että tarkentaa mittauksia verrattuna koekäyttäjän suorittamiin manuaalisiin mittauksiin. Nykyisin mittauspöytäkirjoja säilytetään kansioissa erillisessä huoneessa, joten sähköiset mittausraportit myös helpottavat mittaustulosten säilyttämistä sekä hyödyntämistä jatkossa.

Testausjärjestelmän tavoitteena on myös nopeuttaa koekäyttöä ja tehostaa laadun varmis-tamista standardisoimalla laitteiden koekäyttö. Laitteen koekäyttö nopeutuu, kun koe-käyttäjän ei tarvitse lukea antureiden mittaustuloksia ja kirjata niitä mittauspöytäkirjaan.

Standardoiduilla testeillä saadaan laatupoikkeamat esiin, jos laitteen suoritusarvot eivät vastaa asetettuja laaturajoja. Vakioiduilla koekäytöllä saadaan myös keskenään vertailu-kelpoisia tuloksia.

Automaattisella testausjärjestelmällä tullaan ohjaamaan hydraulilaitteiden koekäyttöä au-tomaattisesti konfiguroidun testialgoritmin mukaisesti. Laitteelle menevää öljyn tilavuus-virtaa, painetta sekä laitteen kuormitusta ohjataan ja säädetään automaattisella testausjär-jestelmällä. Ydinajatus (katso kuva 1) on pitää laitteelle menevä sisäänmeno (engl. input) ja laitteen kuormitus testialgoritmissa asetetussa arvossa sekä mitata ulostulo (engl. out-put). Tällä tavalla suoritetaan useita mittauksia laitteen koko tehoalueelta (0 – 100 %).

Lopuksi mittaustulosten sekä koekäyttäjän tekemien visuaalisten tarkastusten perusteella määritetään onko laitteen koekäyttö hyväksytty vai hylätty.

Automaattisen testausjärjestelmän toimintaperiaate.

Esimerkiksi hydraulisen korkeapainevesipumpun koekäytössä pumpulle menevän öljyn tilavuusvirta sekä tuotteen kuormitus pidetään vakiona ja ulostulevan veden paine sekä tilavuusvirta mitataan. Kyseinen mittausprosessi suoritetaan muuttamalla laitteen sisään-menoa askelmaisesti pumpun koko tehoalueelta (0–100 %). Pumpun suorituskykyarvot mitataan kunkin askeleen aikana, jolloin sisäänmeno ja kuormitus pidetään lähes vaki-oina.

Automaattisen testausjärjestelmän käyttöönottoprojekti koostuu seuraavista pääosa-alu-eista: hydraulikoneikon modernisoinnin (luku 4.1), testausjärjestelmän kytkentäkaapin (luku 4.2), testisekvenssin konfigurointiohjelman (luku 4.3.1) sekä testausjärjestelmän käyttöliittymän (luku 4.3.2) suunnittelut, korkeapainevesipumppujen kuormituslaitteen esisuunnittelu (luku 4.4) ja suurimpana osa-alueena koko testausjärjestelmän käyttöön-otto (luku 5). Käyttöönkäyttöön-ottoluku sisältää muun muassa antureiden, ohjauslaitteiden, mit-tauskaapin sähkökytkentöjen sekä käyttöliittymän testaukset ja kalibroinnit. Lisäksi lu-vussa 6 lasketaan automaattisen testausjärjestelmän paineen sekä tilavuusvirran mittauk-sen mittausepävarmuudet.

Minun vastuullani oli tässä diplomityöprojektissa hydraulikoneikon modernisoinnin suunnittelu sekä testausjärjestelmän käyttöönoton suorittaminen. Osallistuin myös tes-tisekvenssin konfigurointiohjelman määrittelyyn sekä suunnitteluun. Lisäksi osallistuin testausjärjestelmän käyttöliittymän määrittelyyn ja testaamiseen. Konfigurointiohjelman ja käyttöliittymän suunnittelun päävastuu oli Insolution Oy:lla.

Hydraulikoneikon modernisoinnin suunnittelussa vaatimuksena olivat öljyn tilavuusvir-ran ja paineen proportionaalinen säätö automaattisella testausjärjestelmällä. Laitteiden normaali testaaminen manuaalisella koekäyttömenetelmällä tulee säilyttää, koska auto-maattinen testausjärjestelmä on tarkoitettu niin sanottujen standardituotteiden koekäyt-töihin. Erikoisempien räätälöityjen tuotteiden koekäyttöjä on hankala konfiguroida tietyn testialgoritmin pohjalle, koska laitteen testaamisesta ei ole vielä kertynyt kokemusta. Ma-nuaalisen koekäytön säilyttämisellä on myös etu häiriötilanteissa, jolloin voidaan turvau-tua aiemmin hyväksi todettuihin testimenetelmiin. Näin tuotanto ei seisahdu missään vai-heessa ja vältytään lisäkustannuksilta. Suunnittelussa täytyy siten ottaa huomioon kaksi eri koekäyttömoodia: automaattinen koekäyttö ja manuaalinen koekäyttö. Automaatti-koekäytössä öljyn tilavuusvirtaa ja/tai painetta säädetään automaattisella testausjärjestel-mällä. Manuaalikoekäytössä öljyn tilavuusvirtaa ja painetta ohjataan suoraan hydrauli-koneikolla.

Testausjärjestelmän kytkentäkaapin suunnittelussa päähuomiona ovat mittaus- ja ohjaus-kanavien määrät ja eri signaalityypit, mittausantureiden ja ohjauslaitteiden helppo liitet-tävyys, yhdenmukaisuus, liittimien sijoittelu sekä kytkentästandardin valinta. Mittaus- ja ohjauskanavien lukumäärät ja signaalityypit määritettiin tutustumalla nykyisiin testaus-menetelmiin ja haastattelemalla tuotevastuuryhmistä vastaavia suunnittelijoita. Testaus-järjestelmän kytkentäkaapin suunnittelussa päävastuu oli Dynaset Oy:n Jarno Viitasella ja minä vastasin kaapin lävistyskuvien piirtämisestä sekä jatko kehittelystä.

Testisekvenssin konfigurointiohjelman vaatimuksena oli Excel-ympäristö [1], helppo-käyttöisyys (automaattisuus, näppäily minimiin) sekä mahdollinen laajennettavuus antu-rien ja ohjauslaitteiden osalta. Testisekvenssit muodostetaan konfigurointiohjelmassa, jo-hon haluttiin käyttää Excel-ympäristöä sen yleisyyden, taulukkomaisuuden ja tietojen jä-sentelyominaisuuksien takia (soluihin on helppo viitata pääohjelmasta). Konfiguroin-tiohjelman tuli koostua yhdestä Excel-tiedostosta, jossa määritetään testisekvenssi sekä mittauksessa käytetyt anturit ja ohjauslaitteet. Tulevaisuudessa anturien ja ohjauslaittei-den lisääntyessä niiohjauslaittei-den tiedot ja skaalausparametrit tuli olla helposti lisättävissä järjestel-mään. Konfigurointiohjelmalla luodaan jokaiselle tuotteelle oma konfigurointitiedosto, joka määrittää tuotteen koekäytön etenemisen ja käytetyt mittausanturit sekä ohjauslait-teet. Konfigurointi

Testausjärjestelmää hallitaan selainpohjaisella Inspector-käyttöliittymällä ja sen toteutta-misesta vastasi Insolution Oy. Testausjärjestelmän käyttöliittymän vaatimukset olivat

 helppokäyttöisyys (mahdollisimman vähän näppäilyä),

 viivakoodin ja QR-koodin lukumahdollisuus henkilö- sekä tuotetietojen syöttämi-seen,

 mittausdatan reaaliaikaikkuna,

 sarjatestauksen suorittaminen samanlaisille tuotteille (maksimissaan 8 kpl),

 tuottaa sähköinen mittausraportti tuotteen suoritusarvoista,

 tarjota raporttien tarkastelu mahdollisuus sekä testidatan tarkempi tarkastelumah-dollisuus suoraan käyttöliittymässä suurennustyökalua hyväksi käyttäen sekä

 käyttöliittymän hyvä suorituskyky (sillä selainpohjainen käyttöliittymä asettaa melko suuret rajoitukset ohjelman kuormittavuudelle).

Vuosien saatossa mittaustuloksia syntyy paljon, joten tiedon hallintaan täytyy kiinnittää huomioita niin selain kuin palvelintasollakin. Tiedon lisääntyessä sen hallinnointi ja et-sintä vaikeutuvat.

Testausjärjestelmän käyttöönoton tavoite oli todentaa järjestelmä toimivaksi, jonkun Dy-naset tuotteen osalta, jolloin tiedetään testausjärjestelmän käyttökelpoisuus myös muiden laitteiden testaamista mietittäessä. Käyttöönotossa piti testata koko testausjärjestelmä: an-turit (toiminta + skaalaukset), ohjauslaitteet (toiminta + skaalaukset), sähkökytkennät sekä käyttöliittymä. Käyttöönoton tarkoituksena on varmistaa järjestelmän toimivuus ja

todentaa toteutuneet vaatimukset sekä havaita mahdolliset suunnittelu/ajatusvirheet pro-jektissa. Käyttöönottotestien jälkeen tuotevastuuryhmien suunnittelijoiden on tulevaisuu-dessa helpompi suorittaa testausjärjestelmän käyttöönotto omien tuotteidensa osalta, kun järjestelmän toiminta on todennettu yhdellä tuotteella oikeissa tuotanto-olosuhteissa.