Pulp Fractionation in a Pilot Paper Machine

Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia paperimassan jakautumiseen vaikuttavia tekijöitä paperinvalmistusprosessissa. Työn empiirisen osan tavoitteena on analysoida perälaatikon hienoainepitoisuuden ja paperimassan virtausnopeuden vaikutusta paperimassan jakautumiseen pilottipaperikoneessa, sekä selvittää voidaanko näitä prosessiparametreja optimoimalla saavuttaa merkittävää retention, vedenpoiston ja kaksipuolisuuden parantumista. Työn teoreettinen osa sisältää kirjallisuuskatsauksen märänpään kemiasta ja yhteenvedon aikaisemmasta tutkimuksesta koskien paperimassan jakautumista paperinvalmistusprosessissa. Työn empiirisessä osassa on tutkittu perälaatikon hienoainepitoisuuden ja paperimassan virtausnopeuden vaikutusta retentioon, vedenpoistoon ja paperimassan jakautumiseen Papricanin pilottipaperikoneessa. Analyysissä on käytetty yhteensovitettua dataa, joka on saatu kattavien pilottipaperikonekokeiden ja taulukkolaskentaohjelmalla toteutettujen staattisten simulointimallien avulla. Simulointimalleissa perälaatikon hienoainepitoisuus on 30-55%, sekä paperimassan virtausnopeudet ovat 2470 L/min, 3870 L/min ja 5230 L/min. Muut prosessiparametrit on vakioitu, eikä retentioainetta käytetty. Retentio pilottipaperikoneessa oli 55-82% riippuen perälaatikon hienoainepitoisuudesta ja paperimassan virtausnopeudesta. Perälaatikon hienoainepitoisuuden ja retention välillä oli voimakas negatiivinen korrelaatio. Myös paperimassan virtausnopeuden ja retention välillä oli negatiivinen korrelaatio. Mitä alhaisempi retentio, sitä enemmän hienoainesta kerääntyi systeemiin. Hienoaineen huuhtoutuminen paperirainasta korreloi vedenpoistoon: pienemmällä paperimassan virtausnopeudella enemmän sekä vettä että hienoainetta poistui viirapuolelta, ja suuremmalla paperimassan virtausnopeudella saman verran sekä vettä että hienoainetta poistui rainan molemmilta puolilta. Paras paperirainan kaksipuolisuus saavutettiin korkeilla perälaatikon hienoainepitoisuuksilla (50% ja 55%) suurilla paperimassan virtausnopeuksilla (3870 L/min ja 5230 L/min).

Repeatability ofthe recipe parameters of a corrugated board machine against warp

The warp of corrugated board is the most prevalent quality problem incorrugated board industry. Nowadays corrugators provide high quality board but there often occurs a warp problem within the production of some board grades. One of the main reasons for that are the humidity and the temperature levels of the raw materials. The goal of the research is to find out howthe adjusted corrugator recipe parameters required for appropriate running of the corrugated board are repeatable for the considered board grades, how the temperature and humidity imbalances of the raw material papers influence on the warpformation of the finished board. Furthermore, the solutions for preventing warpof corrugated board are presented in the thesis.

Machine vision measurement system for paper printability assessments

This work had two primary objectives: 1) to produce a working prototype for automated printability assessment and 2) to perform a study of available machine vision and other necessary hardware solutions. The three printability testing methods, IGT Picking,He¬liotest, and mottling, considered in this work have several different requirements and the task was to produce a single automated testing system suitable for all methods. A system was designed and built and its performance was tested using the Heliotest. Working proto¬types are important tools for implementing theoretical methods into practical systems and testing and demonstrating the methodsin real life conditions. The system was found to be sufficient for the Heliotest method. Further testing and possible modifications related to other two test methods were left for future works. A short study of available systems and solutions concerning image acquisition of machine vision was performed. The theoretical part of this study includes lighting systems, optical systems and image acquisition tools, mainly cameras and the underlying physical aspects for each portion.

Scenario method in anticipating future opportunities of e-business in the forest industry

Tutkimuksen tavoitteena on ennakoida liiketoimintaprosessien sähköistymisen kehittymistä käyttämällä skenaariomenetelmää, yhtä laajimmin käytetyistä tulevaisuuden tutkimisen menetelmistä. Tarkastelun kohteena ovat erityisesti tulevaisuuden e-business -ratkaisut metsäteollisuudessa. Tutkimuksessa selvitetään skenaariomenetelmän ominaisuuksia, skenaariosuunnittelun periaatteita sekä menetelmän sopivuutta teknologian ja toimialan muutosten tarkasteluun. Tutkimuksen teoriaosassa selvitetään teknologian muutoksen vaikutusta toimialojen kehitykseen. Todettiin, että teknologisella muutoksella on vahva vaikutus toimialojen muutoksiin, ja että jokainen toimiala seuraa tietynlaista kehitystrajektoria. Yritysten tulee olla tietoisia teknologisen muutoksen nopeudesta ja suunnasta, ja seurata toimialansa kehityksen sääntöjä. Metsäteollisuudessa muutosten radikaali luonne sekä ICT-teknologian nopea kehitys asettavat haasteita liiketoimintaprosessien sähköistämisen kentässä. Empiriaosuudessa luotiin kolme erilaista skenaariota e-busineksen tulevaisuudesta metsäteollisuudessa. Skenaariot perustuvat pääosin aiheen asiantuntijoiden tämän hetkisiin näkemyksiin, joita koottiin skenaariotyöpajassa. Skenaarioiden muodostamisessa yhdistettiin kvalitatiivisia ja kvantitatiivisia elementtejä. Muodostetut kolme skenaariota osoittavat, että e-busineksen vaikutukset tulevaisuudessa nähdään pääosin positiivisina, ja että yritysten tulee kehittyä aktiivisesti ja joustavasti pystyäkseen hyödyntämään sähköisiä ratkaisuja tehokkaasti liiketoiminnassaan.

Kustannustehokkuuteen tähtäävä alihankinnan kehittäminen

Työn tavoitteena oli kehittää metalliteollisuusyrityksen tarpeisiin menetelmä jolla alihankintaa kehitetään kustannustehokkuustavoitteita vastaavaksi. Selkeillä ja avoimilla toimintaperiaatteilla pyritään luomaan edellytykset alihankintaverkoston yritysten kehitykselle ja tehokkaalle osto- ja tuotantopäätöstoiminnalle. Tarve kehittää konepajayrityksen alihankintana teetettävää osavalmistusta on syntynyt kasvu- ja tulostavoitteista. Työn toimeksiantaja, metsäteollisuuden koneenrakennuksen lopputuotevalmistaja, pyrkii selkeyttämään sisäistä tuotantoaan ja nostamaan kapasiteettiaan valmiiden tuotteiden osalta. Näihin tavoitteisiin olennaisena osana kuuluu ydinosaamiseen keskittyminen ja alihankinnan suhteellinen lisääminen. Näin ollen alihankintaprosesseja on kehitettävä toimiviksi ja tehokkaiksi. Työssä on laadittu yrityksen tarpeisiin soveltuva toimintamalli, tavoiteasetannan mukaiseen alihankinnan kehittämiseen. Alihankinnan keskittäminen tuoteryhmittäin on pitkällä aikavälillä molempia osapuolia hyödyttävä valinta. Mallin toimenpiteiden avulla alihankinnan keskittämisellä saavutetaan etuja kustannustehokkuudessa, joustavuudessa sekä alihankintakentän selkeytymisessä.

Retinal Image Analysis Using Machine Vision

The topic of this thesis is studying how lesions in retina caused by diabetic retinopathy can be detected from color fundus images by using machine vision methods. Methods for equalizing uneven illumination in fundus images, detecting regions of poor image quality due toinadequate illumination, and recognizing abnormal lesions were developed duringthe work. The developed methods exploit mainly the color information and simpleshape features to detect lesions. In addition, a graphical tool for collecting lesion data was developed. The tool was used by an ophthalmologist who marked lesions in the images to help method development and evaluation. The tool is a general purpose one, and thus it is possible to reuse the tool in similar projects.The developed methods were tested with a separate test set of 128 color fundus images. From test results it was calculated how accurately methods classify abnormal funduses as abnormal (sensitivity) and healthy funduses as normal (specificity). The sensitivity values were 92% for hemorrhages, 73% for red small dots (microaneurysms and small hemorrhages), and 77% for exudates (hard and soft exudates). The specificity values were 75% for hemorrhages, 70% for red small dots, and 50% for exudates. Thus, the developed methods detected hemorrhages accurately and microaneurysms and exudates moderately.

Model for managing non-core ideas to new companies, products and services in a Finnish forest company

Suomalainen metsäteollisuus on muutoksen partaalla. Uutisissa on nähty miten metsäyrityksen sulkevat tehtaita ja paperikoneita. Suomalaisessa metsäteollisuudessa keskitytään tällä hetkellä lähinnä kulujen alentamiseen ja tuottavuuden parantamiseen. Edellytyssille, että suomalainen metsäteollisuus pysyy kilpailukykyisenä, ovat kuitenkinuudet innovaatiot ja toimialojen välinen yhteistyö. Työn tavoitteena oli luoda toimintamalli UPM-Kymmene Oyj:lle, minkä avulla ydinliiketoimintaan kuulumattomat tuote- ja palveluideat saataisiin hyödynnettyä. Aihe on erittäin ajankohtainen, mikäli halutaan pitää tuotanto jatkossakin Suomessa. Luotumalli painottaa pk-sektorin roolia ja potentiaalia kehittää UPM-Kymmeneltä peräisin olevia ja heidän ydinliiketointaan kuulumattomista tuote ja palveluideoistauusia yrityksiä, tuotteita ja palveluita. Malli edustaa uudenlaista ajattelutapaa ja sen käyttöönotto vaatii perinteisen yrityskulttuurin uudistamista UPM-Kymmenessä.

KPI definition for measuring customer extranet benefits for a forest company

Tutkimuksen tavoitteena oli määrittää hyötyjä, joita Stora Enso on saavuttanut ottamalla käyttöön extranet-järjestelmän, jonka avulla asiakkaat voivat seurata toimitusketjuaan. Tässä tutkimuksessa keskityttiin taloudellisten hyötyjen määrittämiseen ja aineettomien hyötyjen tutkiminen rajattiintyön ulkopuolelle. Samalla tuli kehittää mittarit itsepalveluasteiden laskemiseksi tietyille toiminnoille, joita asiakkaat voivat hyödyntää järjestelmässä. Myös toiminnot, joita järjestelmässä pääasiassa käytetään, tuli määrittää kvantitatiivisen tutkimuksen avulla. Myyntihenkilöstön haastattelut toimivat apuna laskettaessa taloudellisia hyötyjä. Teoriaosuudessa käsitellään yleisesti sähköisiä palveluita erityisesti yritysten välistä kaupankäyntiä koskevalla alueella. Myös toimitusketjua ja tunnusluku mittareiden rakentamista on esitelty yleisellä tasolla teoriaosassa. Työn keskeisimmät tulokset ovat itsepalveluasteiden mittarit, niiden avulla lasketut itsepalveluasteet sekä taloudelliset hyödyt, joita yrityson saavuttanut järjestelmän käyttöönoton jälkeen.

Stability Evaluation of a Paper Machine Wet End

Työssä analysoidaanprosessin vaikutusta paperikoneen stabiiliuteen. Kaksi modernia sanomalehtipaperikonetta analysoitiin ja sen perusteella molemmista prosesseista rakennettiin fysiikan lakeihin perustuvat simulointimallit APROS Paper simulointiohjelmistolla. Työn tavoitteena on selvittää, miten kyseisten koneiden prosessit eroavat toisistaan ja arvioida, miten havaitut erot vaikuttavat prosessien stabiiliuteen. Työssä tarkastellaan periodisten häiriöiden vaimenemista prosessissa. Simuloinnissa herätteenä käytettiin puhdasta valkoista kohinaa, jonka avulla eri taajuistenperiodisten häiriöiden vaimenemista analysoitiin. Prosessien häiriövasteet esitetään taajuuskoordinaatistossa. Suurimmat erot prosessien välillä löytyivät viirakaivosta ja sen sekoitusdynamiikasta. Perinteisen viirakaivon todettiin muistuttavan käyttäytymiseltään sarjaan kytkettyjä ideaalisekoittimia, kun taas pienempitilavuuksisen fluumin todettiin käyttäytyvän lähes kuin putkiviive. Vaikka erotprosessitilavuudessa sekä viirakaivon sekoitusdynamiikassa olivat hyvin selkeät, havaittiin vain marginaalinen ero prosessin välillä periodisten häiriöiden vaimenemisessa, koska erot viiraretentiotasoissa vaikuttivat eniten simulointituloksia. Matalammalla viiraretentiolla operoivan paperikoneen todettiin vaimentavan tehokkaammin prosessihäiriöitä. Samalla retentiotasolla pienempitilavuuksisen prosessin todettiin vaimentavan hitaita prosessihäiriöitä marginaalisesti paremmin. Tutkituista paperikoneista toisella simuloitiin viiraosan vedenpoistomuutoksenvaikutusta viiraretentioon ja paperin koostumukseen. Lisäksi arvioitiin viiraretention säädön toimivuutta. Viiraosan listakengän vedenpoiston todettiin aiheuttavan merkittäviä sakeus- ja retentiohäiriöitä, mikäli sen avulla poistettavan kiintoaineen virtaus tuplaantuisi. Viiraretention säädön todettiin estävän häiriöiden kierron prosessissa, mutta siirtävän ne suoraan rainaan. Retention säädön eikuitenkaan todettu olevan suoranainen häiriön lähde.

Metsäteollisuuden prosessien suunnittelu simulointiympäristössä

Prosessisimulointiohjelmistojen käyttö on yleistynyt paperiteollisuuden prosessien kartoituksessa ja kyseiset ohjelmistot ovat jo pitkään olleet myös Pöyry Engineering Oy:n työkaluja prosessisuunnittelussa. Tämän työn tavoitteeksi määritettiin prosessisimulointiohjelmistojen käytön selvittäminen suomalaisissa paperitehtaissa sekä prosessisimuloinnin tulevaisuuden näkymien arviointi metsäteollisuuden suunnittelupalveluissa liiketoiminnan kehittämiseksi. Työn teoriaosassa selvitetään mm. seuraavia asioita: mitä prosessisimulointi on, miksi simuloidaan ja mitkä ovat simuloinnin hyödyt ja haasteet. Teoriaosassa esitellään yleisimmät käytössä olevat prosessisimulointiohjelmistot, simulointiprosessin eteneminen sekä prosessisimuloinnin tuotteistamisen vaatimuksia. Työn kokeellisessa osassa selvitettiin kyselyn avulla prosessisimulointiohjelmistojen käyttöä Suomen paperitehtaissa. Kysely lähetettiin kaikille Suomen tärkeimmille paperitehtaille. Kyselyn avulla selvitettiin mm, mitä ohjelmia käytetään, mitä on simuloitu, mitä pitää vielä simuloida ja kuinka tarpeellisena prosessisimulointia pidetään. Työntulokset osoittavat, että kaikilla kyselyyn vastanneilla suomalaisilla paperitehtailla on käytetty prosessisimulointia. Suurin osa simuloinneista on tehty konelinjoihin sekä massa- ja vesijärjestelmiin. Tulevaisuuden tärkeimpänä kohteena pidetään energiavirtojen simulointia. Simulointimallien pitkäjänteisessä hyödyntämisessä ja ylläpidossa on kehitettävää, jossa simulointipalvelujen hankkiminen palveluna on tehtaille todennäköisin vaihtoehto. Johtopäätöksenä on se, että tehtailla on tarvetta prosessisimuloinnille. Ilmapiiri on kyselytuloksien mukaan suotuisa ja simulointi nähdään tarpeellisena työkaluna. Prosessisimuloinnin markkinointia, erillispalvelutuotteen lisäksi, kannattaisi kehittää siten, että simulointimallin ylläpito jatkuisi projektin jälkeen lähipalveluna. Markkinointi pitäisi tehdä jo projektin alkuvaiheessa tai projektin aikana. Simulointiohjelmien kirjosta suunnittelutoimiston kannattaa valita simulointiohjelmistoja, jotka sopivat sille parhaiten. Erityistapauksissa muiden ohjelmien hankintaa kannattaa harkita asiakkaan toivomusten mukaisesti.

Elinkaarimallinnuksen periaatteisiin perustuva prosessimalli paperikoneelle

Pääoman tuottavuuden merkitys kasvaa metsäteollisuuden tuottavuuden ja kilpailukyvyn varmistamisessa.Tuottavuuteen vaikuttavat tuotannon määrä sekä tuotannosta saatava hinta johon osaltaan vaikuttaa tuotteen laatu. Näitä tekijöitä voidaan mitata käyttämällä esimerkiksi mallia tuotannon kokonaistehokkuudesta. Tämä työ tarkastelee tuotto-kustannus -mallin soveltuvuutta paperikoneprosessin tuloksentekokyvyn arviointiin. Lisäksi tutkimuksen kohde on elinkaarimallinnuksen periaatteisiin perustuvan mallin tiedontarpeiden arvioinnissa sekä mallilla tuotettavien tulosten selvittämisessä. Työssä käsitellyn mallinnusperiaatteen mukainen prosessimalli mahdollistaa kokonaisnäkemyksen paperikoneprosessin tuottoja ja kustannuksia aiheuttavista tekijöistä. Mallilla saatavien tuloksien tarkkuus riippuu käytettävissä olevista lähtötiedoista. Työn esimerkkimallinnus listaa vähimmäistiedot, joilla paperikoneen tuottoja ja kustannustekijöitä tarkasteleva malli voidaan toteuttaa. Työ osoittaa, että paperikoneella on paljon tuotantoaikaan vaikuttavia häiriötekijöitä, joiden merkittävyys on analysoitava tarkemman mallin rakentamiseksi. Mallin kohdentaminen olemassa olevalle paperikoneelle antaisi riittävästi mittaustietoa ja kokemusperäistä tietoa mallin tarpeisiin. Yksityiskohtaisemman mallin rakentamisella saataneen myös yleisesti paperikoneprosessin tuotantohäiriöihin liittyvää tietoa.

Process Evaluation and Business Process Reengineering in Forest Industry

Pro gradu -tutkielman tavoitteena oli selvittää millaisia muutoksia uusi SAP-pohjainen järjestelmä aiheuttaa metsäteollisuusyrityksen hankinta-prosesseissa ja ostajien työssä. Tilannetta tarkasteltiin myös liiketoiminta-prosessien uudistamisprojektina. Tutkimus oli kvalitatiivinen case-tutkimus, jonka lähteinä olivat haastattelut ja prosessikuvaukset. Hankintaprosessit on pyritty standardisoimaan ja kuvaamaan tarkasti, koska järjestelmä on tarkoitus ottaa vähitellen käyttöön yrityksen kaikissa toimipisteissä. Teoriaosassa käsiteltiin globaalia hankintaa, erilaisia tilauksia, sähköistä liiketoimintaa ja uudistettujen liiketoimintaprosessien käyttöönottoa sekä siihen liittyviä haasteita. Yritys pyrkii kehittämään hankintatoimintaansa ja hyödyntämään kokonsa tuomia mittakaavaetuja, uusi järjestelmä on merkittävä osa tätä kehitystyötä. Haastattelujen perusteella uusi järjestelmä on toivottu ja siihen kohdistuu paljon odotuksia. Järjestelmän käyttöönotto tulee olemaanhaastava tehtävä, koska järjestelmän käyttäjiä on paljon ja loppukäyttäjät tekevät entistä enemmän tapahtumia järjestelmään tilausaloitteiden ja kotiinkutsujenmuodossa. Tehdasostajien roolissa tapahtuu muutoksia, rutiinitilaamisen vähentyessä he toimivat tietoa molempiin suuntiin jakavina linkkeinä keskitetyn hankinta-organisaation ja tehtaan välissä.

Project controlling and risk management in German machine and plant engineering industry

Tutkielman tavoitteena on määritellä projektikontrolloinnin ja - riskijohtamisen roolit ja toiminnot saksalaisissa kone- ja tehdassuunnitteluteollisuusyrityksissä. Tämä on kvalitatiivinen tutkielma, jossa käytetään voimakkaasti kuvailevia metodeita. Materiaali tutkimuksen empiiriseen osaan kerättiin kyselykaavakkeen avulla. Kyselykaavakkeiden tulokset käsiteltiin Microsoft Office Access- ohjelmalla ja analysoitiin Microsoft Office Excel- ohjelmalla ja Pivot table- työkalun avulla. Tutkimustulokset osoittavat, että asianmukaisessa projektikontrollointi- ja riskijohtamismetodien käytössä ja käyttötiheydessä esiintyy puutteita saksalaisissa kone- ja tehdassuunnitteluteollisuusyrityksissä. Tehostamalla ja keskittymällä enemmän projektikontrollointi- ja riskijohtamismetodeihin ja prosesseihin sekä projektien että yritysten suorituskyky paranisi.

Assessing Strategic IT Investments of Forest Industry by Means of the Real Options Approach, Case: Stora Enso

Tutkimuksen päämääränä oli tutkia miten reaalioptiomenetelmä soveltuu metsäteollisuuden strategisten informaatioteknologiainvestointien arvioimiseen. Tässä tutkimuksessa muodostettiin mukautettu reaalioptiosovelluskehys, esiteltyjen reaalioptiosovelluskehyksien perusteella. Valitut investointiehdotukset arvioitiin muodostetun sovelluskehyksen avulla. Tutkimus oli luonteeltaan kvalitatiivinen. Pääasiallisia tiedonlähteitä olivat lehtiartikkelit, GDSS -istunnot ja haastattelut. Tutkimuksen tuloksena selvisi, että reaalioptiomenetelmä sopii metsäteollisuudenstrategisten informaatioteknologiainvestointien arvioimiseen. On kuitenkin huomioitava, että investoinnin suunnitteluprosessin kypsyysaste vaikuttaa reaalioptiomenetelmän soveltamiseen. Tutkimuksessa arvioidut investoinnit ovat investoinnin suunnitteluvaiheen varhaisessa vaiheessa.