The holistic military capability life cycle model

Abstract - This paper reviews existing military capability models and the capability life cycle. It proposes a holistic capability life-cycle model (HCLCM) that combines capability systems with related capability models. ISO 15288 standard is used as a framework to construct the HCLCM. The HCLCM also shows how capability models and systems relate to each other throughout the capability life cycle. The main contribution of this paper is conceptual in nature. The model complements the existing, but still evolving, understanding of the military capability life cycle in a holistic and systemic way. The model also increases understanding and facilitates communication among various military capability stakeholders.

Evaluating land-use related environmental impacts of biomass value chains for decision-support : Comparison and testing of methodologies proposed for environmental life cycle assessment

Life cycle assessment (LCA) is one of the most established quantitative tools for environmental impact assessment of products. To be able to provide support to environmentally-aware decision makers on environmental impacts of biomass value-chains, the scope of LCA methodology needs to be augmented to cover landuse related environmental impacts. This dissertation focuses on analysing and discussing potential impact assessment methods, conceptual models and environmental indicators that have been proposed to be implemented into the LCA framework for impacts of land use. The applicability of proposed indicators and impact assessment frameworks is tested from practitioners' perspective, especially focusing on forest biomass value chains. The impacts of land use on biodiversity, resource depletion, climate change and other ecosystem services is analysed and discussed and the interplay in between value choices in LCA modelling and the decision-making situations to be supported is critically discussed. It was found out that land use impact indicators are necessary in LCA in highlighting differences in impacts from distinct land use classes. However, many open questions remain on certainty of highlighting actual impacts of land use, especially regarding impacts of managed forest land use on biodiversity and ecosystem services such as water regulation and purification. The climate impact of energy use of boreal stemwood was found to be higher in the short term and lower in the long-term in comparison with fossil fuels that emit identical amount of CO2 in combustion, due to changes implied to forest C stocks. The climate impacts of energy use of boreal stemwood were found to be higher than the previous estimates suggest on forest residues and stumps. The product lifetime was found to have much higher influence on the climate impacts of woodbased value chains than the origin of stemwood either from thinnings or final fellings. Climate neutrality seems to be likely only in the case when almost all the carbon of harvested wood is stored in long-lived wooden products. In the current form, the land use impacts cannot be modelled with a high degree of certainty nor communicated with adequate level of clarity to decision makers. The academia needs to keep on improving the modelling framework, and more importantly, clearly communicate to decision-makers the limited certainty on whether land-use intensive activities can help in meeting the strict mitigation targets we are globally facing.

Supply base development for life-cycle business

Yritysten liiketoimintamallit ovat jatkuvan kehityksen kohteena. Viimeisinä vuosina valmistavien yhtiöiden kiinnostus huolehtia asiakkaistaan koko tuotteen elinkaaren aikana ja tarjota erilaisia palveluita asiakkailleen on kasvanut. Tämän palvelujen laajentumisen myötä myös vaateet yrityksen omaa toimittajakenttää kohtaan ovat muuttuneet. Yritykset eivät kykene tuottamaan kaikkia tuotteistamiaan palveluja itse, jolloin yrityksen toimittajakenttä ja sen kyvykkyydet tuottaa tarvittavia palveluita ovat avainasemassa yrityksen menestystekijänä. Tämän työn teoriaosuudessa on esitelty toimittajakentän hallinnan perusteorioita. Kirjallisuus osuuden lisäksi työssä on hyödynnetty toimintatutkimusta kohdeyrityksessä. Tässä diplomityössä on tutkittu mahdollisia keinoja kehittää organisaation omaa toimintaa ja sekä yrityksen toimittajakenttää niin, että se tukee liiketoimintamallin kehitystä koneenrakennusyrityksestä kohti elinkaariliiketoimintaa. Työssä esitetyt keinot voidaan ottaa käyttöön, joko yksitellen tai kokonaisuutena.

Effects of life cycle profits on the profitability of industrial heavy duty cranes

The goal of the thesis was to investigate how much after-sales profits a crane sale generates over the life cycle of the crane and the effects of these after-sales profits on the overall profitability of the crane. The thesis utilizes theories about life cycle costing from an equipment and service supplier’s point of view. However, instead of costs, the thesis is focused on the life cycle after-sales profits from maintenance services and spare parts provided for the sold crane. The case study approach was chosen and a total of five cranes from three different segments were investigated. An eight-step life cycle profit calculation model was developed in order to analyze the chosen cases’ life cycle profits systematically. The results of the investigation suggest that the life cycle after-sales profits are significant in value. In the case analyses they accounted for between 20% and 44% of the overall life cycle profits of the case cranes. The after-sales profits should be taken into account already in the pricing when offering a crane to a customer.

Life cycle management of TVO nuclear power plant

Tämä diplomityö tutkii eri elinkaarihallinnan menetelmiä ja vertaa niitä TVO:n menetelmiin. Lisäksi TVO:n prosessin ongelmakohdat tunnistetaan ja niihin esitetään ratkaisuja. Vertailukohteina toimii ydinvoimateollisuuden lisäksi vesivoima, fossiiliset voimalaitokset sekä paperiteollisuus. Sähkön hinnan jatkaessa laskuaan on elinkaariajattelusta tullut ajankohtaista myös ydinvoimayhtiöille. Ydinvoimalaitoksien pitkän suunnitellun käyttöiän ansiosta laitoksen elinkaaren aikana voi tapahtua useita asioita, jotka vaikuttavat laitoksen investointitarpeisiin. Turvallisen sähköntuotannon varmistamiseksi eri laitososia on joko muokattava tai uusittava. Elinkaariajatteluun kuuluu tehokas laitoksen kunnon valvonta, laitoksen ikääntymiseen vaikuttavien ilmiöiden tunnistaminen, sekä ikääntymistä hillitsevien toimenpiteiden pitkän tähtäimen suunnittelu. Hyvällä ennakkosuunnittelulla pyritään varmistamaan se, että laitoksella voidaan tuottaa sähköä koko sen jäljellä olevan käyttöiän aikana. Kun tarpeiden tunnistus ja suunnittelu tehdään hyvissä ajoin mahdollistetaan myös investointien optimointi. Paras hyöty pyritään saamaan ajoittamalla oikeat investoinnit oikeaan aikaan.

Elinkaarilaskenta prosessiteollisuudessa

Elinkaarilaskenta on vielä melko vähän tutkittu aihealue. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää haastatteluiden avulla prosessiteollisuuden toimijoiden näkemyksiä elinkaarilaskennasta sekä selvittää, käytetäänkö elinkaarilaskentaa muiden laskentamenetelmien rinnalla. Tarkoituksena on myös tutkia elinkaarilaskennan tulevaisuuden näkymiä ja elinkaarilaskentaan liittyvän tietämyksen hallinnan eri tyispiirteitä. Elinkaaren aikaisten kustannusten tarkastelu lisää yritysten tietoutta tuotteen, prosessin tai palvelun aiheuttamista kokonaiskustannuksista. Tietämyksen laajentuminen mahdollistaa muun muassa tehokkaamman ja tarkemman päätöksen teon. Elinkaarilaskennalle tyypilliset pitkät tarkasteluajanjaksot aiheuttavat tietämyksen hallinnalle suuria haasteita. Laskelmissa tarvittavan tiedon keruu onkin aikaa ja resursseja kuluttavaa. Tällä hetkellä elinkaarilaskenta ei ole laajalti käytössä. Yritykset ovat kuitenkin kiinnostuneita sen tuomista mahdollisuuksista ja uskovat, että sille on tarvetta tulevaisuudessa. Tutkimuksen pohjalta voidaankin todeta, että tietoisuus elinkaari laskennasta on kasvamassa ja sen käyttö yleistymässä.

Kiinteistön investointi- ja elinkaarikustannusten hallinnan työkalut

Tämän työntavoitteena oli tutkia kiinteistöjen investointi- ja elinkaarikustannusten hallinnan tilannetta. Tavoitteeseen pääsemiseksi pyrin selvittämään, missä määrin rakennusala käyttää erilaisia ohjelmistoja, mitä nämä ohjelmistot ovat ja minkälaiset ovat mahdollisuudet kehittää tähän tarkoitukseen sopiva ohjelmistotyökalu. Teoriaosa koostuu kiinteistöliiketoimintaan liittyvistä peruskäsitteistäsekä laskentamenetelmistä. Empiirisessä osassa esitellään tutkimusmenetelmät jaanalysoidaan tulokset. Tutkimus toteutettiin käyttämällä kirjallista kyselyä sekä asiantuntijahaastatteluita. Kirjallinen kysely toimi runkona haastatteluille. Kyselyllä kartoitettiin olemassa olevien ohjelmistotyökalujen lukumäärä. Haastattelujen avulla pyrittiin saamaan selville, mitkä ohjelmistojen osiot ja ominaisuudet olisivat käyttäjän kannalta olennaisia. Tutkimuksen tärkeimpänä tuloksena voidaan pitää sitä, että olemassa olevien työkalujen lisäksi ei näyttänyt olevan juurikaan tarvetta kehittää uusia työkaluja kiinteistökustannusten hallintaan. Ohjelmistotyökaluja löydettiin kolmetoista, joista kaksitoista soveltui elinkaarikustannusten laskentaan. Sellaisia ohjelmatyökaluja, jotka olisivat vastanneet asiantuntijahaastateltavien tarpeita, ei löytynyt. Tutkimustulokset osoittavat kuitenkin selvästi, että kehitysmahdollisuudet ovat olemassa ja ongelmaon helposti ratkaistavissa yhdistelemällä eri ohjelmistojen ominaisuuksia.

Paperiteollisuuden prosessinostureiden elinjaksokustannuslaskenta

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka paljon paperi- ja kartonkikoneiden prosessinosturit aiheuttavat kustannuksia siirrettyä tonnia kohti. Asiaa tarkasteltiin asiakkaan näkökulmasta. Työn lisätavoitteena oli myös pohtia uutta elinjaksokustannuksiin perustuvaa nostopalvelumallia, jossa asiakas maksaa saamastaan hyödystä siirrettyjen tonnien mukaisesti. Elinjaksokustannuslaskentaa (LCC= Life Cycle Cost) hyödynnetään laskettaessa tuotteeseen kohdistuvia kokonaiskustannuksia. Työssä tutkittiin neljää eri prosessinosturia, joiden kustannukset jaettiin investointi-, käyttö-, kunnossapito- ja epäkäytettävyyskustannuksiin. Tämän kustannusten jaottelun perusteella työssä rakennettiin LCC-laskentamalli, jonka avulla nostureiden vuosittaiset kustannukset voitiin määrittää. Työssä tutkittujen neljän nosturin tapauksissa saatiin laaditulla laskentamallilla kokonaiskustannuksiksi 0,50 - 1,00 euroa ja kunnossapitokustannuksiksi 0,07 - 0,14 euroa siirrettyä tonnia kohti. Herkkyysanalyysien tuloksissa laskentakorolla oli kolmessa tapauksessa neljästä suurin vaikutus kokonaistulokseen. Kymmenen prosentinmuutos laskentakorossa vaikutti noin 6 % - 7,5 %:a lopputulokseen. Huoltotuntien määrällä taas oli tutkituista tekijöistä vähiten vaikutusta kokonaistulokseen. Nostopalvelusta luotiin kolmitasoinen. Ylimmällä tasolla asiakkaan ei enää tarvitse omistaa omaa nosturia, vaan asiakas maksaa ainoastaan siirretyistä tonneista. Tarkastelun johtopäätöksenä on, että solmimalla nostopalvelusopimuksen asiakas voi saada paremman ennustettavuuden kunnossapitokustannuksiinsa ja mahdollisuuden säästää omistuskustannuksissa.

Sellupesurin sisäiset vaiheet erottavien komponenttien kehittäminen

Kilpailukyvyn säilyttämiseen tarvitaan jatkuvaa tuotekehitystä ja kustannusten hallintaa. Tietyssä vaiheessa tuotteen elinkaaressa rakenteeseen on tehtävä suuria muutoksia, jotta tuotteesta aiheutuvat elinkaarikustannukset saadaan alhaisemmiksi, niin valmistus- kuin kunnossapitokustannustenkin osalta. Tämä diplomityö käsittelee sellupesurin sisäisiä vaiheita erottavaa tiiviste-elementtiä ja sen kehittämistä. Työssä on pyritty löytämään uusi, elinkaarikustannuksiltaan alhaisempi ratkaisu entisen rakenteen tilalle. Alkuvaiheessa uudelle ratkaisulle ei asetettu juuri minkäänlaisia rajoitteita. Tällä pyrittiin siihen, että myös kaikista innovatiivisimmatkin ideat tulisivat esille ja huomioiduksi. Uusien rakenneratkaisujen ideoinnissa, vertailussa ja valinnassa hyödynnettiin järjestelmällistä koneensuunnitteluprosessia. Työn tuloksena saatiin kehitettyä uusi, kevyempi ja elinkaarikustannuksiltaan edullisempi rakenne. Uuden rakenteen osien määrä saatiin vähennettyä noin kymmenesosaan verrattuna entiseen rakenteeseen ja elinkaarikustannukset saatiin alenemaan noin 32–35 % materiaalista riippuen. Elinkaarikustannuksista tuotteen valmistuskustannukset materiaaleineen pienenivät noin 23–25 % ja kunnossapitokustannukset noin 46–52 %.

Elinkaarikustannusanalyysi teknologiayrityksessä

Työn tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa elinkaarikustannusten laskentasovellus teknologiaympäristössä. Ensin luotiin elinkaarikustannuslaskennalle viitekehys ja työlle teoreettinen pohja kirjallisuuslähteiden perusteella. Varsinainen tutkimus aloitettiin strategisille asiakkaille suunnatulla tutkimuksella heidän käyttämistään sovelluksista elinkaarikustannusten laskentaan, laskennan menetelmistä sekä yhteistyön kannalta oleellisista kustannusparametreista. Lisäksi selvitettiin yrityksen omat tarpeet laskennalle.Seuraavaksi kartoitettiin markkinoilta löytyviä sovelluksia elinkaarikustannusten hallintaan, joista valittiin neljä tarkempaan vertailuun aiemmin selvitettyjen vaatimusten perusteella. Vaihtoehtona harkittiin myös oman laskentasovelluksen kehittämistä, mutta todettiin vertailussa löytyneen valmiin ohjelmiston täyttävän sovellukselle asetetut vaatimukset niin hyvin, ettei oman sovelluksen suunnittelun katsottu olevan tarpeellista.Lopuksi muokattiin valittu sovellus toimimaan tulevassa käyttöympäristössä ja luotiin käytön kannalta oleelliset tietokannat elinkaarikustannusten laskennassa tarvittaville lähtötiedoille. Samalla luotiin myös toimintarutiinit ja jaettiin vastuut sovelluksen tulevaa käyttöä ja tietokantojen päivitystä varten. Tutkimuksen tuloksena saatiin yrityksen käyttöön luotua sekä yrityksen että asiakkaiden vaatimukset täyttävä sovellus elinkaarikustannusten laskentaan.

Statistical Optimum Design of Heat Exchangers

The optimal design of a heat exchanger system is based on given model parameters together with given standard ranges for machine design variables. The goals set for minimizing the Life Cycle Cost (LCC) function which represents the price of the saved energy, for maximizing the momentary heat recovery output with given constraints satisfied and taking into account the uncertainty in the models were successfully done. Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) for the design optimization of a system is presented and implemented inMatlab environment. Markov ChainMonte Carlo (MCMC) methods are also used to take into account the uncertainty in themodels. Results show that the price of saved energy can be optimized. A wet heat exchanger is found to be more efficient and beneficial than a dry heat exchanger even though its construction is expensive (160 EUR/m2) compared to the construction of a dry heat exchanger (50 EUR/m2). It has been found that the longer lifetime weights higher CAPEX and lower OPEX and vice versa, and the effect of the uncertainty in the models has been identified in a simplified case of minimizing the area of a dry heat exchanger.