Otantamittauksen kehittäminen osana sellutehtaan puunsyöttöä

Työn tavoitteena on selvittää, kuinka kuitupuun otantamittausprosessia voidaan tehostaa osana sellutehtaan puunkäsittelyä toimitusketjun johtamisen keinoin Stora Enson Enocellin tehtaalla. Työssä syvennytään kuitupuun mittauksen perusteisiin ja menetelmiin sekä selvitetään mittausprosessin keskeisimmät ongelmakohdat kohdeympäristössä. Ongelmakohtien ratkaisemiseksi tutustutaan toimitusketjun johtamisen teorioihin, joiden avulla muodostetaan kuvaus parhaasta mahdollisesta vaihtoehdosta uudeksi otantamittausmenetelmäksi. Ensimmäisessä vaiheessa kohdeympäristöksi rajataan Enocellin tehdas, mutta uuden menetelmän laajemman soveltuvuuden selvittämiseksi tarkastellaan työn lopuksi myös muita määrättyjä Stora Enson tehtaita. Työn tuloksena on perusteltu päätelmä siitä, mikä otantamittausmenetelmä on sekä Stora Enson että tutkimuksen teettäjänä toimivan logistiikkapalveluita ja materiaalinkäsittelykoneita tuottavan Mantsinen Group Ltd Oy:n intresseihin parhaiten sopiva. Työn lopuksi annetaan suositukset parhaaksi valitun menetelmän käyttöönoton aikatauluksi ja toimiksi.

Logistics of North-West Russia and Rail Baltica: Standpoints of Private Sector

The main aims of the present report are to describe the current state of railway transport in Russia, and to gather standpoints of Russian private transportation logistics sector towards the development of new railway connection called Rail Baltica Growth Corridor, connecting North-West Russia with Germany through the Baltic States and Poland. North-West Russia plays important role not only in Russian logistics, but also wider European markets as in container sea ports handling is approx. 2.5 mill. TEU p.a. and handling volume in all terminals is above 190 million tons p.a. The whole transportation logistics sector is shortly described as an operational environment for railways – this is done through technical and economic angles. Transportation development is always going in line with economics of the country, so the analysis on economical development is also presented. Logistics integration of the country is strongly influenced by its engagement in the international trade. Although, raw material handling at sea ports and container transports (imports) are blossoming, domestic transportation market is barely growing (in long-term perspective). Thus, recent entrance of Russia into World Trade Organization (WTO) is analyzed theme in this research, as the WTO is an important regulator of the foreign trade and enabler of volume growth in foreign trade related transportation logistics. However, WTO membership can influence negatively the development of Russia’s own industry and its volumes (these have been uncompetitive in global markets for decades). Data gathering in empirical part was accomplished by semi-structured case study interviews among North-West Russian logistics sector actors (private). These were conducted during years 2012-2013, and research compiles findings out of ten case company interviews. Although, there was no sea port involved in the study, most of the interviewed companies relied in European Logistics within significant parts in short sea shipping and truck combined transportation chains (in Russian part also using railways). As the results of the study, it could be concluded that Rail Baltica is seen as possible transport corridor in most of the interviewed companies, if there is enough cargo available. However, interviewees are a bit sceptical, because major and large-scale infrastructural improvements are needed. Delivery time, frequency and price level are three main factors influencing the attractiveness of Rail Baltica route. Price level is the most important feature, but if RB can offer other advantages such as higher frequency, shorter lead times or more developed set of value-added services, then some flexibility is possible for the price level. Environmental issues are not the main criteria of today, but are recognized and discussed among customers. Great uncertainty exists among respondents e.g. on forthcoming sulphur oxide ban on Baltic Sea shipping (whether or not it is going to be implemented in Russia). Rather surprisingly, transportation routes to Eastern Europe and Mediterranean area are having higher value and price space than those to Germany/Central Europe. Border crossing operations (traction monopoly at rails and customs), gauge widths as well as unclear decision-making processes (in Russia), are named as hindering factors. Performance standards for European connected logistics among Russian logistics sector representatives are less demanding as compared to neighbourhood countries belonging to EU.

Silloitushitsauksen robotisointi

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia ja selvittää kuormakoneen takarunkorakenteen silloitushitsauksen robotisointia. Työ päätettiin rajata koskemaan vain tiettyä moduulia takarungosta. Työssä kartoitettiin tarvittava laitteisto, selvitettiin runkomoduulin silloitusajat sekä arvioitiin investoinnin kannattavuutta. Silloituksen suorittavan järjestelmän vaatimuksena oli, että sen tulee asettaa osat paikoilleen hitsauskiinnittimeen ja tehdä tarvittavat silloitushitsaukset automaattisesti. Sopivaksi laitteistoksi osoittautui taloudellisuuden ja toiminnallisuuden näkökulmasta yhdestä kappaleenkäsittely- sekä hitsausrobotista muodostuva järjestelmä. Kappaleenkäsittelijän ohjauksessa käytetään konenäköä sekä osien paikannuksessa että laadunvarmistuksessa. Robotit liikkuvat yhteisellä lineaariradalla, jonka rinnalla on kappaleenkäsittelylaitteistoja hitsauskiinnittimineen. Robotisoinnin käyttöönotolla yhden takarungon moduulien kokoonpanoon ja silloitukseen käytettävä aika pienenee alle puoleen manuaaliseen työhön verrattuna. Näin saavutetaan merkittäviä kustannussäästöjä. Lisäksi hitsauskiinnittimet voivat olla verrattain yksinkertaisia manuaalityöhön verrattuna, jolloin myös säästetään työkaluinvestoinneissa. Robotisointiprojektin jatkotoimenpiteitä ovat laajamittaiset tuotantosimulaatiot layoutin, laitteiston sekä työkiertojen tarkaksi määrittämiseksi. Lisäksi itse tuotetta on muokattava paremmin robottisilloitukseen sopivaksi.

Teollisuusvaihdetehtaan sisälogistiikkajärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Diplomityön tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa tehokas sisälogistinen ratkaisu. Työssä tutkitaan varastonhallintaa ja materiaalivirtojen ohjausta sekä näihin kuuluvia prosesseja. Myös toimintaa pyritään tehostamaan. Työssä käytetään konstruktiivista tutkimusotetta, jossa olevassa olevaa ongelmaa lähdetään ratkaisemaan teorian avulla, jonka jälkeen kehitetään ratkaisumalli. Työn aineistona on käytetty aiheeseen liittyvää kirjallisuutta, tieteellisiä artikkeleita, kohdeyrityksen tietokantoja sekä työntekijöiden kanssa käytyjä keskusteluja. Diplomityön seurauksena yrityksellä on käytössään nykyaikainen ja tehokas sisälogistinen järjestelmä, sekä toiminta on yrityksen tahtotilan mukaisesti läpinäkyvämpää. Varastoon sitoutuva pääoma pienenee sekä materiaalin käsittely tehostuu huomattavasti. Varastotoimintojen odotetaan tehostuvan yli 40 % nykyiseen verrattuna.

Sisälogististen materiaalivirtojen -ja materiaalitoimintojen kehittäminen eräässä kokoonpanoyrityksessä

Toimintaympäristön muutokset ja kysynnän monipuolistuminen haastavat useat teollisuuden alan yritykset kehittämään toimintaansa. Varastointi ja sisälogistiikka sisältävät useita yrityksen sisäisen tehokkuuden kehityskohteita. Logististen toimintojen ajankäytöllisen hukan eliminointi ja sisälogistinen selkeys parantavat liiketoiminnan kannattavuutta. Työssä käsitellään yrityksen sisälogistisia materiaalivirtoja, jotka muodostuvat materiaalitoimintojen suorittamista komponenttien ja lopputuotteiden siirroista. Tavoitteina oli lyhentää tuotannon pääkokoonpanon komponenttien keräilyyn kuluvaa aikaa ja selkeyttää sisälogistista systeemiä kehittämällä kokoonpanotuotannon ja sitä palvelevan varastoinnin layoutia, sekä komponenttien varastopaikkoja. Tutkimus perustuu kvantitatiiviseen ja kvalitatiiviseen tutkimusmenetelmään. Sisälogististen osa-alueiden analysointiin käytettiin osallistuvaa havainnointia, haastatteluita, vertailevaa tutkimusta ja datapohjaista aineistoa. Työn tuloksena syntyi kehitysehdotus materiaalivirtojen ja varastoinnin uudeksi rakenteeksi, sekä toimintamalli nimikkeiden varastopaikkojen määrittämiseksi ja työpisteiden järjestyksen ylläpitoon.

Kahden lämmitysjärjestelmiä valmistavan tuotantoyksikön toimintojen yhdistäminen kustannustehokkuuden lisäämiseksi

Tämä työ käsittelee Oilon Oy:n tehtaan layout -suunnittelua, kun yhdistetään kaksi eri kiinteistössä toimivaa tuotantoyksikköä saman katon alle. Yksiköt ovat Hollolassa toimiva Oilon Home Oy ja Lahden pääkonttorissa toimiva Oilon Industry Oy. Yhdistämisellä haetaan säästöjä tuotantoyksiköiden välisistä logistiikkakuluista sekä kiinteistön vuokra- ja ylläpitokuluista ja samalla tehostetaan tehtaan sisäistä materiaalinkäsittelyä. Oilon Oy on toiminut Lahden pääkonttorissa jo yli 50 vuoden ajan ja sen tuotanto on kokenut historiansa aikana useita pienempiä muutoksia, jotka ovat jättäneet nykyiseen layoutiin paljon toivomisenvaraa. Jotta molemmat tuotantoyksiköt saadaan mahtumaan Lahden yksikköön, on sinne saatava luotua tarvittavat tilat siellä olemassa oleville toiminnoille ja Hollolan yksiköstä saapuville tuotantolinjoille. Työn alussa perehdytään kirjallisuuden avulla siihen kuinka tuotanto on kehittynyt maailmalla lähihistorian aikana, jotta voidaan paremmin ymmärtää Oilon Oy:n nykytilanteeseen johtaneita syitä. Koska Hollolasta saapuville tuotantolinjoille ei ole tarkoitus rakentaa uutta tuotantotilaa, pyritään tilaa vapauttamaan Lahden tehtaalta varastointia tehostamalla ja sen logistiikkaa helpottamalla. Tämän vuoksi vertaillaan yleisimpiä tavaroiden varastointi ratkaisuita sekä tutkitaan kuinka materiaalin käsittelyä voitaisiin tehostaa varastossa ja tuotantosuluissa. Varastoinnin tehostaminen ei kuitenkaan yksin riitä vapauttamaan tarvittavia tiloja, joten layout-muutoksen aikana rakennetaan myös kaksi uuttaa varastohallia. Uudessa layout-suunnitelmassa huomioidaan kunkin solun nykyiset ja tulevat tilantarpeet, sekä rakennetaan ne niin, että työvoimaa voidaan käyttää niissä joustavasti eri tuotteiden valmistamiseen. Tutkimusmetodeina käytetään teemahaastatteluita, joilla selvitetään työntekijöiden tarpeet sekä kirjallisuuden avulla perehdytään Lean-tuotantoon, kanban:iin, 5S:ään ja arvovirta-analyysiin. Näitä soveltamalla saadaan luotua tehokkaasti toimiva kokonaisuus, jolla tavoitellut säästöt saadaan toteutumaan.

Tuotetiedon muutoshallinta materiaalinkäsittelylaitteiden toimitusprosessissa

Tässä diplomityössä käsitellään tuotetiedon muutoshallintaa valmistavassa teollisuudessa. Työn tavoitteena oli kehittää tuotetiedon muutoshallintamalli materiaalinkäsittelytoimialalla toimivan kohdeyrityksen käyttöön, huomioiden mahdollinen tuotetiedonhallintasovelluksen integraatio. Tutkimus toteutettiin laadullisena tutkimuksena. Kirjallisuuskatsauksessa keskityttiin tuotetiedonhallinnan muutostarpeisiin, haasteisiin ja muutoshallintamalleihin. Tutkimuksen empiirisen osan tieto kerättiin hyödyntäen puolistrukturoituja haastatteluita. Tutkimuksen keskeisenä tuloksena esitettiin muutoshallintamalli ja tuotetiedonhallintasovelluksen integroitavuus kuvattuun muutoshallintamalliin. Mallin toimivuutta ja kehitystä nykyiseen toimintatapaan arvioitiin prosessin suorituskykymittauksella.

Liiketoimintayksikön materiaalihallinnan nykytila ja sen tehostaminen materiaalien suoratoimituksilla

Tutkimuksen tarkoituksena on tutkia kansainvälisesti toimivan konserniyrityksen yhden liiketoimintayksikön materiaalinhallinnan ja siihen liittyvien toimintojen nykytilaa. Lisäksi tutkimuksessa selvitetään, miten materiaalinhallintaa varastoinnin osalta voidaan kehittää suoratoimitusmallin periaatetta hyödyntäen ja mitä säästöpotentiaaleja tämän kaltaiseen malliin liittyy kohdeorganisaation toimintaympäristö huomioiden. Tutkimuksen teoriaosion lähdeaineisto koostuu materiaalinhallinnan perusteosten lisäksi tieteellisistä artikkelijulkaisuista. Käytännönosuuden aineisto pohjautuu kohdeorganisaatiossa käytyihin keskusteluihin, tuotannonohjausjärjestelmästä saatuun tietoon ja omiin havaintoihin. Nykytilanteen analyysissä selvisi, että kohdeorganisaation varastointiin liittyy tehostamispotentiaalia erityisesti tila-, käsittely, ja työkustannusten osalta. Kohdeorganisaation varastoinnin tehostamista tutkittiin suoratoimitusmallin avulla. Suoratoimitusmallissa materiaalit eivät kierrä kohdeorganisaation pitämän välivaraston kautta, vaan ne toimitetaan toimittajan tiloista suoraan tuotannon välittömään tarpeeseen. Mallin avulla voidaan jakaa toimittajien kanssa sellaisia resursseja, joita molempien toiminta vaatii ja täten vapauttaa nykyistä varastointitilaa ja keventää sisäisen logistiikan kuormaa. Suoratoimitusmallin liittyvien hyötyjen kannalta on oleellista, että malliin valitaan sellaiset materiaalit, jotka sisältävät eniten potentiaalia niin säästö- kuin soveltuvuusnäkökulmasta. Valittujen kriteerien avulla kohdeorganisaation hankkimista materiaaleista löydettiin joukko materiaaleja, joiden avulla pystyttiin osoittamaan, että suoratoimitusmallin avulla on mahdollista saavuttaa kustannussäätöjä varastoinnin osalta.

Experiences of Organising the Master of Science Programme in Packaging Technology

Organising the PT- programme for full-time working adult students is a challenging task as it is an international programme with both domestic and foreign students with different educational background. The purpose of this project work is to provide both student and lecturer feedback for improving Master Of Science Degree Programme in Packaging Technology to meet better the requirements of part-time studying. The objective of this work is in accordance with the Lappeenranta University of Technology’s strategy to improve continuously degree programmes and courses and to use student feedback in this development work of education. Matters, such as lecture schemes, distance material distribution, distance assignment handling, course assessments, and guidance of thesis work will be under scrutiny.

Novel technology for preparation of optically active chemicals

Asymmetric synthesis using modified heterogeneous catalysts has gained lots of interest in the production of optically pure chemicals, such as pharmaceuticals, nutraceuticals, fragrances and agrochemicals. Heterogeneous modified catalysts capable of inducing high enantioselectivities are preferred in industrial scale due to their superior separation and handling properties. The topic has been intensively investigated both in industry and academia. The enantioselective hydrogenation of ethyl benzoylformate (EBF) to (R)-ethyl mandelate over (-)-cinchonidine (CD)-modified Pt/Al2O3 catalyst in a laboratory-scale semi-batch reactor was studied as a function of modifier concentration, reaction temperature, stirring rate and catalyst particle size. The main product was always (R)-ethyl mandelate while small amounts of (S)-ethyl mandelate were obtained as by product. The kinetic results showed higher enantioselectivity and lower initial rates approaching asymptotically to a constant value as the amount of modifier was increased. Additionally, catalyst deactivation due to presence of impurities in the feed was prominent in some cases; therefore activated carbon was used as a cleaning agent of the raw material to remove impurities prior to catalyst addition. Detailed characterizations methods (SEM, EDX, TPR, BET, chemisorption, particle size distribution) of the catalysts were carried out. Solvent effects were also studied in the semi-batch reactor. Solvents with dielectric constant (e) between 2 and 25 were applied. The enantiomeric excess (ee) increased with an increase of the dielectric coefficient up to a maximum followed by a nonlinear decrease. A kinetic model was proposed for the enantioselectivity dependence on the dielectric constant based on the Kirkwood treatment. The non-linear dependence of ee on (e) successfully described the variation of ee in different solvents. Systematic kinetic experiments were carried out in the semi-batch reactor. Toluene was used as a solvent. Based on these results, a kinetic model based on the assumption of different number of sites was developed. Density functional theory calculations were applied to study the energetics of the EBF adsorption on pure Pt(1 1 1). The hydrogenation rate constants were determined along with the adsorption parameters by non-linear regression analysis. A comparison between the model and the experimental data revealed a very good correspondence. Transient experiments in a fixed-bed reactor were also carried out in this work. The results demonstrated that continuous enantioselective hydrogenation of EBF in hexane/2-propanol 90/10 (v/v) is possible and that continuous feeding of (-)-cinchonidine is needed to maintain a high steady-state enantioselectivity. The catalyst showed a good stability and high enantioselectivity was achieved in the fixed-bed reactor. Chromatographic separation of (R)- and (S)-ethyl mandelate originating from the continuous reactor was investigated. A commercial column filled with a chiral resin was chosen as a perspective preparative-scale adsorbent. Since the adsorption equilibrium isotherms were linear within the entire investigated range of concentrations, they were determined by pulse experiments for the isomers present in a post-reaction mixture. Breakthrough curves were measured and described successfully by the dispersive plug flow model with a linear driving force approximation. The focus of this research project was the development of a new integrated production concept of optically active chemicals by combining heterogeneous catalysis and chromatographic separation technology. The proposed work is fundamental research in advanced process technology aiming to improve efficiency and enable clean and environmentally benign production of enantiomeric pure chemicals.