Kuristettujen isotermisen vesivirtausten kolmidimensionaalinen mallintaminen

Työssä on tutkittu CFX ja Fluent virtauslaskentaohjelmien soveltavuutta kuristet-tujen isotermisten vesivirtausten kolmidimensionaaliseen mallintamiseen. Teoriaosassa on esitelty virtausta hallitsevat perusyhtälöt sekä eri kavitaatioteori-oita kavitaatiokuplan syntymisestä tuhoutumiseen. Laskennallisessa osassa esitellään käytetyt virtauslaskentaohjelmat ja laskentatapaukset sekä verrataan saatuja tuloksia aiemmin suoritettuihin mittauksiin. Työn pääpaino oli tutkia käytettyjen virtauslaskentaohjelmien soveltuvuutta kuris-tettujen virtauksien mallinnukseen.

Laatujärjestelmän rakentaminen ja laatukäsikirjan mallintaminen energiayhtiölle

Työ on osa Kotkan Energia Oy:ssä toteutettua laatuprojektia. Työllä haettiin uutta, oikeaa suuntaa jo aiemmin käynnistetylle laadun kehitykselle. Työn tavoitteena oli rakentaa yhtiölle asiakaslähtöinen laatujärjestelmä, joka kattaa kaikki Kotkan Energian toiminnot. Lisäksi diplomityöhön kuului järjestelmän dokumentointi ja erityisesti laatukäsikirjan mallintaminen. Laatujärjestelmän pohjana käytettiin ISO DIS 9001:2000 -laatustandardiehdotusta. Uudistetun standardiluonnoksen katsottiin palvelevan vanhoja ISO-laatustan-dardeja paremmin energiayhtiön tarpeita, koska ehdotus korostaa asiakastyytyväisyyttä, prosessiajattelua ja jatkuvaa parantamista. Diplomityöprojekti jakaantui selkeästi kolmeen osaan. Ensimmäisessä vaiheessa laatujärjestelmän ja laadun kehittämisen nykytilanne kartoitettiin haastattelujen ja aiemmin laaditun laatumateriaalin avulla. Selvityksen perusteella toisessa vaiheessa tehtiin kehitysehdotuksia ja -suunnitelmia sekä käynnistettiin järjestelmän perusrakenteiden luominen ja henkilöstön koulutus. Laatujärjestelmän keskeisiä osia rakennettiin yhteistyössä koko henkilöstön kanssa. Diplomityön kolmannessa vaiheessa Kotkan Energian menettelytavat dokumentoitiin laatukäsikirjan asiakirjoiksi. Dokumentointiin sisältyivät sekä vanhat, uudistetut että suunnitellut toimintaperiaatteet. Samalla käynnistettiin myös prosessien menettelyohjeiden laatiminen. Laatuprojektin aikana kehitettiin useita uusia ja toimivia käytäntöjä sekä niihin liittyviä dokumentteja. Näiden luotujen menettelytapojen kautta on jo saatu aikaan laadun parannusta. Osana työtä luotiin Kotkan Energian prosessien kuvaustapa. Muita tärkeimpiä ideoituja ja toteutettuja uusia työkaluja laadun hallintaan ovat tiimisopimus, asiakaspalautelomake, toimittajien arviointilomake, poikkeamaraportti sekä koulutus- ja matkatietolomake. Laatujärjestelmän viimeistelyyn ja kehittämiseen liittyvät ideat jalostettiin jatkosuunnitelmiksi.

Markkinaehtoinen hinnoittelu ja loppuasiakasmyynnin mallintaminen sähkökaupan riskienhallinnassa

Markkinauudistuksen myötä sähkökauppa pörssin kautta on lisääntynyt voimakkaasti ja tukkusähkölle on muodostunut yleisesti tunnustettu markkinahinta. Pörssikauppaan sisältyy monia riskejä, joiden hallinta on pörssikauppaa harjoittavan osapuolen toiminnan edellytys. Tukkusähkön hinnan markkinaehtoinen määräytyminen ja pörssikaupan riskit ovat muuttaneet sähkön vähittäismyynnin hinnoittelutarpeita. Työssä esitetään markkinaehtoinen hinnoittelumenetelmä, jossa markkinahinta-, aluehinta- ja profiiliriskit otetaan huomioon. Erityisesti tutkitaan hinnoittelussa vaikeimmin huomioitavissa olevan profiiliriskin muodostumista ja esitetään menetelmä sen hallintaan. Lisäksi esitetään menetelmät suojaustason optimointiin ja suojaustuotteiden toimitusjaksoista poikkeavan sähköntoimituksen hinnoitteluun. Kilpaillussa ympäristössä pärjää parhaiten se, joka toimii kustannustehokkaimmin ja hallitsee riskinsä parhaiten. Työn lopuksi esitetään kuinka myyntisopimuskannan salkuttamista voidaan käyttää hyväksi näihin tavoitteisiin pyrittäessä.

Tuotantopainotteisen energiayhtiön riskienhallinta avautuneilla sähkömarkkinoilla

Sääntelyn poistuminen ja kilpailun vapautuminen ovat aiheuttaneet huomattavan toimintaympäristön muuttumisen pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla. Pohjoismaiset sähkömarkkinalakiuudistukset poistivat muodolliset kilpailun esteet mahdollistaen näin sekä kansallisten että yhteispohjoismaisten aktiivisten sähkömarkkinoiden muodostumisen. Toimintaympäristön muuttuminen säännellystä sähkönhuoltojärjestelmästä vapaan kilpailun sähkömarkkinoiksi altisti markkinaosapuolet riskeille, joita toimialalla ei aiemmin ollut esiintynyt. Aiemmin toiminnassa esiintyneet riskit kyettiin siirtämään suoraan asiakkaille, mikä kilpaillussa toimintaympäristössä ei enää ollut samalla tavalla mahdollista. Näin uudessa toimintaympäristössä menestymisen edellytykseksi tuli aktiivinen sähkömarkkinoiden seuraaminen ja organisoitu sähkökaupan riskienhallinta. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan riskienhallinnan toteuttamista vastapainetuotantoa omaavassa sähköyhtiössä. Liiketoimintaa uhkaavaa markkinariskiä on käsitelty tutkimuksessa taloudellisena riskinä, joka aiheutuu mistä tahansa arvon muutoksesta sähkömarkkinoilla. Sähkömarkkinoilla suurimpana riskitekijänä voidaan pitää epävarmuutta tulevasta sähkön hintatasosta, joka toteutuu aina joko lyhytaikaisena kassavirtariskinä tai pitkäaikaisena kustannusriskinä. Tuotantoa omaavan sähköyhtiön sähkökaupankäyntiin liittyy sekä toimintaa sitovia velvoitteita että myös joustavan toiminnan mahdollisuuksia. Toimitusvelvollista sähkön hankintaa ja myyntiä omaavan yhtiön sähkökaupankäyntiä rajoittaa toimitusten kiinteähintaisuus sähkön markkinahinnan vaihdellessa huomattavasti. Toisaalta kiinteähintainen sähköntoimitus toimii hintasuojauksena sähkön markkinahintaa vastaan. Tällöin keskeinen epävarmuus sähkökaupankäynnissä liittyy lyhyen ja pitkän aikavälin hintasuojauksen tasapainottamiseen ja siten hinnan vaihtelulle alttiina olevan avoimen position sulkemistason ja ajankohdan valintaan. Riskienhallinnassa ei tule pyrkiä riskien eliminoimiseen, vaan niiden sopeuttamiseen liiketoiminnan tuotto-odotuksen ja riskinsietokyvyn mukaisiksi. Keskeinen riskienhallinnan vaatimus on riskeille altistumisen mallintaminen. Tutkimuksessa määritettiin tuotantopainotteisen energiayhtiön sähkökaupankäynnille riskienhallinnan toimintaohjeistus ja ehdotettiin toimintamallia sen toteuttamiseksi. Riskipolitiikan keskeisin sisältö on määrittää riskinsietokyky liiketoiminnalle sekä toimintavaltuudet ja -puitteet operatiiviselle riskienhallinnalle. Toimintavaltuuksien ja -limiittien tehtävänä on estää riskinsietokyvyn ylittyminen. Toiminnan seuraamisen selkeyden ja läpinäkyvyyden varmistamiseksi toimintamallissa tulee olla määritettynä vastuiden eriyttäminen sekä yksityiskohtainen valvonnan ja raportoinnin toteuttaminen. Kasvanut riskienhallinnan tarve on lisännyt myös palvelun tarjontaa sähkömarkkinoilla. Sähkömarkkinoille on tullut uusia riskienhallintaan erikoistuneita toimijoita, jotka tarjoavat osaamiseensa liittyviä palveluita sekä mallintamis- ja hallintatyökaluja. Tällöin keskeinen sähkökaupan riskienhallinnan toimintamallin toteuttamiseen liittyvä valinta tulee tehdä ulkoistamisen ja omatoimisuuden välillä yrityksen omiin voimavaroihin ja strategisiin tavoitteisiin perustuen. Pieni resurssisessa ja liikevaihtoisessa sähkökaupankäynnissä ei tule pyrkiä kaikkien riskienhallinnan osaamisalueiden omatoimiseen hallintaan. Tutkimuksen perusteella tuotantopainotteisen sähköyhtiön kaupankäyntivolyymin ollessa pieni ja liiketoimintastrategian keskittyessä suojaustoimintaan pääosa sen riskienhallinnan osa-alueista kyetään hoitamaan kustannustehokkaasti ja luotettavasti omatoimisesti. Riskienhallinnan kehittäminen on jatkuva prosessi ja siten riskienhallinnan toimintamalli tulee mukauttaa niin liiketoimintastrategian kuin myös liiketoimintaympäristön muutoksiin.

Moottoripolttoaineiden ominaisuuksien mallintaminen

Työn tavoitteena on selvittää voidaanko neuroverkkoa käyttää mallintamaan ja ennustamaan polttoaineen vaikutusta nykyaikaisen auton päästöihin. Näin pystyttäisiin vähentämään aikaa vievien ja kalliiden koeajojen tarvetta. Työ tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Fortum Oy:n yhteistyöprojektissa. Työssä tehtiin kolme erilaista mallia. Ensimmäisenä tehtiin autokohtainen malli, jolla pyrittiin ennustamaan autokohtaista käyttäytymistä. Toiseksi kokeiltiin mallia, jossa automalli oli yhtenä syötteenä. Kolmantena yritettiin kiertää eräitä aineiston ongelmia käyttämällä "sumeutettuja" polttoaineiden koostumuksia. Työssä käytettiin MLP-neuroverkkoa, joka opetettiin backpropagation algoritmilla. Työssä havaittiin ettei käytettävissä olleella aineistolla ja käytetyillä malleilla pystytä riittävällä tarkkuudella mallintamaan polttoaineen vaikutusta päästöihin. Aineiston ongelmia olivat mm. suuret mittausvarianssit, aineiston pieni määrä sekä aineiston soveltumattomuus neuroverkolla mallintamiseen.

Ilmanjaon päätelaitteen virtauskentän mallintaminen

Tässä työssä esitetään tuloilmalaitteen virtausten laskennallinen tarkastelu huonetilassa virtauslaskentaohjelmiston avulla. Tarkastelu suoritetaan kolmiulotteisena sekä isotermisille että termisille tapauksille, jolloin huonetilan joihinkin pintoihin asetetaan lämpövuo ja epäpuhtauslähde. Työn tarkoituksena on arvioida CFX -virtauslaskentaohjelmiston soveltuvuutta huonetilavirtausten mallintamiseen ja tarkastella huonetilan ilmanvaihdon tehokkuutta eri tapauksissa. Arviointi suoritetaan vertaamalla laskentatuloksia mittaustuloksiin. Turbulenssimallien vaikutusta on arvioitu käyttämällä nollan yhtälön ja standardi k-e turbulenssimalleja. CFX:n k-e turbulenssimallilla lasketut nopeuden alenemat eri tilavuusvirroilla vastasivat paremmin mittaustuloksia kuin nollan yhtälön turbulenssimallilla, jolla erot olivat huomattavia. Huonetilan ilmanvaihdon tehokkuus vaihteli suuresti tuloilmalaitteen sijoituspaikan ja lämpövuon mukaan.

Strategisten reaalioptioiden mallintaminen Monte Carlo -simulointimenetelmällä, case Voest Alpine Stahl Ag

Tutkielman päätavoitteena oli selvittää, miten Monte Carlo –simulointi soveltuu strategisten reaalioptioiden arvonmääritykseen. Tutkielman teoriaosuudessa käytiin läpi reaalioptioteoriaa ja Monte Carlo –simulointimenetelmää toiminta-analyyttisella tutkimusotteella. Tuloksena todettiin, että simulointimenetelmää on reaalioptioiden yhteydessä yleensä käytetty, kun muu menetelmä ei ole ollut mahdollinen. Tutkielman pääpaino on tapaustutkimukseen pohjautuvassa empiriaosuudessa, jossa rakennettiin päätöksentekometodologista tutkimusotetta seuraten simulointimalli, jolla tutkittiin Voest Alpine Stahl Ag:n vaihtoehtoisten hinnoittelustrategioiden taloudellista vaikutusta. Mallin rakentaminen perustui yrityksen tilinpäätösaineistoon. Havaittiin, ettei yritys ole valitsemansa strategian vuoksi juurikaan menettänyt tuottoja, mutta toisaalta pelkkä tilinpäätösaineisto ei riitä kovin luotettavaan tarkasteluun. Vuosikertomusten antaman tiedon pohjalta analysoitiin lisäksi yrityksen toiminnassa havaittuja reaalioptioita. Monte Carlo –simulointimenetelmä sopii reaalioptioiden arvonmääritykseen, mutta kriittisiä tekijöitä ovat mallin rakentaminen ja lähtötietojen oikeellisuus. Numeerisen mallin rinnalla on siksi aiheellista suorittaa myös laadullista reaalioptioanalyysia.

Pakkauseräkokojen mallintaminen hankintalogistiikassa

Opinnäytetyön tavoite oli pakkauseräkokojen mallintaminen ABB Oy, Drivesin hankintalogistiikassa. Tavoite oli kaksiosainen; toisaalta toimittajille on jatkuvasti lähetettävä tieto pakkauksesta tilauksen mukana, ja toisaalta tietoa tarvitaan myös sisäiseen käyttöön raportoinnin muodossa. Tarkoitus on siis erottaa tilauseräkoko ja pakkauseräkoko. Työn teoriaosuudessa esitellään keskeisiä tekijöitä, joilla on vaikutusta tilaus- ja toimitusketjujen hallintaan. Tarkasteltaessa pakkauseräkokoja koko toimitusketjun näkökulmasta, on prosessien hallinta hyvin keskeisessä asemassa. Tämä puolestaan asettaa vaatimuksia sekä komponenttien toimitusketjuille että tuotannon ohjaamiselle. Pakkauseräkokojen mallintamiseen vaikuttaa pakkausalan yleiset standardit. Eräkokojen kustannuksia ja hyö-tyjä tulee tarkastella koko prosessin kannalta. Tilausohjautuvassa tuotannossa toimitusajat ovat yksi tärkeimmistä kilpailukeinoista. Tämän takia toiminnan suunnittelu ja ennakointi on erityisen tärkeää. Ennakoinnin tulisi olla mahdollisimman läpinäkyvää kaikille toimitusketjuun osallistuville, jossa yhteistyön merkitys on suuri. Työn tuloksena esitellään kehitettyä matemaattista mallia, joka perustuu tuotanto- ja ma-teriaalivolyymien laskelmiin sekä eri organisaatiotahojen välillä käytyihin keskusteluihin parannusehdotuksista. Laskelmien yksityiskohtaiset tulokset ovat vain toimeksiantajan käyttöön. Optimaaliset ratkaisuehdotukset muodostettiin laskelmien analysoinnin pohjalta.

Paineosien hankintaprosessin mallintaminen

Tämän työn tavoitteena oli kuvata paineosien hankintaprosessin nykytilamalli kohdeyrityksessä. Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään paineosien hankintaprosessiin kriittisimmin vaikuttavia tekijöitä. Tutkimus oli osa yrityksessä vuonna 2007 käynnistettyä paineosien hankinnan ehityshanketta. Kirjallisuuteen perustuen määriteltiin merkittävimmät seikat prosessi johtamisessa ja prosessien kehittämisessä sekä projektiliiketoiminnan asettamat vaatimukset hankintaprosessille. Kohdeyrityksen henkilökuntaa haastattelemalla selvitettiin paineosien hankintaprosessia ja siihen kriittisimmin vaikuttavia tekijöitä, tietoja sekä dokumentteja. Hankintaprosessin nykytilamalli kuvattiin prosessikaavioina. Haastatteluista koostettiin prosessin nykytila-analyysi ja kehitysehdotukset prosessin parantamiseksi. Tutkimuksessa mallinnettu nykytilamalli jalostettiin yleiseksi hankinnan prosessimalliksi. Hankinnan prosessikaaviot liitettiin osaksi kohdeyrityksen johtamisjärjestelmää ja työohjeita.

Sinkkirikasteen liukenemisnopeuteen vaikuttavat tekijät ja sinkkirikasteen suoraliuotuksen mallintaminen

Työn kirjallisuusosassa selvitettiin eri tekijöiden (lämpötila, paine, mineralogia, partikkelikoko, sekoitus, kiintoainepitoisuus, liuoksen happo-, rauta- ja happipitoisuus) vaikutusta sinkkirikasteen suoraliuotusprosessin tärkeimpiin ilmiöihin (diffuusio, aineensiirto, reaktiokinetiikka). Kirjallisuusosassa kartoitettiin myös tämän hetkistä tietämystä niistä tekijöistä, jotka ovat oleellisia, kun sinkkirikasteen suoraliuotusprosessia mallinnetaan. Näitä tekijöitä ovat: sinkkirikasteiden liuotuksen kemia, sinkkirikasteiden liuotuksen kinetiikka ja mekanismit, kaasuneste aineensiirto ja kiinteäneste aineensiirto. Lisäksi selvitettiin millä tavoin aikaisemmissa tutkimuksissa sinkkirikasteiden suoraliuotusta on mallinnettu. Mallinnusosassa käsiteltiin atmosfääristä sinkkirikasteen suoraliuotusta, jossa hapettimena toimi ferri(III)rauta. Mallintamisessa käytettiin kirjallisuudessa esitettyjä mittaustuloksia ja mallintaminen tehtiin Modest tietokoneohjelmistolla. Työssä tehty atmosfäärisen suoraliuotuksen mallintaminen labo-ratoriomittakaavassa (laimeat liuokset ja pienet kiintoainepitoisuudet) antoi lupaavia tuloksia. Ongelmia mallin ennustuksen kanssa esiintyi pienissä happopitoisuuksissa, alhaisissa lämpötiloissa sekä pienillä ja suurilla partikkeleilla. Työn kirjallisuusosassa tunnistettiin ne ongelmakohdat, jotka vaativat lisätutkimuksia, jotta sinkkirikasteen atmosfääriselle suoraliuotukselle pystytään kehittämään simulointimalli. Näitä ovat: 1. Hapen liukoisuus ja aineensiirto teollisuuden käyttämissä sinkkirikastelietteissä, 2. Sopivien mittaustulosten puuttuminen, jotta atmosfääristä suoraliuotusta, jossa O2 ja Fe3+ toimivat hapettimena voitaisiin mallintaa, 3. Kiinteäneste aineensiirron merkitys sinkkirikasteen suoraliuotuksessa. Mallinnusosassa osoitettiin, että mekanistisella mallintamisella voidaan simuloida sinkkirikasteen atmosfääristä suoraliuotusta ainakin laboratoriomittakaavassa. Työn perusteella voidaan todeta, että sinkkirikasteen atmosfääriselle suoraliuotukselle voidaan työssä ehdotettujen jatkotutkimusten avulla kehittää numeerinen mekanistinen malli, jolla atmosfääristä sinkkirikasteiden suoraliuotusprosessia voidaan simuloida eri olosuhteissa.

Suurhäiriöiden haittakustannusten mallintaminen ja haittojen pienentämismahdollisuudet

Kandidaatintyössä tarkastellaan suurhäiriöiden haittakustannuksia sekä haittojen pienentämismahdollisuuksia verkkoa kehittämällä tai korjaushenkilöstöä lisäämällä.

Höyry- ja kaasuturbiinin mallintaminen prosessisimulointiohjelmaan

Tässä diplomityössä on mallinnettu höyry- ja kaasuturbiini Balas -prosessisimulointi-ohjelmaan. Balas on Valtion Teknillisen Tutkimuskeskuksen kehittämä simulointiohjelma, erityisesti paperi- ja selluteollisuuden prosessien staattiseen simulointiin. Työn tavoitteena on kehittää simulointimallit höyry- ja kaasuturbiinille, sekä tutkia niiden toimivuutta vertaamalla simulointeja mittaus- ja mitoitustietoihin. Työssä on muodostettu matemaattiset mallit höyryturbiinille, höyryturbiinin säätövyöhykkeelle sekä höyryturbiinin off-design laskennalle. Kaasuturbiinille muodostettiin toimintakäyrät, joiden avulla tarkastellaan sen toimintaa off-design tilanteessa. Komponentit mallinnettiin diplomityövaiheessa Matlab-ympäristöön, josta ne siirretään Balasiin erillisessä työvaiheessa. Malleissa on kiinnitetty huomiota erityisesti niiden helppokäyttöisyyteen ja monipuolisuuteen. Höyryturbiinimalleja testattiin simuloimalla erään paperitehtaan yhteydessä toimivan voimalaitoksen vastapaineturbiini säätövyöhykkeineen ja vertaamalla simulointituloksia tehtaan mittaustietoihin. Kaasuturbiinimallia testattiin vertaamalla GE Power MS 7001 kaasuturbiinin mitoitustietoja vastaavilla parametreilla simuloituun tapaukseen.

Opettajien työelämäjaksojen kehitysprojektien mallintaminen osaksi Etelä-Karjalan ammattiopiston toimintaa

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää, kuinka pilottiprojektien pohjalta voidaan kehittää toimiva prosessimalli. Prosessi, johon uudenlaista kehitystapaa lähdettiin hakemaan, oli Etelä-Karjalan ammattiopiston opettajien työelämäjaksojen toteutusprosessi. Opettajien työelämäjakson erilaisia toteutusmalleja oli testattu jo useammassa eri erilaisten rahoitusten avustuksella perustetuissa pilottiprojektissa. Ulkopuolisen rahoituksen päättyessä tuli ajankohtaiseksi kehittää Etelä-Karjalan ammattiopistolle oma työelämäjaksojen toteutusmalli. Mallin kehitystyössä voitiin hyödyntää aikaisemmista projekteista saatuja palautteita, jolloin mallin kehitystyö lähti liikkeelle tiedossa jo olevista asiakkaan toiveista ja tarpeista. Toimintaa kehitettiin prosessina, koska Etelä-Karjalan ammattiopistossa on alettu satsaamaan voimakkaasti laatuun ja laadun jatkuvaan parantamiseen. Laatua taas ei synny ilman, että toiminnat määriteltäisiin ja kuvattaisiin prosesseina. Koska koulutusorganisaatioille prosessiajattelu on vielä aika vierasta, tässä työssä selvitettiin ensin teoriakatsauksen pohjalta, mitä prosessiajattelu tarkoittaa ja mitä hyötyjä sillä voidaan saavuttaa julkisella sektorilla. Lisäksi kartoitettiin niitä tapoja ja keinoja, joiden avulla prosesseja voitaisiin parantaa ja uudistaa. Prosessin uudistamisprosessiin löytyi teorian pohjalta työkalu, jota muokattiin niin, että sitä voitiin hyödyntää juuri tämäntyyppisessä uudistustyössä. Työn lopputuloksena syntyi työelämäjakson toteutusta kuvaava prosessimalli, jota on jatkossa tarkoitus testata ja kehittää työelämäjaksoilta saadun palautteen perusteella.

Männyn kasvun ja puuaineen ominaisuuksien sekä saheiden laadun mallintaminen liittyen metsänhoitoon

Selostus väitöskirjasta: Modelling the growth and properties of stem and wood of Scots pine (Pinus sylvestris L.) as related to silvicultural management with implications for sawing yield and properties of sawn pieces. Dissertationes Forestales 65.

Sodan kauheuksista räiskien

Kirjallisuusarvostelu