Jätevesilaitosten mallinnus

TäTässä työssä tarkastellaan jäteveden biologiseen puhdistukseen käytettävän aktiiviliete-prosessin kuvaamista matemaattisen mallintamisen avulla. Jäteveden puhdistus on jo vanha keksintö ja aktiivilieteprosessikin on otettu ensimmäisen kerran pilot- käyttöön vuonna 1914. Myös jätevesilaitosten matemaattinen mallintaminen on ollut pitkään tunnettu tekniikka ja ensimmäiset dynaamiset mallit kehitettiin 1950–luvulla. Työn alkuosassa on tarkasteltu jätevesilaitosten matemaattista mallintamista kirjallisuus-lähteiden pohjalta. Tarkastelun painopiste on suunnattu erilaisiin matemaattisiin malleihin ja mallintamisen kehitykseen. Mallintamisen ohessa on kiinnitetty huomiota aktiiviliete-prosessiin ja siihen vaikuttaviin tekijöihin. Mallintamiseen vaikuttavista tekijöistä erityistä huomiota on kiinnitetty ilmastukseen, bakteerien kasvuun ja selkeytykseen sekä niiden vaikutuksiin prosessin kannalta. Matemaattisen mallintamisen tarkastelun jälkeen työssä on pohdittu CFD–mallintamisen hyödyntämismahdollisuuksia aktiivilieteprosessien kuvaamisessa. Mallintamisosiossa on tarkasteltu Activated Sludge Model No. 3 (ASM 3) mallin rakennetta ja sisältöä sekä sen eri tekijöiden vaikutuksia malliin. Työn tässä osassa on tarkasteltu myös hapensiirtoa ilmastuksessa ilmakuplista veteen ja selkeytystä osana aktiivilieteprosessia. Tässä osiossa on käyty läpi myös kaikki prosessin kannalta oleelliset yhtälöt, esimerkiksi reaktionopeus- ja massataseyhtälöt.

Päiväkirurgian toimintolaskentamalli ja DRG- hinnoittelu

Työn ensisijaisena tavoitteena oli selvittää Etelä-Karjalan keskussairaalan päiväkirurgisessa yksikössä tehtävien leikkausten toimintolaskentahinnat sekä vertailla saatuja hintoja yksikössä käytettäviin DRG- hintoihin. Toisena tavoitteena oli selvittää toimintolaskennan sovellusmahdollisuutta DRG- hinnoittelujärjestelmään. Tutkimusaineistoa kerättiin haastattelemalla yksikön henkilökuntaa. Kustannustietojen lähteenä käytettiin sairaalan laskentajärjestelmää. Aineiston tulkinnassa ja analyysissä käytettiin taulukkolaskentaohjelmistoa. Teoriaosuuden lähteinä käytettiin aiheisiin liittyvää kirjallisuutta ja artikkeleita. Leikkauksiin liittyvät toiminnot selvitettiin toimintoanalyysin avulla. Keskeisinä tuloksina saatiin yksikössä tehtävien leikkausten toimintolaskentahinnat. Vertailun tuloksena voidaan todeta, että toimintolaskenta ja DRG- hinnat eroavat toisistaan. Tutkimuksen tuloksena voidaan todeta myös se, että toimintolaskentaa voidaan soveltaa DRG- hinnoitteluun. Toimenpiteinä ehdotetaan lisätutkimuksia DRG- hinnoittelujärjestelmän ja toimintolaskennan soveltuvuudesta yhteen. Työssä kehitetyn laskentatavan oikeellisuutta tulisi selvittää laajemmin.

Tuotekohtaisen kustannuslaskennan kehittäminen metallituoteyrityksessä

Työn tavoitteena oli muodostaa kustannuslaskentajärjestelmä tuotekohtaisten kustannusten selvittämiseen ja raportointiin. Kustannuksien määrätietoinen johtaminen ei ole mahdollista, ellei tuotteiden kustannusrakenne ja kustannuksiin vaikuttavat tekijät ole selvillä. Tavoitteeksi laskentajärjestelmälle asetettiin, että sen avulla tulisi pystyä selvittämään tuotteiden kustannusrakenteet sekä myyntikatteiden vaikutus yrityksen tuloksen muodostumiseen. Mallille asetettuja vaatimuksia oli vaivaton päivitysmahdollisuus, sekä laskentaperusteiden selvittäminen ja mahdollinen muokkaaminen. Laskentajärjestelmä toteutettiin taulukkolaskentaohjelmalla. Ensisijaiseksi laskentakohteeksi asetettiin yrityksen tuotteet, mutta tarvetta ilmeni myös projekti- ja asiakaskohtaisen kannattavuuden tarkasteluun. Työ jakaantuu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa suoritetaan kirjallisuustutkimus tuotekohtaisesta kustannuslaskennasta. Toisessa osassa on selvitetty kustannuslaskentajärjestelmän kehittämisen vaiheita kohdeyrityksessä, sekä esitelty järjestelmän rakennetta. Viimeiseksi on käyty läpi laskentajärjestelmän testausta, käyttömahdollisuuksia, tuloksien tarkastelua sekä jatkokehitysmahdollisuuksia.

Toimintolaskentajärjestelmän kehittäminen, Case: Xyrofin Oy

Tutkielman tavoitteena on toimintolaskentajärjestelmän kehittäminen osaksi case-yrityksen johdon informaatiojärjestelmää. Tutkielman empiirisessä osassa selvitetään haastattelujen ja osallistuvan havainnoinnin avulla toimintolaskennan asema ja nykytila sekä sille asetettavat tavoitteet. Tutkimusmetodologia on konstruktiivinen ja metodi case-tutkimus. Case-yrityksessä käytettiin toimintolaskentaa yrityksen kehittämisprojektissa vuonna 1997. Sen hyväksikäyttö on muuten ollut vähäistä. Yrityksen omistussuhteissa tapahtuneet muutokset, siitä johtuva resurssipula sekä taulukkolaskennalla toteutetun laskentamallin kankeus ovat olleet siihen osittain syynä. Toimintolaskenta rinnakkaisena laskentajärjestelmänä on jäänyt toissijaiseksi. Yrityksen johtoryhmän jäsenet odottavat toimintolaskentajärjestelmältä tällä hetkellä ensisijaisesti tuotekoodi- ja asiakaskannattavuuksien selvittämistä. Yksinkertaistamalla mallia ja helpottamalla päivittämistä saadaan tuotekoodien kustannukset ja kannattavuudet nopeammin. Yhdistämällä ne muista tietojärjestelmistä saataviin tietoihin pystytään tarvittaessa laskemaan asiakaskannattavuudet. Johtoryhmä saa näin tarvitsemansa kannattavuustiedon tuotteista ja asiakkaista päätöstensä tueksi.

Luotettavuuspohjaisen verkostoanalysointijärjestelmän kehittäminen

Sähköverkon luotettavuuden tarkastelu sähköverkkoyhtiöissä on hyvin ajankohtaista tällä hetkellä. Siihen löytyvät hyvät kannusteet sähköverkkoliiketoimintaa säätelevästä regulaatiomallista sekä nykyisestä ikääntyvästä sähköverkosta. Se on monin paikoin lähellä käyttöikänsä loppua, ja sitä rakennettaessa ei välttämättä ole kiinnitetty kovin suurta huomiota luotettavuustarkasteluun. Kandidaatintyönä on kehitetty analysointijärjestelmä, jonka avulla pystytään tarkastelemaan sähköverkon pitkän aikavälin suunnittelua ottamalla huomioon myös sähköverkon keskeytyksistä aiheutuvat kustannukset. Analysoinnissa käytettävä järjestelmä toimii Microsoftin Excel taulukkolaskennassa. Analysointijärjestelmän avulla saadaan mallinnettua keskeytyskustannusten vaikutuksia erilaisiin investointiohjelmiin ja voidaan helposti vertailla useiden verkostorakeiden tuomia hyötyjä ja niistä aiheutuvia kustannuksia.

Tuotekustannusmallin kehittäminen talotekniikkaelementtitehtaassa

Työn tavoitteena on talotekniikkaelementtitehtaan tuotekustannusmallin kehittäminen. Yritys tarvitsee tuotekohtaista kustannustietoa erityisesti varaston arvon määrittämiseen ja kustannusperusteiseen hinnoitteluun. Tuotekustannusmallin kehittäminen edellyttää nykyisen tuotekustannusmallin sisältämien virheiden ja puutteiden korjaamista. Työssä käydään läpi kaikki tuotekustannusmalliin tehdyt muutokset tuotantovaihekohtaisesti. Uusi tuotekustannusmalli perustuu lähinnä lisäys- ja standardikustannuslaskentaan. Malli laskee tuote- ja tilauskohtaisen minimiomakustannusarvon. Uusi tuotekustannusmalli kohdistaa tuotteille aiheuttamisperiaatteen mukaisesti monia sellaisia kustannuksia, jotka aikaisemmin on jätetty kokonaan kohdistamatta. Eristettyjen ilmanvaihtokanavien sekä vesi- ja lämpöjohtojen kustannusten havaittiin olevan aiemmin luultua matalammat. Elementtien runkojen kustannukset puolestaan nousivat uudessa mallissa. Työn aikana laadittiin myös taulukkolaskentasovellus, jonka avulla voidaan laskea tilaukseen sisältyvien elementtien hankintameno ja kustannusperusteinen hinta.

Pientalojen lämmitysmuotovertailu käyttäjän, energiayhtiön ja ympäristön näkökulmasta

Tässä diplomityössä tarkasteltiin pientaloihin soveltuvia lämmitysmuotoja käyttäjän, energiayhtiön ja ympäristön näkökulmasta. Pientalojen rakentajat ja rakennuttajat ottavat usein yhteyttä energiayhtiön asiakaspalveluun kysyäkseen neuvoja, ohjeita ja suosituksia lämmitysmuotovalintoihin. Tästä syystä asiakaspalveluhenkilöstöllä tulisi olla tieto siitä, mitä lämmitysmuotoa voidaan suositella asiakkaalle ja miten lämmitysmuotovalinnat vaikuttavat energiayhtiön liiketoimintaan. Lämmitysmuotojen vertailu suoritettiin taulukkolaskentaohjelmaan perustuvan työkalun avulla. Käyttäjän näkökulmasta lämmitysmuotoja vertailtiin investointi-, energia- sekä huolto- ja korjauskustannuksista aiheutuvien vuosikustannusten perusteella. Energiayhtiön näkökulmasta työssä selvitettiin lämmitysmuotovalintojen vaikutuksia liiketoimintaan ja niistä saataviin tuottoihin. Lämmitysmuotojen ympäristövaikutuksia arvioitiin käytöstä aiheutuvien hiilidioksidipäästöjen perusteella. Tulosten perusteella vertailuun valittujen lämmitysmuotojen vuosikustannuksissa ja laskennallisissa CO2-päästöissä on merkittäviä eroja. Tulosten perusteella arvioitiin lämmitysmuotojen kilpailukykyä tulevaisuudessa ja tehtiin suosituksia energiayhtiölle.

Competitors' Financial Performance Monitoring Model

The objective of the thesis was to develop a competitors’ financial performance monitoring model for management reporting. The research consisted of the selections of the comparison group and the performance meters as well as the actual creation of the model. A brief analysis of the current situation was also made. The aim of the results was to improve the financial reporting quality in the case organization by adding external business environment observation to the management reports. The comparison group for the case company was selected to include five companies that were all involved in power equipment engineering and project type business. The most limiting factor related to the comparison group selection was the availability of quarterly financial reporting. The most suitable performance meters were defined to be the developments of revenue, order backlog and EBITDA. These meters should be monitored systematically on quarterly basis and reported to the company management in a brief and informative way. The monitoring model was based on spreadsheet construction with key characteristics being usability, flexibility and simplicity. The model acts as a centered storage for financial competitor information as well as a reporting tool. The current market situation is strongly affected by the economic boom in the recent years and future challenges can be clearly seen in declining order backlogs. The case company has succeeded well related to its comparison group during the observation period since its business volume and profitability have developed in the best way.

Sales and Operations Planning Implementation

The master’s thesis focused on implementing a sales and operations planning process. The main objectives were to create planning methods and tools for the implementation. The ultimate goal of the process, beyond this master’s thesis, is to balance the supply of products with customer demand, with optimized profitability. The theoretical part focused on giving a thorough view on the sales and operations planning process. The basis for a monthly planning cycle was identified. Methods, tools, and metrics for demand forecasting and operations planning were also introduced. Based on the theoretical part, a method for forecasting, a forecast spreadsheet, and a forecast accuracy metric were designed. A spreadsheet tool and methods were also designed for the monthly planning of production volumes, capacity, and inventory. The implementation progress was reviewed for two product families for three months. The sales and operations planning process was able to successfully identify a demand peak for the product families. Suggestions for the future of sales and operations planning were also made.

Sopimusvalmistajan tarjouslaskentamallin kehittäminen monituoteympäristöön

Työn tavoitteena oli luoda yhtenäinen, tehokas ja helppokäyttöinen tarjouslaskentamalli sopimusvalmistajan käyttöön. Konsernin käytössä oli aiemmin neljä erilaista tarjouslaskentamallia ja niitä oli erittäin vaikea vertailla keskenään, eikä niillä voitu laskea tarjouksia kaikille tehtaille. Työ jakautuu kirjallisuuskatsaukseen ja empiiriseen osaan. Kirjallisuuskatsauksessa käsitellään erilaisia hinnoitteluvaihtoehtoja, kustannuslaskennan roolia ja kustannuslaskentamenetelmiä. Empiirinen osa koostuu tarjouslaskennan nykytilan analysoinnista, uuden tarjouslaskentamallin rakentamisesta sekä kehitetyn tarjouslaskentamallin toimintakuvauksesta. Tarjouslaskentamallin pohjaksi valittiin kustannusperusteinen hinnoittelu, koska sitä oli käytetty aikaisemminkin ja se oli koettu hyväksi. Kustannusperusteisen tarjouslaskentamallin pohjaksi luotiin yhtenäiset työ – ja konetuntihinnat koko konserniin. Konetuntihinnat laskettiin 28 koneelle. Konetuntihintoja analysoitiin ja ryhmiteltiin siten, että päädyttiin 16 konelisän käyttöön. Tarjouslaskentamalli käsittelee vain valmistuksen kustannuksia eikä ota kantaa hallintokustannusten syntyyn. Yhtenäinen tarjouslaskentamalli helpottaa eri myyntimiesten tekemien tarjousten vertailua ja mahdollistaa tuotteiden myynnin useille tehtaille. Tarjouslaskentamalli toteutettiin taulukkolaskentaohjelmalla.

Asuntosijoittamisen kilpailukykyisyys eläkesäästämismuotona

Tutkielman tarkoituksena on selvittää asuntosijoittamisen kilpailukykyisyyttä eläkesäästämismuotona. Vertailu tehdään kvantitatiivisena ja vertailukohtana ovat ns. perinteiset eläkesäästämismuodot, kuten rahastosijoitus, osakesijoitus, eläkevakuutus ja pankkitilisijoitus. Vertailu on tehty neljällä eri sijoittajaprofiililla. Profiilit eroavat toisistaan säästöajan ja säästösumman suhteen. Kaikissa tapauksissa kokonaissäästösumma on 36 000 euroa. Asuntosijoituksen lähtökohtana on osakehuoneisto, joka vuokrataan eteenpäin asumiskäyttöön. Asunnon ostoon otetaan pankkilaina, jota maksetaan pois vuokratuloilla sekä omalla osuudella niin, että kuukausittainen omaosuus lainan lyhennyksestä olisi vastaavan suuruinen kuin vaihtoehtoissijoituksen ns. perinteiseen eläkesäästämistuotteeseen. Tutkielmassa esiintyvät laskelmat on tehty Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. Analyysissä keskitytään ensisijaisesti analysoimaan verojen ja kaikkien kulujen jälkeistä sijoitusten loppuarvoa, todellista vuosittaista tuottoprosenttia sekä koko sijoitetun pääoman tuottoprosenttia koko sijoitusajalta.

Teknologiateollisuuden sopimusvalmistajayrityksen kustannuslaskennan kehittäminen

Työn päätavoitteena oli kohdeyrityksen kustannuslaskennan kehittäminen, jota varten selvitettiin toimintojen todelliset kustannukset sekä rakennettiin uusi taulukkolaskentaan perustuva hinnoittelumalli. Todellisten kustannukset selvitettiin toimintolaskennan avulla. Yrityksen aiempi kustannuslaskenta perustui perinteiseen lisäyslaskentaan. Työ jakaantui kahteen vaiheeseen: yrityksen kustannuslaskennan nykytilaselvitykseen ja toimintolaskennan toteuttamiseen. Ensimmäisen vaiheen teoriaosuudessa esiteltiin perinteisen kustannuslaskennan ja toimintolaskennan menetelmät sekä vertailtiin niitä keskenään. Empiriaosuudessa käsiteltiin yrityksen kustannusrakenne, tuotekustannuslaskenta, hinnoitteluprosessi ja eri hinnoittelukohteet. Nykytilaselvityksen perusteella laadittiin lista nykyisen kustannuslaskennan ja hinnoittelun kehitettävistä asioista. Kehittäminen päätettiin toteuttaa toimintolaskennan avulla. Toisessa vaiheessa esiteltiin toimintolaskennan toteuttamiseen ja käyttöönottoon liittyvä teoria. Tämän jälkeen suoritettiin toimintokustannusten laskeminen ja uuden hinnoittelumallin rakentaminen. Hinnoittelumallissa haettiin nopeutta uudella materiaalinlaskentatavalla. Työn tuloksina havaittiin, että toteutuneet kustannukset erosivat monen toiminnon kohdalla lisäyslaskennalla lasketuista kustannuksista ja tämä oli vääristänyt tuotteiden hinnoittelua. Toimintolaskennan käyttöönotolla yrityksen kustannuslaskenta ja tuotehinnoittelu saatettiin vastaamaan todellisia kustannuksia. Hinnoittelun nopeutumisella saavutettiin merkittäviä kustannussäästöjä.

Metaanin muodostumisen mallintaminen kaatopaikalla

Methane-rich landfill gas is generated when biodegradable organic wastes disposed of in landfills decompose under anaerobic conditions. Methane is a significant greenhouse gas, and landfills are its major source in Finland. Methane production in landfill depends on many factors such as the composition of waste and landfill conditions, and it can vary a lot temporally and spatially. Methane generation from waste can be estimated with various models. In this thesis three spreadsheet applications, a reaction equation and a triangular model for estimating the gas generation were introduced. The spreadsheet models introduced are IPCC Waste Model (2006), Metaanilaskentamalli by Jouko Petäjä of Finnish Environment Institute and LandGEM (3.02) of U.S. Environmental Protection Agency. All these are based on the first order decay (FOD) method. Gas recovery methods and gas emission measurements were also examined. Vertical wells and horizontal trenches are the most commonly used gas collection systems. Emission measurements chamber method, tracer method, soil core and isotope measurements, micrometeorological mass-balance and eddy covariance methods and gas measuring FID-technology were discussed. Methane production at Ämmässuo landfill of HSY Helsinki Region Environmental Services Authority was estimated with methane generation models and the results were compared with the volumes of collected gas. All spreadsheet models underestimated the methane generation at some point. LandGEM with default parameters and Metaanilaskentamalli with modified parameters corresponded best with the gas recovery numbers. Reason for the differences between evaluated and collected volumes could be e.g. that the parameter values of the degradable organic carbon (DOC) and the fraction of decomposable degradable organic carbon (DOCf) do not represent the real values well enough. Notable uncertainty is associated with the modelling results and model parameters. However, no simple explanation for the discovered differences can be given within this thesis.

Parallella, dynamiska representationer i gymnasiefysiken : implementering av ett interaktivt datorverktyg i didaktiska situationer och uppfattning av effektivt lärande

The computer is a useful tool in the teaching of upper secondary school physics, and should not have a subordinate role in students' learning process. However, computers and computer-based tools are often not available when they could serve their purpose best in the ongoing teaching. Another problem is the fact that commercially available tools are not usable in the way the teacher wants. The aim of this thesis was to try out a novel teaching scenario in a complicated subject in physics, electrodynamics. The didactic engineering of the thesis consisted of developing a computer-based simulation and training material, implementing the tool in physics teaching and investigating its effectiveness in the learning process. The design-based research method, didactic engineering (Artigue, 1994), which is based on the theoryof didactical situations (Brousseau, 1997), was used as a frame of reference for the design of this type of teaching product. In designing the simulation tool a general spreadsheet program was used. The design was based on parallel, dynamic representations of the physics behind the function of an AC series circuit in both graphical and numerical form. The tool, which was furnished with possibilities to control the representations in an interactive way, was hypothesized to activate the students and promote the effectiveness of their learning. An effect variable was constructed in order to measure the students' and teachers' conceptions of learning effectiveness. The empirical study was twofold. Twelve physics students, who attended a course in electrodynamics in an upper secondary school, participated in a class experiment with the computer-based tool implemented in three modes of didactical situations: practice, concept introduction and assessment. The main goal of the didactical situations was to have students solve problems and study the function of AC series circuits, taking responsibility for theirown learning process. In the teacher study eighteen Swedish speaking physics teachers evaluated the didactic potential of the computer-based tool and the accompanying paper-based material without using them in their physics teaching. Quantitative and qualitative data were collected using questionnaires, observations and interviews. The result of the studies showed that both the group of students and the teachers had generally positive conceptions of learning effectiveness. The students' conceptions were more positive in the practice situation than in the concept introduction situation, a setting that was more explorative. However, it turned out that the students' conceptions were also positive in the more complex assessment situation. This had not been hypothesized. A deeper analysis of data from observations and interviews showed that one of the students in each pair was more active than the other, taking more initiative and more responsibilityfor the student-student and student-computer interaction. These active studentshad strong, positive conceptions of learning effectiveness in each of the threedidactical situations. The group of less active students had a weak but positive conception in the first iv two situations, but a negative conception in the assessment situation, thus corroborating the hypothesis ad hoc. The teacher study revealed that computers were seldom used in physics teaching and that computer programs were in short supply. The use of a computer was considered time-consuming. As long as physics teaching with computer-based tools has to take place in special computer rooms, the use of such tools will remain limited. The affordance is enhanced when the physical dimensions as well as the performance of the computer are optimised. As a consequence, the computer then becomes a real learning tool for each pair of students, smoothly integrated into the ongoing teaching in the same space where teaching normally takes place. With more interactive support from the teacher, the computer-based parallel, dynamic representations will be efficient in promoting the learning process of the students with focus on qualitative reasoning - an often neglected part of the learning process of the students in upper secondary school physics.

Energia- ja ilmastotoimenpiteiden käynnistäminen pk-yrityksissä

Tämän diplomityön tarkoituksena oli kehittää toimintamalli pk-yritysten energia- ja ilmastotoimenpiteiden käynnistämiseksi HINKU-kunnissa. Esimerkkiyrityksenä työssä toimi Tehomet Oy:n Parikkalan tehdas. Työssä tutustuttiin ensimmäisenä erilaisiin jo olemassa oleviin toimintamalleihin, hiilijalanjäljen laskentastandardeihin sekä erilaisiin mahdollisuuksiin hiilineutraaliuden saavuttamiseksi. Lisäksi Tehomet Oy:n Parikkalan tehtaalta kerättiin tarvittavaa tietoa yrityksen ja tuotteen hiilijalanjälkien laskentaa varten. Kerätyn tiedon ja jo olemassa olevien standardien ja toimintamallien pohjalta kehitettiin toimintamalli, johon sisältyy laskentataulukko, jonka avulla yritykset voivat laskea hiilijalanjälkensä ja tunnistaa kasvihuonekaasupäästöjen merkittävyyden liiketoimintansa kehittämisen näkökulmasta. Tehomet Oy:n valmistaman puupylvään hiilijalanjälki pieneni merkittävästi, kun laskennassa huomioitiin hiilen sitoutuminen tuotteeseen sekä tuotteen käytöstä poisto. Parikkalan tehtaan tapauksessa suurin yksittäinen kasvihuonekaasujen päästölähde on sähkönkulutus. Energiankulutuksen kannalta merkittävin säästökohde olisi mitä todennäköisimmin teholtaan liian suuresta kompressorista luopuminen. Kasvihuonekaasupäästöjen hiilineutraaliksi saattamiseksi mahdolliset toimenpiteet olisivat tässä tapauksessa hiilivapaan sähkön ostaminen tai päästöjen kompensoiminen ostamalla päästöoikeuksia. Toimintamallin todellinen toimivuus nähdään tulevaisuudessa, kun sitä päästään testaamaan laajemmalti eri aloilla toimiviin yrityksiin.