Kiinteistötekniikan materiaalitoimintojen kehittäminen

Tutkimus on tehty osana YIT Huber Oy:n logistiikan kehitystyötä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää yrityksen logistiikan nykytila sekä luoda uusia toimintamalleja parantamaan toimintaa. Näiden lisäksi tavoitteena oli selvittää toimintamuutokset, jotta uuteen malliin siirtyminen on mahdollista. Logistinen nykytila selvitettiin toimitusketjun toimintoperusteisella kustannusanalyysillä. Analyysi toteutettiin kahden tyypillisen urakointikohteen avulla. Molempien projektien osalta kustannukset kohdennettiin kolmeen toimintoryhmään; tulologistiikkaan, sisältölogistiikkaan sekä projektinhallintaan. Näiden lisäksi analyysissa huomioitiin hallinto- ja varastointikustannukset, joita ei voida kohdistaa projekteille. Analyysin tuottaman tiedon avulla muodostettiin kolme toimintamallia (yhteistyö kolmannen osapuolen, tukkureiden ja YIT Rakennus Oy:n kanssa), jotka vähentävät toimitusketjuun sitoutuneen työn määrää, parantavat materiaalitoimitusten oikea-aikaisuutta sekä joustavuutta. Toimintamallien pohjalta selvitettiin niihin liittyvät hallinnolliset ja operatiiviset muutokset, jotka luovat edellytykset uuden mallin käytölle.

Päällystyskoneiden runkojen värähtelyiden FE-analysoinnin kehittäminen

Työssä kehitettiin päällystyskoneen runkojen FE-analysointia erityisesti vastelaskennan kannalta, joskin myös ominaistaajuuslaskennan tarkentamiseksi esitettiin parannuksia. Työssä rajoitutaan harmonisten telaherätteiden aiheuttamien vasteiden analysointiin. . Työssä käsitellään värähtelyjen teoriaa ja tarkastellaan Abaqus-ohjelmiston (versio 5.8) laskentamenetelmiä vakiotilan värähtelyvasteen laskemiseksi. FEM-mallin rakenteeseen liittyen käsitellään perustuksien ja maaperän, konepalkin ja telaherätteiden mallintamista ja mallinnuksen laajuutta. Telaherätteitä käsitellään yksittäisen telan ja telojen samanvaiheisuuden kannalta. Samanvaiheisuutta tutkitaan työssä kehitetyllä summafunktiolla. Värähtelyjen mittaukseen FEM-mallien verifioimiseksi esitetään parannuksia. Nykyinen mallinnustapa käsitellään lyhyesti. Parannusehdotuksia kokeiltiin mallintamalla Rauma 400-päällystyskone ja vertaamalla tuloksia mitattuihin. Laskennan tulokset vastasivat vaihtelevasti mittaustuloksia, mittaustulosten puutteellisuus vaikeutti vertailua. Tulosten perusteella herätetiedon parantaminen on perusteltua ja mallin laajennus lisää todenmukaisuutta. Maaperän huomiointi vaikuttaa ennen kaikkea ominaistaajuuksiin ja muotoihin ja suora ratkaisutapa on käyttökelpoinen vasteen laskentamenetelmä otettaessa maaperä huomioon.

Kantaverkon häviöiden analysointi ja ennustemenetelmien kehittäminen

Tämän työn tarkoituksena on tutkia kantaverkon voimajohtojen virtalämpö- ja koronahäviöiden käyttäytymistä erilaisissa siirto- ja käyttötilanteissa sekä sääolosuhteissa. Tavoitteena on löytää häviöiden kanssa parhaiten korreloivat tekijät, joiden perusteella pystyttäisiin siirto- ja kulutusennusteisiin pohjautuen muodostamaan häviöiden hintasuojausta varten häviöprofiili. Analysointiosan alussa tarkastellaan virtalämpö- ja koronahäviöiden vaikutusta kokonaishäviöihin vuosi-, kuukausi- ja tuntitasolla. Virtalämpöhäviöiden käyttäytymistä tutkitaan jänniteportaittain ja pyritään löytämään ne helposti mitattavissa olevat tekijät, jotka korreloivat parhaiten häviöiden kanssa. Koronahäviöiden osalta pyritään selvittämään ne olosuhteet, jolloin koronaa todennäköisimmin esiintyy ja vastaavasti olosuhteet, jolloin koronan esiintyminen on epätodennäköistä. Työn lopussa muodostetaan analysoinnista saatujen tulosten pohjalta häviöennuste tulevan talven osalle. Ennustemallia kokeillaan myös edellisen talven osalle ja tarkastellaan mallin tuomia kustannusvaikutuksia.

DW-kannan kehittäminen myynnin ja logistiikan järjestelmässä

Viimeisten vuosien aikana eri yritysten ja organisaatioiden tietokantoihin talletetun tie-don määrä on kasvanut lähes eksponentiaalisesti. Sen seurauksena perusjärjestelmät eivät ole enää pystyneet tuottamaan halutunlaisia analysointi- ja raportointipalveluja, mistä on syntynyt tarve tietokannoille, jotka hoitavat suurimittaisen tiedon varastoinnin perusjärjestelmistä eriytettyinä. Näistä mahdollisesti lukuisista perusjärjestelmistä tieto siirretään keskitettyyn tietokantaan, eli tietovarastoon (Data Warehouse, DW). Tässä työssä on tutkittu DW-kantoja, ja niihin liittyviä siirto-, päivitys- ja analysointityökalu-ja. Erityistä huomiota on kiinnitetty niiden soveltumiseen Stora Enson Fenix-järjestelmään, ja vanhojen omatekoisten järjestelmien korvaamiseen valmisratkaisuilla.

Hakevirrasta otettavan näytteen luotettavuus ja näytteenottimen kehittäminen

Työn tavoitteena oli saada tietoa yleisesti partikkelivirtauksessa tapahtuvasta näytteenotosta ja näytteenottomenetelmistä. Työssä tutkittiin UPM-Kymmenen Kaukaan tehtaan nykyisen ostohakkeen automaattisen näytteenottimen toimintaa sekä sen ottamien näytteiden luotettavuutta kokeellisesti ja tilastollisesti. Lopuksi tutkimuksessa ideoitiin uusi näytteenottimen konstruktio. Uuden konstruktion suunnittelun lähtökohtana oli, että näytteenottimen konstruktiolla tulisi voida ottaa toistuvasti ja turvallisesti luotettavia hakenäytteitä aiheuttamatta muulle vastaanottoaseman toiminnalle häiriöitä Tutkimusta varten tehtiin eri haketoimittajien kanssa koenäytteenottoja. Hakenäytteet otettiin kolmessa eri haketoimituksen vaiheessa niiden keskinäistä vertailua varten. Hakenäytteistä määritettiin kuiva-ainepitoisuus ja laatuanalyysin tekoa varten palakokojakauma koeseulonnoilla. Palakokojakauma-analyysistä saatuja jakaumapainoprosenttiosuuksien ja niistä laskettujen laatuarvojen pohjalta tutkittiin automaattisen näytteenottimen ottaman näytteen luotettavuutta ja näytteenottimen toimintaa. Konstruointityössä noudatettiin pääpiirteittäin ohjeistoa VDI 2221. Uuden näytteenottimen suunnittelutyön tavoitteet määriteltiin tutkimuksessa tehtyjen päätelmien ja kokeiden pohjalta. Uudelle näytteenottimen konstruktiolle etsittiin toteutuskelpoisia ratkaisuja jo olemassa olevista laitteistoista ja uusista ideoista. Uudet konstruktiovaihtoehdot suunniteltiin noudattamaan näytteenottoteoriaa ja sijoituspaikan asettamia vaatimuksia.

Liikesimulaattorialustan kehittäminen virtuaaliprototyypin avulla

Työn tarkoituksena oli kehittää kuuden vapausasteen liikesimulaattorialusta virtuaaliprototyypin avulla siten, että alustan dynamiikka mallinnetaan Adams-ohjelmistolla ja ohjaus- ja säätöpiiri Matlab Simulink:llä. Tarkoituksena oli tutkia dynaamisen mallin ja säätöteknisen mallin yhdistämistä ja niiden yhteen toimimista. Tarkoituksena oli myös selvittää tulevaisuudessa rakennettavan Stewart:n alustan mekaniikan mitat ja hydraulikomponenttien koot. Työssä tutkittiin alustan käyttäytymistä halutulla liikealueella, nopeuksia joita saavutetaan ja mekaanisia rajoitteita. Työn tuloksesta on tarkoitus rakentaa fyysinen prototyyppi liittyen KONSI-projektiin, jossa kehitetään satamanosturisimulaattori nosturiohjaajan koulutuksen tueksi. Malli tullaan kytkemään Teppo Lehtisen diplomityönä tehtyyn satamanosturi kontin simulointimalliin ja koko järjestelmän on tarkoitus toimia reaaliaikaisena.

KUNNOSSAPIDON SUORITUSKYVYN SEURANTA JA KEHITTÄMINEN

Työn tavoitteena oli kehittää kunnossapitoyritykselle toiminnan tuottavuuden ja tehokkuuden mittausjärjestelmä. Ensin etsittiin teorian avulla ne sopivat suorituskykymittarit ja tekijät, joiden avulla yrityksen suorituskykyä voidaan luotettavasti ja ymmärrettävästi seurata. Apuna työnkulussa käytettiin kunnossapidon henkilökunnalle suunnattuja kirjallisia ja suullisia haastatteluja. Haastatteluiden avulla selvitettiin kunnossapidon suorituskyvyn mittauksen nykytila sekä mahdollisia kehityskohteita. Haastatteluihin ja kirjallisuuteen pohjautuen päätettiin yritykselle rakentaa suorituskykymittaristo. Mittaristoksi valittiin tuottavuus- eli tavoitematriisi, joka on toimiva työkalu mittareiden seurantaan. Se on helppokäyttöinen ja selkeä. Lisäksi matriisi antaa tulosindeksin avulla kokonaiskuvan kunnossapidon tasosta. Tavoitematriisi koostuu eri menestystekijöistä sekä näiden menestystekijöiden tunnusluvuista eli mittareista. Menestystekijöiksi valittiin: taloudellisuus, tuotantojärjestelmän tehokkuus, kustannusrakenne, kunnossapidon suunnittelu sekä häiriönkorjaus. Menestystekijöillä on jokaisella kolmesta kuuteen mittaria. Tavoitematriisin käyttö ja seuranta tapahtuu yksinkertaisen sovellusohjelman avulla. Mittariston kehittäminen on pitkä ja vaativa prosessi. Mittareita, niiden tavoitearvoja sekä menestystekijöitä tulee säännöllisin väliajoin tarkastaa, jotta kehitys on oikean suuntaista. Mittariston käyttöönotto ja käyttö edellyttävät kaikilta työntekijöiltä motivaatiota toiminnan kehitykseen sekä pitkäjänteisyyttä, sillä matriisin tarjoamat hyödyt ovat näkyvissä vasta kuukausien päästä.

Sähkölieden paistouunin energiatalouden analysointi ja parannusehdotusten kehittäminen

Diplomityön tavoitteena oli selvittää nykyisen sähkölieden paistouunin energiankulutuksen kriittisimmät kohteet sekä pohtia tulevaisuuden liesissä mahdollisesti käyttöön otettavia uusia, lieden energiatalouden kannalta edullisia ratkaisuja. Työn keskeisenä osana oli tutustua kotitalousliesien energiankulutuksen CENELEC:n EN 50304 standardiin, jonka perusteella uuneja tullaan tulevaisuudessa testaamaan energiamerkkiä varten. Standardin mukaisia kokeita tehtiin useilla nykytuotannossa olevilla sähköliesillä sekä lisäksi joillakin protomalleilla. Lisäksi diplomityössä määritettiin kokeellisesti uunin luukun osuus energiankulutuksesta, uunin lämpökapasiteetin pienentämisen vaikutus energiankulutukseen sekä vertailtiin eri eristemateriaaleja. Sähköliesien kilpailutilanne markkinoilla on kiristynyt vuosi vuodelta. Näin ollen pienet valmistuskustannukset ovat liesien kannattavan tuotannon edellytys. Onkin vaikea tehtävä määrittää uunin energiataloutta parantavia kehitysratkaisuja, jotka olisivat myös taloudellisesti kannattavia.

Uusien polyuretaanimateriaalien kehittäminen

Polyuretaanielastomeerit ovat jaksottaisia sekapolymeerejä, jotka muodostuvat vuoroittaisista joustavien ketjujen segmenteistä ja hyvin polaarisista kovista segmenteistä. Kemiallinen rakenne ja ominaisuudet riippuvat käytetyistä reaktiokomponenteista. Pehmeän segmentin muodostaa polyoli ja kovan segmentin muodostaa yleensä di-isosyanaatti ja ketjunjatkaja. Polyuretaanielastomeerien valmistus tapahtuu valamalla, jolloin reaktiokomponentit ovat nestemäisiä. Työssä tutkittiin kahta perusmateriaalia ja yhden lisäaineen vaikutusta niiden ominaisuuksiin. Erityisesti kiinnitettiin huomiota dynaamisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin ja verrattiin aineita keskenään. Käytettyjä karakterisointimenetelmiä olivat kontaktikulmamittaukset, DMTA-mittaukset, dynaaminen rasittaminen pyörityslaitteella, elektronimikroskopia, hydrolyysitesti, vetotesti ja kulutustesti. Tutkittujen materiaalien pääasiallinen käyttökohde on pyörä- tai telapinnoitteena. Työn aikana kehitettiin pyörityslaite, jolla voitiin tutkia pinnoitemateriaalin käyttäytymistä halutuissa rasitusolosuhteissa. Lisäaineen vaikutus dynaamisiin ominaisuuksiin oli negatiivinen tai olematon, sillä DMTA-testien perusteella lisäaine kasvatti materiaalien häviötekijää (tan d). Pyöritystestien perusteella lisäaineella ei ollut vaikutusta hystereesiin eli pinnoitemateriaalin lämpenemiseen testin aikana. Uusi tutkittu materiaali osoittautui dynaamisissa kokeissa paremmaksi kuin vanha tuotantomateriaali. Lisäaine kasvatti molempien tutkittujen aineiden pintaenergiaa kontaktikulmamittausten perusteella. Tuotantoaineen vetomurtolujuus kasvoi lisäaineen vaikutuksesta, mutta uuden aineen vetomurtolujuus pieneni. Lisäaineella oli lievä hydrolyysiltä suojaava vaikutus tutkituilla perusaineilla. Uusi tutkittu perusmateriaali sieti hydrolyysiä paremmin kuin tuotantomateriaali, koska sen valmistuksessa käytettiin polyeetteripolyolia ja tuotantomateriaalissa polyesteripolyolia.

Väsyttävästi kuormitettujen hitsattujen rakenteiden suunnittelukäytännön kehittäminen

Hitsatuilla rakenteilla väsyminen on keskeinen vauriotekijä. Väsymiskestoiän laskentaan on olemassa useita erilaisia menetelmiä, joista hot spot ﷓menetelmä on hitsattujen rakenteiden yhteydessä yhä yleistyvä ja sangen käyttökelpoinen. Hot spot menetelmässä kestoikälaskenta perustuu rakenteellisen jännityksen vaihteluun ja pieneen joukkoon kokeellisesti määrättyjä Wöhler-käyriä. Rakenteellinen jännitys voidaan määrittää joko prototyypistä mittaamalla, elementtimenetelmällä laskemalla tai parametristen kerrointen avulla. Suunnittelukäytännön kehittämisessä tutkittiin esimerkkirakenteena Rammer RC 22 leikkurimurskainta. Tarkoituksena oli mitata murskaimesta voimasuureita, joita voitaisiin käyttää kuormitustietona laskettaessa jännityksiä elementtimenetelmällä. Myöhempien laskentatulosten verifiointia varten mitattiin lisäksi muutamia hot spot ﷓jännityksiä. Työn kokeellinen puoli keskittyi voimasuuremittauksiin ja niistä saatavien tulosten saattamiseen sopusointuun vapaakappalemallien kanssa. Suoritettiin lukuisia kalibrointimittauksia ja mittausjärjestelyä kehitettiin, kunnes syyt aluksi saatujen mittaustulosten virheellisyyteen selvisivät. Leikkausvoimamittausten osalta tuloksia verifioitiin elementtimenetelmälaskelmin. Työn tuloksena saatiin luotua toimiva pohja voimasuure- ja hot spot ﷓mittauksille. Jatkossa voidaan siirtyä tekemään mittauksia todellisissa työskentelytilanteissa.

Savukaasujen mittausjärjestelmän kehittäminen jätteen rinnakkaispolttolaitoksessa

Virtain kaupungissa sijaitseva vuodesta –79 toiminut lämpövoimala on pääasiassa kotimaisia polttoaineita käyttävä kaukolämpöä tuottava voimalaitos. Jätemurskeen (REF) osuus on tällä hetkellä noin 10 % laitoksen lämmöntuotosta. REF valmistetaan paikallisesti ja sen tuotantoa on tarkoitus lisätä lähivuosina voimakkaasti. EU:n uusi todennäköisesti loppuvuodesta-2000 hyväksyttävä jätteenpolttoa koskeva direktiivi asettaa jätteen rinnakkaispolttolaitoksille tiukat päästörajat ja mittausvelvoitteet. Tämä lisää tuntuvasti kustannuksia Virtain laitoksen kaltaisissa pienissä kierrätyspolttoainetta hyödyntävissä laitoksissa. Työssä selvitettiin jätteenpolttodirektiivistä aiheutuvat savukaasujen mittaamisen kokonaiskustannukset Virroilla. Taloudellisimman mittausjärjestelmän vuo-tuisiksi kokonaiskustannuksiksi saatiin 180 000 mk jakautuen seuraavasti: Jatkuvatoimiset mittauslaitteet käyttökuluineen 90 000 mk, jaksottaiset HF, HCl ja SO2 -mittaukset 20 000 mk, raskasmetallien, dioksiinien ja furaanien määräaikainen mittaaminen 40 000 mk ja vertailumittaukset 30 000 mk.

Siltanosturin mallinnusmenetelmien kehittäminen

Työn tarkoituksena oli selvittää kaupallisen dynamiikan simulointiohjelmiston (Adams) soveltuvuus siltanosturin mallintamiseen. Työn kohteena oli kaksipalkkinen siltanosturi, joka sijaitsi KCI:n tiloissa Hyvinkäällä. Nosturin jänneväli oli noin 19.5 metriä ja nostokyky 16 tonnia. Mallintamisessa keskityttiin nosturin dynamiikkaan sekä ohjausvoimiin nosturin kantopyörissä. Simulointitulokset verifioitiin mittauksin. Koska mallista haluttiin mahdollisimman yksinkertainen, mallinnettiin ainoastaan pääkannattajat ja köydet joustavina. Muut osat mallinnettiin jäykkinä. Yksinkertaisuuteen pyrittiin sen vuoksi, että mallia oli tarkoitus käyttää perustana komponenttikirjaston luomiseksi myöhempää käyttöä varten. Tuloksista todettiin mallin soveltuvan hyvin nosturin dynamiikan mallintamiseen. Mallista saatavat tulokset vastasivat hyvin mitattuja liikkeitä. Ohjausvoimia ei kuitenkaan saatu verifioitua. Käytetty mittausmenetelmä osoittautui sopimattomaksi.

Pakettitoimitusten logistinen kehittäminen asiakaslähtöiseksi

Työn tavoitteena oli selvittää mahdollisuuksia ohjata pakettia uudelleen sen jälkeen, kun lähettäjä on luovuttanut paketin Postin kuljetettavaksi. Lähtökohtana työlle oli, että uudelleenohjaus suoritettaisiin matkapuhelimella, koska se suuren penetraationsa ansiosta tavoittaa mahdollisimman monen vastaanottajan. Ensin selvitettiin nykyinen Postin pakettiprosessin toiminta haastattelemalla asiantuntijoita ja perehtyen toiminnan kuvauksiin. Työssä pyrittiin ottamaan asiakaslähtöinen näkökanta, jonka pohjaksi tutustuttiin Postille tehtyihin kattaviin asiakastutkimuksiin. Asiakkaiden tarpeet kasvavat ja muuttuvat entistä yksilöllisimmiksi. Paketin uudelleenohjauksella voitaisiin asiakkaan toivomuksesta muuttaa paketin toimitusosoitetta, -aikaa tai tehdä kotiinkuljetustilaus. Asiakasta informoidaan saapuvasta lähetyksestä saapumisilmoituksella, jonka perusteella uudelleenohjaus voitaisiin tehdä. Toinen tapa olisi kertoa ennakkoon, että haluaa kaikki saapuvat lähetykset vastaanottaa tietyllä tavalla haluttuna ajankohtana. Uudelleenohjaus ei ole teknisesti vaikeaa, mutta toiminnallisen prosessin aikaansaaminen on vaikea tehtävä. Paketin uudelleenohjaus on varteenotettava mahdollisuus luoda Postin asiakkaille lisäarvoa ja yksilöllistä palvelua. Se vaatii kuitenkin pakettiprosessin muutoksia niin lähettäjälle, vastaanottajalle kuin Postille.

Sopimusvalmistusverkon kehittäminen puutuotteiden järjestelmäratkaisuja varten

Työn tavoitteena oli luoda Yhtyneet Sahat Oy:lle dokumentoitu sopimusvalmistusohjeisto. Laadittu ohjeisto toimii keskeisenä apuvälineenä toimeksiantajalle, kun yhtiön eri tuotantolaitokset luovat uusia tuotannollisia yhteistyösuhteita. Ohjeiston laatimista varten tutustuttiin aluksi yhtiön sisäisiin alihankintakäytäntöihin. Tämän jälkeen sopimusvalmistusjärjestelmien tarkastelu laajennettiin mekaanisen metsäteollisuuden malleihin sekä elektroniikka- että metalliteollisuuden toimintajärjestelmiin. Yhtyneet Sahat Oy:n yhteistyömallin toimivuutta testattiin koetuotteilla potentiaalisten sopimusvalmistajien kanssa. Työn viimeisenä osa-alueena oli Yhtyneet Sahat Oy:n henkilökunnan asenteiden selvittäminen sopimusvalmistusyhteistyön hyödyntämisestä. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, mm. että hyvä sopimusvalmistussuhde vaatii kirjallisen sopimuksen päähankkijan ja sopimusvalmistajan vastuista ja velvollisuuksista. Yhtenä päähankkijan tärkeänä tehtävänä on kannustaa sopimusvalmistajansa jatkuvaan kehitystyöhön. Jatkuvalla kehitystyöllä taataan yhteistyösuhteen pitkäaikainen kesto, jonka avulla yhteistyökumppanit voivat ylläpitää hintakilpailukykyään. Lisäksi yhteistyöyritysten välinen riskienhallinta korostuu valmistussuhteen syventyessä.

Suuren kapasiteetin paloittelusahakonseptin kehittäminen

Asiakkaat vaativat lisää kapasiteettia ja joustavuutta eli levylinjan paloittelusahan tapauksessa pieniä palakokoja. Vaatimukseen on lähdetty vastaamaan tuotekehitysprojektilla, jonka yksi osa-alue on uuden paloittelusahan konseptin kehitys. Konseptin kehityksen lähtökohtana on ajatus terien lukumäärän lisäämisestä, terien suunnan kääntämisestä levypinkan liikesuunnan myötäiseksi, sekä terien pitämisestä paikallaan levypinkan liikkuessa niiden läpi. Tässä työssä konseptin kehitykseen kuuluu purunpoistojärjestelmä, sahattujen hukkapalojen käsittely, murskaus ja poisto, sekä levypinkan siirtomenetelmä sahauskokonaisuuden läpi. Kirjallisuusosassa on paneuduttu puulevyjen ja pyörösahauksen teoriaan. Diplomityössä on tutkittu eri pohjaratkaisujen vaikutusta kapasiteettiin, sekä vaihtoehtoja paloittelusahan eri osa-alueiden ratkaisuiksi. Lisäksi on tutkittu murskauksen tehovaatimusta vertaamalla mitattuja arvoja laskettuihin arvoihin. Tutkimuksen otannan puitteissa todettiin laskettujen arvojen johtavan reiluun moottoreiden ylimitoitukseen.