Kustannukset ja kannattavuus RFID- ja toiminnanohjausjärjestelmien integrointiprojektissa

Maailmantalouden jyrkkä lasku vuonna 2008 ajoi yritykset säästökuurille. Säästöjä pyritään saamaan esimerkiksi automatisoimalla toimintoja. Yksi tapa luoda kustannussäästöjä on käyttää RFIDteknologiaa varastoinnin toimien tehostukseen. Tämän tutkimuksen pääasiallisena tavoitteena on ollut rakentaa yksinkertainen laskentamalli RFID- ja toiminnanohjausjärjestelmien integrointiprojektin kustannusten ja kannattavuuden laskemiseen. Toisena tavoitteena on ollut selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat investoinnin kannattavuuteen. Tutkimus rajattiin tarkastelemaan varaston saapuvan tavaran vastaanoton prosessia ja sen toimintojen automatisointia RFID-järjestelmän avulla. Laskentamalli muodostuu kolmesta osasta: investoinnin kokonaiskustannusten arvioinnista, investoinnista saatavien kustannussäästöjen arvioinnista ja kannattavuuslaskelmista. Investointien kokonaiskustannusten arviointia varten rakennettiin luettelo yleisimmistä kustannuslajeista. Investoinnista saatavien kustannussäästöjen arviointi tehtiin analysoimalla nykyprosesseja ja etsimällä niistä toimintoja, jotka tehostuvat RFID-järjestelmän avulla. Varsinaisina kannattavuuslaskentamenetelminä käytettiin investoinnin takaisinmaksuajan menetelmää sekä pääoman tuottoasteen menetelmää. Tutkimuksen tuloksena todettiin rakennetun laskentamallin soveltuvan hyvin investoinnin kustannusten ja kannattavuuden arviointiin. Samalla havaittiin yrityksen toimialan, saapuvien lähetysten määrän ja lähetysten rivimäärän vaikuttavan merkittävästi RFID- jatoiminnanohjausjärjestelmän integrointiprojektin kannattavuuteen.

Toimittaja-arvioinnin kehittäminen: Case Nokian Renkaat Oyj

Tutkimuksen aiheena on toimittaja-arvioinnin kehittäminen. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää Nokian Renkaat Oyj:n käyttöön tarkoituksenmukainen menetelmä toimittaja-arviointiin. Tutkimuksessa käsitellään toimittaja-arvioinnin roolia hankintatoimessa, keskeisiä arviointikriteerejä, arviointimenetelmiä sekä arvioinnin kehittämisessä huomioitavia tekijöitä. Empiirisessä osiossa määritetään kohdeyrityksen toimittajien arviointikriteerit, luokitellaan toimittajat sekä kehitetään menetelmä toimittaja-arviointiin. Tutkimuksen lopputuloksena kehitettiin työkalu toimittaja-arviointiin kohdeyrityksen käyttöön. Työkalu koostuu kahdesta erillisestä osasta, jotka ovat toteutuneen suorituskyvyn arviointi sekä toimittaja-auditointi. Auditointia varten laadittiin kysymyskaavake. Molemmat arvioinnin osa-alueet sisältävät painotetun pisteytyksen.

Line filter optimization in elevator use

The purpose of this thesis was to create design a guideline for an LCL-filter. This thesis reviews briefly the relevant harmonics standards, old filter designs and problems faced with the previous filters. This thesis proposes a modified design method based on the “Liserre’s method” presented in the literature. This modified method will take into account network parameters better. As input parameters, the method uses the nominal power, allowed ripple current in converter and network side and desired resonant frequency of the filter. Essential component selection issues for LCL-filter, such as heating, voltage strength, current rating etc. are also discussed. Furthermore, a simulation model used to verify the operation of the designed filter in nominal power use and in transient situations is included in this thesis.

Reducing Manufacturing Costs of the Screen Dryer’s Hot Section by Design

In this thesis, the purpose was to find the cost distribution of the screen dryer and the largest cost factors. The hot section of the screen dryer was revealed as the biggest cost factor, so composing new cost efficient solutions were directed to it. DFMA (Design for Manufacture and Assembly) was chosen to help the design process. DFMA is a product design strategy developed for taking manufacturing and assembly costs into account at the early stages of the design process. In the theory part of the thesis, other methods of economical design and tools needed for estimating manufacturing costs are introduced. In the empirical part, the hot section of the screen dryer was divided into sub-assemblies and their manufacturing costs were estimated. The design propositions were directed to the self-manufactured assemblies and parts. The new manufacturing costs were calculated for the developed propositions. Lastly, the most cost efficient solutions were summarized. The savings on the self-manufactured assemblies were about 40 %, which was about 13 % of the combined total costs of the hot section.

Simulating the performance of paper machine control

The topic of this thesis is the simulation of a combination of several control and data assimilation methods, meant to be used for controlling the quality of paper in a paper machine. Paper making is a very complex process and the information obtained from the web is sparse. A paper web scanner can only measure a zig zag path on the web. An assimilation method is needed to process estimates for Machine Direction (MD) and Cross Direction (CD) profiles of the web. Quality control is based on these measurements. There is an increasing need for intelligent methods to assist in data assimilation. The target of this thesis is to study how such intelligent assimilation methods are affecting paper web quality. This work is based on a paper web simulator, which has been developed in the TEKES funded MASI NoTes project. The simulator is a valuable tool in comparing different assimilation methods. The thesis contains the comparison of four different assimilation methods. These data assimilation methods are a first order Bayesian model estimator, an ARMA model based on a higher order Bayesian estimator, a Fourier transform based Kalman filter estimator and a simple block estimator. The last one can be considered to be close to current operational methods. From these methods Bayesian, ARMA and Kalman all seem to have advantages over the commercial one. The Kalman and ARMA estimators seems to be best in overall performance.

Pumppukäyttöjen energiankulutuksen määrittäminen prosessimittauksia käyttäen

Pumppukäytöt vastaavat noin neljännestä Euroopan alueen sähkömoottoreissa kuluvasta energiasta. Energian hinnan nousun vuoksi energian säästäminen ja energiatehokkuus ovat nousseet tärkeään asemaan paljon energiaa kuluttavassa teollisuudessa. Pumppukäyttöjen hyötysuhteen parantaminen on noussut olennaiseen osaan paperi- ja kartonkiteollisuuden energiatehokkuustarkasteluissa. Tässä työssä tarkastellaan kartonkikoneen pumppukäyttöjen toiminnan energiatehokkuutta moottorin virtamittausten perusteella. Analyysi perustuu moottorin akselitehon määrittämiseen ja sen perusteella tehtävään pumpun toimintapisteen laskentaan. Työssä esitellään käytetyt estimointimenetelmät ja niillä saadut tulokset kartonkikoneen pumppukäytöille. Lisäksi työssä arvioidaan kolmen yksittäisen pumppukäytön energiankulutuksen säästöpotentiaalia. Työssä käytettyä menetelmää voidaan käyttää sekä vakio- että vaihtonopeuspumppukäyttöjen toiminnan ja hyötysuhteen analysointiin.

Ohutlevytuotteen valmistuskustannusten määrittely suunnitteluvaiheessa

Diplomityössä kehitetään ABB Oy Drives:lle menetelmää, jolla voidaan ennustaa ohutlevyosien ja niistä koostuvien kokoonpanojen hintaa ilman tarkkaa valmistuksellista geometriatietoa. Työ on osa Tekesin rahoittamaa Piirre 2.0 -projektia. Työn teoriaosa määrittelee lyhyesti ohutlevytuotteet ja niiden valmistusmenetelmät. Laajemmassa teoriatarkastelussa ovat erilaiset ohutlevytuotteiden valmistuskustannusten ennustamismenetelmät regressioanalyysin käyttöön painottuen. Käytännön osiossa määritetään Finn-Power LP6 -levytyökeskuksen suorituskyky ja muodostetaan työaikalaskuri kerättyyn tietoon perustuen. Lisäksi muodostetaan regressioanalyysit kahden eri alihankkijan valmistamien ohutlevytuotteiden pohjalta. Regressiotekniikoiden avulla etsitään kustannuksiin voimakkaasti vaikuttavat parametrit ja muodostetaan laskukaava valmistuskustannusten ennustamiseen. Lopuksi vertaillaan teorian ja käytännön osien yhteensopivuutta ja etsitään syitä havaittuihin eroihin. Tutkimustulosten hyödyntämismahdollisuuksien ohella esitetään myös eräitä jatkokehitysehdotuksia.

Kokeellisen moodianalyysin jälkikäsittely ominaismuotojen visuaaliseksi tarkastelemiseksi

Kokeellinen moodianalyysi on kokeellinen menetelmä, jolla voidaan selvittää rakenteille ominaista värähtelyä. Työssä oli kolme tavoitetta, jotka pyrittiin saavuttamaan. Ensimmäinen tavoite oli ohjeistuksen luominen rakenteiden ominaismuotojen visuaaliseksi tarkastelemiseksi Lappeenrannan teknillisellä yliopistolla käytettävissä olevilla laitteistoilla ja ohjelmilla. Ohjeistuksen perustana on ajatus siitä, että kokeellinen moodianalyysi saataisiin tehokkaampaan käyttöön koneensuunnittelun opetuksessa. Ohjeistus tehtiin pääasiassa kuvien ja kuvia tukevien selitysten avulla. Työn toisena tavoitteena oli verrata rakenteen ominaisvärähtelyä, kun se oli tuettu vapaasti ja kun se oli tuettu kiinteästi sen luonnolliseen ympäristöön. Taajuuksia verrattaessa huomattiin, että eri tavoin tuetut rakenteet käyttäytyvät eri tavalla, mikä on otettava huomioon, kun tutkitaan kriittisiä värähtelyjä. Ominaisvärähtelyjä voidaan selvittää myös matemaattisesti esimerkiksi äärellisten elementtien menetelmällä. Työn kolmantena tavoitteena oli verrata elementtimenetelmällä ja kokeellisesti saatuja ominaisvärähtelyn arvoja. Elementtimallia pyrittiin tarkentamaan eri parametrejä muuttamalla niin, että ominaistaajuuksien arvot vastaavat mahdollisimman hyvin toisiaan. Tavoite saavutettiin.

Voimalaitos- ja jätevesitutkimus

Tässä työssä tutkittiin Stora Enso Oyj:n Heinolan Flutingtehtaan voimalaitos- ja jätevesien seuranta-analyysimenetelmien kehittämistä. Käytössä olevia menetelmiä vertailtiin vaihtoehtoisiin uusiin menetelmiin, jotka perustuvat erotustekniikoihin ja automaatioon. Flutingtehtaalla nykyisin käytössä olevat analyysimenetelmät perustuvat suurelta osin standardimäärityksiin, joissa käytetään pääasiassa titrausta. Määritykset vievät paljon aikaa, koska titraukset toteutetaan manuaalisesti. Titrausten päätepisteet tulkitaan esim. indikaattorin värinmuutoksella ja saostamalla, joten määritysten tarkkuus vaihtelee. Kokeellisessa osassa Flutingtehtaan puhtaista voimalaitosvesistä yhdistetty sekoitenäyte analysoitiin kahdella ionikromatografilla, liekkiatomiabsorptiospektrometrillä ja kapillaarielektroforeesilla. Yksittäisiä näytteitä ei tutkittu. Lisäksi vesilaboratoriossa määritettävistä jätevesistä yhdistettiin sekoitenäyte, joka analysoitiin kapillaarielektroforeesilla. Samat sekoitenäytteet analysoitiin myös nykyisillä menetelmillä tehtaan vesilaboratoriossa. Tulokset osoittivat, että kokeellisessa osassa tutkitut menetelmät soveltuvat sekoitenäytteen perusteella hyvin vesilaboratoriossa käytössä oleviin kuukausianalyyseihin. Automaattisella näytteensyötöllä varustettuna kaikki kolme kokeellisessa osassa tutkittua menetelmää ovat yksikertaisia käyttää ja ne nopeuttavat analyysejä. Päivittäisiä titrausanalyysejä voidaan tehostaa ja nopeuttaa automaation avulla. Erotustekniikoilla esimerkiksi typpi voidaan määrittää kokonaistyppenä, mutta myös komponentteinaan eli ammoniakkina, nitraattina ja nitriittinä. Lisäksi samalla erotuksella voidaan määrittää useita alkali- ja maa-alkalimetalleja sekä raskas-metalleja toistomittauksilla. Menetelmän käyttöalue on laajempi erotustekniikoilla kuin perinteisillä liuoskemian mittauksilla. Erotustekniikoilla tunnistetaan helposti määritysten oikeellisuus detektointimahdollisuuksien monipuolisuuden vuoksi.

Paperin aistinvarainen arviointi

Paperin tärkeiden teknisten ominaisuuksien lisäksi myös paperin aistinvaraiset ominaisuudet ovat nousseet merkittäviksi parametreiksi paperia luonnehdittaessa. Aistinvaraisilla ominaisuuksilla tarkoitetaan ominaisuuksia, jotka ihminen aistii käsitellessään tuotetta. Tällaisia ominaisuuksia ovat esimerkiksi paperin karheus, liukkaus, jäykkyys sekä ääni paperia selattaessa. Paperin aistinvaraiset ominaisuudet luovat lukijalle mielikuvan lukemastaan lehdestä lehden sisällön lisäksi. Tämän työn tavoitteena oli kehittää olemassa olevan aistinvaraisten ominaisuuksien arviointiraadin toimintaa. Arviointimenetelmän tilalle pyrittiin löytämään toinen menetelmä sekä kehittämään uusi tulosten raportointimalli. Työssä käytettiin kahta subjektiivista arviointimenetelmää, parivertailua ja ranking-menetelmää. Tuloksia verrattiin aiemmin käytössä olleen referenssimenetelmän tuloksiin. Näytteistä arvioitiin karheus, liukkaus, tahmeus, jäykkyys, selailtavuus, äänen voimakkuus ja äänen laatu. Näiden lisäksi näytteiden miellyttävyyttä arvioitiin parivertailua käyttäen. Arvioitsijoiden yksimielisyyttä selvitettiin parivertailun yhteydessä. Näytteet olivat painamattomia, mutta painokoneen läpi menneitä lehtiformaattiin taitettuja. Visuaalisissa arvioinneissa käytettiin painettuja näytteitä samasta paperivalikoimasta. Arviointimenetelmien tuloksia vertailtaessa, voidaan menetelmien välillä havaita muutamia eroja. Sekä parivertailussa että ranking-menetelmässä näytteet jakaantuivat lähes kokonaan annetulle arviointiskaalalle, kun referenssimenetelmällä ne kasautuivat hyvin pienelle alueelle. Ranking-menetelmässä näytteet jakautuivat vielä laajemmalle kuin parivertailussa. Parivertailu erotteli näytteet paremmin toisistaan kuin referenssimenetelmä. Ranking-menetelmän ja parivertailun välillä vastaavaa eroa erotuskyvyssä ei havaittu. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että parivertailu

Energiantuotantolaitosprojektin teknisten tietojen hallinnan kehittäminen elinkaarinäkökulmasta

Tässä diplomityössä tarkastellaan HelenEngineeringin energiantuotantolaitosprojektien koneteknisten tietojen hallintaa. Työn tavoitteena oli muodostaa HelenEngineeringin energiantuotantolaitosprojektien koneteknisten tietojen hallinnankehittämisehdotuksia, joilla pyritään kehittämään koneteknisten tietojen hallintaa vastaamaan energiantuotantolaitoksen elinkaarinäkökulmasta asetettuja laatu- ja aikatauluvaatimuksia. Kehittämisehdotuksia on muodostettu koneteknisten tietojen laadunhallintaan ja käsittelyyn liittyen. Ne koskevat toimintatapoja, hallintajärjestelmiä ja niiden käyttöön tarvittavaa osaamista. Esitetyt kehittämisehdotukset perustuvat HelenEngineeringin projektien koneteknisten tietojen hallinnasta tunnistettuihin kehittämiskohtiin. Diplomityössä on muodostettu menetelmä näiden kehittämiskohtien tunnistamiseksi. Tämä menetelmä perustuu organisaation tietojen hallinnan suunnittelussa käytettävään timanttimalliin. Timanttimalli on esitelty tämän diplomityön teoriaosuudessa. Kehittämiskohtien tunnistamiseksi HelenEngineeringin energiantuotantolaitosprojektien koneteknisten tietojen hallintaprosessit on kuvattu. Lisäksi kehittämiskohtien tunnistamista varten on kerätty tarvittavia tietoja haastattelemalla asiantuntijoita.

Koulukäsityö 2040 - Asiantuntijoiden näkemyksiä koulukäsityön tulevaisuuden opetuksen perustekijöistä

Tässä tutkimuksessa selvitettiin alan asiantuntijoiden (n=9) näkemyksiä vuoden 2040 koulukäsityön opetuksen perustekijöistä. Asiantuntijat valittiin koulutustaustojen mukaan siten, että koulukäsityön sisältöalueista oli edustettuina tekninen työ, tekstiilityö ja teknologiakasvatus. Tutkimus suoritettiin käyttämällä delfoi-menetelmää ja aineistoa eli tietoa tulevaisuudesta kerättiin kolmessa eri vaiheessa. Tutkimuksen tarkoitus oli tuottaa tulevaisuustietoa päättäjille sekä saada aikaan rakentavaa keskustelua tulevaisuuden koulukäsityöstä. Tutkimuksen aihepiirin valintaan vaikutti koulukäsityön alaa koskevan tulevaisuustiedon vähäisyys. Koulukäsityön perustekijät jaettiin Kansasen (2004) mukaisen opetuksen perustekijöihin jaon perusteella. Koulukäsityön perustekijöiden teoreettisen tarkastelun pohjalta muodostettiin ne keskeiset tarkastelun kohteet, jotka parhaiten kuvaavat koulukäsityön tulevaisuutta. Ensimmäisessä vaiheessa aineistoa kerättiin strukturoidun monivalintakyselylomakkeen avulla. Saatujen vastauksien pohjalta toisessa vaiheessa asiantuntijoille tehtiin strukturoitu puhelinhaastattelu, jonka tarkoituksena oli selvittää syitä poikkeaviin mielipiteisiin. Kolmannessa vaiheessa tiedonhankinnassa käytettiin avoimia kysymyksiä sisältävää kyselylomaketta. Tutkimuksen tulokset perustuvat pääosin kolmannen vaiheen vastauksiin, joita on paikoin täydennetty ensimmäisen ja toisen vaiheen vastauksilla. Saatujen tulosten perusteella tehtiin koulukäsityön tulevaisuutta koskevia päätelmiä. Asiantuntijoiden mukaan on todennäköistä, että opetussuunnitelmassa painottuvat entistä enemmän oppilaslähtöiset näkemykset ja siihen määritellään entistä keskusjohtoisemmin yhteiset keskeiset sisällöt kuitenkin lisäten samalla valinnaisuutta. Käsityön teknisen työn ja tekstiilityön sisällöt pysyvät yhteisen käsityön alla, mutta opetukseen otetaan maltillisesti teknologiakasvatukselle tyypillisiä sisältöjä. Käsityön opetusmetodeissa ei asiantuntijoiden mukaan tapahtuvan suurta muutosta, mutta on todennäköistä, että tieto- ja viestintäteknologian käyttö opetuksessa lisääntyy ja suurimpaan osaan käsityön tiloista tulee suunnittelulle tarkoitettu oma tila. Asiantuntijoiden näkemyksien perusteella voidaan myös todeta, että käsityönopettajakoulutuksessa korostetaan tulevaisuudessa entistä enemmän aineenhallinnallisia taitoja, mutta varsinainen opettajan työ pysyy nykyisen kaltaisena toiminnan ohjaajana. Oppilaan näkökulmasta katsottuna tulevaisuudessa tekniset taidot ovat tärkeitä, mutta toimintataitojen merkitys korostuu. Lisäksi on todennäköistä, että käsitykset sukupuolittuneesta käsityöstä vähenevät. Tutkimuksen perusteella voidaan myös todeta, että käsityön sisällä eri alojen asiantuntijoiden näkemykset tulevaisuudesta eivät ole kovinkaan erilaisia. Oppilaslähtöisyys korostuu ja ennen uusien suurien linjanvetojen tekemistä olisi selvitettävä mikä on koulukäsityön tarkoitus ja merkitys oppilaan näkökulmasta.

Elinkaarimallintamisen sovelluskohteiden tunnistaminen yrityksissä

Tuotteen tai palvelun aiheuttamien ympäristövaikutusten arvioimiseksi on huomioitava koko elinkaari, eli kaikki vaiheet suunnittelusta, käytöstä poistoon. Elinkaariarviointi on tehokas työkalu tähän tarkoitukseen. Elinkaariajattelua voidaan ympäristövaikutusten lisäksi soveltaa myös kustannuksiin, jolloin pystytään löytämään aidosti kokonaiskustannuksiltaan edullisimpia vaihtoehtoja. Yritysten ei tarvitse nähdä ympäristöasioita tuotantoa haittaavina kuluerinä, vaan niitä voidaan käyttää myös lisäämään kilpailuetua ja voittoja. Ympäristövaikutusten määrittämisen lisäksi elinkaariarviointia voidaan käyttää mm. tuotekehityksen apuna, tuotannon optimoinnissa, markkinoinnissa sekä kritiikin torjunnassa. Hyvin tehty elinkaarikustannuslaskenta auttaa tunnistamaan tuotteen tai palvelun eri kustannuselementit, ja tätä kautta helpottaa säästötoimien kohdistamista. Tässä työssä kehitettiin viitekehys, minkä avulla voidaan löytää elinkaariarvioinnin ja elinkaarikustannuslaskennan sovelluskohteita, jotka toisivat mahdollista lisäarvoa tarkastelluille yrityksille. Menetelmää testattiin tapaustutkimuksella kahden esimerkkitapausyrityksen avulla. Molemmille tapauksille löydettiin useita erityyppisiä sovelluskohteita. Sovelluskohteiden toteutettavuudesta päättävät yritykset eikä sitä arvioida tässä työssä.

BimTwin - Two component continuous process hygiene concept

The aim of this study was to examine suitability of BimTwin cleaning concept in card board machine to control microbiological activity and describe microbiological balance of the machine. In a review of literature is examined microbe and spore caused problems in paper industry. Biggest problems are deposits, which decrease runnability and cause quality errors. In this chapter is also introduced most common oxidizing biocides used in paper industry and described ATP assay as a microbiological monitoring method. In an experimental part are included BimTwin mill trial results, chemical condition monitoring methods and microbiological balance in a card board machine. In a second part are examined possibilities to effect hygiene of card board by chemical treatment of the surface size and coating. Result showed that BimTwin concept is suitable for card board machine as a cleaning concept, when chemical dosing is fitted right. For proper dosing and secure tolerable hygiene level, chemical and microbiological monitoring is significant. Determining of the microbiological balance would have need more sampling. According to acquired results, broke turned out to be the biggest microbe source. Sizing and coating experiments showed that it is possible to improve hygiene of card board by chemically treated surface size and coating color.

Tuotteen käytönaikaisen asiakastarvetiedon hyödyntäminen tuotekehitysprojekteissa

Diplomityö on tehty osana Sinfonet-tutkimusprojektia, ja sen tavoitteena on laatia uusi toimintamalli asiakaslähtöisen tuotekehitystoiminnan tehostamiseksi. Toimintamallin vaatimuksena oli asiakastarvetiedon kerääminen koko tuotteen elinkaaren käyttövaiheen ajalta, ja rinnakkainen prosessi asiakastarpeiden analysointiin sekä hyödyntämiseen. Työssä yhdistetään asiakastarpeiden kartoittamiseen, analysointiin ja hyödyntämiseen käytettävät menetelmät yhdeksi systemaattiseksi kokonaisuudeksi, jota Laroxin henkilöstö voi tehokkaasti käyttää työssään. Menetelmä laatittiin teoriaosuudessa havaittujen viitekehysten ja Laroxin avainhenkilöiden kanssa suoritettujen haastattelujen pohjalta. On ehdottoman tärkeätä, että toimintamallin käyttö ja siitä saavutettavat hyödyt saadaan perusteltua yrityksen henkilöstölle. Toimintamallissa asiakastarpeiden kartoitusmenetelmiksi valittiin AVAIN-ryhmähaastattelu sekä puolistrukturoitu haastattelu, ja analysointimenetelmiksi tulkintataulukko sekä QFD (Quality Function Deployment). Tarpeiden dokumentointiin valittiin tietokannaksi Laroxin käytössä jo valmiiksi oleva wiki-pohjainen Live-järjestelmä. Uusi toimintamalli ja siinä mukana olevat prosessit kuvataan diplomityössä yksityiskohtaisesti tietovirtakaaviona.