Monivaiheisen höyryturbiinin optimointi

Tässä diplomityössä optimoitiin nelivaiheinen 1 MWe höyryturbiinin prototyyppimalli evoluutioalgoritmien avulla sekä tutkittiin optimoinnista saatuja kustannushyötyjä. Optimoinnissa käytettiin DE – algoritmia. Optimointi saatiin toimimaan, mutta optimoinnissa käytetyn laskentasovelluksen (semiempiirisiin yhtälöihin perustuvat mallit) luonteesta johtuen optimoinnin tarkkuus CFD – laskennalla suoritettuun tarkastusmallinnukseen verrattuna oli jonkin verran toivottua pienempi. Tulosten em. epätarkkuus olisi tuskin ollut vältettävissä, sillä ongelma johtui puoliempiirisiin laskentamalleihin liittyvistä lähtöoletusongelmista sekä epävarmuudesta sovitteiden absoluuttisista pätevyysalueista. Optimoinnin onnistumisen kannalta tällainen algebrallinen mallinnus oli kuitenkin välttämätöntä, koska esim. CFD-laskentaa ei olisi mitenkään voitu tehdä jokaisella optimointiaskeleella. Optimoinnin aikana ongelmia esiintyi silti konetehojen riittävyydessä sekä sellaisen sopivan rankaisumallin löytämisessä, joka pitäisi algoritmin matemaattisesti sallitulla alueella, muttei rajoittaisi liikaa optimoinnin edistymistä. Loput ongelmat johtuivat sovelluksen uutuudesta sekä täsmällisyysongelmista sovitteiden pätevyysalueiden käsittelyssä. Vaikka optimoinnista saatujen tulosten tarkkuus ei ollut aivan tavoitteen mukainen, oli niillä kuitenkin koneensuunnittelua edullisesti ohjaava vaikutus. DE – algoritmin avulla suoritetulla optimoinnilla saatiin turbiinista noin 2,2 % enemmän tehoja, joka tarkoittaa noin 15 000 € konekohtaista kustannushyötyä. Tämä on yritykselle erittäin merkittävä konekohtainen kustannushyöty. Loppujen lopuksi voitaneen sanoa, etteivät evoluutioalgoritmit olleet parhaimmillaan prototyyppituotteen optimoinnissa. Evoluutioalgoritmeilla teknisten laitteiden optimoinnissa piilee valtavasti mahdollisuuksia, mutta se vaatii kypsän sovelluskohteen, joka tunnetaan jo entuudestaan erinomaisesti tai on yksinkertainen ja aukottomasti laskettavissa.

Henkilöstöresurssien optimointi ja hallinta sataman operaattoriyhtiössä

Työn tavoitteena on selvittää erilaisten työaikamallien ja henkilöstön määrän vaikutuksia Finnsteven henkilöstökustannuksiin ja ylitöiden määrään. Selvitystyö toteutetaan simuloimalla vaihtoehtoisia työaikamalleja ja henkilöstömääriä tilastollisten menetelmien avulla. Työn toisena tavoitteena on ehdottaa yritykselle toimintatapaa suorittaa lopullinen henkilöstöresurssien optimointi. Työn teoriaosuudessa esitellään aluksi yritystä ja sen toimintaympäristöä. Tämän jälkeen tarkastellaan nykyisen TE-sopimuksen mahdollistamia työaikamalleja. Seuraavaksi perustellaan käytettävät tilastolliset menetelmät ja tiedonkeruumenetelmät. Edetessään työ syventyy tarkastelemaan yrityksen tekemän työn kohdentumista aikatyöhön ja ylityöhön sekä viikonpäiville että työvuoroille. Lopuksi kuvataan työn optimoinnissa käytetty logiikka, analysoidaan saatuja tuloksia ja esitellään optimointityökalun toteutussuunnitelma. Diplomityössä tehdyn selvityksen mukaan satamatyössä tehdään nykyisellään erittäin paljon ylitöitä. Siten työaikamallien optimointi on perusteltua. Optimoinnilla saavutettavat potentiaaliset kustannussäästöt ovat erittäin huomattavia. Lopullinen optimointi on haastava tehtävä, jota henkilöstöhallinto ei pysty ratkaisemaan pelkkään kokemukseensa luottaen. Tuotannonsuunnittelun avuksi tarvitaan täten työkalu, joka palvelee paitsi mallien luontia, toimii suunnittelun apuna jatkossakin.

Ydinvoimalaitoksen vuosihuoltoajankohdan optimointi

Viimeaikoina ydinvoima on ollut vahvasti esillä mediassa. Keskustelut lisäydinvoimasta, sähköntuotantomuodoista, Olkiluodon kolmannen ydinvoimalaitosyksikön rakennustöistä, sähkön kulutuksen tulevaisuudesta ja nykyisestä taloustilanteesta ovat vaikuttaneet tarpeeseen tutkia sähkön tuotantokustannuksia ydinvoiman osalta. Tutkimuksessa keskitytään erityisesti ydinvoimalaitosyksiköiden vuosihuolto- ja polttoainekustannuksiin, jotka muodostavat suurimman suunnitellun yksittäisen kustannuserän ydinvoiman käyttöön liittyen. Työ tehdään Teollisuuden Voima Oyj:lle, joka pääsääntöisesti toimii Eurajoen Olkiluodossa. Työssä optimoidaan jokaiselle Olkiluodon ydinvoimalaitosyksikölle mahdollisimman edullinen vuosihuoltoajankohta. Optimaalisin ajankohta määrittyy edullisimman sähkön hinnan, ihanteellisimman käyttöjakson pituuden sekä resurssien saatavuuden perusteella. Ydinvoimalaitosyksiköiden vuosihuoltoajankohdat suunnitellaan siten, että vuosihuollot ovat kokonaisuudessaan ja laitosyksikkökohtaisesti optimaaliset. Työn lopputuloksena on esitys Olkiluodon ydinvoimalaitosyksiköiden optimaalisista vuosihuoltoajankohdista. Työn tuloksien myötä Teollisuuden Voima Oyj:llä on mahdollisuus pienentää vuosihuoltokustannuksiaan ja osaltaan vaikuttaa ydinvoimalla tuotetun sähkön kannattavuuteen. Vuosihuoltoajankohdan optimointi palvelee myös Teollisuuden Voima Oyj:n osakkaiden vaatimuksia.

Tarkastusten turvallinen ja taloudellinen optimointi kattilalaitoksessa

Vuoden 1999 muutos kansallisessa painelaitelainsäädännössä mahdollistaa perinteisten määräaikaistarkastusten korvaamisen aiempaa joustavimmilla tavoilla. Tarkastusresurssit voidaan uuden mallin mukaisesti kohdentaa laitteisiin olemassa olevan, todellisen riskin perusteella, joka osoitetaan asianmukaisin arviointimenettelyin. Nykyiset riskianalyysit ovat osoittautuneet tähän tarkoitukseen liian raskaiksi ja työläiksi. Tässä työssä on kehitetty nykyisten arviointimenetelmien pohjalta näitä kevyempi, riskiperusteinen analyysimalli, jota on testattu kattilalaitoksen riskikohteiden arvioinnissa. Arviointimenettely on rakennettu ensisijaisesti palvelemaan painelaitteiden kunnonvalvontajärjestelmään sisältyvien tarkastusten määrittelyä, mutta se soveltuu yhtälailla perinteisen tarkastustoiminnan rinnalle. Tällöin vältytään päällekkäisiltä tarkastuksilta ja voidaan hyödyntää lainsäädännön suomaa mahdollisuutta tarkastus-aikavälien pidentämiseen sekä säästetään kustannuksissa. Aiempaan nähden, kohteen potentiaaliset riskit voidaan esittää kehitetyllä riskianalyysimallilla yhteismitallisina, jolloin niiden keskinäinen vertailu ja päätöksenteko ovat helpompia.

Tuoteryhmän kehitysprojektin optimointi

Tämä diplomityö toteutettiin Sammet Dampers Oy:ltä saatuna toimeksiantona. Yritys haluaa yhä parempia tuloksia tuoteryhmien kehitysprojekteista, jolloin se asettaa vaatimuksia kehitysprojekteissa käytettävälle kehitysprosessille. Yrityksen täytyy optimoida ja systematisoida käytettävää menetelmää, jotta näihin parempiin tuloksiin voidaan päästä. Työn ensimmäisenä tavoitteena on optimoida yrityksen käytössä oleva tuoteryhmien kehitysprojekteissa käytettävä prosessimalli. Tavoitteen mukaisesti työssä luodaan uusi optimoitu tuoteryhmien kehitysprosessimalli, joka vastaa yrityksen tarpeisiin. Tämä uusi malli kirjataan osaksi yrityksen toiminnanohjausjärjestelmää. Työn toisena tavoitteena on käyttää uutta optimoitua prosessimallia kellopeltien tuoteryhmän kehitysprojektissa. Tätä kehitysprojektia käytetään samalla uuden prosessimallin sisäänajamiseen osaksi yrityksen toimintoja.Tämän diplomityön puitteissa kellopeltien kehitysprojektista käydään läpi kehitysprojektin ensimmäinen osio eli vaatimustenmäärittelyprosessi ja esitellään sen tuloksena syntynyt toteutussuunnitelma. Työn tuloksena syntyneen uuden tuoteryhmien kehitysprojektin prosessimallin avulla voidaan saavuttaa merkittäviä parannuksia tarkasteltaessa kehitysprojektin tuloksia ajankäytön, laadun ja kustannusten suhteen.

Jakelukeskuksen tiedonhallinnan optimointi

Vuoden 2008 lopussa alkaneen talouslaman johdosta myös Polar Electrolla lähdettiin hallitsemaan kuluja aiempaa tehokkaammin. Eri toimintojen kustannukset otettiin tarkempaan ja entistä kriittisempään tarkasteluun. Tällä tavoin pyrittiin löytämään kohtia, joissa toimintoja ja prosesseja pystyttäisiin tehostamaan. Tämän diplomityön tarkoituksena oli löytää ratkaisuja Polar Electron ja logistiikkaratkaisuja tarjoavan Geodis Wilsonin väliseen kommunikaatioon sekä yhtiöiden väliseen tiedonhallintaan. Optimoimalla näiden osa-alueiden toimintaa pystytään saavuttamaan kustannussäästöjä sekä parantamaan toimitusketjun tehokkuutta jakelukeskuksen toiminnan osalta. Ensimmäisenä vaiheena projektissa tunnistettiin nykyiset prosessit ja kuvattiin ne hyödyntäen SCOR-mallin standardikuvaustyyppejä. Näiden kuvausmallien avulla Polarilla voidaan tarkastella logistista ympäristöä uudesta näkökulmasta. Konkreettisena tuloksena työssä saavutettiin viisi kehitysehdotusta, joiden pohjalta prosesseja pystytään muokkaamaan ja edelleen kehittämään.

Liqum-järjestelmän optimointi eräällä paperikoneella

Tämän työn tarkoituksena oli jalkauttaa Liqum Oy:n kehittämä Chemistry Navi-gator (Chena) kunnossapidon ja tuotannon päivittäiseksi työkaluksi prosessin märän pään kemian seurantaan. Chena – analysaattorin mittausteknologia perustuu hapetus – pelkistysreaktioiden mittaamiseen. Analysaattori mittaa paperimassassa olevien ionien ja ionikombinaatioiden konsentraatioita ja aktiivisuuksia kuudella anturilla, joiden toiminta perustuu sähkökemiallisiin muutoksiin mitattavassa näytteessä. Diplomityön tarkoituksena oli erityisesti Chena – järjestelmän toimintakuntoon saattaminen sekä tutkia minkälaisia muutoksia märkäosan kemian tilassa analysaattorilla voidaan havaita. Työn kirjallisuusosassa esitellään yleisesti paperikoneen märkäosan kemiallisia ilmiöitä ja kemian tilan muuttujia. Lisäksi esitellään yleisimpiä prosessiin annosteltavia paperin laatuun sekä prosessin toimivuuteen vaikuttavia kemikaaleja. Kokeellisessa osassa optimoitiin järjestelmässä olevien ajoparametrien raja-arvoja vastaamaan nykypäivän ajo-olosuhteita sekä tutkittiin miten Chenan signaalit reagoivat eri massasuhteilla ja kemikaaliannoksilla. Kokeellisen osassa suoritettujen askelvastekokeiden tulosten perusteella havait-tiin, että peroksidi ja ditioniitti antoivat voimakkaimmat vasteet Chenan signaaleihin varsinkin suuremmilla pitoisuuksilla. Myös retentio- ja vaahdonestoaineen osalta oli havaittavissa selviä vasteita Chenan signaaleissa. Massasuhteiden osalta merkittävimmät vasteet Chenan signaaleihin PK4:n puolella aiheuttivat täysin hylytön massaseos sekä puolet kokonaistilavuudesta päällystämätöntä hylkyä sisältänyt massaseos. PK7:n puolella voimakkaimmat vasteet aiheutuivat alhaisen hylkypitoisuuden massoista. Chena avulla saadaan uutta

Työntömastotrukkien tuotannon optimointi

Tutkimuksessa luodaan Tuko Logistics Oy:n työntömastotrukkien toimintaa opti-moivia toimintaehdotuksia varastonohjausjärjestelmästä saatavan työntömastotruk-kidatan pohjalta. Tutkimus on toteutettu haastattelututkimuksena ja käyttäen apuna tieteellisiä julkaisuja. Tehtävien lomittamistutkimuksen ja loogiseen päättelyn tulok-sena on luotu kaksi toimintaehdotusta: A ja B. Toimintaehdotusten vaikutuksia van-haan järjestelmään verrataan mittareilla, joista osa on tehty jonoteorian jonomallien laskukaavojen pohjalta. Mittareita ovat: tehdyt tehtävät tunnissa, tuottamattoman ajon suhde tuottavaan, normaalitehtäväjonon pituus ja normaalitehtäväjonon koko-naisodotusaika. Toimintaehdotus B osoittautuu tehokkaammaksi ehdotukseksi, mutta Toimintaehdotus A:lla voi varmistaa tehtävien riittämisen työntömastotrukeille. Tut-kimuksessa ehdotetaan myös muita työntömastotrukkien toimintaa optimoivia muu-toksia, jotka voidaan ottaa käyttöön jokaisessa toimintamallissa.

Yliopistovalaistuksen energiatehokkuuden optimointi lamppuvalinnoilla

Tässä julkaisussa tarkastellaan valaistuksen energiatehokkuutta erityisesti lamppujen kannalta. Aluksi tutustutaan valaistukseen ja sen suunnitteluun teoriassa. Empiriaosuudessa esitellään energiatehokkaita lamppuja, joita voidaan käyttää yliopistovalaistuksessa. Lopuksi suositellaan näistä energiatehokkaimpia valaistuksen toteutukseen.

Paineilmakompressoreiden lämmön talteenoton optimointi

Tämän työn on teettänyt Vanhan Ruukin Kiinteistöpalvelu Oy ja työ on toteutettu kandidaatintyönä Lappeenrannan Teknilliselle Yliopistolle. Työn tarkoituksena oli selvittää työn teettäjän puolesta paineilmakompressoreiden lämmön talteenoton toimintaa sekä etsiä mahdollisia parannuskohteita järjestelmän hyötysuhteen nostamiseksi. Työ rajattiin koskemaan lämmön talteenoton yhtä lämmönvaihtopatteria ja siihen liittyvää nestekiertolaitteistoa. Syynä työn tekemiselle oli epäilys lämmön talteenoton huonosta hyötyprosentista. Tässä työssä oli tavoitteena ottaa kantaa myös mahdollisiin rahallisiin säästöihin joita järjestelmän kunnollisella toimintaan saattamisella olisi.

Metsäteollisuusyhtiön liiketoimintaportfolion synergioiden määrittäminen ja optimointi: Case UPM-Kymmene Oyj

Tutkielmassa selvitettiin UPM-Kymmene Oyj:n liiketoimintaportfolion muodostamia synergioita julkisiin lähteisiin pohjautuen. Synergioiden määrittämistä varten muodostettiin malli, jonka avulla määritettiin synergiat montaa eri liiketoimintaa harjoittavalle yhtiölle. Synergianäkemystä hyödynnettiin portfolion optimoinnissa uudella lähestymistavalla. Synergian mittausmallissa arvotettavan yhtiön liiketoiminta-alueille valittiin vertailuyhtiöt, joiden taloudellista suoriutumista arvioimalla pystyttiin määrittämään arvio synergian määristä. Tutkielman aihe synergioiden muodostumisesta ja mittaamisesta on tärkeä, sillä montaa liiketoimintaa harjoittavat yhtiöt oikeuttavat olemassa olonsa vetoamalla liiketoimintojen välillä syntyviin hyötyihin ja synergioihin. Synergiat ja portfolion optimointi ovat johdolle tärkeä aihe, sillä portfolion hallinta on yrityksen liiketoiminnan jatkuvuuden, taloudellisen suoriutumisen ja olemassa olon kannalta erittäin keskeistä Tutkielman tulosten perusteella UPM:n liiketoimintaportfoliossa muodostuvien synergioiden voidaan arvioida olevan vuosittain 44 miljoonasta eurosta 117 miljoonaan euroon. Portfolion optimoinnin tuloksena ainoastaan paperin ja vaneriliiketoimintojen suhteellista painoarvoa tulee laskea, mikä johtuu lähinnä näiden liiketoimintojen jatkuvasta huonosta taloudellisesta suoriutumisesta.

Tulevaisuuden joustavan pakkauslinjan suunnittelu ja optimointi

Tässä diplomityössä tutkitaan kartonkiastioiden valmistukseen tarkoitetun linjaston prototyypin vastaavuutta suunnittelun tuloksiin ja niille annettuihin ohjearvoihin. Työssä vertaillaan eri suunnitteluvaiheiden vaikutusta linjaston osakokonaisuuksien eli moduulien onnistumisen kannalta. Työn lopuksi arvioidaan mahdollisia rakenteiden optimoinnin ja linjaston jatkokehityksen kannalta oleellisia kohteita laitteistossa.

Roal Oy:n käyttöhyödykejärjestelmän arviointi, optimointi ja raportointi

Prosessiteollisuudessa tarvitaan usein erilaisia apujärjestelmiä pääprosessin tueksi. Tyypillisiä tällaisia järjestelmiä ovat jäähdytys-, höyry- ja ilmajärjestelmät. Hyödykejärjestelmien kehitys jää helposti pääprosessin varjoon, joka usein johtaa tarpeettoman suuriin hyödykekustannuksiin ja järjestelmien teknisen tilan laskuun. Työn kirjallisuusosassa käsitellään Roal Oy:n fermentointiprosessin kannalta olennaisimpia hyödykevaatimuksia, niiden laskennallista ilmaisua ja vuorovaikutuksia sekä PINCH-menetelmää lämpöenergian hyötykäyttöön. Jäähdytysjärjestelmän osalta käydään läpi merkittävimmät laitetekniset ratkaisut, jäähdytystorni ja lämpöpumppu, toimintaperiaatteineen sekä luonnonvesien käyttö jäähdytykseen. Työn soveltavassa osassa seurattiin Aspergillus, Trichoderma ja Bacillus fermentointeja, joiden pohjalta luotiin kasvatuskohtainen empiirinen malli jäähdytystarpeen arviointiin perustuen sekoitustehoon, kasvatuksen hiilidioksidituottoon ja haihtumisen vaikutukseen. Kasvatuksien aikana seurattiin myös tilavuusperusteista lämmönsiirtokerrointa. Mitattujen lämmönsiirtokertoimien perustella laskettiin ominaislämmöntuottoon perustuva maksimilämpötila käytettävälle jäähdytysvedelle ja fermentorien maksimitilavuudet tunnetuilla kasvatusparametreilla eri lämpöisille jäähdytysvesille. Soveltavassa osassa käydään myös läpi Roalin höyry- ja kuumavesikulutukset ja tärkeimmät käyttökohteet. Mittaustulosten ja mallien perusteella on tehtiin kehitysehdotukset hyödykejärjestelmän optimoimiseksi.