Sellutehtaan ympäristökustannusten määrittäminen tuotteille ympäristöraportoinnin tueksi

Työn teoriaosassa tarkastellaan ympäristökustannuksia ja niiden määrittämistä ympäristöraportoinnin tueksi. Ensin tarkastellaan ympäristökustannusten määrittämistä ja sen taustalla olevia ympäristölaskennan peruskysymyksiä. Seuraavaksi tutkitaan ympäristöraportointia ja sen ympäristökustannusten määrittämiselle asettamia vaatimuksia. Tämän jälkeen tarkastellaan ympäristökustannusten käyttöä ympäristöraportoinnin tukena. Työn päätavoitteena on luoda teoriaosan tarkastelun pohjalta laskentamalli Stora Enso Fine Paperin Varkauden sellutehtaalle. Laskentamalli rakennetaan sellutehtaan ympäristökustannusten ja ympäristövelan määrittämiseen sellutuotteille ympäristöraportoinnin tueksi. Ympäristövelka on ympäristökustannus, joka yrityksen on uhrattava ympäristönsuojeluun saavuttaakseen halutun tulevaisuuden mukaisen tason. Ympäristökustannukset ja ympäristövelka lasketaan ja kohdistetaan käyttämällä hyväksi toimintolaskentaa. Ympäristövelan määrityksessä käytetään päästöjen arvottamiseen Tammisen ja Kurjen mallia. Laskentamallin avulla pyritään selvittämään, soveltuuko toimintolaskentaan sekä Tammisen ja Kurjen malliin pohjautuva laskentamalli sellutehtaan ympäristökustannusten ja ympäristövelan määrittämiseen sellutuotteille. Tämän lisäksi haetaan vastausta sille, soveltuvatko laskentamallin konkreettiset tulokset käytettäväksi ympäristöraportoinnin tukena. Laskentamallin perusteella voidaan todeta toimintolaskennan soveltuvan hyvin sellutehtaan ympäristökustannusten ja ympäristövelan määrittämiseen sellutuotteille. Tammisen ja Kurjen arvostusmalli sisältää useita ongelmakohtia, eikä se laskentamallin perusteella sovellu sellutehtaan ympäristövelan määrittämiseen sellutuotteille. Laskentamallin tuloksena saatuja ympäristökustannuksia voidaan käyttää lähinnä toimipaikkojen välisen ympäristösuorituskyvyn vertaamiseen sekä oman toiminnan vertaamiseen suhteessa aikaisempaan toimintaan. Ympäristövelka tulisi ensisijaisesti nähdä tukemassa toimipaikkojen sisäistä ympäristösuorituskyvyn tarkastelua.

Virtauslaskentaa ja energia-analyysiä hyödyntävä huoneilman lämpöolosuhteiden simulointimalli

Huonetilojen lämpöolosuhteiden hallinta on tärkeä osa talotekniikan suunnittelua. Tavallisesti huonetilan lämpöolosuhteita mallinnetaan menetelmillä, joissa lämpödynamiikkaa lasketaan huoneilmassa yhdessä laskentapisteessä ja rakenteissa seinäkohtaisesti. Tarkastelun kohteena on yleensä vain huoneilman lämpötila. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää huoneilman lämpöolosuhteiden simulointimalli, jossa rakenteiden lämpödynamiikka lasketaan epästationaarisesti energia-analyysilaskennalla ja huoneilman virtauskenttä mallinnetaan valittuna ajanhetkenä stationaarisesti virtauslaskennalla. Tällöin virtauskentälle saadaan jakaumat suunnittelun kannalta olennaisista suureista, joita tyypillisesti ovat esimerkiksi ilman lämpötila ja nopeus. Simulointimallin laskentatuloksia verrattiin testihuonetiloissa tehtyihin mittauksiin. Tulokset osoittautuivat riittävän tarkoiksi talotekniikan suunnitteluun. Mallilla simuloitiin kaksi huonetilaa, joissa tarvittiin tavallista tarkempaa mallinnusta. Vertailulaskelmia tehtiin eri turbulenssimalleilla, diskretointitarkkuuksilla ja hilatiheyksillä. Simulointitulosten havainnollistamiseksi suunniteltiin asiakastuloste, jossa on esitetty suunnittelun kannalta olennaiset asiat. Simulointimallilla saatiin lisätietoa varsinkin lämpötilakerrostumista, joita tyypillisesti on arvioitu kokemukseen perustuen. Simulointimallin kehityksen taustana käsiteltiin rakennusten sisäilmastoa, lämpöolosuhteita ja laskentamenetelmiä sekä mallinnukseen soveltuvia kaupallisia ohjelmia. Simulointimallilla saadaan entistä tarkempaa ja yksityiskohtaisempaa tietoa lämpöolosuhteiden hallinnan suunnitteluun. Mallin käytön ongelmia ovat vielä virtauslaskennan suuri laskenta-aika, turbulenssin mallinnus, tuloilmalaitteiden reunaehtojen tarkka määritys ja laskennan konvergointi. Kehitetty simulointimalli tarjoaa hyvän perustan virtauslaskenta- ja energia-analyysiohjelmien kehittämiseksi ja yhdistämiseksi käyttäjäystävälliseksi talotekniikan suunnittelutyökaluksi.

Value creation and capital market valuation in the forest product industry

Tämä työ tähtää löytämään mahdollisia poikkeamia metsäteollisuusyritysten markkina-arvoissa ja tunnistaa tekijöitä jotka ovat vaikuttaneet pääomamarkkinoiden odotuksiin yritysten tulevaisuuden suorituskyvystä sekä yrityksen markkina-arvoon. Tämän työn päätavoitteena on kehittää diskontattuihin kassavirtoihin perustuva arvonmääritysmalli jolla mitataan metsäteollisuusyritysten tosiasiallista arvoa yritysten suorituskyvyn ja arvoajureiden perusteella. Lisäksi tavoitteena on löytää selittäviä tekijöitä havaituille eroille yritysten tosiasiallisesten arvojen ja markkinaperusteisten arvojen välisillä. Teoreettisessa osassa esitellään rahoitusteorian pääpiirteet arvonmäärityksen kannalta, aikasempia tutkimuksia sekä metsäteollisuuden toimialakohtaisia tekijöitä. Empiirisessä osassa kehittetään diskontattuihin kassavirtoihin perustuvaa arvonmääritymalli. Otos koostuu 32 suurimmasta Pohjoismaisesta ja Pohjoisamerikkalaisesta metsäteollisuusyrityksestä vuonna 2000. Tutkimuksen aikavälien 1991 -2000. Tulokset tukevat aikaisempia tutkimuksia jonka mukaan kasvuinvestoinnit eivät luo positiivisia odotuksia yrityksen tulevaisuuden kassavirroista. Tarkemmat löydöt ovat, että arvon luominen tutkimusajanjakson aikana ei vaikuttanut yhtä merkittävästi pääomamarkkinoiden odotuksiin yrityksen tulevaisuuden suorituskyvystä kuin mitatut tosiasialliset arvot. Tulokset viittaavat siihen, että metsäteollisuusyritysten markkina- arvot olivat keskimäärin riippuvaisempia itse yrityksestä, kuin sen toiminnasta.

Kysynnän hallinnan vaikutukset päivittäistavararyhmän kustannustehokkuuteen

Tutkielman konkreettisena tavoitteena oli rakentaa kauppaketjulle kysynnän hallinnan pohjalta malli, jonka avulla ketju voi parantaa asiakaslähtöisyyttään ja samalla tehostaa toimintaansa. Tutkielman teoriaosassa muodostetun viitekehyksen pitävyyttä kokeiltiin TOKMANNI-ketjun makeistuoteryhmään. Tutkielman teoriaosassa seurattiin päivittäistavarakauppaan suunnatun ECR-toiminnan teoreettista viitekehystä, josta saatiin tietoa kirjallisuudesta, konsulttiraporteista sekä artikkeleista. Empiirinen osa toteutettiin kvantitatiivisilla kohdeyrityksen tuottamilla dokumenteilla, joita täydennettiin kvalitatiivisilla haastattelututkimuksilla. Tutkielman pohjalta ketjun makeistuoteryhmään rakennettiin uudelleen määritelty ja yhtenäinen valikoima sekä esillepano. Valikoiman selkiyttämisellä ja yhtenäistämisellä parannettiin tuoteryhmän hallittavuutta sekä helpotettiin henkilökunnan työskentelyä tilaustoiminnassa, esillepanossa ja kampanjoinnissa. Lisäksi tuoteryhmän selkiytymisen ja kulutuskysynnän mukaisen valikoiman nähtiin parantavan myös tuoteryhmän kannattavuutta ja asiakaslähtöisyyttä siisteinä, selkeinä hyllyinä sekä kulutuskysynnän mukaisena valikoimana. Teoreettinen malli tuntui toimivan myös käytännössä.

Lineaarisen hammashihnaservokäytön tilasäätö

Tuotantotehokkuus näyttelee yhä suurempaa roolia teollisuudessa, minkä vuoksi myös pakkauslinjas­toille joudutaan asettamaan suuria vaatimuksia. Usein leik­kaus- ja kappaleensiirtosovelluksissa käyte­tään lineaarisia ruuvikäyttöjä, jotka voitaisiin tietyin edellytyksin korvata halvemmilla ja osittain suori­tuskykyisimmillä hammashihnavetoisilla johteilla. Yleensä paikkasäädetty työsolu muodostuu kahden tai kolmen eri koordinaatisto­akselin suuntaan asen­netuista johteista. Tällaisen työsolun paikoitustarkkuuteen vaikuttavat muun muassa käytetty säätöra­kenne, moottorisäätöketjun viiveet, sekä laitteiston eri epälineaarisuudet, kuten kitka. Tässä työssä esitetään lineaarisen hammashihnaservokäytön dynaamista käytöstä kuvaava matemaatti­nen malli ja laaditaan mallin pohjalta laitteen simulointimalli. Mallin toimivuus varmistetaan käytän­nön identifiointitesteillä. Lisäksi työssä tut­kitaan, kuinka hyvään suorituskykyyn lineaarinen hammas­hihnaservokäyttö kyke­nee, jos teollisuudessa paikoitussäätörakenteena tyypillisesti käytetty kaskadira­kenne tai PID-rakenne korvataan kehittyneemmällä mallipohjaisella tilasäädinra­kenteella. Säädön toi­mintaa arvioidaan simulointien ja koelaitteistolla suoritetta­vien mittaus­ten perusteella.

Toimintolaskentamallin luominen kiinteistönhuoltoon

Toimintolaskennasta on tehty runsaasti tutkimuksia suuriin teollisuusyrityksiin, mutta pienille palveluyrityksille tehtyjä toimintolaskennan julkaistuja tutkimuksia on vähän. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia toimintolaskennan soveltuvuutta pienen kiinteistönhuoltoyrityksen kustannuslaskentaan sekä rakentaa alustava toimintolaskentaan pohjautuva asiakas-kustannusten laskentamalli ja testata luotua mallia työaikaseurannan avulla. Tutkimuksen teoriaosassa on perehdytty toimintolaskennan kehitysvaiheisiin ja nykytilaan sekä kuvattu toimintolaskentaprosessin eteneminen käyttöönoton valmistelusta aina laskentatietojen hyväksikäyttöön saakka. Tutkimuksen empiriaosuus etenee edellä mainittuun teoriaan pohjautuen. Teoria- ja empiriaosuuden perusteella voidaan todeta, että kuukausi ei ole riittävän pitkä aika kattavaan seurantaan kiinteistönhuollon toiminnoista, koska vuodenaikojen vaihtelu aiheuttaa suuria muutoksia tehtäviin toimintoihin. Rakennetun laskentamallin ja toteutetun seurannan tulosten perusteella voidaan siitä huolimatta todeta, että toimintolaskentaan pohjautuva kustannusten laskentamalli tuottaa lisäarvoa kiinteistönhuollon asiakaskustannusten määrittelyssä.

Modeling of Gold Cyanidation

The chemistry of gold dissolution in alkaline cyanide solution has continually received attention and new rate equations expressing the gold leaching are still developed. The effect of leaching parameters on gold gold cyanidation is studied in this work in order to optimize the leaching process. A gold leaching model, based on the well-known shrinking-core model, is presented in this work. It is proposed that the reaction takes place at the reacting particle surface which is continuously reduced as the reaction proceeds. The model parameters are estimated by comparing experimental data and simulations. The experimental data used in this work was obtained from Ling et al. (1996) and de Andrade Lima and Hodouin (2005). Two different rate equations, where the unreacted amount of gold is considered in one equation, are investigated. In this work, it is presented that the reaction at the surface is the rate controlling step since there is no internal diffusion limitation. The model considering the effect of non-reacting gold shows that the reaction orders are consistent with the experimental observations reported by Ling et al. (1996) and de Andrade Lima and Hodouin (2005). However, it should be noted that the model obtained in this work is based on assumptions of no side reactions, no solid-liquid mass transfer resistances and no effect from temperature.

CFD simulation of complex phenomena containing suspensions and flow throughporous media

There is an increasing reliance on computers to solve complex engineering problems. This is because computers, in addition to supporting the development and implementation of adequate and clear models, can especially minimize the financial support required. The ability of computers to perform complex calculations at high speed has enabled the creation of highly complex systems to model real-world phenomena. The complexity of the fluid dynamics problem makes it difficult or impossible to solve equations of an object in a flow exactly. Approximate solutions can be obtained by construction and measurement of prototypes placed in a flow, or by use of a numerical simulation. Since usage of prototypes can be prohibitively time-consuming and expensive, many have turned to simulations to provide insight during the engineering process. In this case the simulation setup and parameters can be altered much more easily than one could with a real-world experiment. The objective of this research work is to develop numerical models for different suspensions (fiber suspensions, blood flow through microvessels and branching geometries, and magnetic fluids), and also fluid flow through porous media. The models will have merit as a scientific tool and will also have practical application in industries. Most of the numerical simulations were done by the commercial software, Fluent, and user defined functions were added to apply a multiscale method and magnetic field. The results from simulation of fiber suspension can elucidate the physics behind the break up of a fiber floc, opening the possibility for developing a meaningful numerical model of the fiber flow. The simulation of blood movement from an arteriole through a venule via a capillary showed that the model based on VOF can successfully predict the deformation and flow of RBCs in an arteriole. Furthermore, the result corresponds to the experimental observation illustrates that the RBC is deformed during the movement. The concluding remarks presented, provide a correct methodology and a mathematical and numerical framework for the simulation of blood flows in branching. Analysis of ferrofluids simulations indicate that the magnetic Soret effect can be even higher than the conventional one and its strength depends on the strength of magnetic field, confirmed experimentally by Völker and Odenbach. It was also shown that when a magnetic field is perpendicular to the temperature gradient, there will be additional increase in the heat transfer compared to the cases where the magnetic field is parallel to the temperature gradient. In addition, the statistical evaluation (Taguchi technique) on magnetic fluids showed that the temperature and initial concentration of the magnetic phase exert the maximum and minimum contribution to the thermodiffusion, respectively. In the simulation of flow through porous media, dimensionless pressure drop was studied at different Reynolds numbers, based on pore permeability and interstitial fluid velocity. The obtained results agreed well with the correlation of Macdonald et al. (1979) for the range of actual flow Reynolds studied. Furthermore, calculated results for the dispersion coefficients in the cylinder geometry were found to be in agreement with those of Seymour and Callaghan.

Hankintaprosessin suorituskyvyn arviointi ja kehittäminen

Tämän työn tarkoituksena oli tarkastella kohdeorganisaation hankintaprosessin suorituskykyä. Tutkimuksen päämääränä oli tuottaa yritykselle sellaista tietoa ja arviointikriteerejä, joiden avulla yritys voi kehittää valmiuksiaan oman suorituskyvyn tehokkaampaan arviointiin tulevaisuudessa. Tutkielma tehtiin Skanska Oy:n osto-osastolle Helsinkiin. Tutkimuksen kohteeksi valittiin kausisopimusten hankintaprosessi epäsuorissa hankinnoissa, kotimaisilla markkinoilla. Keskitetyn kausisopimusten hankintaprosessin tarkoituksena on tuottaa yritykselle kilpailukykyisiä sopimuksia sekä saavuttaa prosessin parempi hallinta ja läpinäkyvyys. Tietoa tutkimuksen kohteena olevasta prosessista kerättiin haastatteluilla ja keskustelutuokioilla sekä yrityksen dokumenteista. Aineiston keräämisen kautta pyrittiin saamaan syvempi kuva prosessin toiminnasta, sen ongelmakohdista sekä niiden syistä ja seurauksista. Toisen tarkastelunäkökulman prosessin arvioinnille tarjosi läpimenoajan mittaaminen. Saatua aineistoa luokiteltiin vika- ja vaikutusanalyysiin pohjautuvalla mallilla sekä Monte Carlo – simulaatiomenetelmään perustuvalla ohjelmalla. Työn tuloksena esitetään tutkimuksen kohteena olevalle prosessille sopivia kehitystoimenpiteitä sekä suositeltavia prosessin mittaamisalueita.

Sähkönsiirtoyritysten kunnossapidon taloudellinen malli

Sähkönsiirtoyritysten kunnossapidon taloudellinen malli eli SKUTMA, on sähköverkkoyhtiöille suunniteltu luotettavuuspohjainen kunnossapitomalli, mikä priorisoi ja ajoittaa sähkönjakeluverkon komponenttien huolto- ja investointiajankohdat. Malli hyödyntää dynaamisen optimoinnin algoritmia kustannusminimien löytämiseksi tarkastelujaksolta ja simuloi komponenttien rappeutumasta rappeutumismallin avulla. Tässä diplomityössä on kehitetty kunnossapito-ohjelma SKUTMA-mallin pohjalta, minkä avulla tutkitaan mallin toimivuutta oikeilla johtolähdöillä ja sen hyödyntämistä sähköverkkojen kunnossapidon suunnittelussa. Työssä käydään läpi myös kunnossapitoohjelman laskenta metodiikkaa ja sen ominaisuuksia. Tämän työn lopputuloksena saadaan selkeä kuva mallin toiminnasta, käytettävyydestä ja jatkokehityspotentiaalista.

Analysis of patterns in mining time series using Qlucore

Raw measurement data does not always immediately convey useful information, but applying mathematical statistical analysis tools into measurement data can improve the situation. Data analysis can offer benefits like acquiring meaningful insight from the dataset, basing critical decisions on the findings, and ruling out human bias through proper statistical treatment. In this thesis we analyze data from an industrial mineral processing plant with the aim of studying the possibility of forecasting the quality of the final product, given by one variable, with a model based on the other variables. For the study mathematical tools like Qlucore Omics Explorer (QOE) and Sparse Bayesian regression (SB) are used. Later on, linear regression is used to build a model based on a subset of variables that seem to have most significant weights in the SB model. The results obtained from QOE show that the variable representing the desired final product does not correlate with other variables. For SB and linear regression, the results show that both SB and linear regression models built on 1-day averaged data seriously underestimate the variance of true data, whereas the two models built on 1-month averaged data are reliable and able to explain a larger proportion of variability in the available data, making them suitable for prediction purposes. However, it is concluded that no single model can fit well the whole available dataset and therefore, it is proposed for future work to make piecewise non linear regression models if the same available dataset is used, or the plant to provide another dataset that should be collected in a more systematic fashion than the present data for further analysis.

Varastojen hallinta projektiohjautuvassa toimintaympäristössä

Varastoihin sitoutuu yrityksissä paljon arvokasta pääomaa ja varastojen hallinnan osaaminen on noussut yhdeksi kilpailueduksi liiketoiminnassa. Varastoinnilla pyritään suojautumaan puutetilanteilta ja ylläpitämään haluttu palveluaste. Tutkielmassa selvitetään case yrityksen varastojen hallinnan nykytila ja nostetaan esille varastojen hallinnan ongelmatilanteet. Työn tavoitteena on muodostaa organisaation johdolle kokonaiskuva case yrityksen varastoista ja varastoinnin nykytilasta. Työ toteutetaan tapaustutkimuksena, ja aineisto kerätään organisaation henkilökunnasta valituille henkilöille suoritetuilla haastatteluilla. Haastatteluilla saadaan selville varastojen hallinnan toimintamallit ja toiminnan ongelmakohdat varastopaikkakunnilla. Työn tuloksena muodostetaan kokonaiskuva yrityksen varastotoiminnoista ja saadaan selville ongelmien taustalla olevat syyt. Ongelmien perusteella luodaan malli kehitystyön etenemiselle. Lopuksi työssä esitetään toimenpide- ehdotuksia varastojen hallinnan toimintojen jatkokehittämiseen.

Tietomallintamisen aiheuttamat muutokset ja hyödyt LVI-suunnitteluprosessissa sekä määrälaskennassa

Tässä diplomityössä tarkastellaan tietomallintamista eng. BIM (Building Information Modeling) LVI-suunnittelun näkökulmasta sekä esitellään tietomallintamisen vaikutuksia ja hyötyjä suunnitteluprosessiin. Tietomallintaminen mahdollistaa esimerkiksi LVI-suunnittelijan tuottaman määräluettelon 3D-mallista, jonka seurauksena eri toimijoiden väliset rajapinnat tulevat luultavasti kokemaan muutoksia. Työssä vertaillaan käsin laskettuja ja 3D-mallista tuotettuja määräluetteloita toisiinsa. Työhön sisällytetään myös urakoitsijoiden haastatteluja, joissa pyritään selvittämään heidän näkemyksiään suunnittelijan tuottamiin määrätietoihin.

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.

Varastopalveluiden kustannuslaskentamallin rakentaminen

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli rakentaa kustannuslaskentamalli, jota hyödynne-tään varastopalvelutoimintojen kustannusten tarkastelussa. Tavoitteena oli määrittää ”hintalaput” varaston eri toiminnoille eli selvittää minkä tyyppisiä resursseja toiminnot kuluttavat ja kuinka paljon. Lisäksi mallin tuloksien perusteella pyrittiin kartoittamaan tekijöitä joihin puuttumalla varastopalveluiden kustannustehokkuutta voitaisiin ke-hittää. Rakennettava laskentamalli perustui toimintolaskentaan. Tutkimus jakautui teoria- ja empiiriaosuuteen. Teoriaosuudessa käytiin läpi perinteistä kustannuslaskentaa ja toi-mintolaskentaa sekä verrattiin niitä keskenään. Teoriaosuudessa käytiin läpi myös toimintoperusteiden kustannuslaskentamallin rakentamisen vaiheet sekä perehdyttiin yleisimpiin varastopalvelutoimintoihin ja niiden kustannuslajeihin. Empiiriaosuudessa tutustuttiin Case-yrityksen varastointitoimintoihin, sen kustannuslaskennan nyky-tilaan ja kehityskohteisiin. Lopuksi laskentamallia testattiin yrityksen varastotoimin-toihin. Tutkimuksen tuloksena rakennetun laskentamallin todettiin antavan ymmärrettävää ja analyyttistä tietoa toimintojen ja laskentakohteiden kustannuksista. Laskentamallin tuloksien perusteella päästiin paremmin kiinni kustannusten aiheuttajiin ja tuloksia todettiin voitavan hyödyntää kustannustehokkuuden kehittämisessä. Suurena etuna voitiin täten pitää lisääntynyttä kustannustietoisuutta.