The effects of real time control of welding parameters on weld quality in plasma arc keyhole welding

Joints intended for welding frequently show variations in geometry and position, for which it is unfortunately not possible to apply a single set of operating parameters to ensure constant quality. The cause of this difficulty lies in a number of factors, including inaccurate joint preparation and joint fit up, tack welds, as well as thermal distortion of the workpiece. In plasma arc keyhole welding of butt joints, deviations in the gap width may cause weld defects such as an incomplete weld bead, excessive penetration and burn through. Manual adjustment of welding parameters to compensate for variations in the gap width is very difficult, and unsatisfactory weld quality is often obtained. In this study a control system for plasma arc keyhole welding has been developed and used to study the effects of the real time control of welding parameters on gap tolerance during welding of austenitic stainless steel AISI 304L. The welding tests demonstrated the beneficial effect of real time control on weld quality. Compared with welding using constant parameters, the maximum tolerable gap width with an acceptable weld quality was 47% higher when using the real time controlled parameters for a plate thickness of 5 mm. In addition, burn through occurred with significantly larger gap widths when parameters were controlled in real time. Increased gap tolerance enables joints to be prepared and fit up less accurately, saving time and preparation costs for welding. In addition to the control system, a novel technique for back face monitoring is described in this study. The test results showed that the technique could be successfully applied for penetration monitoring when welding non magnetic materials. The results also imply that it is possible to measure the dimensions of the plasma efflux or weld root, and use this information in a feedback control system and, thus, maintain the required weld quality.

Kuntouttavan työn kehitysmahdollisuudet ja taloudelliset vaikutukset metsäteollisuusyrityksessä

Metsäteollisuudessa henkilöstön keski-ikä on monen muun toimialan tavoin noussut merkittävästi viime vuosina. Samaan aikaan työt ovat monipuolistuneet, ja henkilöstöä on vähennetty kustannustehokkuuden nimissä. Osittain näiden tekijöiden seurauksena sairauspoissaolot ovat nousseet, ja niiden aiheuttamat kustannukset ovat vuosittain hyvin merkittävät. Lisäksi työkyvyttömyys- ja tapaturmaeläköitymisten kustannukset ovat keskimäärin nousseet uuden maksuluokkajärjestelmän käyttöönoton myötä. Sairauspoissaolojen alentamisen ja eläköitymisten ehkäisemiseksi on vuosien varrella hyödynnetty erilaisia käytäntöjä ja toimintamalleja, joiden vaikutusalueet vaihtelevat työturvallisuudesta työhönpaluun tukemiseen. Erilaisia uudelleensijoituksia ja työtehtävien räätälöintejä on mahdollisuuksien mukaan pyritty toteuttamaan, mutta näiden esteenä on pääosin ollut yhteistyön ja tiedon puute, haastava ajankohta, sekä erilaiset negatiiviset asenteet. Kuntouttavalla työllä tarkoitetaan eri osapuolten kanssa yhdessä sovittua, määräaikaista ja normaalista poikkeavaa toimintaa, jolla pyritään vähentämään osatyökykyisen työntekijän pitkiä poissaoloja sekä poistamaan mahdollinen varhaisen eläköitymisen uhka. Tämän tutkimuksen aikana kehitetyn kuntouttavan työn uuden toimintamallin tavoitteena on edelleen lisätä tietoisuutta ja yhteistyötä eri osapuolten välillä sekä vaikuttaa omalta osaltaan työnantajan sairauspoissaolojen ja eläköitymisten aiheuttamiin kustannuksiin.

Energiatehokkuuden merkitys Suomen energiapolitiikassa

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää Suomen poliittisten päättäjien sekä heidän sidosryhmien mielipiteitä energiatehokkuuden lisäämisestä erityisesti yritysten näkökulmasta. Tämän lisäksi työssä selvitetään poliittisten päättäjien tärkeimpiä sidosryhmiä energiapoliittisia asioita käsiteltäessä. Tutkimuksen teoriaosassa keskitytään energiatehokkuuden kehittymiseen, energiatehokkuuden hyötyihin, keinoihin energiatehokkuuden edistämiseksi sekä uusimpiin energiatehokkuutta koskeviin strategioihin, lainsäädäntöihin ja sopimuksiin. Tutkimusaineisto kerätään laadullisella ja määrällisellä tutkimusmenetelmällä. Tarvittavan informaation saamiseksi suoritetaan eduskunnan talous-, tulevaisuus- ja ympäristövaliokunnalle kysely, joka toteutetaan Internetin välityksellä. Sidosryhmiltä tieto kerätään haastatteluilla. Tutkimustuloksien mukaan energiatehokkuuteen ei ole panostettu tarpeeksi Suomessa ja se on yksi keskeisimmistä keinoista torjua ilmastonmuutos. Yleisesti ottaen asenteet energiatehokkuuden lisäämiseksi ovat selvästi parantuneet viimevuosien aikana. Tärkeimmäksi sidosryhmäksi nousi selkeästi Työ- ja elinkeinoministeriö, mutta myös Energiateollisuus ry sekä kansalais- ja ympäristöjärjestöt koettiin tärkeiksi.

Cost estimation framework for modular product

Cost estimation is an important, but challenging process when designing a new product or a feature of it, verifying the product prices given by suppliers or planning a cost saving actions of existing products. It is even more challenging when the product is highly modular, not a bulk product. In general, cost estimation techniques can be divided into two main groups - qualitative and quantitative techniques - which can further be classified into more detailed methods. Generally, qualitative techniques are preferable when comparing alternatives and quantitative techniques when cost relationships can be found. The main objective of this thesis was to develop a method on how to estimate costs of internally manufactured and commercial elevator landing doors. Because of the challenging product structure, the proposed cost estimation framework is developed under three different levels based on past cost information available. The framework consists of features from both qualitative and quantitative cost estimation techniques. The starting point for the whole cost estimation process is an unambiguous, hierarchical product structure so that the product can be classified into controllable parts and is then easier to handle. Those controllable parts can then be compared to existing past cost knowledge of similar parts and create as accurate cost estimates as possible by that way.

Environmental policy instruments concerning industrial end-use energy efficiency

Energy efficiency and saving energy are the main question marks when thinking of reducing carbon dioxide emissions or cutting costs. The objective of thesis is to evaluate policy instruments concerning end-use energy efficiency of heavy industry in European Union. These policy instruments may be divided in various ways, but in this thesis the division is to administrative, financial, informative and voluntary instruments. Administrative instruments introduced in this thesis are Directive on Integrated Pollution Prevention and Control, Directive on Energy End-use Efficiency and Energy Services, and Climate and Energy Package. Financial means include energy and emission taxation, EU Emission Trading Scheme and diverse support systems. Informative instruments consist of horizontal BAT Reference Document for Energy Efficiency, as well as substantial EU documents including Green Paper on Energy Efficiency, Action Plan for Energy Efficiency and An Energy Policy for Europe. And finally, voluntary instruments include environmental managements systems like ISO 14001 and EMAS, energy auditing and benchmarking. The efficiency of different policy instruments vary quite a lot. Informative instruments lack the commitment from industry and are thus almost ineffective, contrary to EU Emission Trading Scheme, which is said to be the solution to climate problems. The efficiency of administrative means can be placed between those mentioned and voluntary instruments are still quite fresh to be examined fruitfully. However, each instrument has their potential and challenges. Cases from corporate world strengthen the results from theoretical part. Cases were written mainly on the basis of interviews. The interviewees praised the energy efficiency contract of Finnish industry, but the EU ETS takes the leading role of policy instruments. However, for industry the reductions do not come easily.

Ecodesign-direktiivi ja sen vaikutukset Suomessa

Direktiivi 2005/32/EY energiaa käyttävien tuotteiden ekologiselle suunnittelulle asetettavien vaatimusten puitteista annettiin 6.7.2005. Direktiivin puitteissa Euroopan komissio tulee antamaan tuoteryhmäkohtaisia asetuksia, joissa määritellään tuoteryhmäkohtaisesti ympäristövaatimukset. Direktiivin tarkoituksena on integroida ymparistönakokohdat ja elinkaariajattelu tuotesuunnitteluvaiheessa. Tällä direktiivillä pyritään parantamaan ympäristösuojelun tasoa ja tuotteiden energiatehokkuutta. Tämän diplomityön tarkoituksena on esitellä Ecodesign direktiiviä ja selvittää sen puitteissa annettujen asetusten vaikutusta Suomessa. Työssä tutkitaan hehkulamppujen maahantuonnin kieltävän asetuksen vaikutuksia kotitalouksiin, ympäristöön ja sähkömarkkinoihin. Lisaksi työssä on tutkittu sähkömoottoreita koskevan asetuksen vaikutuksia Suomen teollisuudessa. Lopuksi työssä arvioidaan Suomen ilmasto ja energiapolitiikan tavoitteiden ja velvoitteiden tuomien toimenpiteiden vaikutuksia. Työssä esitetään esimerkkitarkasteluja siitä, millaisia saastoja sähkönkulutukseen voitaisiin saavuttaa eri tuoteryhmissä direktiivin pohjalta annetuilla asetuksilla. Tarkasteluun valitut tuoteryhmät olivat kotitalouksien valaistus ja sähkömoottorit.

Ruuvipurkaimen DFMA

Tämän työn tarkoituksena oli soveltaa valmistusystävällisen ja kokoonpanon huomioivan suunnittelun(DFMA) periaatteita ajavalle ruuvipurkaimelle valmistuskustannusten alentamiseksi. Työn teoriaosassa esitellään valmistusystävällisen suunnittelun periaatteita. Yhtä tarkemmin noudatettua DFMA-menetelmää esitellään hieman enemmän. Teoriassa käsitellään myös valmistuskustannusten laskentaa, lähinnä hitsauksen ja koneistuksen osalta. Ruuvipurkaimen rakenteeseen perehdyttiin tekemällä siitä 3D-malli. Purkaimen valmistuskustannukset selvitettiin ja kustannusten painopisteet määritettiin. Niiden pohjalta valittiin kohteet joihin paneuduttiin ja joihin sovellettiin DFMA:n periaatteita. Ruuvipurkaimen valmistettavuuden parantamisessa saavutettiin tavoite, 10 % kustannussäästö valmistuskustannuksissa. Valmistettavuutta saatiin paremmaksi DFMA-menetelmiä soveltaen ja sitä kautta tuli kustannussäästöjä. Ostokomponenttien toimittajakartoituksella saatiin myös kustannuksia karsittua. Käytetty DFMA-menetelmä hieman sovellettuna oli tälle tuotteelle toimiva vaihtoehto. Jatkamalla valmistusystävällistä suunnittelua kalleimmille osille, saataisiin enemmän kustannussäästöjä mihin tässä työssä päästiin.

Keskijänniteverkon käyttövarmuuden parantaminen verkostoautomaatiolla

Tässä työssä tutkitaan maastokatkaisijoiden ja kauko-ohjattavien erottimien kannattavia sijoituskohteita keskijänniteverkkoon. Kannattavuutta lasketaan kannattavuuslaskennalla, jonka lopputuloksena saadaan automaatiolaitteiden aiheuttama keskeytyskustannussäästö. Saaduille keskeytyskustannussäästöille lasketaan investoinnin takaisinmaksuaika, joka määrää kohteiden tärkeysjärjestyksen. Lisäksi tarkastellaan verkostomuutosten vaikutusta automaatiolaitteiden kannattavuuteen. Kannattavuuslaskentaa varten keskijänniteverkko jaetaan vyöhykkeisiin. Vyöhykkeiden avulla huomioidaan olemassa olevien kauko-ohjattavien erottimien ja varasyöttöjen vaikutukset. Laskentaparametrit määritetään yhtiön tilastoista. Tutkimuksessa on esitetty automaatiolaitteiden kannattavuuslaskentaa esimerkkikohteiden avulla, jotka on valittu keskijänniteverkon rakenteen perusteella. Maastokatkaisijoille ja kauko-ohjattaville erottimille löytyi paljon kannattavia sijoituskohteita. Maastokatkaisijalle havaittu lisäominaisuus parantaa sen kannattavuutta entisestään. Automaatiolaitteiden aiheuttamat keskeytyskustannussäästöt riippuvat siirrettävästä tehosta, vikataajuuksista ja keskeytyskustannusten arvoista, joiden vaikutusta on kuvattu herkkyystarkasteluilla.

Energiansäästö kotitalouksien valaistuksessa Suomessa

Tässä työssä arvioidaan kotitalouksien energiansäästöpotentiaalia valaistuksen osalta Suomessa. Euroopan Unioni on ratifioinut päästövähennystavoitteen 20 % koskien kaikkia primäärienergiantuotantomuotoja. Päästövähennystavoite on tarkoitus toteuttaa vuoteen 2020 mennessä. Tässä kandidaatintyössä arvioidaan saavutettavissa olevaa energiansäästöpotentiaalia Suomessa kotitalouksissa laitesähkön osalta. Energiansäästöpotentiaalin arviointi perustuu hehkulampun korvaamismahdollisuuksien vertailuun. Valaistuksessa voidaan saavuttaa jopa 75 % sähkönsäästö, kun korvataan yksi 60 W hehkulamppu vastaavan valomäärän tuottavalla energiansäästölampulla. Kokonaisuudessa kotitalouksien valaistuksessa on tehostamispotentiaalia noin 60 %. Valaistuksen tehostamisella saavutetaan noin 1,5 TWh säästö Suomen kokonaissähkökulutuksessa. Saavutettavat säästöt voivat olla jopa suuremmatkin, jos käytetään lisäksi älykästä valonohjausta. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että tehostamispotentiaalia on merkittävästi ja tehostaminen on yksittäiselle kotitaloudelle taloudellisesti kannattavaa. Energiansäästöpotentiaalin toteuttamisen vaikutuksia kansantalouteen ei ole arvioitu.

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.

Kunnan kiinteistöjen energiansäästöpotentiaali

Tämän diplomityön tarkoitus oli selvittää kolmen suomalaisen HINKU-kunnan, Mynämäen, Padasjoen ja Kuhmoisten kiinteistöjen energiansäästöpotentiaali. Työssä käytiin aluksi läpi kunnan kiinteistöjen perustiedot sekä kulutuslukemat, jonka jälkeen kiinteistöihin tutustuttiin kiinteistönhoitajan avustuksella. Tämän jälkeen pyrittiin identifioimaan säästötoimet muutamien yritysten sekä vuorovaikutteisesti kiinteistönhoitajien kanssa. Säästötoimien vaikuttavuuden arvioinnissa hyödynnettiin sähkön ja lämmön tuntimittarointia. Lopuksi tulokset esiteltiin kuntien johdolle. Säästöpotentiaalia löytyi lähes jokaiselta osa-alueelta. Perinteisesti suurin säästöpotentiaali on löytynyt ilmanvaihdosta, mutta tämän työn puitteissa suurimmat säästöt löydettiin valaistuksesta. Etenkin LED-tekniikan kehittyminen on muuttamassa valaistuksen tulevaisuutta. Yksittäisten kohteiden suurimmat säästömahdollisuudet olivat vanhojen öljylämmitysten muuttamisessa maa- ja kaukolämpöön. Myös ilmanvaihdosta löytyi hyvin merkittävä potentiaali useassa kohteessa. Mynämäellä säästöpotentiaalia löytyi kaikkiaan noin 17 % kunnan energialaskusta. Padasjoella ja Kuhmoisissa vastaava luku oli noin 12–13 % kummassakin. Työn laajentaminen muihin kuntiin ei pääosin ole suoraviivaista, koska kuntien rakennuskanta poikkeaa toisistaan ja lisäksi kaikki rakennukset ovat yksilöllisiä. Työ pystyi kuitenkin tuottamaan kohdekunnissa erilaista havaintoaineistoa ja toimenpide-ehdotuksia, jotka toimivat muissa kunnissa herättelijöinä, ideoiden antajina ja tarkistuslistana siihen, miten asiat on hoidettu ja minkälaisiin toimenpiteisiin tulisi ryhtyä.

Elintarviketehtaan sähköverkon selvitys ja kehittämissuunnitelma

Työssä selvitetään elintarviketehtaan sähköverkon kunto sen suurimpien sähkönsyöttöjen osalta ja lasketaan oikosulkuvirtojen suuruus, kaapeleiden kuormitettavuus ja jännitteenalenemat verkon eri osissa. Laskentatulosten analysoinnin jälkeen esitetään korjaavat toimenpiteet löydettyjen epäkohtien osalta. Lisäksi tarkastellaan tehtaan energiankulutusta ja suunniteltujen energiansäästöehdotuksien vaikutuksia sähköverkon toimintaan. Työssä arvioidaan myös verkon eri osienvikaantumisen vaikutusta tehtaan tuotantoon ja esitetään parannuskeinoja verkon luotettavuuden parantamiseksi. Lopuksi on esitelty suunnitelma sähköverkon laajentamiselle ja käyty läpi tulevien investointien sähköteknistä mitoitusta ja vaikutusta verkon tulevaan tilaan.

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.

Energiatehokkuuden parantaminen Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa

Tämän diplomityön tarkoituksena on esitellä energiatehokkuutta koskevien lakien ja määräysten nykytilannetta ja selvittää niiden vaikutusta esimerkkikohteena olevan Lappeenrannan teknillisen yliopiston rakennusten energiatehokkuuteen sekä esittää keinoja, kuinka energiatehokkuutta voidaan parantaa. Energiatehokkuuden parantamiskeinojen löytämiseksi on selvitetty Lappeenrannan teknillisen yliopiston energiankäytön nykytilaa. Energiatehokkuuden parantamiseksi tehtävät toimenpiteet on jaettu potentiaalisiin ja lisäselvitystä vaativiin toimenpiteisiin seuraavalle viidelle vuodelle. Työssä esitellään esimerkkitarkasteluja mahdollisista toimenpiteistä ja arvioidaan investointeja vaativien toimenpiteiden kustannuksia, saavutettavia säästöjä ja investointien takaisinmaksuaikaa. Toimenpiteet on rajattu sellaisiin, jotka voidaan toteuttaa seuraavan viiden vuoden aikana

Liikennemerkkien hankinta ja käänteinen huutokauppa

The aim of this study was to find out the benefits of centralized procurement. Research began with description of sourcing process and tools used in it. In this process the final tendering was done with e-auction. Due the fact that e-auction is unknown for most people, there is also need to explain when it can be used and what are the pros and cons. In the end of the study the pros and cons of the centralized sourcing process were analysed. This research was qualitative and that is why the results can’t be generalised to all other situations. Spend-analysis, Cost Break Down and Kraljic Matrix were used during the sourcing process. Process began with product group analysis- After that the financial and strategic significance was analysed. After analyses first quotations were asked and according to the results suppliers were eliminated and the selected ones were invited to e-auction. E-auction is an event where suppliers bid in a live online situation against each other to have the lowest current price. Benefits of it are fast sourcing process, discovering the true market price and information transparency. In the other hand the biggest problem comes from weakened supplier relationships. Average prices degreased 26 % from the 2009 price level and acquired price level was over 20 % lover that prices asked by individual projects. In a e-auction only moderate 1,34 % saving was acquired, but it also had other benefits as increasing the internal interest towards it.