Kolmen hyvinvointiaseman toimintakustannusten määritys Etelä-Karjalassa

Työn tavoitteena oli tutkia, millä tavalla perusterveydenhuollon perinteisestä terveysasemamallista hyvinvointiasemamalliin siirtyminen vaikuttaa sosiaali- ja terveyspalvelujen tarjonnan kustannuksiin, mikäli vaikutus on havaittavissa. Toisaalta tavoitteena oli kartoittaa, millä keinoilla hyvinvointiasemien kustannustehokkuutta voitaisiin parantaa tulevaisuudessa ja mitä kustannushyötyjä tiiviimmällä sosiaali- ja terveystoimen yhteistyöllä on mahdollista saavuttaa. Tutkimuksessa käsiteltiin terveyden ja hyvinvoinnin edistämisen roolin merkitystä perusterveydenhuollossa, sähköistä asiointipalveluja ja terveydenhuollon ammattiryhmien välistä työnjakoa sekä edelleen, miten näillä voidaan vaikuttaa tuottavuuteen ja vaikuttavuuteen. Havaittiin, että sähköisellä asioinnilla ja työnjaolla on selkeä yhteys kustannuksiin. Työn empiirisessä osassa tarkasteltiin kolmea hyvinvointiasemamallin pilottihankkeessa mukana olevaa asemaa Lauritsalassa, Lemillä ja Ruokolahdella. Kustannusten tarkastelu keskittyi henkilöstö- ja tilakustannuksiin. Tutkittiin myös, miten sähköinen asiointi ja Eksoten alueen puhelinpalvelujen keskittäminen vaikuttaa edellä mainittuihin kustannuseriin. Tutkimuksen tuloksina havaittiin, että hyvinvointiasemamallin pilotointi ei ole tutkittavilla asemilla merkittävästi vaikuttanut kustannuksiin henkilöstön osalta; tilakustannukset olivat pienentyneet Lemillä ja Ruokolahdella. Laskelmien perusteella muodostettujen tavoitteiden mukaisesti on hyvinvointiasemilla kuitenkin pyrittävä vähintään noin 14 % tai enintään 32 % säästöön henkilöstö- ja tilakustannuksissa pilottivaiheen kustannuksiin verrattuna. Tulevaisuudessa olennaiseksi kustannusten hallinnan edellytykseksi havaittiin työnjaon muuttaminen hoitajavetoisemmaksi ja sähköisten asiointipalvelujen lisääntyvä tarjonta. Sähköisten asioinnin lisääntyvällä käytöllä on mahdollista vähentää hoitohenkilöstön tarvetta kokonaisuudessaan. Sekä sähköisen asioinnin käytön lisäämisellä että puhelinpalvelujen keskittämisellä tulevaisuudessa havaittiin olevan huomattava vaikutus henkilöstöresurssien käyttöön ja edelleen kustannustehokkuuteen.

Suorituskykymittariston rakentaminen ja kehittämisen haasteet öljyliiketoiminta-alan logistisessa organisaatiossa

Yrityksen oman toiminnan ja tehokkuuden analysointi mittaamalla sen suoritus-kykyä on yritysjohdolle oiva keino saada parempi tietoisuus resurssikäytöstä ja strategian toteutumisesta. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että perinteinen taloudellisen tiedon seuranta ei itsessään riitä liiketoiminnan kattavassa seuran-nassa. Tutkimuksen tavoitteena oli rakentaa suorituskykymittaristo öljyliiketoiminta-alan logistiseen organisaatioon siten, että mittaristo täyttää organisaation mittaamisen päämäärät mahdollisimman tehokkaasti. Suorituskykymittariston osa-alueet ra-kennettiin kohdeorganisaation kriittisten menestystekijöiden perusteella luotujen näkökulmien avulla. Kohdeorganisaation erityspiirteenä oli toiminta osana toimi-tusketjua, johon kuuluivat öljytuotteiden varastointi ja hallittu logistinen operointi perustuen alan standardeihin. Rakennettu suorituskykymittaristo keskittyi turvalli-suus-, kustannustehokkuus- ja tuotehallintatekijöihin tähtäimenä organisaation strategiset tavoitteet. Tutkimus jakaantui teoria- ja empiriaosuuteen. Teoriaosassa tarkasteltiin suoritus-kyvyn mittaamisen merkitystä, suorituskykymittariston rakentamista ja suoritus-kyvyn mittaamisen keskeisiä haasteita. Empiriaosuudessa kerrottiin kohdeorgani-saation erityispiirteet ja kuvattiin suorituskykymittariston kehittäminen kohdeor-ganisaatiossa. Käytetyn tapaustutkimusmenetelmän avulla nostettiin esiin suori-tuskyvyn mittaamisen haasteita ratkaisuineen. Kohdeorganisaation suorituskyvyn mittaamisesta kerätty tieto päädyttiin koosta-maan kerran kuukaudessa päivitettävälle tuloskortille organisaation controllerin toimesta. Tuloskortin rakentamis- ja kehitystyö toteutettiin kahden vuoden aikana. Sen tärkeimmät mittarit pohjautuivat turvallisuuden, kustannustehokkuuden ja käyttöomaisuuden kriittisiin menestystekijöihin, jotka heijastuivat organisaation strategiasta. Tuloskortista saatiin toimiva työkalu johdon käyttöön. Tutkimuksen jatkokehityskohteiksi jäivät tuloskortin kevyempi kuukausipäivitys ja ennustemit-tareiden kehittäminen strategian seurannan tueksi.

Palvelusetelien prosessit ja hallinnolliset kustannukset Helsingin kaupungin sosiaali- ja terveysvirastossa

Diplomityö käsittelee Helsingin sosiaali- ja terveysviraston palvelusetelitoimintaa eräänä ostopalvelun järjestämistapana. Vakinaistettuja palveluseteleitä on kaksi-toista, joista työhön on valittu viisi kustannuksiltaan ja lukumääriltään suurinta palveluseteliä. Tutkimuksessa mallinnetaan kahden keskenään erilaisimman palve-lusetelin prosessikuvaukset, vanhusten palveluasumisen (sosh) ja suun terveyden-huollon (tervh) palveluseteleille ja kuvataan niiden hallinnolliset työvaiheet ja toi-minnot. Empiirinen aineisto koostuu aiemmin kerätystä hallinnollisen työajan da-tasta, jonka avulla eri toimintoihin sitoutuneiden hallinnollisten kustannuksien las-kenta on suoritettu hyödyntäen aikaperusteista toimintolaskentaa. Aikaperusteisen toimintolaskennan avulla saadaan esille kirjanpidon ulkopuolelle jääviä piileviä prosessikustannuksia. Lisäksi diplomityössä tehdään edullisuusvertailua oman vas-taavan palvelutoiminnan ja palvelusetelien välillä. Terveydenhuollon palvelusetelien hallinnolliset prosessit osoittautuvat hallinnolli-sesti ja kustannuksien osalta kuormittavammaksi kuin sosiaalihuollon vastaavat prosessit. Terveydenhuollon palveluseteliprosessit ovat luonteeltaan monivaihei-sempia, ne ovat toimenpiteellisiä ja kertaluonteisia, joka lisää asiakasvolyymia ja tiedon välittämisen tarvetta sosiaali- ja terveysviraston ja palveluntuottajan välillä. Hallinnollinen kustannuslisä on vuoden 2013 palvelusetelitoiminnan volyymeillä suun terveydenhuollossa +24%, kolonoskopiassa +9%, ikäihmisten päivätoimin-nassa +8%, vammaisten henkilökohtaisessa avussa +5% ja vanhusten palveluasu-misessa +1%. Hallinnollisten kustannusten esiin tuomiseksi tulee terveydenhuollon palvelusetelien kirjanpidon kustannuksissa käyttää kerrointa 1,167 ja sosiaalihuol-lon palvelusetelien kustannuksissa kerrointa 1,046. Edullisuusvertailussa suun terveydenhuollon ja kolonoskopian palvelusetelit osoittautuvat omaa toimintaa kalliimmiksi, vanhusten palveluasuminen, ikäihmisten päivätoiminta ja vammais-ten henkilökohtainen apu on edullisempaa tuottaa palvelusetelillä. Palveluseteli-toiminnan kustannushyöty ei ole ainoa tekijä toimintaa suunnitelleessa. Hoitota-kuuseen vastaaminen, asiakasorientaation ja vapaavalintaisuuden lisääntyminen, sekä palvelun sujuvuus vaikuttavat myös palvelusetelitoiminnan kehittämisessä.

Paperitehtaan toimitusketjun kustannus- ja pääoma-analyysi

Heikkenevä kysyntä sekä koveneva hintakilpailu erityisesti painopaperin markkinoilla on luonut paperinvalmistajalle haasteita kustannusten alentamisen sekä kannattavuuden parantamisen osalta. Sijaintinsa vuoksi yritys on halunnut erityisesti parantaa kustannustehokkuuttaan logistiikan osalta, minkä tueksi tämä diplomityö on tehty. Tutkimuksen tarkoituksena on analysoida paperitehtaan toimitusketjuja kustannusjohtamisen näkökulmasta. Tavoitteena on ollut arvioida kahden vaihtoehtoisen toimitusketjun, suoran ja välivarasto-toimituksen, vaikutusta syntyvien kustannusten, ketjuun sitoutuneen pääoman sekä asiakaskannattavuuden kautta. Tutkimus toteutettiin case-tutkimuksen kaltaisena soveltuvin osin, hyödyntämällä kvantitatiivisia menetelmiä. Projektia varten valittiin paperinvalmistajan painopaperin tuloslinjalta kymmenen kohdeasiakasta, joille vaihtoehtoisia toimitusketjuja voidaan soveltaa. Toimitusketjut rajattiin käsittämään valmiin tuotteen asiakastoimitukset ja niistä aiheutuvat kuluerät. Kustannus- ja pääoma-analyysin suunnittelussa hyödynnettiin toimitusketjuihin sekä kustannusjohtamiseen liittyvää teoreettista kirjallisuutta. Ensisijaisena viitekehyksenä kustannusten analysoinnissa sovellettiin toimintolaskentaa ja pääoman sitoutumisen arvioinnissa kiertoajan tunnuslukuja. Käsiteltävä informaatio kerättiin yrityksen sisäisistä raporteista sekä toiminnanohjausjärjestelmästä taulukkolaskentaohjelmaan, jossa laskelmat tehtiin. Tutkimuksen avaintuloksena kahdeksan case-asiakkaan kohdalla suora toimitus osoittautui kustannuksiltaan välivaraston kautta kulkevaa edullisemmaksi. Lisäksi havaittiin suoran toimituksen nopeuttavan teoriassa pääoman kiertoa toimitusketjussa lyhyemmän läpimenoajan ansiosta. Johtopäätöksenä kustannus- ja pääomahyötyjen vaikutuksen vuoksi suorien toimitusten hyödyntäminen on edullista soveltuvien asiakkaiden kohdalla. Tutkimuksessa kustannusinformaation kerääminen kokonaisvaltaisesti osoittautui haasteelliseksi, sillä kaikkien toimitusketjun kustannuserien tietoja ei ollut laajasti saatavilla. Toimeksiantajan näkökulmasta merkittävät kohteet jatkotutkimukselle ovat kustannusten oikeellisuuteen ja kohdistamiseen sekä asiakkaiden maksukäytäntöihin ja ehtoihin liittyvä seuranta.

Toimittajahallintaprosessin kehittäminen

Nykyaikaisessa monipuolisessa liiketoimintaympäristössä, tieto joka saadaan koko toimitusketjun osapuolilta, on perusedellytys menestykselle. Ammattimaisessa hankinnassa keskitytään kokonaisuuden hallintamenetelmiin, joissa keskitytään ohjaamaan toimittajasuhteita, prosesseja ja tuloksia. Näistä erityispiirteistä johtuen, toimittajahallinta on yksi tärkeimmistä hankinnan tehtävistä. Toimittajahallinta vaatii laaja-alaista asiantuntijuutta ja yhteistyötä, niin sisäisten, kuin ulkoisten sidosryhmien kanssa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia kokonaisvaltaisesti hankintaa ja toimittajahallintaa, sekä kehittää suositukset kattavalle toimittajahallintaprosessille kohdeyrityksen hankintakategorialle. Tutkimuksen kirjallisuusselvitys perustuu kahteen osa-alueeseen, jotka ovat olennaisia kohdeyrityksen kokonaisvaltaisessa hankintaprosessissa. Ensimmäisessä osassa tarkastellaan hankintatoimea yrityksen sisäisistä näkökulmista, joita ovat hankinta, muutoksenhallinta ja prosessijohtaminen. Toisessa osassa hankintatoimea tarkastellaan toimittajayhteistyön näkökulmista, joita ovat toimittajahallinta, toimittajien luokittelu ja suorituskyvyn mittaaminen. Tutkimuksen tulosten perusteella kohteena olevan hankintakategorian kehityskohteiksi erityisesti nousivat kokonaisuuden ja kaikkien toimitusketjun osien kustannustehokkuuden analysointi, kokonaiskustannustenhallinta, prosessien määrittäminen ja syklisyys, sekä yhteistyön merkitys poikkifunktionaalisten ryhmien kanssa.

Sinkityslinjan pesuosan optimointi

Työn tavoitteena oli sinkityslinjan pesuosan toiminnan optimointi. Teoriakatsauksen ja haastattelututkimusten avulla työssä selvitettiin, mitkä tekijät pesuosalla tai teräsnauhan pesua edeltävissä prosessivaiheissa vaikuttavat pesutehoon alentavasti. Pesuosan ajoparametrien muutoskokeiden avulla määritettiin kunkin pesuparametrin suhteellinen vaikutus pesutulokseen sekä pesuosan optimaaliset ajoparametrit. Vaikutuksia arvioitiin pinnanpuhtauden ja pesuvesien laboratorioanalyysien sekä prosessidatan avulla. Jätevesianalyysien ja prosessidatan avulla arvioitiin lisäksi pesuosan muutosten vaikutusta pesusta syntyviä jätevesiä käsittelevän jätevesilaitoksen toimintaan. Laitetestauksen avulla työssä kartoitettiin, mikä menetelmä pinnanpuhtauden määrittämiseen soveltuu pesuosalle parhaiten. Kustannusarvioinnilla selvitettiin, millä toimin pesuosan toimintavarmuutta on edullisinta ylläpitää. Työn tulosten pohjalta lämpötilalla todettiin olevan pesutuloksen kannalta merkittävin vaikutus. Sen sijaan kemikaaliannostelun merkitys oli vähäinen. Vesien säännöllisen uudistamisen todettiin olevan olennainen pesuvesien ylläpitokeino nykyisessä pesutilanteessa. Se todettiin lisäksi ennakoivana toimenpiteenä kannattavammaksi kuin pesuosan täystyhjäykset ongelmatilanteissa. Teippitestein määritettävälle pinnanpuhtaudelle katsottiin sopivaksi vaihteluväliksi 40–75 %. Työssä todettiin, että pesua edeltävän kylmävalssin valssiöljyn vaihto sekä valssilla tuotetun teräsnauhan pinnanpuhtaus vaikuttavat merkittävästi pesuosan toimintakykyyn ja pesuosan pyörittämisestä aiheutuviin kustannuksiin. Toimenpiteet pesuosalla vaikuttavat lisäksi jätevesilaitoksen käsittelyvaatimuksiin, joskin myös tasaavat sen toimintaa. Työssä ehdotettiin ratkaisukeinoja pesuosan toimintavarmuuden varmistamiseksi jatkossa, sekä tarjottiin työkaluja, joiden avulla tulevissa investointipäätöksissä voidaan ottaa huomioon myös pesuosan toiminnan edellytykset.

Optimization of a dynamic district heating power plant

The purpose of this Thesis is to find the most optimal heat recovery solution for Wärtsilä’s dynamic district heating power plant considering Germany energy markets as in Germany government pays subsidies for CHP plants in order to increase its share of domestic power production to 25 % by 2020. Different heat recovery connections have been simulated dozens to be able to determine the most efficient heat recovery connections. The purpose is also to study feasibility of different heat recovery connections in the dynamic district heating power plant in the Germany markets thus taking into consideration the day ahead electricity prices, district heating network temperatures and CHP subsidies accordingly. The auxiliary cooling, dynamical operation and cost efficiency of the power plant is also investigated.

Telahiomon tuotannon läpimenoajan ja laadun optimointi

Tämän diplomityön tarkoituksena on tunnistaa UPM Kymin telahiomon tuotannon läpimenoaikaan sekä laatuun vaikuttavia tekijöitä ja löytää keinot niiden optimoimiseksi, jotta hiontatuotannon kustannustehokkuus parantuisi. Tutkimusmenetelminä työssä käytetään Kymin telahiomon tuotannon läpimenoaikojen telakohtaista mittaamista ja hionnasta tehtyjen mittausraporttien, pinnoituksista ja hionnoista tehtyjen ostotilauksien sekä SAP R/3-toiminnanohjausjärjestelmästä saatavan kunnossapitodatan tutkintaa. Tiedon lähteenä on käytetty myös kirjallisuutta ja UPM henkilöstön sekä toimittajien haastatteluita. Muiden telahiomojen aikaansaamaan laatuun ja tuotannon läpimenoaikaan verrattuna Kymin telahiomon keskimääräiset hiontatuotannon läpimenoajat ovat telasta riippuen kaksinkertaisia tai jopa lähes nelinkertaisia, vaikka pinnankarheus jää osassa teloista alle asetetun tavoitteen. Telahiomojen muototoleransseissa ei ole niin merkittäviä eroja, mitkä selittäisivät Kymin pidemmät hiontatuotannon läpimenoajat. Tämän takia muototoleransseja ei ole päädytty muuttamaan työn aikana, mutta käyttökokemusten mukaan pinnankarheusvaatimusta voidaan laskea. Telahiontaprosessin muotohiontavaihe on suurin hiontatuotannon läpimenoaikaan ja kustannuksiin vaikuttava tekijä. Hiontamenetelmien ja hionta-arvojen optimoimisella, hiontatyökalujen lastuamiskyvyn ylläpitämisellä, telahiontatuotannon yliprosessoinnin ehkäisyllä ja laatutoleransseihin tyytymisellä voidaan lyhentää kymmeniä tunteja telahiomon tuotannon läpimenoaikaa. Mittausraporttien mukaan merkittävin muutos telahiontaprosessin kustannuksiin ja hiontatuotannon läpimenoaikaan saadaan noudattamalla laatutoleransseja. Telojen kunnossapitoon liittyviä kustannuksia syntyy turhaan lisää, kun vaihdetaan ja hiotaan käyttökelpoisia teloja sekä uudelleen pinnoitetaan teloja, joiden pinnoitepaksuus on vielä riittävä. Pinnoitepaksuuden seurannalla voidaan minimoida telojen ennenaikaiset uudelleenpinnoitukset. Mittalaitteiden avulla pystyy optimoimaan telojen hiontavälit. Hiontavälien optimointi lyhentää myös hiontajonoa. Tällöin voidaan hyödyntää suunnitellun hiontajärjestyksen tuomia etuja tehokkaammin ja saavuttaa nopeampia tuotannon läpimenoaikoja.

Jätevesien puhdistus jätevesialtaissa jäädyttämällä - Kartoitus potentiaalisista sovellutuksista Suomessa

Uusia jäteveden puhdistusprosesseja kartoitetaan Suomessakin esimerkiksi kiristyvien päästömääräyksien vuoksi sekä parempia kustannus- ja energiatehokkuuksia tavoiteltaessa. Jätevesien puhdistus on Suomessa jo nykyään hyvällä tasolla, mutta muun muassa raskasmetallien, torjunta-aineiden, hormonien ja lääkeaineiden pitoisuuksien kasvut jätevesissä asettavat haasteita nykyisin käytössä oleville jäteveden puhdistusmenetelmille, sillä niitä ei ole suunniteltu näiden aineiden talteenottoon ja suurin osa aineista jää veteen. Lisäksi jätevedet halutaan nähdä enemmänkin resurssina kuin jätteenä, josta voidaan ottaa talteen hyödyllisiä komponentteja, kuten suoloja. Alueilla, joissa vuorokauden keskilämpötila pysyttelee edes osan vuodesta pakkasella, veden luonnollista jäätymisprosessia voidaan käyttää hyväksi jäteveden puhdistuksessa. Tässä työssä selvitettiin kiteytymisen teorian ja aikaisempien tutkimusten avulla, millaisten jätevesien puhdistukseen jäädytyskiteytys sopii sekä pohdittiin menetelmän potentiaalisia sovelluskohteita Suomessa. Jäädytyskiteytyksen todettiin olevan turvallinen ja energiatehokas ratkaisu monien koostumukseltaan erilaisien jätevesien puhdistukseen. Menetelmällä voitaneen puhdistaa öljyisiä, orgaanisia ja/tai epäorgaanisia epäpuhtauksia tai raskasmetalleja sisältäviä sekä myrkyllisiä jätevesiä. Olosuhteet prosessille ovat parhaat Pohjois-Suomessa, jossa vuorokauden keskilämpötila pysyttelee nollan alapuolella noin seitsemän kuukautta vuodesta. Etelä-Suomessa vastaava luku on kolme. Menetelmän potentiaalisia sovelluskohteita ovat esimerkiksi kaivosteollisuuden ja kaatopaikkojen jätevedet, joiden puhdistukseen jäädytyskiteytys saattaisi soveltua erinomaisesti. Jäädyttämällä voitaisiin myös puhdistaa tekstiili- ja nahkateollisuuden jätevesiä, sillä niiden sisältämien väriaineiden erottaminen vedestä on perinteisillä jäteveden puhdistusmenetelmillä usein vaikeaa tai jopa mahdotonta. Suolojen kiteyttämiseen vaadittavia korkeampia suolapitoisuuksia todettiin löytyvän lähinnä membraaniprosessien, kuten käänteisosmoosin, rejektivesistä. Sopivimmat eutektiset olosuhteet kiteyttämiseen ovat natriumsulfaatilla, kaliumsulfaatilla ja natriumkarbonaatilla. Veden luonnollisen jäätymisprosessin hyödyntäminen jätevedenpuhdistuksessa on huomionarvoinen idea. Prosessin käyttöönottoa haittaavat esimerkiksi korkeat investointikustannukset, mutta ne tulevat todennäköisesti ajan myötä teknologian kehittyessä laskemaan. Lisäksi monet prosessiin liittyvät käytännön asiat ovat vielä tutkimuksen alla. On myös huomattava, että Suomessakaan lämpötila ei pysyttele koko vuotta pakkasella, joten jäädytyksen rinnalla on oltava jokin toinen prosessi, jolla jätevedet puhdistetaan lämpötilan ollessa nollan yläpuolella.

Distribution of Smart Solutions for External Lighting in Switzerland - Case C2 Smartlight Ltd.

Establishing of export operations is the key to the competitiveness for all producing companies in high-tech industry. Distribution partnerships between exporting producer and local distributors of relevant foreign market are utilized by SMEs to gain cost-efficiency of operation. The purpose of this study was to investigate the Swiss market of outdoor lighting solutions and propose distribution channels for the case of company C2 SmartLight Ltd. The literature framework consists of three main parts: description of distribution channels for business products, the selection process of the distributor and management of the distributors. The empirical part of this study composed of the observation of Swiss lighting market, highlighting key customers, trends of energy efficiency and key industry players of the lighting market. The aim was to identify potential distribution channels, which reach the target customer groups and identify the market opportunity. Secondly, the data was collected through semi-structured phone interviews. The company, which operates in outdoor lighting business and has an established distributor in Switzerland, was interviewed and used as a benchmark. As a result of this research the market opportunity for distribution of C2 SmartLight products was identified based on potential customers and market need. C2 SmartLight Ltd. should establish a connection with wholesalers that distribute easy to handle and store electrical equipment. The results of this study can be used by other SME companies, operating in a similar field of economy, for selection of distributors.

Performance Degradation Modelling and Techno-Economic Analysis of Lithium-Ion Battery Energy Storage Systems

Transmission system operators and distribution system operators are experiencing new challenges in terms of reliability, power quality, and cost efficiency. Although the potential of energy storages to face those challenges is recognized, the economic implications are still obscure, which introduce the risk into the business models. This thesis aims to investigate the technical and economic value indicators of lithium-ion battery energy storage systems (BESS) in grid-scale applications. In order to do that, a comprehensive performance lithium-ion BESS model with degradation effects estimation is developed. The model development process implies literature review on lifetime modelling, use, and modification of previous study progress, building the additional system parts and integrating it into a complete tool. The constructed model is capable of describing the dynamic behavior of the BESS voltage, state of charge, temperature and capacity loss. Five control strategies for BESS unit providing primary frequency regulation are implemented, in addition to the model. The questions related to BESS dimensioning and the end of life (EoL) criterion are addressed. Simulations are performed with one-month real frequency data acquired from Fingrid. The lifetime and cost-benefit analysis of the simulation results allow to compare and determine the preferable control strategy. Finally, the study performs the sensitivity analysis of economic profitability with variable size, EoL and system price. The research reports that BESS can be profitable in certain cases and presents the recommendations.

Cost efficient extractive removal of birch pulp

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää kustannustehokkaita keinoja uuteaineiden vähentämiseksi koivusulfaattimassasta. Uuteaineet voivat aiheuttaa ongelmia muodostaessaan saostumia prosessilaitteisiin. Saostumat aiheuttavat tukkeumia ja mittaushäiriöitä, mutta irrotessaan ne myös huonontavat sellun laatua. Lopputuotteeseen joutuessaan ne voivat lisäksi aiheuttaa haju- ja makuhaittoja, joilla on erityistä merkitystä esimerkiksi valmistettaessa elintarvikekartonkeja. Tämä työ tehtiin Stora Enson sellutehtaalla, Enocell Oy:llä, Uimaharjussa. Teoriaosassa käsiteltiin uuteaineiden koostumusta ja niiden aiheuttamia ongelmia sellu– ja paperitehtaissa. Lisäksi koottiin aikaisempien tehdaskokeiden fysikaalisia ja kemiallisia keinoja vähentää koivu-uutetta. Tarkastelualueina olivat puunkäsittely, keitto, pesemö ja valkaisu. Kokeellisessa osassa suoritettiin esikokeita laboratorio- ja tehdasmittakaavassa, jotta saavutettaisiin käytännöllistä tietoa itse lopuksi tehtävää tehdasmittakaavan koetta varten. Laboratoriokokeissa tutkittiin mm. keiton kappaluvun, lisäaineiden ja hartsisaippuan vaikutusta koivu-uutteeseen. Lisäksi suoritettiin myös happo- (A) ja peretikkahappovaiheen (Paa) laboratoriokokeet. Tehdasmittakaavassa tarkasteltiin mm. keiton kappaluvun, pesemön lämpötilan, A-vaiheen, valkaisun peroksidi- ja Paa-vaiheen vaikutusta koivu-uutteeseen. Uutteenpoistotehokkuutta eri menetelmien välillä vertailtiin niin määrällisesti kuin rahallisesti. Uutteenpoistotehokkuudella mitattuna vertailuvaihe oli tehokkain pesemön loppuvaiheessa ja valkaisun alkuvaiheessa. Pesemön loppuvaiheessa uutteenpoistoreduktiot olivat noin 30 % ja valkaisun alkuvaiheessa 40 %. Peroksidivaihe oli tehokkain käytettynä valkaisun loppuvaiheessa noin 40 % reduktiolla. Kustannustehokkuudella mitattuna tehokkaimmaksi osoittautui A-vaihe yhdessä peroksidivaiheen kanssa. Säästöt vertailujaksoon verrattuna olivat noin 0.3 €/ADt. Lisäksi kyseinen yhdistelmä osoittautui hyväksi keinoksi säilyttää uutetaso alle maksimirajan kuitulinja 2:lla, kun kuitulinjalla 1 tuotettiin samanaikaisesti armeeraussellua.

The Present State and a Development Plan of Cost Accounting in Batch Production of Wind Turbine Gears

The aim of this master’s thesis was to document the present state and to create a development plan for Moventas Wind’s cost accounting. The current cost accounting system was evaluated and most fundamental problems were chosen as areas of focus in development work. The development plan includes both short- and long-term development proposals for problems identified. This report presents two alternative models for product costing. Benchmarking of cost accounting practices and modern cost accounting theories were used in development of cost accounting. It was found that the current cost accounting system functions quite well and the adjustments in unit cost rate calculation have only a minor influence on costs of goods sold. An OEE-based standard cycle concept was also developed and it was found that the implementation of this new system is worthwhile in the long-term.

Novel virtual environment and real-time simulation based methods for improving life-cycle efficiency of non-road mobile machinery

Virtual environments and real-time simulators (VERS) are becoming more and more important tools in research and development (R&D) process of non-road mobile machinery (NRMM). The virtual prototyping techniques enable faster and more cost-efficient development of machines compared to use of real life prototypes. High energy efficiency has become an important topic in the world of NRMM because of environmental and economic demands. The objective of this thesis is to develop VERS based methods for research and development of NRMM. A process using VERS for assessing effects of human operators on the life-cycle efficiency of NRMM was developed. Human in the loop simulations are ran using an underground mining loader to study the developed process. The simulations were ran in the virtual environment of the Laboratory of Intelligent Machines of Lappeenranta University of Technology. A physically adequate real-time simulation model of NRMM was shown to be reliable and cost effective in testing of hardware components by the means of hardware-in-the-loop (HIL) simulations. A control interface connecting integrated electro-hydraulic energy converter (IEHEC) with virtual simulation model of log crane was developed. IEHEC consists of a hydraulic pump-motor and an integrated electrical permanent magnet synchronous motorgenerator. The results show that state of the art real-time NRMM simulators are capable to solve factors related to energy consumption and productivity of the NRMM. A significant variation between the test drivers is found. The results show that VERS can be used for assessing human effects on the life-cycle efficiency of NRMM. HIL simulation responses compared to that achieved with conventional simulation method demonstrate the advances and drawbacks of various possible interfaces between the simulator and hardware part of the system under study. Novel ideas for arranging the interface are successfully tested and compared with the more traditional one. The proposed process for assessing the effects of operators on the life-cycle efficiency will be applied for wider group of operators in the future. Driving styles of the operators can be analysed statistically from sufficient large result data. The statistical analysis can find the most life-cycle efficient driving style for the specific environment and machinery. The proposed control interface for HIL simulation need to be further studied. The robustness and the adaptation of the interface in different situations must be verified. The future work will also include studying the suitability of the IEHEC for different working machines using the proposed HIL simulation method.

Cost Reduction of Permanent Magnet Synchronous Machines

Electrical machine drives are the most electrical energy-consuming systems worldwide. The largest proportion of drives is found in industrial applications. There are, however many other applications that are also based on the use of electrical machines, because they have a relatively high efficiency, a low noise level, and do not produce local pollution. Electrical machines can be classified into several categories. One of the most commonly used electrical machine types (especially in the industry) is induction motors, also known as asynchronous machines. They have a mature production process and a robust rotor construction. However, in the world pursuing higher energy efficiency with reasonable investments not every application receives the advantage of using this type of motor drives. The main drawback of induction motors is the fact that they need slipcaused and thus loss-generating current in the rotor, and additional stator current for magnetic field production along with the torque-producing current. This can reduce the electric motor drive efficiency, especially in low-speed, low-power applications. Often, when high torque density is required together with low losses, it is desirable to apply permanent magnet technology, because in this case there is no need to use current to produce the basic excitation of the machine. This promotes the effectiveness of copper use in the stator, and further, there is no rotor current in these machines. Again, if permanent magnets with a high remanent flux density are used, the air gap flux density can be higher than in conventional induction motors. These advantages have raised the popularity of PMSMs in some challenging applications, such as hybrid electric vehicles (HEV), wind turbines, and home appliances. Usually, a correctly designed PMSM has a higher efficiency and consequently lower losses than its induction machine counterparts. Therefore, the use of these electrical machines reduces the energy consumption of the whole system to some extent, which can provide good motivation to apply permanent magnet technology to electrical machines. However, the cost of high performance rare earth permanent magnets in these machines may not be affordable in many industrial applications, because the tight competition between the manufacturers dictates the rules of low-cost and highly robust solutions, where asynchronous machines seem to be more feasible at the moment. Two main electromagnetic components of an electrical machine are the stator and the rotor. In the case of a conventional radial flux PMSM, the stator contains magnetic circuit lamination and stator winding, and the rotor consists of rotor steel (laminated or solid) and permanent magnets. The lamination itself does not significantly influence the total cost of the machine, even though it can considerably increase the construction complexity, as it requires a special assembly arrangement. However, thin metal sheet processing methods are very effective and economically feasible. Therefore, the cost of the machine is mainly affected by the stator winding and the permanent magnets. The work proposed in this doctoral dissertation comprises a description and analysis of two approaches of PMSM cost reduction: one on the rotor side and the other on the stator side. The first approach on the rotor side includes the use of low-cost and abundant ferrite magnets together with a tooth-coil winding topology and an outer rotor construction. The second approach on the stator side exploits the use of a modular stator structure instead of a monolithic one. PMSMs with the proposed structures were thoroughly analysed by finite element method based tools (FEM). It was found out that by implementing the described principles, some favourable characteristics of the machine (mainly concerning the machine size) will inevitable be compromised. However, the main target of the proposed approaches is not to compete with conventional rare earth PMSMs, but to reduce the price at which they can be implemented in industrial applications, keeping their dimensions at the same level or lower than those of a typical electrical machine used in the industry at the moment. The measurement results of the prototypes show that the main performance characteristics of these machines are at an acceptable level. It is shown that with certain specific actions it is possible to achieve a desirable efficiency level of the machine with the proposed cost reduction methods.