Phase voltage control and filtering in a converter-fed single-phase customer-end system of the LVDC distribution network

In recent years, the network vulnerability to natural hazards has been noticed. Moreover, operating on the limits of the network transmission capabilities have resulted in major outages during the past decade. One of the reasons for operating on these limits is that the network has become outdated. Therefore, new technical solutions are studied that could provide more reliable and more energy efficient power distributionand also a better profitability for the network owner. It is the development and price of power electronics that have made the DC distribution an attractive alternative again. In this doctoral thesis, one type of a low-voltage DC distribution system is investigated. Morespecifically, it is studied which current technological solutions, used at the customer-end, could provide better power quality for the customer when compared with the current system. To study the effect of a DC network on the customer-end power quality, a bipolar DC network model is derived. The model can also be used to identify the supply parameters when the V/kW ratio is approximately known. Although the model provides knowledge of the average behavior, it is shown that the instantaneous DC voltage ripple should be limited. The guidelines to choose an appropriate capacitance value for the capacitor located at the input DC terminals of the customer-end are given. Also the structure of the customer-end is considered. A comparison between the most common solutions is made based on their cost, energy efficiency, and reliability. In the comparison, special attention is paid to the passive filtering solutions since the filter is considered a crucial element when the lifetime expenses are determined. It is found out that the filter topology most commonly used today, namely the LC filter, does not provide economical advantage over the hybrid filter structure. Finally, some of the typical control system solutions are introduced and their shortcomings are presented. As a solution to the customer-end voltage regulation problem, an observer-based control scheme is proposed. It is shown how different control system structures affect the performance. The performance meeting the requirements is achieved by using only one output measurement, when operating in a rigid network. Similar performance can be achieved in a weak grid by DC voltage measurement. An additional improvement can be achieved when an adaptive gain scheduling-based control is introduced. As a conclusion, the final power quality is determined by a sum of various factors, and the thesis provides the guidelines for designing the system that improves the power quality experienced by the customer.

The Process of Greening Cycle as Method of Operative Environmental

The structural change of society from product-based business to service- and further to need-based business has caused the fact that work for environmental issues has spread from conventional factories and environmentally harmful production to concern services and offices as well. Almost every company has an office, so a relatively small environmental burden caused by an individual office grows remarkable already at the state level and globally even more. Motivation to work for environmental issues in an individual office could be challenging even without the fact that wasted environmental impacts bound also wasted costs. Besides cost savings, a concretely greener image of a company has its value in the B2Cas well as in the B2B-field. Consumers and clients are more and more conscious of environmental issues and demand concrete actions instead of speeches, good thoughts and meaningless certifications. Internal work for environmental issues at a strategy level is not sufficient, so operational environmental management is needed for changing old practices. This research is about the effects of operative environmental management on the greening process of an office-based business. The research is outlined to concern the operative work in the office including field sales. Target was to concretely lower the environmental impacts of Lyreco Finland and to find cost savings directly by changing the operative practices in the office and also indirectly by affecting the level of environmental knowledge of the personnel. During the greening process, the aim was also to create concrete arguments for marketing as well. The circle of greening process, which was especially created for this diploma work, was used as a method. The circle divides a year to themes and sections separated by factors of environmental impacts. Separation is based on Brett Wills’ thoughts of seven green wastes (Wills, Brett. The Green Intensions. 2009) and follows it uneasily. The circle aimed at ensuring evolutionary growth of knowledge instead of being revolutionary in the changing process. Committing personnel to the process from its start by asking ideas from them and giving them clear directions was an important part of the research of operative management. Because of working from distance, communication with personnel was operated by frequent training days and weekly greening notes via emails and intranet. Also availability for communication was an important task because of the telecommuting. Research results of this work show that operative environmental management in an officebased business today is mostly management of change. When the strategic environmental friendliness is taken into a concrete level, the most important individual factor is motivating the operating personnel. Research shows that evolutionary change is found being an efficient way to make a change. Also understanding one´s own impact on the environmental burden and on the whole greening process clearly motivates the personnel. Results show that in the operative realization of the greening process, clear directions of new working practices, being as concrete as possible, and committing personnel to follow them make the process more effective. The operative environmental management and the cycle of the greening process decrease the environmental burden and save costs. The concrete results could be used as believable arguments in marketing and therefore exploited in communication with interest groups. Commitment of the management is also one of the key factors of success in the greening process. In this research, changes in the business field by a company trade took the focus of the management away from the greening process and made the process more inefficient by decreasing the amount of training days. The circle of greening process will be used as a tool in the future, as well, and therefore it will help observe environmental impacts of a company and increase sustainable development. Commitment of management to the evolutionary environmental work helps the operating personnel lower environmental impacts, decrease costs and build a concretely greener image.

Lämmöntalteenoton tuotteistus, kannattavuus ja riskit vaneriteollisuudessa

Viilunkuivaus vaneriteollisuudessa on energiaintensiivinen prosessi, josta syntyvä hukkalämpö kannattaa ottaa talteen ja hyödyntää. Työ käsittelee erilaisten lämmöntalteenottovariaatioiden tuotteistusta ja kannattavuutta, sekä sisältää laitteiston riskianalyysin. Aiemman asiakaskohtaisen räätälöinnin sijaan, laitteiston modulaarinen tuoterakenne on otettava tuotteistuksen lähtökohdaksi. Modulaarisen tuoterakenteen ansiosta erilaisiin asiakastarpeisiin pystytään vastaamaan aiempaa tehokkaammin, kiitos erilaisten variaatioiden. Standardien ja yhtenäisten rajapintojen myötä muun muassa suunnittelua, projektinhoito ja myyntiä saadaan tehostettua. Lämmöntalteenottoratkaisuille luodaan kolme eri varustelutasoa: perus, korkea ja luksus. Näillä eri varianteilla pystytään vastamaan entistä kattavammin eri markkina-alueiden asiakastarpeisiin. Kannattavuuslaskelmat todistavat, että lämmöntalteenoton avulla saadaan merkittäviä energiasäästöjä ja eri laitteistovariaatiot maksavat itsensä erittäin nopeasti takaisin, vaikka esimerkiksi sähköenergian hinta nousisi radikaalisti. Lämmöntalteenoton voidaankin katsoa olevan aina erittäin kannattavaa. Laitteistosta on tunnistettu myös tekniset riskit, joihin on puututtava välittömästi sekä lukuisia toimenpide-ehdotuksia, joiden avulla laitteiston tuomintaa voidaan tehostaa ja muuttaa turvallisemmaksi. Riskianalyysi antaa myös suuntaviivoja tuotteistukselle sekä laitteiston huolto- ja käyttöohjeistolle.

Hakun kulutusosien materiaalivaihtoehdot sellutehtaan puunkäsittelylaitoksen erilaisiin prosessiolosuhteisiin

Selluteollisuuden puunkäsittelylaitoksilla laitteiden kuluminen on prosessin luonteesta johtuen suurta ja kulumisen aiheuttamat kunnossapitokustannukset laitteiden elinkaaren aikana ovat huomattavia. Näissä olosuhteissa toimivan hakun osien kulumista on tutkittu ja tutkimusten pohjalta on kehitetty kulutusta kestäviä materiaalivaihtoehtoja. Vaihtoehtojen vertailut prosesseittain kuitenkin puuttuvat. Terävasteen osalta tutkimus- ja kehitystyötä on tehty vähän. Tässä diplomityössä selvitetään ja vertaillaan hakun kulutusosien kulumismekanismeja, osien materiaalivaihtoehtoja, valmistus- ja kunnostusmenetelmiä ja -kustannuksia laitteen elinkaaren aikana kolmessa erilaisessa puunkäsittelyprosessissa. Työssä annetaan suosituksia kuhunkin prosessiin ja kunnossapitostrategiaan parhaiten soveltuvista ratkaisuista. Työn Case-osuudessa tutkitaan uusia kulutusta kestäviä materiaalivaihtoehtoja terävasteelle. Case-tutkimuksen tuloksena löydettiin terävasteelle kolme uutta materiaalivaihtoehtoa sekä muita vaihtoehtoja, joiden käyttökelpoisuutta kannattaa tutkia lisää. Samalla saatiin terävasteelle parempaan laatuun pystyvä ja kilpailukykyisempi toimittaja. Tutkimuksen perusteella saatiin uusia suosituksia myös muiden kulutusosien materiaali- ja/tai pinnoitusvaihtoehdoiksi. Tuloksista voidaan mainita lisäksi, että kulutusosille löydettiin suositeltavimmat elinkaarikustannuksiltaan edullisimmat vaihtoehdot. Kulutusosien kunnostamiseen liittyen havaittiin, että kunnostaminen on kannattavaa yhtä poikkeusta lukuun ottamatta. Kunnostusprosessista löydettiin kehitettävää. Työn tuloksena saatiin myös useita uusia kehittämisideoita ja runsaasti suosituksia jatkotoimenpiteistä. Hakun kulutusosien nykytilasta saatiin hyvä käsitys ja kattava tietopaketti.

Viestintä ravitsemusosaamisen kehittämisessä Case:Sairaalan ateriaprosessi

Tutkielman tarkoituksena oli tutkia viestinnän merkitystä osaamisen kehittämisessä. Tavoitteena oli tutkia, miten viestintä edistää ravitsemusosaamisen kehittämistä sairaalan ateriaprosessissa. Tutkimuksessa etsittiin vastausta kysymyksiin, mitkä ovat ravitsemusosaamisen kehittämisen ja viestinnän tavoitteet, millä työyhteisöviestinnän foorumeilla uuden ravitsemushoitosuosituksen ja ravitsemushoidon strategian edellyttämiä muutoksia käsitellään ja millaisia työssä oppimisen prosesseja näillä foorumeilla on tunnistettavissa. Empirian näkökulmasta tutkimusta voidaan kuvata tapaustutkimukseksi. Tapauksena on sairaalan ateriaprosessi. Tutkimuksen valmistelevana aineistona käytettiin uutta ravitsemushoitosuositusta (Nuutinen ym. 2010), jota täydennettiin haastatteluaineistolla. Tutkimuksessa ovat edustettuina hoitotyön, ruokapalvelun ja ravitsemushoidon asiantuntemuksen näkökulmat sairaalasta sekä ammatti- ja aikuisopistosta. Tutkimusmenetelmänä käytettiin teemahaastatteluja. Haastattelut nauhoitettiin ja litteroitiin tekstimuotoon. Aineisto analysoitiin teemakortiston ja teemoittelun avulla. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että ravitsemusosaamisen kehittämisen tavoitteena on uuden ravitsemushoitosuosituksen ja ravitsemushoidon strategian edellyttämien muutosten toteuttaminen sairaalan ravitsemushoidon prosesseissa ja tuotteissa. Ravitsemusosaamisen kehittämisen tavoitteena on tässä yhteydessä ateriaprosessin ja ruokapalvelun tuotteiden eli ruokavalioiden kehittäminen. Ravitsemushoidon kehittämisen tarkoituksena on asiakkaiden toipumisen, elämänlaadun ja hyvinvoinnin edistäminen sekä terveydenhuollon kustannusten säästäminen. Viestinnällä on tärkeä merkitys ravitsemusosaamisen kehittämisessä. Viestinnän avulla edistetään yksilöllistä ja yhteistä eli tiimioppimista vuorovaikutuksen kautta. Ruokapalvelu- ja hoitohenkilöstön sekä ravitsemushoidon asiantuntijoiden välinen vuoropuhelu nähdään tärkeänä ravitsemusosaamisen kehittämisessä. Vuoropuhelun avulla vahvistetaan ravitsemushoitoon liittyvää tietopohjaa ja yhteistä käsitteistöä. Tavoitteena on yhteisen kielen ja toimintamallin luominen ravitsemushoidon kehittämiseen. Ravitsemushoitosuosituksen ja ravitsemushoidon strategian edellyttämiä muutoksia käsitellään ulkoisissa ja sisäisissä verkostoissa esimerkiksi ravitsemus-yhdyshenkilöverkoston tapaamisissa, moniammatillisissa työryhmissä, henkilöstö- ja oppisopimuskoulutuksissa sekä työfoorumilla eli fyysisessä työtilassa ja hyödyntäen viestintäteknologiaa. Hoitotyön, ruokapalvelun ja ravitsemushoidon asiantuntijoilla/opettajilla on tärkeä rooli ravitsemusosaamisen kehittämiseen liittyvässä työssä oppimisen ohjaamisessa. Ravitsemusosaamisen kehittämisessä on tunnistettavissa sosiaalisia, reflektiivisiä, kognitiivisia ja operationaalisia työssä oppimisen prosesseja. Sosiaalisia prosesseja ovat työkokemusten vaihdanta ja reflektiivisiä niiden arviointi. Kognitiivisten prosessien tarkoitus on tiedonhankinta ja prosessointi, jolloin yhdistetään kokemustietoa sekä uutta ravitsemustieteellistä tietoa. Tavoitteena on yhteisen kielen ja toimintamallin luominen, jota kokeillaan käytännössä. Operationaalisia prosesseja ovat fyysisessä työtilassa tapahtuva kokeilemalla, tekemällä ja soveltamalla oppiminen, jolloin uutta toimintamallia esimerkiksi vajaaravitsemuksen seulontaa, ateriatilausta tai reseptiikkaa kokeillaan käytännössä. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että sairaalassa on omaksuttu oppivan organisaation periaatteita ravitsemusosaamisen kehittämisessä. Ravitsemusosaamisen kehittäminen on yhteydessä muutokseen, strategiaan, prosessien ja tuotteiden kehittämiseen. Viestinnän avulla edistetään ravitsemushoitosuosituksen ja ravitsemushoidon strategian edellyttämien muutosten toteuttamista sairaalan ateriaprosessissa ja ruokavalioissa. Hoito- ja ruokapalveluhenkilöstön sekä ravitsemushoidon asiantuntijoiden välisen vuoropuhelun tavoitteena on yhteisen kielen ja toimintamallin luominen ravitsemushoidon kehittämiseen. Tutkimus palvelee ravitsemusosaamisen kehittämistä sairaalan ateriaprosessissa. Tutkimuksen tuloksia on mahdollista käyttää vertailuoppimismateriaalina terveydenhuollon organisaatioissa ja verkostoissa.

Measuring Cost of Poor Quality in Industrial Electronics

Quality is not only free but it can be a profit maker. Every dollar that is not spent on doing things wrong becomes a dollar right on the bottom line. The main objective of this thesis is to give an answer on how cost of poor quality can be measured theoretically correctly. Different calculation methods for cost of poor quality are presented and discussed in order to give comprehensive picture about measurement process. The second objective is to utilize the knowledge from the literature review and to apply it when creating a method for measuring cost of poor quality in supplier performance rating. Literature review indicates that P-A-F model together with ABC methodology provides a mean for quality cost calculations. These models give an answer what should be measured and how this measurement should be carried out. However, when product or service quality costs are incurred when quality character derivates from target value, then QLF seems to be most appropriate methodology for quality cost calculation. These methodologies were applied when creating a quality cost calculation method for supplier performance ratings.

Voimalaitoksen käytönaikaisen optimoinnin määrittely

Tässä diplomityössä määritellään biopolttoainetta käyttävän voimalaitoksen käytönaikainen tuotannon optimointimenetelmä. Määrittelytyö liittyy MW Powerin MultiPower CHP –voimalaitoskonseptin jatkokehitysprojektiin. Erilaisten olemassa olevien optimointitapojen joukosta valitaan tarkoitukseen sopiva, laitosmalliin ja kustannusfunktioon perustuva menetelmä, jonka tulokset viedään automaatiojärjestelmään PID-säätimien asetusarvojen muodossa. Prosessin mittaustulosten avulla lasketaan laitoksen energia- ja massataseet, joiden tuloksia käytetään seuraavan optimointihetken lähtötietoina. Optimoinnin kohdefunktio on kustannusfunktio, jonka termit ovat voimalaitoksen käytöstä aiheutuvia tuottoja ja kustannuksia. Prosessia optimoidaan säätimille annetut raja-arvot huomioiden niin, että kokonaiskate maksimoituu. Kun laitokselle kertyy käyttöikää ja historiadataa, voidaan prosessin optimointia nopeuttaa hakemalla tilastollisesti historiadatasta nykytilanteen olosuhteita vastaava hetki. Kyseisen historian hetken katetta verrataan kustannusfunktion optimoinnista saatuun katteeseen. Paremman katteen antavan menetelmän laskemat asetusarvot otetaan käyttöön prosessin ohjausta varten. Mikäli kustannusfunktion laskenta eikä historiadatan perusteella tehty haku anna paranevaa katetta, niiden laskemia asetusarvoja ei oteta käyttöön. Sen sijaan optimia aletaan hakea deterministisellä optimointialgoritmilla, joka hakee nykyhetken ympäristöstä paremman katteen antavia säätimien asetusarvoja. Säätöjärjestelmä on mahdollista toteuttaa myös tulevaisuutta ennustavana. Työn käytännön osuudessa voimalaitosmalli luodaan kahden eri mallinnusohjelman avulla, joista toisella kuvataan kattilan ja toisella voimalaitosprosessin toimintaa. Mallinnuksen tuloksena saatuja prosessiarvoja hyödynnetään lähtötietoina käyttökatteen laskennassa. Kate lasketaan kustannusfunktion perusteella. Tuotoista suurimmat liittyvät sähkön ja lämmön myyntiin sekä tuotantotukeen, ja suurimmat kustannukset liittyvät investoinnin takaisinmaksuun ja polttoaineen ostoon. Kustannusfunktiolle tehdään herkkyystarkastelu, jossa seurataan katteen muutosta prosessin teknisiä arvoja muutettaessa. Tuloksia vertaillaan referenssivoimalaitoksella suoritettujen verifiointimittausten tuloksiin, ja havaitaan, että tulokset eivät ole täysin yhteneviä. Erot johtuvat sekä mallinnuksen puutteista että mittausten lyhyehköistä tarkasteluajoista. Automatisoidun optimointijärjestelmän käytännön toteutusta alustetaan määrittelemällä käyttöön otettava optimointitapa, siihen liittyvät säätöpiirit ja tarvittavat lähtötiedot. Projektia tullaan jatkamaan järjestelmän ohjelmoinnilla, testauksella ja virityksellä todellisessa voimalaitosympäristössä ja myöhemmin ennustavan säädön toteuttamisella.

Generic Life Cycle Cost Model and Cost-effective Solutions

Life cycle costing (LCC) practices are spreading from military and construction sectors to wider area of industries. Suppliers as well as customers are demanding comprehensive cost knowledge that includes all relevant cost elements through the life cycle of products. The problem of total cost visibility is being acknowledged and the performance of suppliers is evaluated not just by low acquisition costs of their products, but by total value provided through the life time of their offerings. The main purpose of this thesis is to provide better understanding of product cost structure to the case company. Moreover, comprehensive theoretical body serves as a guideline or methodology for further LCC process. Research includes the constructive analysis of LCC related concepts and features as well as overview of life cycle support services in manufacturing industry. The case study aims to review the existing LCC practices within the case company and provide suggestions for improvements. It includes identification of most relevant life cycle cost elements, development of cost breakdown structure and generic cost model for data collection. Moreover, certain cost-effective suggestions are provided as well. This research should support decision making processes, assessment of economic viability of products, financial planning, sales and other processes within the case company.

Development of Cost Estimation with Feedback Information in EPCM Business

Target company of this study is a large machinery company, which is, inter alia, engaged in energy and pulp engineering, procurement and construction management (EPCM) supply business. The main objective of this study was to develop cost estimation of the target company by providing more accurate, reliable and up-to-date information through enterprise resource planning (ERP) system. Another objective was to find cost-effective methods to collect total cost of ownership information to support more informed supplier selection decision making. This study is primarily action-oriented, but also constructive, and it can be divided in two sections: theoretical literature review and empirical study on the abovementioned part of the target company’s business. Development of information collection is, in addition to literature review, based on nearly 30 qualitative interviews of employees at various organizational units, functions and levels at the target company. At the core of development was to make initial data more accurate, reliable and available, a necessary prerequisite for informed use of the information. Certain development suggestions and paths were presented in order to regain confidence in ERP system as information source by reorganizing work breakdown structure and by complementing mere cost information with quantitative, technical and scope information. Several methods to use the information ever more effectively were also discussed. While implementation of the development suggestions outreached the scope of this study, it was forwarded in test environment and interest groups.