Modelling the exothermic heat and the demand of cooling in paper and pulp industry biological wastewater treatment

This master thesis presents a study on the requisite cooling of an activated sludge process in paper and pulp industry. The energy consumption of paper and pulp industry and it’s wastewater treatment plant in particular is relatively high. It is therefore useful to understand the wastewater treatment process of such industries. The activated sludge process is a biological mechanism which degrades carbonaceous compounds that are present in waste. The modified activated sludge model constructed here aims to imitate the bio-kinetics of an activated sludge process. However, due to the complicated non-linear behavior of the biological process, modelling this system is laborious and intriguing. We attempt to find a system solution first using steady-state modelling of Activated Sludge Model number 1 (ASM1), approached by Euler’s method and an ordinary differential equation solver. Furthermore, an enthalpy study of paper and pulp industry’s vital pollutants was carried out and applied to revise the temperature shift over a period of time to formulate the operation of cooling water. This finding will lead to a forecast of the plant process execution in a cost-effective manner and management of effluent efficiency. The final stage of the thesis was achieved by optimizing the steady state of ASM1.

Stand dynamics modelling approaches for multicohort management of eastern Canadian boreal forests

Abstract

Management of Metals in the Pulping Process

Diplomityön tarkoituksena oli löytää keino korkean mangaanipitoisuuden hallintaan ECF-valkaisussa. Kirjallisuusosassa käsiteltiin eri metallien ja kuidun vuorovaikutuksia sekä niiden vaikutuksia prosessiin. Lisäksi käytiin läpi sellunvalmituksen yleisimpiä metallienhallintamenetelmiä. Työn kokeellisessa osassa tehtiin esikokeina laboratoriokokeita, jotta löydettiin oikeat kelatointistrategiat tehdasmittakaavan koeajoille. Laboratoriovalkaisut suoritettiin kuudella eri kemikaalilla käyttäen DD3-pesurin jälkeistä massaa ja samanlaisia parametrejä kuin tehdasvalkaisussa. Kolmesta eri valkaisusekvenssistä paras tulos saavutettiin D0-QEP-sekvenssillä. Tehdasmittakaavan koeajojen tavoitteena oli saavuttaa alle 1 mg/kg jäännösmangaanipitoisuus valkaistussa massassa ja korkeampi vaaleus EOP-vaiheessa pienemmällä klooridioksidin kulutuksella. Koeajoissa käytettiinDTPA:ta ja EDTA:ta kahdeksassa eri koepisteessä. Pienimpiin jäännöspitoisuuksiin päästiin koepisteissä, joissa kelatointiaine annosteltiin ennen valkaisun viimeistä pesuvaihetta tai sen jälkeen. Samanlaisia tuloksia saavutettiin koepisteissä, joissa kelatointiaine lisättiin suoraan EOP-vaiheeseen. Tällöin kelatointiaineen käyttö johti myös korkeampaan vaaleuteen EOP-vaiheessa pienemmällä kappakertoimella kuin referenssissä. Säästöt klooridioksidin kulutuksessa eivät olleet kuitenkaan tarpeeksi suuret kattaakseen kelatointiaineiden käytön kustannuksia. Kustannustehokkain tapa kontrolloida jäännösmangaanipitoisuutta oli EDTA:n annostelu D2 DD-pesurin jälkeen. Haittapuolena tälläisessä kelatoinnissa oli metallikompleksien palautuminen valkaisuun kuivauskoneen kiertoveden mukana. Tärkeimmät onnistuneeseen kelatointiin vaikuttavat parametrit olivat lajittelussa käytetyn rikkihapon annos, D0-vaiheen pH ja D0 DD-pesurin pesutehokkuus.

Release Process Effectiveness - Case of Operating Room Management Software

Työn päätavoitteena oli tuoda esiin tärkeimmät julkistamisprosessin tehokkuuteen vaikuttavat tekijät. Tutkimuksessa tarkasteltiin aihetta julkistamisprojektien vetäjän näkökulmasta. Kirjallinen selvitys kattaa keskeisimmät ohjelmistoprosessin, palvelun laadun sekä projektihallinnan teoriat. Kokeellisena aineistona käytettiin asiakkailta ja myynnin sekä käyttöönoton organisaatioilta tullutta palautetta ja asiantuntijahaastatteluita. Case-tuotteena tarkasteltiin suuren kansainvälisen yrityksen jälleenmyymää leikkaussalihallinnan ohjelmistoa. Tärkeimpiä julkistamisprosessin tehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat tiekartan ja julkistamispakettien sisällön hallinta, projektin aikataulujen pitäminen, rehellinen ja nopea kommunikaatio myyntikanavaan ja asiakkaille, sekä hyvin toteutettu testaus. Työssä käydään läpi esimerkkistrategioita kehittymiseen näillä alueilla.

Utilization of Knowledge Management in Business Process Modeling and Process Improvements

Tutkimuksen tavoitteena on tutkia telekommunikaatioalalla toimivan kohdeyrityksen ohjelmistojen toimitusprosessia° Tutkimus keskittyy mallintamaan toimitusprosessin, määrittelemään roolit ja vastuualueet, havaitsemaan ongelmakohdat ja ehdottamaan prosessille kehityskohteita. Näitä tavoitteita tarkastellaan teoreettisten prosessimallinnustekniikoiden ja tietojohtamisen SECI-prosessikehyksen läpi. Tärkein tiedonkeruun lähde oli haastatteluihin perustuva tutkimus, johon osallistuvat kaikki kohdeprosessiin kuuluvat yksiköt. Mallinnettu toimitusprosessi antoi kohdeyritykselle paremman käsityksen tarkasteltavasta prosessista ja siinä toimivien yksiköiden rooleistaja vastuualueista. Parannusehdotuksia olivat tiedonjaon kanavoinnin määritteleminen, luottamuksen ja sosiaalisten verkostojen parantaminen, ja tietojohtamisen laajamittainen implementointi.

Numerical Modelling of Combustion and Emission Formation in a Diesel Engine with Different Fuel Injection Characteristics

Päästöjen vähentäminen on ollut viime vuosina tärkeässä osassa polttomoottoreita kehitettäessä.Monet viralliset tahot asettavat uusia tiukempia päästörajoituksia. Päästörajatovat tyypillisesti olleet tiukimmat autoteollisuuden valmistamille pienille nopeakäyntisille diesel-moottoreille, mutta viime aikoina paineita on kohdistunut myös suurempiin keskinopeisiin ja hidaskäyntisiin diesel-moottoreihin. Päästörajat ovat erilaisia riippuen moottorin tyypistä, käytetystä polttoaineesta ja paikasta missä moottoria käytetään johtuen erilaisista paikallisista laeista ja asetuksista. Eniten huomiota diesel-moottorin päästöissä täytyy kohdistaa typen oksideihin, savun muodostukseen sekä partikkeleihin. Laskennallisen virtausmekaniikan (CFD) avulla on hyvät mahdollisuudet tutkia diesel-moottorin sylinterissä tapahtuvia ilmiöitä palamisen aikana. CFD on hyödyllinen työkalu arvioitaessa moottorin suorituskykyä ja päästöjen muodostumista. CFD:llä on mahdollista testata erilaisten parametrien ja geometrioiden vaikutusta ilman kalliita moottorinkoeajoja. CFD:tä voidaan käyttää myös opetustarkoituksessa lisäämään paloprosessin tuntemusta. Tulevaisuudessa palamissimuloinnit CFD:llä tulevat epäilemättä olemaan tärkeä osa moottorin kehityksessä. Tässä diplomityössä on tehty palamissimuloinnit kahteen erilaisilla poittoaineenruiskutuslaitteistoilla varustettuun Wärtsilän keskinopeaan diesel-moottoriin. W46 moottorin ruiskutuslaitteisto on perinteinen mekaanisesti ohjattu pumppusuutin ja W46-CR moottorissa on elektronisesti ohjattu 'common rail' ruiskutuslaitteisto. Näiden moottorien ja käytössä olevien ruiskutusprofiilien lisäksi on simuloinneilla testattu erilaisia uusia ruiskutusprofiileja, jotta erityyppisten profiilien hyvät ja huonot ominaisuudet tulisivat selville. Matalalla kuormalla kiinnostuksen kohteena on nokipäästöjen muodostus ja täydellä kuormalla NOx-päästöjen muodostus ja polttoaineen kulutus. Simulointien tulokset osoittivat, että noen muodostusta matalalla kuormalla voidaan selvästi vähentää monivaiheisella ruiskutuksella, jossa yksi ruiskutusjakso jaetaan kahteen tai useampaan jaksoon. Erityisen tehokas noen vähentämisessä vaikuttaa olevan ns. jälkiruiskutus (post injection). Matalat NOx-päästöt ja hyvä polttoaineen kulutus täydellä kuormalla on mahdollista saavuttaaasteittain nostettavalla ruiskutusnopeudella.

Lifecycle Information Management of a Mass Customized Product

Diplomityön tavoitteena on tutkia mitä uusia tiedonhallinnallisia ongelmia ilmenee, kun massaräätälöidyn tuotteen tuotetieto hallitaan läpi tuotteen elinkaaren, sekä miten nämä ongelmat voitaisiin ratkaista. Ongelmat ja haasteet kerätään kirjallisuuslähteistä ja massaräätälöintiprosessi yhdistetään PLM-vaiheisiin. Ratkaisua tutkitaan testaamalla kuinka standardit STEP ja PLCS sekä standardeja tukeva PLM järjestelmä voisivat tukea massaräätälöidyn tuotteen elinkaaren tiedonhallintaa. MC tuotteiden ongelmia ovat tuoterakenteen monimutkaisuus, jäljitettävyys ja muutosten hallinta läpi elinkaaren. STEP ja PLCS pystyvät kummatkin tahollaan tukemaan tiedonhallintaa. MC-tuotteen geneerinen tuoterakenne on kuitenkin manuaalisesti liittettävä elinkaaritiedon tukemiseen. PLM-järjestelmä pystyy tukemaan MC-tuotteiden elinkaarta, mutta koska toiminto ei ole järjestelmään sisäänrakennettuna, MC-tuotteiden tukemisen parantamisessa on edelleen haasteita.

Applying the principles of life cycle assessment and costing in process modeling to examine profit-making capability

Static process simulation has traditionally been used to model complex processes for various purposes. However, the use of static processsimulators for the preparation of holistic examinations aiming at improving profit-making capability requires a lot of work because the production of results requires the assessment of the applicability of detailed data which may be irrelevant to the objective. The relevant data for the total assessment gets buried byirrelevant data. Furthermore, the models do not include an examination of the maintenance or risk management, and economic examination is often an extra property added to them which can be performed with a spreadsheet program. A process model applicable to holistic economic examinations has been developed in this work. The model is based on the life cycle profit philosophy developed by Hagberg and Henriksson in 1996. The construction of the model has utilized life cycle assessment and life cycle costing methodologies with a view to developing, above all, a model which would be applicable to the economic examinations of complete wholes and which would require the need for information focusing on aspects essential to the objectives. Life cycle assessment and costing differ from each other in terms of the modeling principles, but the features of bothmethodologies can be used in the development of economic process modeling. Methods applicable to the modeling of complex processes can be examined from the viewpoint of life cycle methodologies, because they involve the collection and management of large corpuses of information and the production of information for the needs of decision-makers as well. The results of the study shows that on the basis of the principles of life cycle modeling, a process model can be created which may be used to produce holistic efficiency examinations on the profit-making capability of the production line, with fewer resources thanwith traditional methods. The calculations of the model are based to the maximum extent on the information system of the factory, which means that the accuracyof the results can be improved by developing information systems so that they can provide the best information for this kind of examinations.

Requirements Management in the Software Development Process

Ohjelmistokehitys on monimutkainen prosessi. Yksi keskeisistä tekijöistä siinä on ohjelmistolle asetettavat vaatimukset. Näitä vaatimuksia on hyvin monenlaisia, ja eri tasoisia; toivotusta toiminnallisuudesta hyvinkin yksityiskohtaisiin vaatimuksiin. Näiden vaatimusten hallinta on myöskin hyvin monitahoista, vaikkakin se on kirjallisuudessa esitetty selkeänä prosessissa, joka on sarja toisistaan erottuviavaiheita. Työn painopiste oli näiden vaatimusten muutoksen ja valmiiseen ohjelmistoon kohdistuvan palautteen hallinnassa, ja kuinka vaatimustenhallintaohjelmisto voisi olla avuksi näissä prosesseissa. Vaatimustenhallintatyökalun käyttö ei sinällään ratkaise mitään ongelmia, mutta se suo puitteet parantaa vaatimusten hallitsemista. Työkalun käytöstä on muun muassa seuraavia etuja: vaatimusten keskitetty varastointi, käyttäjäoikeuksien määrittely koskien eri käyttäjiä ja heidän pääsyään näkemään tai muuttamaan tietoa, muutoksenhallintaprosessin hallinta, muutosten vaikutuksen analysointi ja jäljitettävyys ja pääsy tietoihin web-selaimella.

Software process improvement using an electronic process guide

Kasvava kiinnostus ohjelmistojen laatua kohtaan on herättänyt ohjelmistoprosesseihin ja niiden kehittämiseen kohdistuvaa huomiota viime vuosina. Ohjelmistoyritykset ympäri maailmaa ovat ottaneet käyttöön ohjelmistoprosessin kehittämismalleja, kuten CMM ja SPICE, pyrkiessään kohti parempilaatuisia ohjelmistotuotteita. Samalla on huomattu, että tehokas prosessien parantaminen ja suorittaminen tarvitsee tuekseen kuvauksen prosessista, jotta prosessin perusteellinen ymmärtäminen ja kommunikointi olisi mahdollista. Ohjelmistoprosesseja voidaan kuvata monilla eri tavoilla. Prosessiopas on prosessin esitysmuoto, jonka päätarkoituksena on helpottaa prosessin ymmärtämistä ja kommunikointia. Elektroninen prosessiopas on Web-teknologiaa hyödyntävä prosessiopas. Tässä työssä luodaan kehitysympäristö elektronisille prosessioppaille, joiden tarkoituksena on tukea ohjelmistoprosessin kehittämistä ja suorittamista. Ympäristö mahdollistaa ohjelmistoprosessinmallintamisen sekä yksilöllisten oppaiden luomisen ja muokkaamisen. Kehitysympäristöä käytetään mallintamaan tietoliikenneohjelmistoja valmistavan yrityksen ohjelmistoprosessia sekä luomaan elektronisia prosessioppaita tukemaan prosessin kehitystä ja suorittamista. Lopuksi pohditaan prosessioppaiden tarjoamaa tukea sekä mahdollisuuksia kohdeyrityksessä.

USER'S GUIDE FOR ADVANCED PROCESS SIMULATION SOFTWARE APROS 5

Tässä diplomityössä tehtiin käyttäjän opas kehittyneelle prosessisimulointiohjelmistolle APROS 5. Opas on osa VTT Energialle tehtävää APROS 5 käyttäjän koulutuspakettia, joka julkaistaan myöhemmin CD-ROM -muotoisena. Prosessisimulointiohjelmistoa AAPROS 5 voidaan käyttää termohydraulisten prosessien, automaatiopiirien ja sähköjärjestelmien mallinnuksessa. Ohjelma sisältää myös neutroniikkamallin ydinreaktorin käyttäytymisen mallintamiseksi. APROS:in aikaisemmilla UNIX-ympäristössä toimivilla versioilla on toteutettu useita ydinvoimalaitosten turvallisuustutkimukseen liittyviä analyysejä ja sekä ydinvoimalaitosten että konventionaalisten voimalaitosten koulutussimulaattoreita. APROS 5 toimii Windows NT -ympäristössä ja on oleellisesti erilainen käyttää kuin aikaisemmat versiot. Tämän myötä syntyi tarve uudelle käyttäjän oppaalle. Käyttäjän oppaassa esitetään APROS 5:n tärkeimmät toiminnot, mallinnuksen periaatteet ja termohydraulisten ja neutroniikan ratkaisumallit. Lisäksi oppaassa esitetään esimerkki, jossa mallinnetaan yksinkertaistettu VVER-440 -tyyppisen ydinvoimalaitoksen primääripiiri. Yksityiskohtaisempaa tietoa ohjelmistosta on saatavilla APROS 5 -dokumentaatiosta.

The Key Features of Knowledge and Knowledge Management in Product Development Process

Tutkimusongelmana oli kuinka tiedon johtamisella voidaan edesauttaa tuotekehitysprosessia. Mitkä ovat ne avaintekijät tietoympäristössä kuin myös itse tiedossa, joilla on merkitystä erityisesti tuotekehitysprosessin arvon muodostumiseen ja prosessien kehittämiseen? Tutkimus on laadullinen Case-tutkimus. Tutkimusongelmat on ensin selvitetty kirjallisuuden avulla, jonka jälkeen teoreettinen viitekehys on rakennettu tutkimaan rajattua ongelma-aluetta case-yrityksestä. Empiirisen tutkimuksen materiaali koostuu pääasiallisesti henkilökohtaisten teemahaastattelujen aineistosta. Tulokset merkittävimmistä tiedon hyväksikäytön haittatekijöistä, kuten myös parannusehdotukset on lajiteltu teoreettisessa viitekehyksessä esitettyjen oletustekijöiden mukaan. Haastatteluissa saadut vastaukset tukevat kirjallisuudesta ja alan ammattilaiselta saatua käsitystä tärkeimmistä vaikuttavista tekijöistä. Tärkeimmät toimenpiteet ja aloitteet joilla parannettaisiin tiedon muodostumista, koskivat ennnen kaikkea työnteon ulkoisia olosuhteita, eikä niinkään tiedon muodostumisen prosessia itseään. Merkittävimpiä haittatekijöitä olivat kultturiin, fyysiseen ja henkiseen tilaan ja henkilöstöresursseihin liittyvät ongelmat. Ratkaisuja ongelmiin odotettiin saatavan lähinnä tietotekniikan, henkilöstöresurssien ja itse tiedon muokkaamisen avulla. Tuotekehitysprosessin ydin tietovirtojen ja –pääomien luokittelu ja tulkitseminen tiedon muodostusta kuvaavan Learning Spiralin avulla antoi lähinnä teoreettisia viitteitä siitä millaisia keinoja on olemassa tiedon lisäämiseen ja jakamiseen eri tietotyypeittäin. Tulosten perusteella caseyrityksessä pitäisi kiinnittää erityistä huomiota tiedon dokumentointiin ja jakamiseen erityisesti sen tiedon osalta, joka on organisaatiossa vain harvalla ja/tai luonteeltaan hyvin tacitia.

Visual Measurement and Modelling of Tool Wear in Rough Turning

Huolimatta korkeasta automaatioasteesta sorvausteollisuudessa, muutama keskeinen ongelma estää sorvauksen täydellisen automatisoinnin. Yksi näistä ongelmista on työkalun kuluminen. Tämä työ keskittyy toteuttamaan automaattisen järjestelmän kulumisen, erityisesti viistekulumisen, mittaukseen konenäön avulla. Kulumisen mittausjärjestelmä poistaa manuaalisen mittauksen tarpeen ja minimoi ajan, joka käytetään työkalun kulumisen mittaukseen. Mittauksen lisäksi tutkitaan kulumisen mallinnusta sekä ennustamista. Automaattinen mittausjärjestelmä sijoitettiin sorvin sisälle ja järjestelmä integroitiin onnistuneesti ulkopuolisten järjestelmien kanssa. Tehdyt kokeet osoittivat, että mittausjärjestelmä kykenee mittaamaan työkalun kulumisen järjestelmän oikeassa ympäristössä. Mittausjärjestelmä pystyy myös kestämään häiriöitä, jotka ovat konenäköjärjestelmille yleisiä. Työkalun kulumista mallinnusta tutkittiin useilla eri menetelmillä. Näihin kuuluivat muiden muassa neuroverkot ja tukivektoriregressio. Kokeet osoittivat, että tutkitut mallit pystyivät ennustamaan työkalun kulumisasteen käytetyn ajan perusteella. Parhaan tuloksen antoivat neuroverkot Bayesiläisellä regularisoinnilla.

Modelling of North-West Russian market behavior considering technical restrictions of transmission grid

Nowadays the Finnish-Russian electric energy interaction is carried out through the back-to-back DC Vyborg substation and several power plants working synchronously with Finnish power system. Constant amount of energy flows in one direction — from Russia to Finland. But the process of electricity market development in Russian energy system makes the new possibilities of electrical cooperation available. The goal of master's thesis is to analyze the current state and possible evolution trends of North-West Russian system in relation with future possible change in power flow between Russia and Finland. The research is done by modelling the market of North-West Russia and examination of technical grid restrictions. The operational market models of North-West region of Russia for the years 2008 and 2015 were created during the research process. The description of prepared market models together with modelling results and their analysis are shown in the work. The description of power flow study process and results are also presented.

Supplier Evaluation Using Analytical Hierarchy Process

The goal of the thesis is to make a supplier evaluation using analytical hierarchy process. Before the supplier evaluation is performed there will be introduced the principles of purchasing which gives a viewpoint to the supplier evaluation and management. The thesis will also give an overview on quality, performance and forecasts which are very important to the supplier evaluation and future improvements. The chapter which describes analytical hierarchy process will show the reader what exactly is analytical hierarchy process and how can it be utilized in supplier evaluation. In the later stages, thesis will provide information about the case company EADS Secure Networks Oy, the processes applied there towards purchasing and how the analytical hierarchy process is applied in practise. In the end of the thesis there will be an overview about each supplier’s strong and weak points as well as some comments and ideas about developing also EADS Secure Networks procedures to a direction which would benefit the whole customer–supplier–chain.