The natives of Torneå Lapmark, afsembled at Enontekis to witness the launching the first balloon within the Arctic Circle

E. D. Clarken retkikunta lennätti kuumailmapalloa Enontekiöllä heinäkuussa 1799. - Digitoitu valokuvasta, joka julkaistu kirjassa: R. Knapas & P. Koistinen: Historiallisia kuvia, 1993.

The figure of the earth, determined from observations made by order of the French King, at the polar circle: by Messrs de Maupertuis, Camus, Clairaut, Le Monnier, members of the Royal Academy of Sciences, the abbé Outhier, correspondent of the Academy, and Mr. Celsius, professor of astronomy at Upsal : translated from the French of M. de Maupertuis.

Digital reproduction, The National Library of Finland, Centre for Preservation and Digitisation, Mikkeli

Measuring and improving production efficiency of paint filling and packing line

Tutkittu yritys on suomalainen maaleja ja lakkoja kansainvälisesti valmistava ja myyvä toimija. Yrityksessä otettiin vuonna 2010 käyttöön uudet tuotannon ja toimitusketjun tavoitteet ja suunnitelmat ja tämä tutkimus on osa tuota kokonaisvaltaista kehittämissuuntaa. Tutkimuksessa käsitellään tuotannon ja kunnossapidon tehokkuuden parantamis- ja mittaustyökalu OEE:tä ja tuotevaihtoaikojen pienentämiseen tarkoitettua SMED -työkalua. Työn teoriaosuus perustuu lähinnä akateemisiin julkaisuihin, mutta myös haastatteluihin, kirjoihin, internet sivuihin ja yhteen vuosikertomukseen. Empiriaosuudessa OEE:n käyttöönoton ongelmia ja onnistumista tutkittiin toistettavalla käyttäjäkyselyllä. OEE:n potentiaalia ja käyttöönottoa tutkittiin myös tarkastelemalla tuotanto- ja käytettävyysdataa, jota oli kerätty tuotantolinjalta. SMED:iä tutkittiin siihen perustuvan tietokoneohjelman avulla. SMED:iä tutkittiin teoreettisella tasolla, eikä sitä implementoitu vielä käytäntöön. Tutkimustuloksien mukaan OEE ja SMED sopivat hyvin esimerkkiyritykselle ja niissä on paljon potentiaalia. OEE ei ainoastaan paljasta käytettävyyshäviöiden määrää, mutta myös niiden rakenteen. OEE -tulosten avulla yritys voi suunnata rajalliset tuotannon ja kunnossapidon parantamisen resurssit oikeisiin paikkoihin. Työssä käsiteltävä tuotantolinja ei tuottanut mitään 56 % kaikesta suunnitellusta tuotantoajasta huhtikuussa 2016. Linjan pysähdyksistä ajallisesti 44 % johtui vaihto-, aloitus- tai lopetustöistä. Tuloksista voidaan päätellä, että käytettävyyshäviöt ovat vakava ongelma yrityksen tuotannontehokkuudessa ja vaihtotöiden vähentäminen on tärkeä kehityskohde. Vaihtoaikaa voitaisiin vähentää ~15 % yksinkertaisilla ja halvoilla SMED:illä löydetyillä muutoksilla työjärjestyksessä ja työkaluissa. Parannus olisi vielä suurempi kattavimmilla muutoksilla. SMED:in suurin potentiaali ei välttämättä ole vaihtoaikojen lyhentämisessä vaan niiden standardisoinnissa.

ACS800-kaappimoduulien pakkaamon ulkoistaminen

Tässä insinöörityössä selvitetään ABB Oy System AC -liiketoimintayksikön pakkaamon ulkoistamiseen liittyviä ongelmia sekä mahdollisia ratkaisuja näihin ongelmiin. Koko ongelman käsittely on liian laaja projektin yhdelle insinöörityölle. Tässä työssä keskitytään ratkaisemaan ko. ulkoistamiseen liittyvät keskeisimmät ACS800-kaappimoduulien kuljetuslogistiset ongelmat. Näitä ongelmia ovat kaappimoduulien kiinnitystarve kuljetusalustaansa sekä kuljetuspaketoinnin puuttuessa kaappimoduulien suojaaminen maantiekuljetuksen ajaksi. Työssä on otettu huomioon viranomaisten maantiekuljetuksia koskevat vaatimukset. Työssä on suunniteltu uusia kiinnitysvälineitä sekä muutoksia olemassa oleviin kuljetusalustoihin, joita käytetään tehtaan sisäisissä kaappimoduulien siirroissa. Kiinnitysvälineistä on tehty lujuuslaskelmia ja määritelty kiristysmomentteja. Tuotettavuuden ja kustannustehokkuuden kannalta on selvitetty kiinnitysvälineisiin soveltuvia materiaalivaihtoehtoja. Kuljetusalustojen muutoksista on myös tehty ohjeistusta. Tämän työn tulos on uusien kiinnitysvälineiden ja kuljetusalustojen mekaanisten muutosten suunnittelu. Samalla on todistettu, että kaappimoduulien siirto tehtaan ulkopuoliseen pakkaamoon ilman kuljetuspaketointia on teoriassa mahdollista.

Liikevaihdon ja materiaalivirtojen kasvun vaatimukset logistiikkakeskukselle

Incap Furniture Oy on koottavien mäntyhuonekalujen sopimusvalmistaja. Yrityksen tavoitteena on saavuttaa 70 miljoonan euron liikevaihto Kärsämäen tehtaalla vuonna 2008. Suurin osa komponenttituotannosta ostetaan alihankintaverkostosta ja valmiit tuotteet pakataan logistiikkakeskuksessa. Diplomityön tavoitteena oli selvittää miten kasvavat materiaalivirrat saadaan tulevaisuudessa käsiteltyä Kärsämäen tehtaan logistiikkakeskuksessa Työn teoriaosassa on ensin käsitelty mahdollisuuksia vähentää kokoonpanon puutetilanteita ostotoimintaa kehittämällä. Teoriaosassa esitellään lisäksi varastonohjausmenetelmiä, sekä yleisesti varastoinnin tehtäväkenttää. Empiirisessä osassa analysoitiin annettujen tietojen avulla vuoden 2008 tavoitetilaa, sekä simuloitiin tavoitetilan materiaalivirtoja suhteessa logistiikkakeskuksen kapasiteettiin. Kasvavat materiaalivirrat pakottavat kehittämään logistiikkakeskuksen toimintaa. Eräluonteisen toiminnan vuoksi kaikkien komponenttien kohdalla on pyrittävä MRP ohjaukseen. Komponenttientilauseriä on pyrittävä pienentämään vastaamaan todellista tarvetta. Kriittisille A- ja B- komponenteille tarvitaan lisäksi puskurivarastot tasaamaan toimitusajan vaihtelua ulkomaantoimituksissa. Pakkauseristä yli jäävät C nimikkeet tulee varastoida jatkossa erillään logistiikkakeskuksesta ja korkeavarastosta. D- ja E-nimikkeitä ei kannata tuoda ulkomailta, eikä niitä ole kannattavaa varastoida lainkaan. Pakkaamon täytyy toimia tulevaisuudessa kolmessa vuorossa ja korkeavaraston työjonoa on lyhennettävä kolmesta vuorokaudesta 4-6 työvuoroon. Edellä mainituilla toimenpiteillä ja toimitusten aktiivisella seurannalla saavutetaan toimintaympäristö, jolloin logistiikkakeskuksen kapasiteetti riittää materiaalivirtojen kasvaessa.

Experimental and Numerical Analysis of Different Volutes in a Centrifugal Compressor

In a centrifugal compressor the flow around the diffuser is collected and led to the pipe system by a spiral-shaped volute. In this study a single-stage centrifugal compressor with three different volutes is investigated. The compressorwas first equipped with the original volute, the cross-section of which was a combination of a rectangle and semi-circle. Next a new volute with a fully circular cross-section was designed and manufactured. Finally, the circular volute wasmodified by rounding the tongue and smoothing the tongue area. The overall performance of the compressor as well as the static pressure distribution after the impeller and on the volute surface were measured. The flow entering the volute was measured using a three-hole Cobra-probe, and flow visualisations were carriedout in the exit cone of the volute. In addition, the radial force acting on theimpeller was measured using magnetic bearings. The complete compressor with thecircular volute (inlet pipe, full impeller, diffuser, volute and outlet pipe) was also modelled using computational fluid dynamics (CFD). A fully 3-D viscous flow was solved using a Navier-Stokes solver, Finflo, developed at Helsinki University of Technology. Chien's k-e model was used to take account of the turbulence. The differences observed in the performance of the different volutes were quite small. The biggest differences were at low speeds and high volume flows,i.e. when the flow entered the volute most radially. In this operating regime the efficiency of the compressor with the modified circular volute was about two percentage points higher than with the other volutes. Also, according to the Cobra-probe measurements and flow visualisations, the modified circular volute performed better than the other volutes in this operating area. The circumferential static pressure distribution in the volute showed increases at low flow, constant distribution at the design flow and decrease at high flow. The non-uniform static pressure distribution of the volute was transmitted backwards across the vaneless diffuser and observed at the impeller exit. At low volume flow a strong two-wave pattern developed into the static pressure distribution at the impeller exit due to the response of the impeller to the non-uniformity of pressure. The radial force of the impeller was the greatest at the choke limit, the smallest atthe design flow, and moderate at low flow. At low flow the force increase was quite mild, whereas the increase at high flow was rapid. Thus, the non-uniformityof pressure and the force related to it are strong especially at high flow. Theforce caused by the modified circular volute was weaker at choke and more symmetric as a function of the volume flow than the force caused by the other volutes.

Experimental insights into deformation dynamics and intermittency in rapid granular shear flows

This work concerns the experimental study of rapid granular shear flows in annular Couette geometry. The flow is induced by continuous driving of the horizontal plate at the top of the granular bed in an annulus. The compressive pressure, driving torque, instantaneous bed height and rotational speed of the shearing plate are measured. Moreover, local stress fluctuations are measured in a medium made of steel spheres 2 and 3 mm in diameter. Both monodisperse packing and bidisperse packing are investigated to reveal the influence of size diversity in intermittent features of granular materials. Experiments are conducted in an annulus that can contain up to 15 kg of spherical steel balls. The shearing granular medium takes place via the rotation of the upper plate which compresses the material loaded inside the annulus. Fluctuations of compressive force are locally measured at the bottom of the annulus using a piezoelectric sensor. Rapid shear flow experiments are pursued at different compressive forces and shear rates and the sensitivity of fluctuations are then investigated by different means through monodisperse and bidisperse packings. Another important feature of rapid granular shear flows is the formation of ordered structures upon shearing. It requires a certain range for the amount of granular material (uniform size distribution) loaded in the system in order to obtain stable flows. This is studied more deeply in this thesis. The results of the current work bring some new insights into deformation dynamics and intermittency in rapid granular shear flows. The experimental apparatus is modified in comparison to earlier investigations. The measurements produce data for various quantities continuously sampled from the start of shearing to the end. Static failure and dynamic shearing ofa granular medium is investigated. The results of this work revealed some important features of failure dynamics and structure formation in the system. Furthermore, some computer simulations are performed in a 2D annulus to examine the nature of kinetic energy dissipation. It is found that turbulent flow models can statistically represent rapid granular flows with high accuracy. In addition to academic outcomes and scientific publications our results have a number of technological applications associated with grinding, mining and massive grain storages.

Pakkaustoimintojen kehittäminen painesuodattimien toimitusprosessissa

Tutkimuksen tavoitteena oli löytää kustannustehokkaat paketointiratkaisut painesuodattimien vientitoimituksiin ja laatia näiden edellyttämä ohjeistus suunnittelijoiden käyttöön. Laaja markkina-alue ja kuljetuksen kannalta haastavat toimituskohteet tekevät painesuodattimien toimituslogistiikan ja pakkauskäytännön yhtenäistämisestä vaikean tehtävän. Lisäksi pakkauksia ja rahdin kuljetusta säätelevät monet lait, joiden välillä on suuria eroja maittain. Pakkaamiskustannuksista suurin osa sidotaan suunnitteluvaiheessa. Tästä syystä ohjeistus pakkaamisen tuotteille asettamista vaatimuksista on saatava kaikkien suunnittelutyötä tekevien käyttöön ja pakattavuus on otettava yhdeksi suunnittelukriteeriksi jo "tuotteen ideointivaiheessa. Kuljetuskokoonpanojen mittojen suunnittelussa on huomioitava kaikki kuljetusketjun vaiheet tehtaan lattialta asennuspaikalle. Tuotesuunnittelussa on syytä varautua useampiin erilaisiin purkuasteisiin. Toimituksissa pyritään kuitenkin yleensä kuljettamaan suodattimet mahdollisimman kokonaisina. Kuljetuspakkausten tulee täyttää niille asetetut vaatimukset, jotta vältytään vahingonkorvausseuraamuksilta ja saavutetaan haluttu toimitusvarmuus. Tämä tarkoittaa riittävää rakenteellista kestävyyttä ja tarvittavaa suojausta esimerkiksi korroosiota vastaan. Oikeaoppinen pakkausten merkintä ja dokumentointi pienentävät kuljetushävikkiä ja mahdollistavat oikea-aikaiset kuljetukset.

Päällystetyn graafisen kartongin hajuominaisuudet

Diplomityön tavoitteena oli selvittää elintarvikepakkauksiin soveltuvan graafisen kartongin potentiaalinen hajun aiheuttaja. Lisäksi tavoitteena oli vähentää päällystetyn tasakoosteisen (SBS) kolmikerroskartongin hajutasoa keskittyen päällystyspastakomponentteihin sekä massaosaston jälkeen annosteltaviin kemikaaleihin. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin eri kartonkilajeja, päällystyspastoja ja sen sisältämiä komponentteja, pääpainon ollessa kuitenkin kartongin hajuominaisuuksiin vaikuttavien tekijöiden selvittämisessä. Lisäksi luotiin katsaus kartonkien aistinvaraisiin ja instrumentaalisiin määritysmenetelmiin. Instrumentaalisista määritysmenetelmistä käsiteltiin headspace –kaasukromatografia (HSGC) sekä korkeanerotuskyvyn nestekromatografia yhdistettynä massaspektrometriin (HPLC/MS). Kokeellisen osan alussa kartoitettiin päällystyskemikaalien sekä liima- ja retentioaineiden haihtuvat yhdisteet HSGC- ja HPLC/MS –tekniikoiden avulla. Kaasukromatografisesti analysoidut kokonaishaihtuvien tasot eivät poikenneet normaaleista tasoista, joten jouduttiin siirtymään HPLC/MS –menetelmään. HPLC/MS –tekniikalla on päästy tutkimaan herkästi haihtuvien typpiyhdisteiden amiinipitoisuuksia. Kemikaalimittausten perusteella vaihdettiin potentiaaliset hajua aiheuttavat kemikaalit, kovete ja synteettinen paksuntaja, markkinoilla oleviin vaihtoehtoisiin kemikaaleihin ja suoritettiin pilot -koeajo sekä tehdasmittakaavaiset koeajot. Työssä perehdyttiin myös varastoinnin aiheuttamiin vaikutuksiin eri kartonkilaatujen aistinvaraisissa ominaisuuksissa. Päällystyspastan kemikaaleista suuren hajukuorman aiheuttavat kovete, dispergointiaine, päällystyspigmentit ja lateksit sekä synteettinen paksuntaja. Kovetteen annostelumäärä päällystyspastoihin on alhainen, mutta sen sisältämä ammoniakkipitoisuus on kuitenkin huomattavan suuri. Kovete ohjaakin lopputuotteen ammoniakkipitoisuutta. Merkittävän metyyliamiinikuorman sisältää dispergointiaine. Sen vaikutus lopputuotteeseen voidaan olettaa vähäiseksi johtuen kemikaalin pienestä määrästä pastassa. Päällystyspigmenttien ja lateksien korkea metyyliamiinikuorma voi puolestaan aiheuttaa lopputuotteeseen huomattavan hajukuorman johtuen niiden suurista annostelumääristä. Eri synteettisille paksuntajille tehtyjen tutkimusten mukaan niiden hajukuormat olivat hyvin samankaltaisia ja vaikutus lopputuotteen kokonaishajutasoon jäi pieneksi. Aistinvaraisesti tarkasteltuna eri kartonkilaaduille saadaan eri hajutasoja. Elintarvikepakkauksiin soveltuvan graafisen kartongin hajutasot olivat korkeita muihin kartonkilaatuihin nähden niin tuoreena kuin varastoinnin jälkeen. Erityisesti tuoreen kartonkinäytteen metyyliamiinipitoisuus ylitti hajukynnyksen. Käytetty lateksi, kovete ja synteettinen paksuntaja näyttävät muodostavan niin tiiviin hajua koteloivan päällystekerroksen kartongin pinnalle, että hajua vapautuu pitkällä aikavälillä. Myös varastointi tiiviinä pakkauksena estää amiinien haihtumisen. Tutkimusten mukaan ammoniakkivapaalla PZC –kovetteella saadaan alennettua graafisen kartongin ammoniakkikuormaa huomattavasti. Tämä on vaikuttamassa myös lopputuotteen hajutasoon, jota on mahdollisuus alentaa käyttämällä ammoniakkivapaata kovetetta.

Teknisen tukkukaupan asiakastoimitusprosessin hallinta ja kehittäminen

Työn tavoitteena oli kartoittaa teknisen tukkukaupan asiakastoimitusprosessin eri vaiheet ja tarjota ratkaisuvaihtoehtoja kuljetusvirheisiin johtavien prosessin vaiheiden kehittämiseksi ja asiakastyytyväisyyden parantamiseksi. Tutkimuksen taustamateriaalia analysoimalla saatiin perusteet käytännön selvitystyön rajaamiseksi pakkaus-, lähettämö- ja lastaustoimintaan sekä kuljetusliikkeiden toimintatapojen tarkasteluun. Selvitystyön perusteella tehtiin johtopäätös, että kuljetusvirheisiin johtavien virhelähteiden ei voida konkreettisesti osoittaa olevan jossain tietyssä prosessin vaiheessa. Merkittävimpiä ongelmakohtia ovat lähettämötoiminnan kontrolloimattomuus sekä lähtevän tavaran puutteelliset merkinnät ja huolimaton käsittely. Tämän seurauksena keskeisiä kuljetusvirheitä ovat tuotteiden katoaminen ja rikkoutuminen. Tutkimustuloksena todetaan, että hyvin organisoidun lähettämötyöskentelyn, selkeiden merkintöjen ja elektronisten seurantajärjestelmien avulla on mahdollista parantaa asiakastoimitusprosessin hallittavuutta sekä vähentää virheiden määrää merkittävästi. Työn lopuksi tehtiin Access –tietokannasta saatuun reaaliaikaiseen reklamaatiodataan perustuva analyysi. Analyysi vahvisti sen, että kuljetusvirheiden määrässä tai syissä ei ole tapahtunut olennaisia muutoksia tutkimuksen aikana eli tutkimustulokset ovat valideja. Analyysiin perustuen tehtiin myös johtopäätös, että tulevaisuudessa pitää panostaa keräilyvirheiden määrän vähentämiseen analysoimalla niiden taustalla olevia tekijöitä.

Biologisessa jätteenkäsittelyssä syntyvän lopputuotteen terminen kuivaus

Biologisessa jätteenkäsittelyssä syntyvää humusmassaa voidaan käyttää maanparannusaineena ja yleisenä lannoitusaineena. Termisellä kuivauksella saadaan humuksen kuiva-ainepitoisuutta nostettua mekaanisen kuivauksen jälkeen, jolloin sen tuotteistettavuus ja kuljetettavuus paranevat pienentyneen painon ja tilavuuden myötä. Kirjallisuusosassa on esitetty yleisiä termisen kuivauksen periaatteita sekä käsitelty lähemmin humuksen kuivausta. Lisäksi termisen kuivauksen hygienisoivaa vaikutusta on esitelty kirjallisuusosan lopussa. Tutkimusosassa luotiin tietokonepohjainen malli MK Protech Oy:n kehittämälle Traypack-kuivaimelle. Mallin luomisessa käytettiin apuna suoritettujen pilot-ajojen tuloksia sekä kirjallisuudesta saatuja tietoja. Malli sisältää kuivauksen aine- ja energiataseet sekä kuivaimen ja sen apulaitteiden mitoituksen. Sen lisäksi malli tulostaa erillisinä kokonaisuuksina prosessin laiteluettelon, investointikustannuslaskelman ja elinkaarianalyysin. Lisäksi tutkimusosassa laskettiin mallin avulla Rayongin kaupunkiin Thaimaahan rakenteilla olevan jätteenkäsittelylaitoksen tarpeeseen soveltuvan kuivaimen mitoitus- ja käyttötiedot sekä tarkasteltiin kuivaimen taloudellista kannattavuutta. Laitoksessa kuivataan 2080 kg/h kuiva-ainepitoisuudeltaan 30 % humusta loppukuiva-ainepitoisuuteen 50 %. Tarvittavaksi lämpötehoksi kuivaimeen saatiin 3,9 MW. Tästä 2,0 MW tarvitaan uutta systeemiin tuotavaa kuivauskaasua. Tällöin laitoksen investointikustannuksiksi saatiin 359 000 EUR. Laitoksen käyttökustannuksiksi saatiin 40 440 EUR vuodessa.