Welding time models for cost calculations in the early stages of the design process

It is generally accepted that between 70 and 80% of manufacturing costs can be attributed to design. Nevertheless, it is difficult for the designer to estimate manufacturing costs accurately, especially when alternative constructions are compared at the conceptual design phase, because of the lack of cost information and appropriate tools. In general, previous reports concerning optimisation of a welded structure have used the mass of the product as the basis for the cost comparison. However, it can easily be shown using a simple example that the use of product mass as the sole manufacturing cost estimator is unsatisfactory. This study describes a method of formulating welding time models for cost calculation, and presents the results of the models for particular sections, based on typical costs in Finland. This was achieved by collecting information concerning welded products from different companies. The data included 71 different welded assemblies taken from the mechanical engineering and construction industries. The welded assemblies contained in total 1 589 welded parts, 4 257 separate welds, and a total welded length of 3 188 metres. The data were modelled for statistical calculations, and models of welding time were derived by using linear regression analysis. Themodels were tested by using appropriate statistical methods, and were found to be accurate. General welding time models have been developed, valid for welding in Finland, as well as specific, more accurate models for particular companies. The models are presented in such a form that they can be used easily by a designer, enabling the cost calculation to be automated.

Analyzing the cost-efficiency and performance of a payroll department by benchmarking

Tämän diplomityön tavoitteena oli analysoida Stora Enson palkkakeskuksen ja sen henkilöstöhallinnon järjestelmän, SAP HR:n, kustannustehokkuutta ja suorituskykyä. Tutkimuksessa käytettiin apuna benchmarkingia. Viisi suurta suomalaisyritystä osallistui benchmarkingiin. Benchmarkingin pääkohteena oli yritysten välinen kustannusvertailu. Kyselyssä perehdyttiin myös yritysten järjestelmien suorituskykyyn. Tuloksien perusteella Stora Enson palkkakeskus tarjoaa kustannustehokkaan ja kilpailukykyisen ratkaisun, joka menestyy hyvin vertailussa muihin suomalaisiin yrityksiin.

Sellutehtaan varavoimajärjestelmän mitoitus ja teknistaloudellinen vertailu 400 ja 690 voltin jännitteillä

Tämän diplomityön tarkoitus on selvittää pienjakelujännitteen nostosta aiheutuvia vaikutuksia sellutehtaan varavoimaverkossa. Työn alussa esitellään varavoimaverkkoon kuuluvia osia, selvitetään erilaisten kuormien vaikutusta varavoimaverkon sähkön laatuun sekä kuormien jakoa varmennettuihin verkkoihin. Seuraavaksi suunnitellaan kaksi keskitettyä varavoimaverkkomallia eri pienjakelujännitteillä. Mallien nimellisjännitteet ovat 400 V ja 690 V. Varavoimaverkkomallien kuormat ja osastojen väliset etäisyydet on otettu valmiista sellutehtaista. Tässä diplomityössä painotutaan erityisesti varavoimaverkkomallien mitoitukseen ja jakelujännitteen nostosta aiheutuvien vaikutusten teknistaloudelliseen vertailuun. Vertailu tehdään keskijännitekojeiston ja varavoimakeskusten välisellä alueella, johon kuu-luvat jakelumuuntaja, varavoimakone, varavoimapääkeskus, kiskosillat, jakelukaapelit, kytkinvaroke- ja katkaisijalähdöt sekä mahdolliset välimuuntajat. Varavoimaverkkojen välisessä kustannusvertailussa käytetään nykyarvomenetelmää.

Biojätteen erilliskeräyksen ja sekajätteenkeräyksen kustannusvertailu

Tutkimuksessa selvitetään biojätteen erilliskeräyksen ja sekajätteenkeräyksen kustannusero. Tutkimuksen tarkastelualueena käytetään Etelä-Karjalan Jätehuolto Oy:n toiminta-aluetta. Selvityksessä käytettään alueelle tyypillisiä keräystapoja ja lähtötietoja. Selvityksessä tarkastellaan ainoastaan kotitalouksissa syntyvän jätteen keräyskustannuksia. Ulkopuolelle on jätetty liikekiinteistöt ja liiketiloja sisältävät asuintaloudet sekä aluekeräyspisteet, mutta muuten kustannustekijät on pyritty huomioimaan mahdollisimman laajalti. Tutkimuksen mukaan biojätteen erilliskeräyksen kustannukset ovat selvästi suuremmat kuin sekajätteen keräyksen. Omakotitaloalueilla keräyskustannukset ovat kaksi kertaa suuremmat kuin kerros- ja rivitaloalueella. Sekajätteenkeräyksen kokonaiskustannukset ovat noin 1960 mk/t ja biojätteen erilliskeräyksen noin 2900 mk/t. Muita tutkimuksia suurempi kustannusero selittyy osin sillä, että kustannustekijöitä on huomioitu laajemmin kuin muissa tämäntyyppisissä tutkimuksissa. Jätteenkeräyksen kustannuksia pystytään pienentämään esimerkiksi lisäämällä omatoimista kompostointia, keräysvälineiden teknillisellä kehittämisellä ja pientaloaluilla kiinteistöryhmäkohtaisten keräyspisteiden muodostamisella.

Kuitupuun tehdaslogistiikka ja sen kustannukset eräässä metsäteollisuusyrityksessä

Jotta pystytään vastaamaan kehittyneen prosessiteollisuuden tuotannon asettamiin haasteisiin, on myös tärkeää kehittää koko puuraaka-aineen hankintaa. Ohjailemalla raaka-ainevirtoja oikein on mahdollista säästää kustannuksissa ja näin saavuttaa kilpailuetua. Tämän työn tarkoituksena on toimenpide-ehdotuksia löytämällä pyrkiä huolehtimaan vaadittavasta raaka-ainetarpeesta alhaisimmilla logistisilla kustannuksilla. Päätavoitteena on tutkia puunkäsittelystä aiheutuvia kustannuksia, keskittyen tehdasalueen operaatioihin. Ensimmäisessä osassa tutkimus sisältää yleistä asiaa puunhankinnasta ja puukuljetuksista. Tutkimuksessa esitellään myös kuljetusmuotojen erikoisuuksia kohdeyrityksen osalta. Ensimmäisessä osassa käsitellään lisäksi raaka-aineen alkuperää ja sen varastointikeinoja.Tutkimuksen empiirinen osuus muodostuu kolmesta eri osasta: 1) Minkälaisista osista logistiset kustannukset rakentuvat. 2) Mitkä ovat häiriötekijät ja minkälaisia kustannuksia ne aiheuttavat. 3) Mitkä ovat puunhankinnan kausivaihtelun vaikutukset raaka-ainevirtoihin ja tehdasvarastoihin. Tutkimusmenetelminä on käytetty sekä haastatteluja että seurantajaksoja. Lopussa on kustannusvertailutaulukko ja parannusehdotuksia, joita voidaan hyödyntää esim. kun pohditaan puuhuoltoon liittyviä tulevaisuuden skenaarioita.

Konventionaalisen jätehuollon kehittäminen Loviisan voimalaitoksella

Tämän diplomityön tarkoituksena oli löytää kehityskohteita Fortumin Loviisan ydinvoimalaitoksen konventionaalisesta, eli tavanomaisesta, jätehuollosta. Tavoitteena oli löytää erityisesti keinoja kaatopaikkajätteen määrän vähentämiseksi sekä lajittelun tehostamiseksi. Myös jätelainsäädännön kokonaisuudistuksen vaikutukset jätehuollon toimintaan olivat työn kannalta keskeisessä roolissa. Työ tehtiin jätehuoltosuunnitelman rakennetta noudattaen. Jätehuoltosuunnitelma koostuu alkukartoituksesta sekä jätehuoltosuunnitelman laatimisesta ja toteutuksesta. Varsinaisina kehitystarpeiden kartoittamismenetelminä käytettiin viranomaisvaatimusten selvittämistä, toiminnan tarkastelua, jätehuoltokyselyä voimalaitoksen työntekijöille, benchmarkingia sekä valittujen hyötykäyttö- ja loppusijoitusmenetelmien kustannusvertailua. Tulokseksi saatiin, että jätteiden lajittelua voitaisiin tehostaa ennen kaikkea lisäämällä työntekijöiden koulutusta. Lajittelun helpottamiseksi ohjeistuksen tulee olla paremmin saatavilla sekä voimalaitoksen omalle henkilöstölle kuin urakoitsijoillekin. Ongelmajätehuollossa eniten ongelmia ilmeni ongelmajätepakkausten merkitsemisessä jätteiden syntypaikoilla. Tähän ratkaisuna ehdotettiin kokeiltavaksi jätteiden syntykohteisiin sijoitettavia jätekortteja, joista pakkaajat voisivat helposti tarkistaa tarvittavat merkinnät. Myös mustan jäteöljyn keräämistä olisi mahdollista parantaa, jotta suurempi osa siitä saataisiin hyödynnettyä materiaalina. Kaatopaikkajätteen määrän vähentämiseksi työssä ehdotettiin sekajätteen viemistä kaatopaikan sijaan poltettavaksi. Muutoksen seurauksena voimalaitoksen jätehuollon kustannukset saattavat lisääntyä, mutta ympäristön kannalta muutos tulisi olemaan positiivinen.

Asuinkerrostalon lämmöntuottojärjestelmän optimointi elinkaarikustannusten perusteella hyödynnettäessä lämpöpumpulla useita lämmönlähteitä

The basis of this thesis was to optimize heat pump that uses multiple heat sources to get competitive heating system for residential building when life cycle costs are considered. The objectives were to compile necessary information to calculate life cycle costs for heating system of residential building and start to compose of designing program for heat pump based heating systems. Examinations were made for the purchase energy need of residential building. Features of heat pump, considered refrigerant and potential heat sources were examined to find out heat production potential of heat pumps. Necessary information for life cycle cost calculation was also examined. Collected data was used in two case analyses to design selected heat production systems and calculate their life cycle costs. On the basis of case analyses heat pump based hybrid heat production systems are very competitive on life cycle cost comparison against district heating when residential building uses a lot of energy. New buildings use considerably less energy and achieved energy cost savings with heat pump systems may not be enough to cover the relatively high investment cost in reasonable time period compared to district heating system. The calculation method was found to require further development to at least include the cooling energy need of the building. Cooling demand will continue to grow in the future, which improves the heat pump based heat production systems competitiveness compared to other systems.

Pilvipalveluilla joustavuutta ja kustannustehokkuutta Stora Enso Metsän tietojärjestelmiin

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää hyödyttääkö Stora Enso Metsää tietojärjestelmien siirto perinteisistä konesalipalveluista pilvipalveluihin. Stora Enso Metsällä on paljon erilaisia suunnitteluun liittyviä eräajoja. Joitakin niistä ajetaan vain muutamia kertoja vuodessa kuten tehtaiden puuntarve, toisia muutaman kerran kuussa kuten kuljetusten malliajot tai muutaman kerran viikossa ajettava korjuun suunnittelu. Niissä tapauksissa palvelimet voidaan käynnistää erikseen ja käyttää niitä vain silloin, kun niitä oikeasti tarvitaan. Työn lopputuloksena havaittiin, että pilvipalveluiden käyttöönotto tuo kustannussäästöjä ja palveluiden hallintaan joustavuutta. Itsepalveluna toteutettuna palvelimia voidaan hallinnoida joustavasti kustannusten säästämiseksi. Pilvipalveluilla voidaan nopeuttaa projektien läpimenoa ja kohdentaa käyttökatkot tarkemmin koska siihen ei välttämättä tarvita toimittajan työtä lainkaan. Loppujen lopuksi asiakkaan on erittäin vaikea tietää kuinka paljon kustannuksia on jaettu eri tavalla eri palvelujen välillä.

Sähkösuodattimen mahdollisuudet sisäilman parantajana

Diplomityön tavoitteena oli selvittää, kuinka sähkösuodattimella voidaan vaikuttaa sisäilman laatuun ja kuinka kilpailukykyinen vaihtoehto pienkiinteistöissä sähkösuodatin on perinteisiin kuitusuodattimiin verrattuna. Teoriaosassa tarkasteltiin, kuinka ilman hengitettävät hiukkaset muodostuvat ja miten ne vaikuttavat sisäilman laatuun sekä ihmisten terveyteen. Tarkasteltiin hiukkasten koon, lukumäärän, massan ja pinta-alan yhteyksiä niiden terveysvaikutuksiin. Ultrapienet hiukkaset ovat terveydelle haitallisimpia, koska hiukkasten lukumäärä ja pinta-ala lisäävät terveyshaittoja enemmän kuin hiukkasten massa. Tutkittiin pienkiinteistöjen ilmanvaihtoratkaisuja ja erilaisia tuloilmanpuhdistus-menetelmiä. Soveltavassa osassa tarkasteltiin sähkösuodattimen toimintaa ja sen mahdollisuuksia sisäilman parantajana verrattuna perinteisiin kuitusuodattimiin. Tehtiin sähkösuodattimen ja kuitusuodattimen välinen elinkaarikustannusvertailu keskisuurelle omakotitalolle. Kirjallisuuden ja tutkimushavaintojen perusteella sähkösuodattimen suurin etu muihin suodattimiin verrattuna on sen kyky poistaa kaiken kokoisia, myös ultrapieniä, hengitettäviä hiukkasia ja siten tehokkaasti vähentää hengitettävien hiukkasten lukumäärää ja pinta-alaa. Tällä voi olla vaikutusta yleisten terveyshaittojen ja ympäristöherkkyyden ennaltaehkäisemisessä. Ympäristöherkkyyteen sairastuneiden oireiluun sähkösuodatin voi tuottaa helpotusta kotioloissa ja siirrettävän ilmanpuhdistimen avulla myös työpaikoilla. Elinkaarikustannusvertailun perusteella selvisi, että sähkösuodatin on kalliimmasta hinnastaan huolimatta kokonaiskustannuksiltaan selvästi edullisempi vaihtoehto kuin kuitusuodattimet. Sähkösuodattimen haasteena on uuden teknologian lanseeraaminen pientalorakentamiseen. Pienrakennusten tuloilman puhdistusmenetelmien kehittämisellä olisi mahdollista parantaa suomalaisten elämänlaatua ja saavuttaa merkittäviä säästöjä terveydenhoitokuluissa.

Competitiveness Comparison of the Electricity Production Alternatives

The competitiveness comparison is carried out for merely electricity producing alternatives. In Finland, further construction of CHP (combined heat and power) power plants will continue and cover part of the future power supply deficit, but also new condensing power plant capacity will be needed. The following types of power plants are studied: - nuclear power plant, - coal-fired condensing power plant - combined cycle gas turbine plant, - peat-fired condensing power plant. - wood-fired condensing power plant - wind power plant The calculations have been made using the annuity method with a real interest rate of 5 % perannum and with a fixed price level as of March 2003. With the annual full load utilization time of 8000 hours the nuclear electricity would cost 23,7 ¤/MWh, the gas based electricity 32,3 ¤/MWh and coal based electricity 28,1 ¤/MWh. If the influence of emission trading is taken into account,the advantage of the nuclear power will still be improved. Inorder to study the impact of changes in the input data, a sensitivity analysis has been carried out. It reveals that the advantage of the nuclear power is quite clear. E.g. the nuclear electricity is rather insensitive tothe changes of the uranium price, whereas for natural gas alternative the rising trend of gas price causes the greatest risk.

Design of axial-flux permanent-magnet low-speed machines and performance comparison between radial-flux and axial-flux machines

This thesis presents an alternative approach to the analytical design of surface-mounted axialflux permanent-magnet machines. Emphasis has been placed on the design of axial-flux machines with a one-rotor-two-stators configuration. The design model developed in this study incorporates facilities to include both the electromagnetic design and thermal design of the machine as well as to take into consideration the complexity of the permanent-magnet shapes, which is a typical requirement for the design of high-performance permanent-magnet motors. A prototype machine with rated 5 kW output power at 300 min-1 rotation speed has been designed and constructed for the purposesof ascertaining the results obtained from the analytical design model. A comparative study of low-speed axial-flux and low-speed radial-flux permanent-magnet machines is presented. The comparative study concentrates on 55 kW machines with rotation speeds 150 min-1, 300 min-1 and 600 min-1 and is based on calculated designs. A novel comparison method is introduced. The method takes into account the mechanical constraints of the machine and enables comparison of the designed machines, with respect to the volume, efficiency and cost aspects of each machine. It is shown that an axial-flux permanent-magnet machine with one-rotor-two-stators configuration has generally a weaker efficiency than a radial-flux permanent-magnet machine if for all designs the same electric loading, air-gap flux density and current density have been applied. On the other hand, axial-flux machines are usually smaller in volume, especially when compared to radial-flux machines for which the length ratio (axial length of stator stack vs. air-gap diameter)is below 0.5. The comparison results show also that radial-flux machines with alow number of pole pairs, p < 4, outperform the corresponding axial-flux machines.

Comparison of electricity generation costs

The economical competitiveness of various power plant alternatives is compared. The comparison comprises merely electricity producing power plants. Combined heat and power (CHP) producing power will cover part of the future power deficit in Finland, but also condensing power plants for base load production will be needed. The following types of power plants are studied: nuclear power plant, combined cycle gas turbine plant, coal-fired condensing power plant, peat-fired condensing power plant, wood-fired condensing power plant and wind power plant. The calculations are carried out by using the annuity method with a real interest rate of 5 % per annum and with a fixed price level as of January 2008. With the annual peak load utilization time of 8000 hours (corresponding to a load factor of 91,3 %) the production costs would be for nuclear electricity 35,0 €/MWh, for gas based electricity 59,2 €/MWh and for coal based electricity 64,4 €/MWh, when using a price of 23 €/tonCO2 for the carbon dioxide emission trading. Without emission trading the production cost of gas electricity is 51,2 €/MWh and that of coal electricity 45,7 €/MWh and nuclear remains the same (35,0 €/MWh) In order to study the impact of changes in the input data, a sensitivity analysis has been carried out. It reveals that the advantage of the nuclear power is quite clear. E.g. the nuclear electricity is rather insensitive to the changes of nuclear fuel price, whereas for natural gas alternative the rising trend of gas price causes the greatest risk. Furthermore, increase of emission trading price improves the competitiveness of the nuclear alternative. The competitiveness and payback of the nuclear power investment is studied also as such by using various electricity market prices for determining the revenues generated by the investment. The profitability of the investment is excellent, if the market price of electricity is 50 €/MWh or more.

Quantitative Sustainability Disclosure –An international comparison and its impact on investor valuation

This research focuses on the link between quantitative sustainability disclosure and information asymmetry. It builds upon previous research which links information asymmetry with voluntary disclosure. Stakeholders from the financial services sector claim that sustainability disclosure needs to be more numerical and comparable between companies. This research covers 111 firms from Denmark, Finland, the Netherlands and Sweden from non-service industries and studies how quantitative their sustainability disclosure is, and whether or not there is a negative relation with information asymmetry. The results support the hypotheses, where two out of three information asymmetry proxies have a significant negative relation with quantitative disclosure. Size is supported as a moderating factor. Quantitativity also proves to have a significant link with third party sustainability ratings. The direct link between quantitativity and cost of capital is not however supported.

Comparison of sustainability of technologies for water desalination

The aim of this work is to perform an in-depth overview on the sustainability of several major commercialized technologies for water desalination and to identify the challenges and propose suggestions for the development of water desalination technologies. The overview of those technologies mainly focuses on the sustainability from the viewpoint of total capital investment, total product cost, energy consumption and global warming index. Additionally, a systematic sustainability assessment methodology has been introduced to validate the assessment process. Conclusions are:1) Reverse osmosis desalination (RO) plants are better than multi-stage flash distillation (MSF) desalination plants and multiple-effect distillation (MED) desalination plants from the viewpoint of energy consumption, global warming index and total production cost; 2)Though energy intensive, MSF plants and MED plants secure their advantages over RO plants by lower total capital investment, wider applicability and purer water desalted and they are still likely to flourish in energy-rich area;3) Water production stage and wastewater disposal stage are the two stages during which most pollutant gases are emitted. The water production stage alone contributes approximately 80~90% of the total pollutant gases emission during its life cycle; 4)The total capital cost per m3 desalted water decreases remarkably with the increasing of plant capacity. The differences between the capital cost per m3 desalted water of RO and other desalination plants will decrease as the capacity increases; 5) It is found that utilities costs serve as the major part of the total product cost, and they account for 91.16%, 85.55% and 71.26% of the total product cost for MSF, MED and RO plants, respectively; 6) The absolute superiority of given technology depends on the actual social-economic situation (energy prices, social policies, technology advancements).