A game theoretic simulation model for quality oriented timber supply to sawmills

Summary

Sustaining competitive advantage in changing environment: Case small and medium sized sawmills

The aim of this study is to examine how small and medium sized (SME) sawmills sustain their competitive advantage in the changing environment. Firstly, this study researches what changes affect SME sawmills’ competitiveness and what factors construct their competitive advantage. Secondly, this study examines how SME sawmills sustain their competitive advantage in the future and how agile and flexible they are. The theoretical part of this study represents the existing literature related to changes and competitive advantage in changing situations. The empirical part was executed as a qualitative research and it consists of thematic interviews with two SME sawmills. The results of the study indicate that several change factors affect the competitiveness of SME sawmills and therefore it is crucial to be alert on them. SME sawmills sustain their competitive advantage in the future by specialization and by being agile.

Sahayrityksen laajentamisen kannattavuus

Diplomityön tavoitteena oli selvittää sahayrityksen tuotantokapasiteetin laajentamisen taloudellisia edellytyksiä, rajoitteita ja seurauksia. Teoriaosassa määritellään ensimmäiseksi kasvukykyinen yritys, joka on kannattava, maksuvelvoitteista suoriutuva ja vakavarainen. Toiseksi analysoidaan, kuinka tuotantovolyymin kasvattaminen näkyy sahan taseessa käyttöomaisuuden ja käyttöpääoman kasvuna. Kolmanneksi tarkastellaan vieraan pääoman tarvetta ja pääomakustannusten vaikutusta kapasiteettilaajennuksen kannattavuuteen.Neljänneksi tarkastellaan tuotantokapasiteetin laajentamisen kannattavuutta, kun käyttöomaisuutta hankitaan vuokraamalla tai toimintoja ulkoistetaan. Teoriaosan lopuksi määritellään periaatteet, kuinka nopeasti yritys voi kasvattaa liiketoimintaa vaarantamatta maksuvalmiutta, vakavaraisuutta ja kannattavuutta. Empiriaosassa tutkitaan 22 suomalaisen sahan tillinpäätöstietoja vuodelta 2003 ja kuvataan, miten erot kokoluokassa vaikuttavat sahojen kustannus- ja taserakenteeseen.Taseen osalta mittakaavaetua ei ollut havaittavissa. Tuloslaskelman osalta mittakaavaetua saavutettiin henkilökulujen osalta sahoilla, joiden liikevaihto asettui välille 15 - 25 Meur. Muilta osin pääoma- ja kustannuserät joko kasvoivat vakioisesti tai vaihtelivat satunnaisesti. Maksuvalmius perustui sahatoimialalla pääasiassa ostovelkojen ja muun lyhytaikaisen vieraan pääoman käyttöön.

Puutuotteiden kakkoslaadut: nykytilan analyysi ja toiminnan tehostaminen

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää erilaisten puutuotteiden kakkoslaatujen syntyä ja niiden aiheuttamaa negatiivista tulosvaikutusta. Lisätavoitteena oli kootapuutuotteiden kakkoslaaduille toimintasuunnitelma, jonka avulla yritys voisi vähentää kakkoslaatujen syntyä sekä pienentää niiden aiheuttamaa tappiota. Yrityksen puutuotteista tutkimukseen kohteina olivat viilut, vaneritja sahatavarajalosteet. Nykytilan selvittämiseksi kerättiin tietoa yrityksen tietojärjestelmistä ja haastattelemalla useita henkilöitä eri yksiköistä. Tutkimukseen haastateltiin henkilöitä myynti-, tuotanto-, sekä kehitysosastoilta. Tietoja analysoimalla etsittiin keinoja toiminnan tehostamiseksi ja yhtenäistämiseksi yksiköiden välillä. Tutkimuksen tuloksena syntyi toimenpide-ehdotuksia ja toimintasuunnitelmia. Tulosten mukaan eri yksiköille sopivat hieman erilaiset toimintamallit. Sahatavarajalosteiden osalta merkittävimpänä keinonaolisi panostettava sopivamman raaka-aineen hankintaan kakkosten välttämiseksi. Vaneriteollisuudessa merkittävimpiä tekijöitä ovat tuotannon sitominen kakkostentehokkaampaan hyödyntämiseen, sekä myynnin ohjeistaminen joustavampiin toimitusmääriin. Viiluteollisuudessa olisi etsittävä uusia käyttökohteita alemman laadunviilulle, jonka raaka-ainetta jää nyt tuotantolaitoksilla hyödyntämättä.

Pyörösahakoneen adaptiivinen teräohjaus

Diplomityössä tarkastellaan pyörösahalinjan adaptiivista teräohjausta. Työllä on kaksi tavoitetta. Lisätä mittausjärjestelmään sahatavaroiden keskiarvon mittaamisen lisäksi keskihajonnan mittaus ja selvittää mittausjärjestelmään sekä sahalinjan ohjausjärjestelmään tarvittavat muutokset niiden välisen automaattisen tiedonsiirron toteuttamiseksi. Sahatavaroiden paksuudet selvitetään optisen mittausjärjestelmän avulla. Sahatavaroille on määrätty tuoremitta. Suunniteltu järjestelmä käyttää hyväkseen keskihajontaa tarvittavan sahausvaran laskemiseen sahatavaroille. Sahausvara tarvitaan raaka-aineen ja sahakoneiden sahatavarapaksuuteen aiheuttaman vaihtelun vuoksi. Tuoremitan tulee ilmaista sahatavaran pienintä tarvittavaa paksuutta, jotta se on kuivauksen jälkeen asiakasmitassa. Mittausjärjestelmä määrittää sahausvaran reaaliaikaisen tarpeen mukaan. Sahausvara lisätään minimituoremitan päälle ja sitä ohjataan sahauksessa tapahtuvien muutosten perusteella. Adaptiivinen teräohjaus tarvitsee mittausjärjestelmän ja sahalinjan ohjausjärjestelmän välistä tiedonsiirtoa. Diplomityössä on selvitetty kahden laitevalmistajan järjestelmiin tarvittavat muutokset, jotta ne pystyvät adaptiiviseen teräohjaukseen ilman sahuria välittämässä terien siirtoarvoja. Muutosten jälkeen automaattinen tiedonsiirto onnistuu järjestelmien välillä. Sahalaitos, jossa järjestelmät ovat käytössä, ei ole tehnyt päätöstä järjestelmien tiedonsiirron automatisoinnista.

Trimmerin kapasiteetin kasvattaminen dynamiikan mallinnuksen avulla

Työn tavoitteena oli kasvattaa sahan dimensiolaitoksella käytettävän trimmerin rakenteellista kapasiteettia. Tavoitteeseen pyrittiin modernisoimalla trimmerin teräyksikköä käyttävää toimilaite ja teräyksikön säätö dynamiikan mallinnuksen avulla. Trimmerin teräyksikön dynamiikka mallinnettiin MATLAB-matematiikkaohjelmistolla kaksiulotteisena kinematiikkamallina ja kolmeulotteisena kinetiikkamallina. Dynamiikkamallien tulosten perusteella valittin teräyksikköä käyttävä toimilaite komponentteineen. Kinetiikkamalliin mallinnettiin trimmeriä käyttävä hydraulipiiri valittuine komponentteineen keskittyneiden paineiden ja puoliempiirisen mallinnuksen periaatteita käyttäen. Teräyksikön työkiertoa säätämään mallinnettiin suljettu takaisinkytketty säätöpiiri. Tuloksien perusteella valittiin optimaalinen toimilaitteen asemointigeometria ja todettiin mallinnetun järjestelmän täyttävän asetetut vaatimukset. Järjestelmää testattiin muuttamalla jarjestelman parametreja ja tutkimalla muutosten vaikutuksia jarjestelman toimintaan. Lisaksi tutkittiin lyhyesti terayksikon rakenteen keventamisen vaikutuksia.

Sahalaitosten häiriömittauskäytännön yhtenäistäminen

Työn tavoitteena oli selvittää kahdeksan sahalaitoksen häiriöseurannan nykytila sekä selvittämisen jälkeen ehdottaa sahalaitoksille otettavaksi käyttöön yhtenäinen samoihin häiriön luokitus- ja kirjaamisperiaatteisiin perustuva mittauskäytäntö. Yhtenäisen käytännön myötä sahalaitoksilta saatavat häiriötiedot ovat sahalaitosten kesken vertailukelpoisia. Mittauskäytännön yhtenäistämisellä pyritään nostamaan tuotantolinjojen käytettävyyttä. Sahalaitosten häiriömittauskäytännöissä oletettiin olevan merkittäviä eroja. Työ suoritettiin lähettämällä kysymykset sähköpostilla etukäteen sahalaitoksille, jonka jälkeen käytiin sahalaitoksissa haastattelemassa häiriöasioiden kanssa tekemisissä olevia henkilöitä. Haastattelujen jälkeen sahalaitoksilta saatuja tietoja täydennettiin sähköpostin välityksellä. Näiden toimintatapojen lisäksi tutkittiin sahalaitoksilta saatuja häiriöraportteja ja syykoodilistoja sekä verrattiin tutkimuksessa satuja tuloksia aihetta käsittelevään kirjallisuuteen. Tutkimustulokset vahvistavat työn aloitusvaiheessa tehdyn oletuksen, jonka mukaan sahalaitosten häiriömittauskäytännöissä on merkittäviä eroja. Tutkimusta hyödyntäen asiantuntijatyöryhmä yhtenäisti sahalinjojen ja tasaamoiden pien-häiriöiden ja varsinaisten häiriöiden laukaisurajat sekä häiriöiden mittauspaikat. Myös syykoodilistat yhtenäistettiin. Tämän lisäksi muodostettiin yhtenäinen vertailuraportti, jotta sahalaitosten häiriötietojen vertaileminen on mahdollista.

SAHAUSTEKNOLOGIA TEOLLISILLA SAHALAITOKSILLA NYT JA TULEVAISUUDESSA

Diplomityössä on selvitetty teollisen sahaustekniikan nykytilaa ja sahausprosessissa käytettävien sahakoneiden teknistä kehitystä Pohjois- ja Keski-Euroopassa. Sahakonevalmistajia on tutkittu niiden tuottamien laitteiden kautta sekä yleisen saatavilla olevan taloudellisen ja tieteellisten tutkimusten tarjoaman informaation avulla. Tutkimuksessa mukana oleviin sahakoneisiin tutustuminen suoritettiin sahalaitosvierailuilla suomalaisilla sahalaitoksilla kevään 2002 aikana. Tieteellisten julkaisujen tietoja verrattiin samalla vallitsevaan tilanteeseen sahoilla. Samalla tehtyjen haastatteluiden avulla selvitettiin sahakoneisiin liittyvien investointien vaikuttimia. Haastatteluiden kohteena olivat sahateollisuuden tuotannosta ja teknisestä suunnittelusta sekä johtamisesta vastaavia henkilöitä erikokoisista sahateollisuusyrityksistä. Myös muutamat sahakonevalmistajien edustajat antoivat haastattelun omia laitteitaan koskien. Sahaustuotannon raaka-ainetilannetta tutkittiin tutkimusalueella maakohtaisesti. Sahaustekniikkana nelisahaus on vallitseva työstömuoto. Siinä käytettävät sahakoneet ovat pelkkahakkuri, joka hakettaa tukin sivut sivutuotehakkeeksi, profilointiyksiköt, jotka työstävät tukin tai pelkan pintaan sivutavarakappaleiden leveyden ennen tai jälkeen pyörösahayksiköitä, jotka erottavat sahatavarakappaleet toisistaan. Merkittävimmät oheislaitteet ovat tukin ja pelkan mittauslaitteet sekä tukinsyöttölaitteet, joiden perusteella puun käytön optimointi sahausprosessissa ja suuntaus sahakoneisiin tapahtuu. Mittatarkimmat ja tuotantonopeudeltaan nopeimmat pyörösahayksiköt ovat kaksiakselisia, profiloivia sahakoneita. Näillä ominaisuuksilla on suurin painoarvo myös sahojen investointisuunnittelussa nopean käyntiinajon lisäksi. Sahakoneiden kehitykseen vaikuttavia seikkoja ovat tulevaisuudessa tukkien koon pieneneminen istutusmetsien jalostuksen lisääntyessä ja suurten aarniometsien vähetessä. Terätekniikan kehitys on tuottaa edelleen ohuempia teriä teräohjaimin, luomalla teriin sisäisiä jännityksiä tai kehittämällä uusia terägeometrioita.

Eräällä pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laatujakauman hallinta

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää eräällä pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laadun vaihtelua ja laadun hallinnan mahdollisuuksia. Tutkittu laite on Veisto Oy:n suunnittelema ja valmistama HewSaw R200 - pelkkahakkuri. Tutkimuksessa selvitetään sahauksen yhteydessä pelkkahakkurilla tuotettavaan selluhakkeeseen vaikuttavien parametrien: hakkurin pyörimisnopeuden, tukin syöttönopeuden, hakkurin terien vaihtovälin, selluhakkeen palakoon, tukkiluokan, puun lämpötilan ja puulajin välisiä korrelaatioita ja edellä mainittujen tekijöiden vaikutusta tuotettavan hakkeen palakokojakaumaan. Tämä palakokojakauma määrää selluhakkeen laadunmäärityksessä käytettävän, niin sanotun hintakertoimen. Kyseinen hintakerroin määritellään SCAN – CM 40 – standardin mukaisella seulonnalla. Tämä standardi on käytössä laadunmäärityksen perusteena kaikilla pohjoismaisilla sellutehtailla.Tutkimuksen kirjallisessa osuudessa esitellään sahateollisuuden merkittävimmät sahausmenetelmät ja sivuotteiden tuotanto . Seuraavassa osassa käsitellään erikseen selluhaketta sahateollisuuden sivutuotteena ja sen taloudellista merkitystä sahateollisuudessa. Jatkossa keskitytään selluhakkeen tuottamiseen pelkkahakkurilla ja puun työstämiseen liittyviin periaatteisiin.Tutkimuksen kokeellisessa osuudessa tutkittaan, eri sahalaitoksilta otettujen hakenäytteiden perusteella, tärkeimmiksi havaittujen tuotantoparametrien vaikutusta selluhakkeen laatuun ja saantoon. Näytteitä otettiin tutkimuksen kokeellisessa osuudessa yhteensä noin 250 kappaletta. Tutkimuksen tuloksia käsittelevässä osuudessa on annettu malli tutkitulla HewSaw R200 - pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laadun ja määrän arvioimiseen.

Tukin asemointi sahausta varten

Diplomityössä tutkittiin tukinpyörityksen yleisimpiä ongelmia. Tutkimus selvitti tukinpyörityksen ongelmien syitä, sekä määritti kahden tukinpyörityslaitteiston takuuarvot. Tutkimuksen kohteena oli myös prosessiparametrien muutoksen vaikutus pyöritystarkkuuteen. Tukin pyöritysvirheen ja saannon yhteyttä tutkittiin teorian perusteella. Tukin onnistuneessa asemoinnissa sahaukseen täytyy hallita tukinpyöritys sekä -suuntaus. Tukin virheellinen asemointi heikentää saantoa. Raaka-ainekustannukset ovat suurimmat yksittäiset kustannukset sahoilla, siksi tukin virheellinen asemointi heikentää sahan taloudellista tulosta voimakkaasti. Työn tuloksista käy ilmi, ettei tukinpyörityksen onnistuminen riipu ainoastaan mekaanisista ratkaisuista, järjestelmän kaikkien komponenttien on toimittava moitteettomasti. Mekaniikka ei toteuta pyörityskäskyjä oikein, jos käskyt ovat epätarkkoja. Tukinpyörityksen tarkkuuden mittaukseen on kiinnitetty huomiota vasta äskettäin. Tunnusluvut, jotka kuvaavat tukinpyöritystarkkuutta ovat vakiintumassa yleiseen käyttöön. Työn tulosten perusteella voidaan tukinpyörityslaitteistojen myynti perustaa tutkimustiedolle.

Sahojen energiajärjestelmien kehittäminen

Tyypillisesti sahoilla tarvittava lämpö tuotetaan omalla lämpölaitoksella, jossa hyödynnetään sahalla syntyviä sivutuotteita kuten kuorta ja purua. Lämmöntuotantoon ei yleensä käytetä lainkaan öljyä. Jos lämpölaitoksen teho ei riitä tai lämmöntuotannossa syntyy katkoksia, tyydytään rajoittamaan tuotantoa tai annetaan sahatavaran laadun kärsiä. Diplomityössä etsitään taloudellisesti kannattavia konsepteja, joilla voidaan parantaa lämmöntuotannon varmuutta sahoilla. Työssä tarkastellaan sahoja kolmessa eri kokoluokassa, kattaen yleisimmät sahalaitokset. Koska diplomityöhön ei otettu malliksi mitään tiettyä sahaa, määritettiin em. kolmelle kokoluokalle materiaali- ja energiavirrat yleisten tunnuslukujen perusteella. Lisäksi sahoille määritettiin kuivaustiedot, kun kaikilla sahoilla oletettiin olevan ainoastaan kamarikuivaamoita. Sahojen käyttämä kuori on kosteaa, ja se asettaa käytettävälle polttotekniikalle korkeat vaatimukset. Kuoren lämpöarvoa voidaan parantaa kuivattamalla sitä ennen polttoa erillisessä kuivurissa. Diplomityössä tarkastellaan suoraa ja epäsuoraa kuivatusta, joista molemmat perustuvat kiertoleijutekniikkaan. Suorassa kuivatuksessa hyödynnetään kattilasta saatavia savukaasuja, kun taas epäsuorassa kuivatuksessa lämmönlähteenä käytetään kuuma vettä. Molempien kuivatuskonseptien osalta käydään läpi toimintaperiaate ja kytkentä lämpölaitokseen, sekä lasketaan lämmöntuotannon omakustannushinta. Lisäksi tarkastellaan suoran kuivatuksen asentamista nykyiseen kostean polttoaineen laitokseen. Kuoren kuivatuksen lisäksi arvioidaan kuumavesikattilan käyttöä sahoilla ja sahatavaran kuivauksessa tarvittavan erillisen höyrynkehityksen korvaamista kuumavesiakulla. Lopuksi diplomityössä tarkastellaan pienimuotoista sähköntuotantoa sahojen lämpölaitosten yhteydessä ja sen kannattavuutta. Tarkasteltavia tekniikoita ovat ORC –tekniikka sekä höyrykone.

Sahan kustannustenjakomalli toimintolaskentaa apuna käyttäen

Työn tavoitteena oli rakentaa sahan kustannuksille laskentamalli, jolla kustannukset voidaan kohdistaa markkinasegmenteille. Työssä käytettiin toimintolaskentaa, joka kohdistaa kustannuksia tarkemmin, kuin perinteiset kustannuslaskentamenetelmät. Toimintolaskenta on kaksivaiheinen menetelmä, jossa ensin resurssit kohdistetaan käytön mukaan toiminnoille ja näiltä edelleen laskentakohteille toimintojen kulutuksen mukaan. Suuri osa mallin rakentamisajasta kului toimintojen määrittelyyn, analysointiin, tiedonhakuun ja laskentainformaation keräämiseen. Rakennettua kustannustenjakomallia voidaan käyttää apuna esim. segmentti-, asete- tai tuotekohtaista kannattavuutta laskettaessa. Kustannustenjakomalli kohdistaa sahan kustannukset kolmelle eri kustannusobjektille. Nämä objektit ovat tuote, segmentti ja tehdas. Tehdastason kustannukset kohdistetaan ainoastaan tuotteiden tehdashintojen määrittämisessä. Nämä kustannukset eivät vaikuta mitenkään tuotteen tai markkinasegmentin kannattavuuteen. Laskentamallin rakenne riippuu mallin käyttötarkoituksesta. Kustannustenjakomallia kokeiltiin kolmelle erilaiselle sahaukselle. Mallissa tarkasteltiin normaalikokoisen tukin, Japanin sahatavaran (lyhyt tukki) ja pienen tukin sahauksia sekä näiden aiheuttamia kustannuksia. Toimintolaskenta soveltuu hyvin sahan kustannusten kohdistamiseen. Koska sahan tuotanto on prosessimaista, niin toimintoja on vähän. Vaikka segmenttitason palvelutoimintojen osuus kustannuksista onkin pieni, niin toimintolaskenta toimii usein todellisena silmien avaajana, kun toimintoja ja niiden kustannuksia analysoidaan.

Teräohjaimet jakopyörösahoissa

Diplomityön tavoitteena oli tutkia pyöröterän kehältä ohjauksen soveltuvuutta kaksiakselisiin jakosahoihin. Tavoitteena oli tuottaa uutta tietoa sahalaitoksen tuotantoprosessin koneiden suunnitteluun sahakonetekniikan edelleen kehittämiseksi. Työ voi myös palvella sahalaitoksia yhtenä työkaluna koneiden valinnassa tuotantoprosessin tehostamiseksi. Diplomityössä on tutkittu tekniikkaa suomalaisen sahakonevalmistajan, Veisto Oy:n näkökulmasta mutta työn tulokset ovat tarkoitettu yleisesti sovellettaviksi. Diplomityön kirjallisuusosa koostuu teräohjainjärjestelmän etujen ja haittojen kartoituksesta puuraaka-aineen käyttösuhteen, käytettävyyden, tuotantonopeuksien, kunnossapidon ja käytön näkökannoilta tarkasteltuna. Lisäksi työhön on liitetty aiheeseen kiinteästi liittyvä kirjallisuuteen ja valmistajilta saatuihin tietoihin perustuva katsaus tämän hetken pyöröterätekniikkaan. Työssä analysoidaan myös kevättalvella 2002 Itä-Kanadassa suoritettujen sahauskokeiden tuloksia. Kokeissa tutkittiin kehältä ohjatuille terille muutetun jakosahayksikön suorituskykyä ja käytettävyyttä. Tutkittava kone oli Veisto Oy:n valmistama muuttuva-asetteinen pelkkahakkuri -VDA -jakosaha, tyypiltään HewSaw R200 MSA SE.