Keittomenetelmän esisuunnittelu

Diplomityö tehtiin tutkimusprojektissa yhteistyössä Andritz:n, Botnian ja Keskuslaboratorio KCL:n kanssa. Työn tavoitteena oli tarkastella KCL:n kehittämän hakkeen esikäsittelymentelmän soveltuvuutta tehdasympäristöön ja menetelmän taloudellisuutta. Tarkastelun tavoitteena oli löytää sopivat laitteet ja olosuhteet esikäsittelylle, sekä tutkia onko esikäsittelyn käyttäminen taloudellisesti kannattavaa. Menetelmän asentaminen olemassa olevalle tehtaalle havaittiin hankalaksi ja odotettua kalliimmaksi. Asennus uudelle tehtalle, jolloin menetelmä voidaan integroida suoraan tehdasprosessiin vaikuttaa kannattavalta vaihtoehdolta. Esikäsittely havaittiin kannattavaksi pienellä kemikaaliannoksella, mutta annoksen kasvaessa menelmästä saatava hyötä pienenee. Kokonaisuutena esikäsittely vaikuttaa tuottavalta ja mahdolliselta tavalta parantaa sulfaattikeiton saantoa. Työn perusteella lisätutkimukset menetelmästä ovat suositeltavia, jotta tarkempi suunnittelu voidaan tehdä.

Viilunoikaisujärjestelmän esisuunnittelu

Tämän diplomityön tavoitteena oli etsiä ratkaisuvaihtoehtoja vaneriteollisuudessa esiintyvään liimatikkuongelmaan ja jatkolinjan hyötysuhdeongelmaan. Tavoitteena oli myös, että löydetyistä ratkaisuvaihtoehdoista valittaisiin ratkaisu, jolla on mahdollisimman nopea investoinnin takaisinmaksuaika. Työn kirjallisuusosassa kerrotaan järjestelmällisen tuotesuunnittelumenetelmän alkuvaiheet. Tätä menetelmää käytetään kiinteästi kaikissa koneensuunnitteluprojektien alkuvaiheissa. Menetelmää voidaan käyttää myös jo valmiiden järjestelmien kehittämiseen. Työn käytännönosassa esitellään ensin ongelman syy-seuraussuhteet. Ongelmaan esitetään useita eri ratkaisuvaihtoehtoja. Ratkaisuvaihtoehdoille laskettiin tuotot vuodessa, joka perustui puuraaka-aine säästöön ja laadun parantumiseen. Ratkaisuvaihtoehtojen tuottoja verrattiin nykyisen järjestelmän tuottoihin. Lopuksi eri ratkaisuvaihtoehdot pisteytettiin taloudellisten ja teknisten kriteerien avulla. Parhaimmat pisteet saanut ratkaisuvaihtoehto valittiin jatkokehitykseen. Työn merkittävämmät tulokset perustuvat esitettyihin ratkaisuvaihtoehtoihin, joilla saadaan ratkaistua liimatikkuongelma ja hyötysuhdeongelma jatkoslinjalla. Paras ratkaisuvaihtoehto täyttää myös vaatimukset, jotka on määritelty jo työn alussa.

Paperitehtaan energianhuoltoratkaisut

Työssä tarkastellaan paperitehtaan tarvitsemia energiavirtoja ja niiden tuottamista paperitehtaan yhteydessä olevalla voimalaitoksella. Työn perusteella tehtiin laskentamalli, jolla voidaan vertailla esisuunnittelun alussa eri laitoskonsepteja tarkemman suunnittelun pohjaksi. Tyypillistä paperitehtaan energiantuotannolle on suuri vuosittainen huipunkäyttöaika ja energiantuotannolta vaadittava luotettavuus. Lisäksi energiantuotannon voidaan edellyttää käyttävän hyödyksi paperintuotannon sivuainevirtoja. Tarkastelu on suoritettu kannattavuustarkasteluna ottaen huomiin koko voimalaitoksen käyttöiän kustannukset. Kannattavuuteen vaikuttavat investointikustannusten lisäksi merkittävästi myös polttoainekustannukset. Herkkyystarkastelulla voidaan vertailla eri konseptien kannattavuutta eri lähtötietoarvoilla. Erilaiset maksulliset päästökiintiöt voivat muuttaa eri konseptien keskinäistä kannattavuutta. Päästökiintiöiden markkinat ovat kuitenkin vielä selkiytymättömät.

Product Definition Process for Mobile Radio System Product

Työn tarkoituksena oli tutkia tuotteen määrittelyyn liittyvää kirjallisuutta ja perehtyä tuotteen määrittelytyön nykytilaan kohdeyrityksessä. Näihin molempiin perustuen muodostetaan prosessimalli tuotteen määrittelytyölle kohdeyrityksessä. Työssä käsitellään prosessijohtamisen pääperiaatteet sekä tuotteen määrittelyä koskevaa kirjallisuutta ja tutkimuksia. Koska kysessä oleva tuote on suurelta osalta ohjelmistotuote, ohjelmistojen suunnittelua, erityisesti ohjelmistovaatimusten hallintaa ja ohjelmistojen määrittelyä, on myös tarkasteltu työssä. Tuotteen määrittelyn haasteita on käsitelty yksityiskohtaisemmin, esimerkiksi dokumentointia, prosessin kulkua, vaatimusten epävakaisuutta sekä muutoksia. Kohdeyritys ja sen ongelmakohdat esitellään ja luodaan prosessimalli. Tämä malli esittelee seuraavat prosessit: raakavaatimusten hallinta -prosessin, roadmapping -prosessin, esisuunnittelu- ja spesifikaatioprosessin ja julkaisun suunnittelu -prosessin. Kaikki nämä ovat vaiheita ennen varsinaisen tuotekehitysprojektin aloittamista. Työssä esitellään myös kolmetasoinen dokumentaatiomalli.

Operational Knowledge in Process Design

Työn tarkoituksena on selvittää, miten käyttötietämystä hyödynnetään prosessisuunnittelussa. Tavoitteena on löytää keinoja parantaa käyttötietämyksen hallintaa suunnitteluprosessin aikana ja selvittää, vaikuttaako tämä prosessisuunnittelun laatuun.Prosessisuunnittelun laatua arvioidaan seitsemällä kriteerillä, jotka ovat investointikustannukset, käyttökustannukset, turvallisuus, ympäristövaikutukset, käytettävyys, innovatiivisuus ja aikataulu. Suunnitteluprosessi jaetaan kolmeen vaiheeseen: esisuunnitteluun, perussuunnitteluun ja detaljisuunnitteluun. Prosessisuunnittelua, investointiprojektia, prosessisuunnittelun laatukriteerejä, suunnitteluprosessin eri vaiheita ja käyttötietämyksen luokittelua tarkastellaan yleisesti. Työssä selvitettiin käyttötietämyksen hyödyntämistä Kemiralla. Aluksi muotoiltiin yleisiä väittämiä käyttötietämyksen hyödyntämisestä Kemiran ulkopuolisten eri alojen asiantuntijoiden haastattelujen perusteella. Tämän jälkeen Kemiran prosessisuunnittelijat arvioivat väittämiä. Arvioiden perusteella tehtiin johtopäätöksiä yleisesti käyttötietämyksen hyödyntämisestä prosessisuunnittelussa. Seuraavaksi haastateltiin kahdessa erityyppisessä case-projektissa mukana olleita henkilöitä ja muotoiltiin yleiset väittämät näihin projekteihin sopiviksi. Projekteissa mukana olleet henkilöt arvioivat väittämiä, ja näiden arvioiden perusteella projekteja vertailtiin keskenään. Lopussa esitetään johtopäätökset kaikkien väittämien arvioiden perusteella. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että käyttötietämystä voidaan hyödyntää kaikissa suunnittelun vaiheissa, mutta paras hyöty saadaan perus- ja detaljisuunnittelussa. Käyttötietämyksellä voidaan vaikuttaa joihinkin prosessisuunnittelun laatukriteereihin, kuten esimerkiksi käytettävyyteen ja turvallisuuteen enemmän kuin muihin. Kemiralle suositellaan nykyisten tiedonhallintamenetelmien kehittämistä, jotta käyttötietämyksen saatavuus ja sen siirtäminen paranisi. Pr

Dieselmoottorin esisuunnittelun kehittäminen simuloimalla

Diplomityö tehtiin Wärtsilä Finland Oy:n toimeksiannosta. Työ kohdistui yrityksen suunnittelemien keskinopeudella pyörivien nelitahti dieselmoottoreiden esisuunnittelun kehittämiseen. Esisuunnittelun osuus koko tuotesuunnittelussa on merkittävä, minkä vuoksi esisuunnitteluprosessin tehostaminen vaikuttaa koko tuotesuunnitteluprosessiin ja sen lopputuloksiin. Tällä hetkellä esisuunnitteluprosessi on jakautunut useaan eri vaiheeseen ja eri tiimeille, mikä aiheuttaa ongelmia esisuunnittelun läpiviemisessä. Työn tavoitteena oli tutkia nykyaikaisen kaupallisen simulointiohjelmiston soveltuvuutta kohdeyrityksessä esisuunnitteluprosessin eri vaiheiden yhdistämiseen. Työssä selvitettiin esisuunnittelun alussa käytettäviä suunnitteluparametreja, ja niiden hyödyntämistä suunniteltaessa simulointimallia kaupalliseen ohjelmistoon. Vaatimuksena oli, että ohjelmiston on toimittava parametreilla, jotka jo nyt ovat yrityksessä käytössä. Lisäksi simulointimallin antamat tulokset oli oltava hyödynnettävissä yksiselitteisesti yrityksen myöhemmissä tuotesuunnitteluvaiheissa. Myös mallin luomiseen tarvittavien parametrien määrä tuli pitää mahdollisimman pienenä. Esisuunnittelumallin toteuttamisessa tutkittiin kaupallisen AVL Excite Designer - ohjelmiston soveltuvuutta. Ohjelmisto ei soveltunut täysin tuottamaan halutun muotoisia tuloksia annetuilla parametreilla. Ohjelmiston muokkaaminen vaatimuksia vastaavaksi osoittautui työmäärältään suureksi. Yhtenä ratkaisuna olisi kaupallisen ohjelmiston käyttämisen sijaan suunnitella kyseiseen ongelmaan paremmin soveltuva oma ohjelmisto, jolloin toimivuus ja pitkän tähtäimen käyttövarmuus paranisi.

Esisuunnitteluohjelmiston kehitys BFB-höyrykattiloille

Tämä diplomityö käsittelee Andritz Oy:n BFB-voimalaitosten tarjoustoimintaan kehitettävää esisuunnitteluohjelmistoa. Tässä työssä on esitelty kattiloiden tarjoustoimintaan liittyviä seikkoja etenkin laskennan ja tekniikan näkökulmasta. Työssä on myös koottu tietoa polttoaineista ja BFB-kattiloiden suunnittelusta ja mitoituksesta. Työn aikana kehitettiin ohjelmisto, jolla on mahdollista luoda eri BFB-kattila tarjousprojekteja. Projekteille on mahdollista luoda useita eri taselaskelmia eri lähtöarvoilla ja useilla eri polttoaineilla, sekä niiden seoksilla. Ohjelmakehityksessä painotettiin suunnittelun joustavuutta eri konfiguraatioille, mahdollisimman tarkkaa laskentaa ja ylläpidon merkitystä. Ohjelmistokehityksessä päätettiin käyttää Microsoft Excel ohjelmistoa laskentaympäristönä. Tällöin pystyttiin luomaan käyttäjille tuttu käyttöympäristö ja mahdollistaa vanhojen hyväksi todettujen laskentapohjien käyttö apuna kehityksessä. Tämä mahdollistaa myös ylläpidon toimialueen ammattilaisten toimesta jatkossa.

Kansallinen Huoltovarmuus Osana Puolustusvoimien Hankkeita

Materiaali on merkittävä osa sotilaallista suorituskykyä. Materiaalihankintoihin kohdennetaan yli neljännes puolustusbudjetista. Työn tutkimusongelmana on selvittää, miten puolustusvoimien hanketoiminnan nykytilassa kansallinen sotilaallinen huoltovarmuus otetaan huomioon teollisuuden kanssa yhteistyössä tehtävien kehitysohjelmahankkeiden ideointi, esisuunnittelu ja suunnitteluvaiheessa. Kyseessä on pitkälti haastattelututkimus, jossa käytetään puolustusvoimien hanketoiminnan ja Huoltovarmuuskeskuksen avainhenkilöiltä saatuja lähtötietoja, sekä pääesikunnan materiaaliosaston julkaisemia julkisia hanketoiminnan ohjeita ja muiden valtioiden menettelytapoja huoltovarmuuden toteutumiseksi. Materiaalisen suorituskyvyn rakentaminen on useita vuosia kestävä prosessi. Prosessin ideointi- esisuunnittelu- ja suunnitteluvaiheessa luodaan pohja koko materiaalisen suorituskyvyn elinjakson hallinnalle. Tutkimus tuottaa lisätietoa siihen, miten teollisuusyhteistyöllä voidaan vahvistaa sotilaallista huoltovarmuutta hankkeiden suunnitteluvaiheissa ja luodaan edellytykset tärkeimpien järjestelmien ja materiaalin sodanajan ylläpidolle.

Radiaalikompressorin aerodynaaminen suunnittelu

Tämän diplomityön tavoitteena on ollut suunnitella radiaalikompressori. Aluksi on tutustuttu radiaalikompressorissa tapahtuviin ilmiöihin, jonka jälkeen radiaalikompressori on suunniteltu. Reunaehtoina suunnittelussa olivat toimilaitteelta saatava teho 250 kW ja sen suurin pyörimisnopeus 500 Hz. Esisuunnittelu on tehty Virtaustekniikan laboratoriossa kehitetyllä CentriFlow-ohjelmalla. Juoksupyörän muoto on suunniteltu viskoosittomilla 2D-malleilla. Juoksupyörän muodon suunniittelussa on käytetty kaupallista AxCent-ohjelmaa. Juoksupyörän muoto on tarkistettu laskennallisen virtausdynamiikan avulla. Virtausmallinnuksessa käytettiin FinFlo-ohjelmaa. Suunnittelun ja mallinnuksen pohjalta valittiin kolme erilaista juoksupyörää valmistukseen.

Kartoitus kloori-alkalitehtaan tuotantokapasiteetin kasvattamisesta / Kemira Chemicals Oy Joutseno

Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon kloori-alkalitehtaalla valmistetaan elektrolyysin avulla lipeää, suolahappoa, natriumhypokloriittia ja vetyä. Tämän työn tavoitteena on kartoittaa kloori-alkalitehtaan tuotantokapasiteetin kasvatuksen yhteydessä esiin tulevat pullonkaulat, lähitulevaisuuden kunnossapitotarpeet sekä parhaat käytettävissä olevat teknologiavaihtoehdot kloori-alkalitehtaan osa-alueille, joihin tuotantokapasiteetin kasvatuspaineet kohdistuvat: elektrolyysi, lipeän haihdutus ja suolahappopolttimet. Pullonkaulojen kartoittaminen toteutettiin rakentamalla taulukkolaskentamalli kloori-alkalitehtaan prosesseista. Mallin avulla simuloitiin elektrolyysin kloorin tuotantoa, jota kasvatettiin asteittain 54 kt:sta/a aina 100 kt:iin/a asti ja tutkittiin prosessien käyttäytymistä. Tarkastelun pohjalta havaittiin, että kloorin tuotantoa kasvattaessa, tulee lisätä myös tuotantokapasiteettia suolahapon valmistukseen, elektrolyysiin, demineralisoidun veden valmistukseen ja lipeän haihdutuslaitokseen sekä suolahapon ja lipeän varastointikapasiteetteihin. Vaihtoehtoiset teknologiat määritettiin kirjallisuudesta ja laitetoimittajien esitteistä. Lähivuosien kunnossapitotarpeet kartoitettiin haastattelemalla tehtaan henkilökuntaa. Työstä eskaloitui useita jatkotutkimuskohteita, joita ovat bipolaari-teknologian soveltuvuus Joutsenon kloori-alkalitehtaalle, uusien HCl-polttimien esisuunnittelu, höyryn käytön tehostaminen nykyisessä lipeän haihdutuslaitoksessa sekä uusien haihdutusteknologioiden soveltuvuus Joutsenon kloori-alkalitehtaalle, höyry- ja jäähdytysverkostojen kartoitukset sekä demineralisoidun veden valmistuskapasiteetin kasvattaminen.