Lean –synty ja kehitysvaiheet

Lean-filosofia ei ole syntynyt hetkessä vaan sen periaatteet ovat syvällä historiassa. Leaniin kuuluvia asioita kuten standardointia, oikeaan tarpeeseen vastaamista ja tuotannon virtausta on käytetty aikaisemmin erilaisissa sovelluksissa. Lean-käsitteen pohjana on Toyota Production System, joka oli syntynyt vaadittaessa kustannustehokasta tuotantoa niukin resurssein. Lean syntyi, kun yhdysvaltalaistutkijat kiinnostuivat Toyotan käyttämistä tavoista valmistaa monia erilaisia malleja tehokkaasti. Leania voidaan pitää vastakohtana massatuotannolle. Lean levisi kulovalkean tavoin läntisessä teollisuusmaailmassa, vaikka sitä ei välttämättä edes kokonaisuudessa sovellettu. Leanista eroteltiin selkeitä työkaluja, joilla yritykset pääsivät kehittämään toimintaansa ja tehostamaan prosesseja. Työkalut otettiin innokkaasti käyttöön valmistuksessa ja niille kehitettiin myös muita sovelluskohteita. Leanin perimmäinen filosofia jäi usein huomiotta, eivätkä kaikki saaneet odotettuja tuloksia. 2000-lukuun mennessä leanin periaatteet oli tutkittu jo läpikotaisin. Ymmärrettiin leanin implementoinnin koskeneen koko organisaatiota, jotta sen periaatteita voitiin toteuttaa tehokkaasti. Lean on kuitenkin tähän päivään mennessä yhä hieman vieras asia sisältönsä puolesta vaikka termi alkaa olla tuttu jo kaikille monilla eri aloilla. Leanin tutkimus jatkuu ja sille löydetään yhä uusia sovelluskohteita, osin ratsastetaan termin maineella, osin ymmärretään oikein virtaustehokkuuden merkitys asiakkaan palvelemisessa.

Tuotannon kehittäminen elektroniikan sopimusvalmistajayrityksessä

Tämän diplomityön tavoitteena on perehtyä Lean-ajatteluun ja osallistua kohdeyrityksen tuotannon kehittämiseen Lean-menetelmiä hyödyntäen. Tuotannon kehittämistoimenpiteiden tavoitteena on tuotannon läpäisyaikojen lyhentäminen, parempi kapasiteetin hallinta ja korkeampi tuottavuus. Keskeisimpiä työssä sovellettavia teorioita ovat Lean-valmistus, JIT ja jatkuva parantaminen. Työssä dokumentoidaan toteutetut kehittämistoimenpiteet sekä kartoitetaan kehitetyn tuotantoprosessin ongelmat. Saatujen tulosten perusteella pohditaan jatkotoimenpide-ehdotuksia ongelmien poistamiseksi. Työn tulokset osoittavat, että suurin haaste Lean-menetelmän käyttöönotossa on uusien ongelmien määrä, jotka paljastuvat vasta, kun prosessia kehitetään.

Composition and cross-sectional area of muscle fibre types in relation to daily gain and lean and fat content of carcass in Landrace and Yorkshire pigs

Selostus: Lihassolutyypin ja lihassolun poikkipinta-alan yhteys sian kasvuun ja ruhon koostumukseen maatiaisessa ja yorkshiressa

Virtaviivainen LEAN-liiketoiminta

Työn tarkoituksena oli löytää ratkaisu omasta kokemuksesta nousseeseen tarpeeseen, kuinka LEAN-toimintaa tulisi ylläpitää ja organisoida yrityksessä. Samalla halusin ymmärtää, kuinka paljon suomalaisissa yrityksissä LEAN-toiminnasta ja sen johtamisesta tiedetään. Ensiksi kävin lävitse LEAN-teoriaa ja hukkia. Menetelmiä olen käsitellyt lähinnä siitä näkökulmasta, mitä niistä Abloy Oy:ssä voisi parhaiten käyttää yrityksen virtaviivaistamiseen. Työn empiirisessä osassa selvitetään haastattelututkimuksella ongelmakenttään liittyviä kysymyksiä. Merkittäväksi havainnoksi nousi se, että haastateltavat eivät nähneet LEAN-toimintaa erityisen hyvin johdetuksi alueeksi suomalaisissa yrityksissä. Haastatellut olivat sen sijaan melko yksimielisiä siitä, kuinka LEAN-toiminta tulisi organisoida yrityksessä, ja että sen tulisi raportoida korkealle yrityksen hierarkiassa. Tämän työn tulokset auttavat yrityksen LEAN-johtamistyötä. Selkeästi käy ilmi, että LEAN-johtajakoulutusta pitäisi organisoida. Abloy Oy:n johto on tullut tietoiseksi LEAN-toiminnan mahdollisuuksista ja merkityksestä monin tavoin. Ei riitä, että LEAN-työskentelyvain aloitetaan, se täytyy myös organisoida. Yrityksen korkeimman johdon on sitouduttava virtaviivaistamistyöhön. Tässä työssä annetut suositukset organisaation peruspiirteistä voivat edesauttaa yritysjohtoa LEAN-työskentelyn aloittamisessa.

Sankatuotannonkehittäminen Lean-menetelmin

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää kirjallisuuden avulla, mitä on lean-tuotanto ja implementoida lean-tuotantoon liittyviä tuotannon kehitysmenetelmiä. Työn aikana suunniteltiin lean-menetelmien avulla tuotantoa kehittäviä toimenpiteitä ja implementoitiin muutamia näistä. Näitä muutosten aiheuttamia seurauksia arvioitiin ja seurattiin. Lisäksi muutosten implementointia varten koulutettiin operaattoreita. Pääpaino on lean-menetelmiin tutustumisessa, pullonkaulan purkamisessa, pullonkaulakoneen asetuksen lyhentämisessä ja näiden vaikutusten tarkastelussa arvovirtakuvauksen ja asiakaskysynnän tahtiaikaan perustuen.

Bensiinin valmistus Naantalin jalostamolla

Työn tarkoituksena oli kartoittaa ja dokumentoida nykyinen bensiininvalmistusprosessi Fortumin Naantalin erikoistuotejalostamolla. Tavoitteena oli löytää nykyisestä prosessista pullonkauloja logistiikkasimulaattorilla sekä hakea ratkaisuja, joilla niitä voitaisiin poistaa. Bensiiniä voidaan valmistaa joko panosprosessina tai linjasekoituksella. Panosprosessissa bensiinikomponentit siirtolinjataan yksitellen valmistussäiliöön, jossa ne sen jälkeen sekoitetaan valmiiksi tuotteeksi. Tällä tavoin valmistetaan bensiiniä Fortumin Naantalin jalostamolla. Linjasekoitusmenetelmässä bensiinikomponentit syötetään kaikki yhtäaikaa linjaan, jossa ne sekoittuvat. Sekoituksen apuna voidaan käyttää linjassa staattisia sekoittimia. Linjasekoitusmenetelmällä saadaan suoraan säiliöön valmista tuotetta. Tällaista menetelmää käytetään Fortumin Porvoon jalostamolla. Bensiinin valmistuksen kaksi tärkeintä muuttujaa ovat höyrynpaine ja oktaaniluku. Esimerkeissä on esitetty panosprosessi- ja linjasekoitusmalleja eri jalostamoilla eripuolilla maailmaa. Naantalin jalostamon bensiininvalmistuksen logistiikkaa kuvaava malli valmistettiin kokeellisessa osassa Tecnomatix Technologiesin kehittämällä eMPlant-simulointiohjelmistolla. Bensiininvalmistuksen logistisiin ongelmakohtiin keskityttiin simulointimallia laadittaessa. Naantalin jalostamoa kuvaavan simulointimallin lisäksi rakennettiin kaksi vaihtoehtoista mallia parantamaan jalostamon bensiinivalmistuksen logistiikkaa. Ensimmäisessä vaihtoehdossa suurennettiin kahta bensiininvalmistuslinjaa, ja toisessa otettiin käyttöön uusi säiliö BE98 valmistusta varten. Vaihtoehtoisten mallien rakentamisen tavoitteena oli saada tietoa mahdollisia investointipäätöksiä varten. Tulosten perusteella uuden valmistussäiliön käyttöönottoa voidaan pitää teknisesti kannattavana. Taloudellisesti hanke on kannattava, jos uuden säiliön rakentamisen sijaan on mahdollisuus vapauttaa jokin olemassa oleva säiliö tähän käyttöön. Yksi simulointimallin kehityskohde on sen käyttöliittymän muuntaminen käyttäjäystävällisempään muotoon. Tällöin tuotannonsuunnittelija voisi käyttää mallia tuotannonsuunnittelun apuna. Mallin tarkentaminen vastaamaan paremmin nykyistä valmistusprosessia on myös yksi kehityskohde.

Comparison of Compound Lean Nozzles and Controlled Flow Nozzles at Off-Design

Turbokoneet ja etenkin höyryturbiinit ovat usein suunniteltu ja optimoitu toimimaan tietyssä toimintapisteessä jossa häviöt on minimoitu ja hyötysuhde maksimoitu. Joissakin tapauksissa on kuitenkin tarpeellista käyttää turbiinia toimintapisteen ulkopuolella. Tällöin turbiinin läpi virtaava massavirta muuttuu ja yleensä heikentää hyötysuhdetta. Turbokoneiden suorituskykyä voidaan parantaa käyttämällä kolmidimensionaalisesti muotoiltuja siipiä. Työssä on vertailtu laskennallisesti kahta kohtuullisesti muotoiltua suutinta (Compound lean ja Controlled flow) niiden suunnitellun toimintapisteen ulkopuolella. Kolmas suutin, ilman kolmidimensionaalista muotoilua on mukana vertailukohteena. Suutinten suorituskykyä tutkitaan laskennallisen virtausmekaniikan avulla olosuhteissa, jotka ovat toimintapisteen ulkopuolella. Virtauksen muutoksia tutkitaan kokonaispainehäviön, isentrooppisen hyötysuhteen ja virtauspinnan yhdenmukaisuuden avulla. Virtauspintoja verrataan ulosvirtauskulman, massavirran ja toisiovirtausvektoreiden jakauman avulla. Erot suutinten suorituskykyvyssä korostavat ylikuormalla. Kun massavirran arvoa on kohotettu eniten, Compound lean suuttimilla hyötysuhde laskee Controlled flow suuttimeen verrattuna vähemmän. Alikuormalla, kun massavirran arvoa lasketaan, erot suuttimien suorituskyvyssä pienenevät ja tutkittujen suuttimien ulosvirtaus on samankaltainen.

STYREENI-BUTADIEENILATEKSIN VALMISTUS EMULSIOPOLYMEROIN-NILLA JA LATEKSIN VISKOSITEETTIIN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT.

Työn tavoitteina oli kirjallisuusosassa selvittää emulsiopolymeroinnin perusperiaatteet ja lateksien viskositeettiin vaikuttavat tekijät. Kokeellisessa osassa selvitettiin eräiden kaupallisten lateksien viskositeettiin vaikuttavia tekijöitä. Tutkittujen kaupallisten lateksien viskositeettien riippuvuudelle kuiva-ainepitoisuudesta saatiin tulokset, jotka ovat melko hyvin yhtäpitäviä kirjallisuudesta saatujen tulosten kanssa. Tutkitut lateksit erosivat lähinnä maksimaalisen polymeeripartikkelin tilavuusosuuden kohdalla kirjallisuudesta saaduista arvoista. Tämän todettiin johtuvan sähköisen kaksoiskerroksen ja partikkelin pintaan kiinnittyneiden ryhmien vaikutuksesta. Tämä tulos varmentui elektrolyyttipitoisuuden vaikutusta selvitettäessä. Elektrolyyttilisäys laski lateksien viskositeetteja ja pienensi lateksien välisiä viskositeettieroja. Lateksin pH:n nostolla oli selvästi viskositeettia kasvattava vaikutus. Tämä johtuu osaltaan myös sähköisen kaksoiskerroksen kasvamisesta happoryhmien ionisoituessa. Latekseja toisiinsa verrattaessa havaittiin selkeästi karboksyylihapon ja initiaattorista peräisin olevien happoryhmien määrän vaikutus lateksin viskositeetin muutokselle. Paljon karboksyylihappoa ja initiaattoria sisältävien lateksien viskositeetti muuttui selvästi voimakkaammin pH:n muuttuessa. Latekseissa havaittiin myös ero heikkojen karboksyylihapporyhmien ja vahvojen initiaattorista peräisin olevien happoryhmien ionisoitumisen välillä. Vahvat happoryhmät ionisoituivat matalammassa pH:ssa kuin vahvat ja nostavat näin myös viskositeettia matalammassa pH:ssa kuin karboksyylihapporyhmät. Anionisen emulgaattorin lisäyksellä ei havaittu olevan kovinkaan suurta vaikutusta viskositeettiin. Partikkelikoon vaikutusta voitiin tutkia ainoastaan prosessista saadun mittausaineiston avulla. Partikkelikoon vaikutukset peittyivät suurelta osin muiden tekijöiden alle. Ainoastaan yhdelle lateksityypille saatiin selkeä riippuvuus partikkelikoon ja viskositeetin välille. Riippuvuus noudattaa kirjallisuudesta saatuja tietoja eli partikkelikoon kasvaessa viskositeetti laskee. Myös lateksin viskositeetin riippuvuus käytetystä leikkaus-nopeudesta noudattaa hyvin kirjallisuudesta saatuja tuloksia. Lateksin viskositeetti laskee leikkausnopeuden kasvaessa.

Sterolin valmistus selluprosessin yhteydessä

Työssä tutkittiin UPM-Kymmene Oyj Kaukaan kemiallisella tehtaalla käytössä olevia steroliprosesseja. Steroleita erotetaan sulfaattiselluloosan keitossa syntyvasta suovasta uutetusta neutraaliainejakeesta. Neutraaliaine sisältää β-sitosterolia, α-sitosterolia ja kampesterolia yhteensä noin 20 p-%. Primal-laadun valmistus perustuu neste-nesteuuttoon sekä kiteytykseen ja Ultra-laadun kaksivaiheiseen suorakiteytykseen. Työn kirjallisessa osassa perehdytään sterolien kemiaan sekä neste-nesteuuttoon ja kiteytykseen erotus- ja puhdistusmenetelminä. Laboratoriokokeissa tutkittiin kolmen eri alkoholin ja kahden eri hiilivetyliuottimen soveltuvuutta Primal-sitosterolin uuttoon ja kiteytykseen. Lisaksi tutkittiin liuotinseoksen vesipitoisuuden vaikutusta. Tavoitteena oli löytää uuttoliuottimien koostumus, jolla uuton sterolisaanto ja sterolikiteiden puhtaus olisivat mahdollisimman korkeat. Havaittiin, että uuton sterolisaanto voitiin maksimoida pitämällä uuttoalkoholin vesipitoisuus niin alhaisena, että faasit juuri ja juuri erottuvat toisistaan. Laboratoriokokeissa saatujen tulosten perusteella tehtiin tehdasmittakaavan koeajo Primal-sitosterolin valmistuslaitteistolla UPM-Kymmene Oyj Kaukaan kemiallisella tehtaalla. Talloin uutossa saavutettiin noin 50 %:n sterolisaanto. Ultra-sitosterolin laboratoriomittakaavaisissa kiteytyskokeissa vertailtiin neljän eri alkoholin ja kahden muun orgaanisen liuottimen soveltuvuutta kiteytysliuoksen komponenteiksi. Lisaksi tutkittiin vesipitoisuuden liuotinseoksen vaikutusta. Tarkoituksena oli löytää se liuotinkoostumus, jolla sterolikiteiden saanto ja puhtaus olisivat mahdollisimman korkeat. Sopivalla kiteytysliuoksen koostumuksella saavutettiin melko hyvä sterolisaanto ja lähes 98 %:n puhtaus.

Ristikkotorniprojektin jälkiseuranta sekä valmistus-, kuljetus- ja asennusnäkökohdat massiivisen tornin suunnittelussa

Tässä työssä tutkittiin jälkiseurantana putkipalkkirakenteisen ristikkotornin rakennusprojektia. Tutkimuksen kohteena oli suomalaiselle öljynjalostamolle vuonna 1992 rakennettu vapaastiseisova 105 m korkea soihtutorni. Työn tarkoituksena oli tutkia teräsrakennekokonaisuutta toisaalta suunnittelun ja lujuuslaskennan, toisaalta valmistuksen, kuljetuksen ja asennuksen kannalta. Lisäksi työssä etsittiin soihtutornin vaihtoehtoisia rakenneratkaisuja. Esisuunnittelun tuloksena syntyneitä rakenteita verrattiin vuonna 1992 toteutettuun rakenteeseen. Toteutetun ristikkomaston lujuusominaisuuksia arvioitiin käymällä läpi tehdyt lujuuslaskelmat ja selvittämällä mm. rakenteen eri kohdista mitoituksen tasaisuus. Havaittiin, että rakenteen lujuuden käyttöaste vaihteli 0,7:n ja 0,9:n välillä 72 m:n korkeuteen asti. Tästä ylöspäin käyttöasteet olivat pienempiä. Konepajavalmistuksen, kuljetusten ja asennustöiden onnistumista tutkittiin haastattelemalla sekä konepajan että tilaajan edustajia. Ylöspäin kapeneva rakenne osoittautui lujuusopillisesti järkeväksi, mutta valmistusteknisesti vanhanaikaiseksi. Massiivisten ristikkotornien kuljetus- ja nostomahdollisuuksia tutkittiin selvittämällä lainsäädännön asettamat rajoitukset ja käsikirjojen antamat ohjeet. Lisäksi haastateltiin erikoiskuljetuksia ja -nostoja suorittavan yrityksen edustajaa. Uusien rakenneratkaisujen suunnittelussa korostettiin pitkälle vietyä osavalmistusta sekä kuljetus- ja nostomahdollisuuksia. Uusista tornivaihtoehdoista tutkittiin tarkemmin massiivisista pyöreistä putkipalkeista tehty torni, joka on rakenteeltaan Vierendeel-kehän sovellutus. Rakenne on 62 % painavampi kuin vuonna 1992 toteutettu soihtutorni, mutta silti 9 % halvempi. Uuden rakenteen valmistusystävällisyys on merkittävästi parempi kuin vanhan.

Radiaalikompressorin juoksupyörän valmistus koneistamalla

Työssä on tarkasteltu radiaalikompressorin juoksupyörän valmistamista koneistamalla viisiakselisella työstökoneella sekä vertaillaan sitä muihin valmistustapoihin. Lisäksi työssä on esitelty lyhyesti viisiakselisessa koneistamisessa käytettäviä työkaluja ja juoksupyörien materiaaleja.

CityCabin itsekantavan hiilikuitukorin valmistus

Tässä insinöörityössä käydään läpi Stadiassa syksyllä 2006 valmistuneen konsepti-auto CityCabin itsekantavan hiilikuitukorin suunnittelu- ja valmistusprosessi. CityCabin itsekantava hiilikuitukori koostuu viidestä osasta. Eri osat on valmistettu Sprint CBS hiiilikuidusta ja niiden liitoksissa on käytetty liima- ja pulttiliitoksia sekä laminointia. CityCabin itsekantava hiilikuitukori on suunniteltu käyttämällä Catia-mallinnusohjelmistoa ja Algor-lujuuslaskentaohjelmistoa. Itsekantava hiilikuitukori on suunniteltu kolariturvalliseksi nykystandardien mukaan.Työn tavoitteena oli hiilikuitukorin valmistuksen valmistuskustannuksien pienentäminen, käsinlaminoinnin vähentäminen, uuteen valmistusmenetelmään tutustuminen, valmistettavien kappaleiden tasainen laatu sekä aikataulussa pysyminen. Tässä opinnäytetyössä painopiste on enemmän hiilikuituosien valmistuksessa ja korin kasaamisessa. Eri työvaiheet on käyty hyvin tarkasti läpi. Työn tuloksena syntyi CityCabin itsekantava hiilikuitukori, joka on valmistettu komposiittialan uusimpia valmistusmenetelmiä hyödyntäen. Hiilikuitukori pysyi annetuissa toleransseissa ja se täytti sille asetetut vaatimukset. Sprint-hiilikuidun valmistus tekniikoista saatiin paljon uutta hyödyllistä tietoa, mutta on tehtävä vielä paljon kokeita ennen kuin tästä uudesta materiaalista saadaan kaikki hyöty irti.

Sitoutumiskykyisemmän TMP-massan valmistus

Tämän työn tavoitteena oli selvittää TMP-massan lujuusominaisuuksien parantamismahdollisuuksia jauhatuksen keinoin. Tarkastelun kohteena olivat rejektijauhatuksen eriyttäminen päälinjasta, päälinjan ajotapojen vaikutukset massan laatuun sekä energiansäästöterien testaus. Erillisen rejektijauhatuksen pilot kokeiden myötä oli havaittavissa, että erillisjauhettu rejekti itsessään oli todella pitkäkuituista ja hyvät lujuusominaisuudet omaavaa massaa. Koeajo kuitenkin osoitti, että 9 % annostelu määrä päälinjan akseptimassaan ei riitä nostamaan valmiin massaseoksen lujuusominaisuuksia. Eriytetty rejektijauhatus voi kuitenkin parantaa prosessin hallittavuutta ja mahdollistaa tuotantotason noston. Päälinjan ajotavanmuutoskokeiden tulosten myötä voitiin havaita, että 300 t/d tuotantotaso tuotti kuidunpituuksiltaan, lujuuksiltaan ja tikkupitoisuuksiltaan parempaa massaa kuin 270 t/d tuotantotaso. Samaan aikaan tapahtunut bulkin lasku oli siedettävällä tasolla huomioitaessa vetolujuudessa tapahtuva parannus. Ajotavanmuutoskokeet osoittivat myös sen, että pienellä ensimmäisen ja toisen jauhatusvaiheen kuormitussuhteiden muutoksella on saavutettavissa parannusta sekä veto- että repäisylujuudessa, bulkissa tapahtuvien muutosten pysyessä siedettävällä tasolla. Tähän tulokseen päästiin löysäämällä ensimmäisen vaiheen jauhinten teräväliä kymmenyksellä ja vastaavasti tiukkaamalla toisen vaiheen jauhinten teräväliä niin, että jauhatuksen kokonaisenergianominaiskulutus pysyi vakiotasolla. Energiansäästöterien testauksessa havaittiin, että terien avulla on mahdollista säästää jauhatukseen kuluvassa energiassa noin 0,15 – 0,2 MWh/t. Saavutettavissa oleva energiansäästö ei kuitenkaan ole riittävä kompensoimaan massan laadun heikkenemistä, sillä energiansäästöterien myötä massan bulkki, kuidunpituus sekä veto- ja repäisylujuus laskivat verrattaessa niiden tasoon käytettäessä normaaliteriä.

Tasolohkolinjan läpäisyaikojen tarkastelu ja kehittäminen Lean management periaatteita soveltaen

Diplomityön tavoitteena oli Aker Yardsin Turun telakan tasolohkolinjan läpäisyajan parantaminen. Työssä selvitettiin lohkotehtaan nykyinen läpimenoaika ja pyrittiin parantamaan sitä Lean management periaatteita soveltaen. Työssä suoritettiin perusteellinen työntutkimus yhdessä työnjohdon kanssa, jossa selvitettiin eri työvaiheiden läpimenoajat ja työtunnit. Tuloksista löydettiin kolme selvää kehityskohdetta, joilla saadaan nykyistä läpimenoaikaa ja alihankintakustannuksia pienemmäksi. Nämä kehityskohteet olivat jäykkääjien asennuksen ja hitsauksen parantaminen, myynnin jälkeisten töiden minimointi sekä nostotukien asennuksen tehostaminen. Lisäksi tutkimustyön ohella havaittiin neljäs kehityskohde, osavalmistuksen ajoittaminen oikeaan aikaan. Tämä ei tullut ilmi tutkimustuloksista vaan ihmisiä haastattelemalla. Kehityskohtien tunnistamisen perusteella luotiin investointiehdotus jäykkääjien toiminnan tehostamiseen, sekä uusia toimintatapoja myynnin jälkeisten töiden minimoimiseksi ja nostotukien asennuksen tehostamiseksi. Osavalmistuksen ajoittamisella oikeaan aikaan, pyritään tehostamaan toimintaa lohkonkoontipaikalla.