Suorituskyvyn mittaaminen sahateollisuudessa

Diplomityön tarkoituksena oli rakentaa sahateollisuuteen sopiva suoritus kykymittaristo. Järjestelmästä tehtiin koko yrityksen kattava ja tasapainoinen järjestelmä, jota voidaan käyttää hyväksi johtamisessa, tiedottamisessa ja palautteen antamisessa. Apua suorituskyvyn analysointiin ja mittaamiseen pyrittiin saamaan suunnittelemalla myös strategiakartta, joka selventää suorituskyvyn taustoja. Aluksi esiteltiin suorituskyvyn mittaamista ja strategiakarttoja käsittelevää kirjallisuutta. Itse järjestelmän suunnittelu lähti liikkeelle yrityksen visiosta, strategiasta ja menestystekijöistä. Niiden perusteella valittiin viisi seurattavaa suorituskyvyn osa-aluetta ja niihin kuhunkin omat mittarit. Nämä viisi osa aluetta otettiin mukaan myös, kun strategiakartta visualisoitiin. Koekäytön jälkeen järjestelmä otettiin virallisesti käyttöön. Tutkimuksessa havaittiin, että pienillä ja keskisuurilla sahoilla on suorituskyvyn analysointijärjestelmän suunnittelussa otettava huomioon erityisesti raaka aineeseen liittyvät tekijät, koska raaka-aine on merkittävä kustannustekijä ja sen saatavuus on välillä epävarmaa. Strategiakartta selkeytti kohdeyrityksen visiota ja strategiaa. Strategiakarttaa voidaan myöhemmin hyödyntää kehityskeskusteluissa. Yrityksessä koettiin jo pelkkä suunnitteluprosessi hyödylliseksi, mutta järjestelmän toimivuus voidaan havaita vasta myöhemmin, kun tuloksia on kerätty pidemmältä ajalta. Järjestelmää pitää kehittää ja parantaa sekä tuloksia pitää analysoida, jotta järjestelmästä lopulta saadaan hyöty irti. Yrityksessä uskotaan, että järjestelmällä saavutetaan myöhemmin hyviä tuloksia

Röntgenillä mitattujen tukin laatutietojen analysointi metsäjärjestelmän erätietojen suhteen

Röntgentekniikkaa hyödyntävä tukkien laaduttaminen on mandollistanut raaka-aineen tehokkaamman hyötykäytön. Puun viat ja ominaisuudet voidaan havaita röntgentekniikkaa käyttäen ennen raaka-aineen jatkojalostamista., näin raaka-aine voidaan hyödyntää mandollisimman hyvin sen ominaisuuksien perusteella. Diplomityö on tehty Stora Enso -konserniin kuuluvalle Stora Enso Timberille. Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on ollut analysoida Honkalanden sahan röntgenin mittaamia laatutietoja. Tavoitteena oli selvittää, voiko laatutietojen perusteella määrittää leimikkokohtaisia laatueroja eri maantieteellisille alueille tai kasvupaikkatyypeille.

Toimialamuutos ja trendien mukaiset mahdollisuudet yhteistyön avulla – kuitu- ja lastulevyteollisuus

Tämä tutkimus tarkastelee toimialamuutosta kuitu- ja lastulevyteollisuuden näkökulmasta. Metsäteollisuus elää Suomessa murroskautta, johon tarvitaan nopeasti radikaaleja ratkaisuja. Uusia mahdollisuuksia tulisi pohtia, tutkia ja luoda yli toimialarajojen yhteistyössä muiden tahojen kanssa. Tutkimus on tulevaisuudentutkimus ja tutkimus rajattiin kolmen teeman ympärille: raaka-aine, ympäristö ja terveys. Teemojen muodostamisessa huomioitiin kohdeyritysten, Puhos Board Oy:n ja Suomen Kuitulevy Oy:n, lähtötilanteet yhdistämällä ne yrityksille oleellisiin ja potentiaalisiin trendeihin ja signaaleihin. Tutkimuksen empiirinen osio muodostui innovaatiosessiosta, johon osallistui 29 henkilöä. Keskeiset tulokset tutkimuksesta olivat, että mielikuvat kuitu- ja lastulevyteollisuudesta ovat heikot ja kuluttajiin pitäisi saada parempi kosketus. Trendien huomioiminen liiketoiminnassa tuo teollisuuden lähemmäksi kuluttajaa. Trendejä voisi myötäillä esimerkiksi lisäämällä tarkoituksenmukaisen ainesosan tuotteeseen. Kohdeyritysten tulisi miettiä mihin toimialaan kuitu- ja lastulevyteollisuus oikeastaan kuuluu, jolloin koko liiketoiminnan suuntaa voitaisiin muuttaa. Apua liiketoiminnan suunnan muuttamiseen saa innovaatioverkoston kautta.

Fosforin kierron sulkeminen systeemi-innovaationa, case: Biomeri Oy

Phosphorus is a vital raw material but there is a threat that world's phosphorus reserves will diminish. It is essential to utilize phosphorus in order to feed world's population. Nevertheless phosphorus consumption causes some severe environmental problems. To solve these problems a large-scale change such as system innovation is required. System innovation is structural transition which influence on many interest groups and their interactions. One of the most potential solutions lie on phosphorus recovery. Unfortunately recovery faces many social barriers. This study examines case -company Biomeri Oy, because this company has developed an environmental innovation which meets the same problems as phosphorus recovery.

Lämpöyrittäjäkonsepti biotuotteelle

Fossiilisista polttoaineista aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä yritetään vähentää muun muassa lisäämällä uusiutuvien polttoaineiden käyttöä. Kiinteän biomassan ominaisuudet eroavat fossiilisesta kivihiilestä kuitenkin niin paljon, ettei biomassalla voida suoraan korvata kivihiiltä. Biomassan lämpökäsittely muuttaa sen ominaisuuksia kivihiilen kaltaiseksi, jolloin sillä on mahdollista korvata kivihiiltä. Tässä diplomityössä on tutkittu biomassan lämpökäsittelyä eli torrefiointia. Työn lähtökohtana on luoda pohjaa liikeidealle, jossa torrefioitua biomassaa tuotetaan pienissä lämpölaitoksissa lämmöntuotannon ohella. Työ sisältää laboratoriokokeita, joissa tarkastellaan käytännön kokeilla biomassan torrefioinnissa tapahtuvia ominaisuuksien muutoksia. Biomassan torrefiointiin suunnitellaan lisäksi pientä koelaitetta, jonka kokoa on mahdollista suurentaa jatkossa lämpölaitoskokoluokkaan asti. Torrefioidun biomassan tuotantokustannuksia on tarkasteltu laiteinvestointien, raaka-aine- sekä käyttökustannuksien kautta. Laboratoriokokeiden perusteella on saatu tuloksia optimaalisista toiminta-arvoista lämpökäsittelymenetelmille. Lämpöyrittäjälle on luotu perustoiminta-ajatus torrefioidun biomassan tuotannolle, jossa on tarkasteltu myös tuotannon kannattavuutta. Tämä työ antaa pohjaa aiheen jatkotutkimukselle ja -kehitykselle.

Nopeaan pyrolyysiin perustuvan bioöljyn tuotantolaitoksen liiketoiminnallinen malli ja kannattavuuslaskenta Savonlinnan seudulla

Pyrolyysiöljy on biomassasta nopealla hapettomalla lämpökäsittelyprosessilla valmistettavaa nestemäistä polttoainetta. Kasvavien uusiutuvan energian käyttötavoitteiden myötä pyrolyysiöljystä on tullut varteenotettava vaihtoehto fossiilisille polttoöljyille. Suurimmat käytön haasteet ovat alhainen lämpöarvo, happamuus ja korkeahkot kiintoainepitoisuudet verrattuna fossiilisiin polttoöljyihin. Nämä haasteet ovat kuitenkin ratkaistavissa. Työssä tarkasteltiin bioöljyn tuotantolaitoksen liiketoiminnallista mallia ja kannattavuutta Savonlinnan seudulle sijoitettuna. Tätä varten selvitettiin alueellinen raaka-aineen saatavuus ja hinta, sekä potentiaaliset markkinat pyrolyysiöljylle. Kannattavuuslaskentaa varten luotiin exel – pohjainen laskentatyökalu, jolla laskettiin pyrolyysiöljyn tuotannon omakustannushinnat ja kannattavuudet eri laitosvaihtoehdoille. Saaduille tuloksille tehtiin herkkyysanalyysi, jolla selvitettiin merkittävimmät kannattavuuteen vaikuttavat tekijät. Laskettujen tulosten perusteella pienemmät 100 BDMTPD (Bone Dry Metric Ton per Day) tuotantolaitokset eivät ole kannattavia investointeja. Suuremmat 400 BDMTPD tuotantolaitokset ovat kannattavia, kunhan raaka-aine saadaan kohtuulliseen hintaan ja investointikustannukset pysyvät kurissa.

Surface chemistry of fibres and vessel elements in chemical and recycled pulps

Den viktigaste råvaran i papperstillverkning är pappersmassa. Massan innehåller (ved)fibrer men också finmaterial och andra typers (ved)celler, så som kärlceller. Hur dessa komponenter beter sig under arkformationen i pappersmaskinen eller hur de bidrar till egenskaperna hos det färdiga pappret avgörs till stor del av massakomponenternas ytkemiska sammansättning, fysiska struktur och mängden joniserbara grupper på ytan. I denna avhandling studerades ytegenskaperna hos fraktionerade kemiska massor och returfibermassor med avancerade analystekniker. Rester av avfärgningskemikalier identifierades på både returfibrer och på kärlceller. Dessa kan påverka arkformationen och arkstyrkan på returfiberpapper. Kärlcellernas cellväggsstruktur visade sig skilja sig från fibrernas. Resultaten kan främja utvecklingen av returfiberprosessen och användningen av kärlcellsrika lövvedsmassor.

Syntyykö Suomeen puulaaksoja - Suomen puutuoteteollisuuden pk-yritysten tila ja tulevaisuus

Metsäteollisuus on tullut Suomeen ulkomaisen pääoman ja tietotaidon avulla vajaat kaksisataa vuotta sitten. Se on toiminut melkein koko jatkosodan jälkeisen ajan suojatussa ympäristössä ja ulkomaisesta kilpailusta riippumattomassa toimintaympäristössä. Kuten Porter ja muut ovat todistaneet, tällainen toimintaympäristö ei kehitä kansainvälisesti kilpailukykyistä teollisuutta globaaleilla markkinoilla. Liittyminen Euroopan unioniin ja sittemmin Euroopan rahaliittoon saattoi puunjalostusteollisuuden täysin uudenlaiseen kilpailutilanteeseen. Sama tapahtui myös alan pk-yrityksille, jotka olivat joutuneet toimimaan heikosti kilpailluilla raaka-ainemarkkinoilla. Tutkimus on tulevaisuudentutkimus, jossa tutkimusongelmia lähestytään kolmen teorian avulla. Porterin klusteriteoria tarjoaa mahdollisuuden arvioida metsäteollisuutta sekä kokonaisuutena että toimivana monimuotoisena organisaationa, jossa kustannukset ja hinta muodostuvat arvoketjun toimijoiden osakustannuksista. Bionomiateoria eli darvinistinen talousteoria testaa suomalaisen puunjalostusteollisuuden pk-yritysten kilpailukykyä ja paineita hakeutua edullisemmille toiminta- alueille. Evoluutioteoria tarkastelee sukupolvenvaihdoksen problematiikkaa. Sukupolvenvaihdoksen onnistuminen muodostuu puutoimialan elämän ja kuoleman kysymykseksi. Tämä on etenkin pk-yrityksiä kohtaava ongelma. Asiaa selvitettiin Mauno Rintalan suorittamalla kyselytutkimuksella Puuteollisuusyrittäjien jäsenistön keskuudessa. Ongelma johtuu suurista sodan jälkeen syntyneistä ikäluokista. Nämä vuosina 1945– 50 syntyneet ovat siirtymässä eläkkeelle vuosien 2005 ja 2015 välillä. Kyseisissä ikäluokissa yritystiheys on noin kaksi kertaa suurempi kuin sen jälkeisissä ikäluokissa. Suoritetun kyselyn sekä muiden suomalaisten ja kansainvälisten tutkimusten perusteella näyttää siltä, että eläkkeelle siirryttäessä vain noin 30 %:lla yrityksistä on jatkaja tiedossa suvusta tai lähipiiristä. Tämä merkitsee sitä, että 70 % eläköityvän ikäluokan omistamista yrityksistä poistuu pysyvästi markkinoilta. Suomessa poistuma merkitsee noin 40 % koko yritysvarannosta eli noin 80 000 yritystä. Tilastot toimivien yritysten määrästä ovat kuitenkin hyvin ristiriitaisia, joten todellista määrää on mahdoton arvioida. Noin suuren määrän poistuminen markkinoilta uhkaa jo hyvinvointivaltion perusrakenteita. Tutkimustulos edellyttää nopeita toimenpiteitä teollisten pkyritysten pelastamiseksi ja säilyttämiseksi Suomessa. Sukupolvenvaihdoksen onnistuminen on tässä prosessissa ensiarvoisessa asemassa. Kaikkien edellä mainittujen yritysten poistuminen markkinoilta edellyttäisi noin 400 000 uuden yrityksen perustamista, koska ainoastaan noin 20 % yrityksistä selviää ensimmäiset kolme vuotta. Tutkimukseen perustuen esitetään prosessimalli sukupolvenvaihdoksen suorittamiseksi. Suomen tärkeimmissä kilpailijamaissa valtioiden metsäomistus on määräävässä asemassa. Meillä metsät ovat yksityisessä omistuksessa ja vain pieni osa valtion omistuksessa. Puumarkkinat toimivat markkinatalouden ehdoilla ilman valtion ohjausta. Ongelmaksi on kehittymässä puun saanti. Metsänomistus on sukupolvien myötä hajaantunut hyvin pieniksi metsälöiksi. Nykyiset metsänomistajat asuvat kaupungeissa ja ovat pääosin palkkatyössä. He eivät ole samalla tavoin riippuvaisia puutuloista kuin heidän esi-isänsä. Metsäverotuksen uudistuminen lisää puun saannin epävarmuutta. Se on muuttumassa pinta-alaverotuksesta puun myynnin verotukseen. Puun myynti on vilkasta ennen järjestelmien vaihtumista ja vähäisempää sen jälkeen. Myös näitä ongelmia on pyritty ratkomaan uudenlaisen metsänomistusmallin avulla. Puuteollisuus on hyvin vanha teollisuudenala. Raaka-aine muodostaa määräävän osan kustannuksista. Muutokset ovat hitaita ja todelliset innovaatiot pitkäkestoisia. Uusia innovaatioita tapahtuu harvoin. Kannattavuutta parannetaan tuoteprosessien ja arvoketjujen kehittämisen kautta. Yhteiskunnan osuus alan kehittämisessä ja säilyttämisessä on ratkaiseva. Asioiden moninaisuus tekee tutkimuksen vaikeaksi, mutta sitäkin tärkeämmäksi kansantalouden kannalta. Tällaisissa suurissa murroksissa korostuu kaikkien päättävien tahojen henkinen valmius ja tahto tehdä oikeita ratkaisuja oikeaan aikaan.

Ilmatislaamon vesijäähdytysjärjestelmän lämmönvaihtajien tehokkuuden vaikutus tislausprosessin hyötysuhteeseen

Sähköenergiankulutuksella on suuri merkitys kryogeenisessa ilman tislausprosessissa. Sähköenergiankulutus määrittää pääosan tuotetun kaasun tuotantokustannuksista, koska raaka-aine eli ympäröivä ilmakehä ei aiheuta taloudellisia kuluja. Vesijäähdytysjärjestelmä vaikuttaa tislausprosessin tehokkuuteen merkittävästi. Jäähdytysveden lämpötilalla on oleellinen merkitys tuotettujen kaasujen massavirtoihin ja kulutettavaan energiaan. Lisäksi jäähdytysveden lämpötila vaikuttaa laitoksen käytettävyyteen. Jäähdytysjärjestelmän tehokkuuteen vaikuttavat useat eri tekijät. Lähtökohtana lämmönsiirtoon vaikuttavista tekijöistä on saatavan jäähdytysveden lämpötila. Lämmönsiirtimien mitoituksella, likaantumisella ja virtausnopeuksilla on myös oleellinen merkitys ilman tislausprosessin lämmönsiirrossa. Tässä raportissa on kuvattu kryogeeninen ilman tislausprosessi ja syvennytty prosessin vesijäähdytysjärjestelmään. Raportissa lämmönsiirto pohjautuu ainoastaan laitoksen vesilämmönsiirtimiin ulkoisessa ja sisäisessä kierrossa. Raportti sisältää prosessikuvauksen, tutkimustietoa jäähdytysjärjestelmästä ja lämmönsiirrosta, koejärjestelyjen tulokset ja päätelmiä laitoksen jäähdytysjärjestelmän ja tuotannon yhteyksistä. Raportti perustuu kattavaan lähdemateriaaliin.

Hydrometallurgical recovery of valuable metals from secondary raw materials

Wastes and side streams in the mining industry and different anthropogenic wastes often contain valuable metals in such concentrations their recovery may be economically viable. These raw materials are collectively called secondary raw materials. The recovery of metals from these materials is also environmentally favorable, since many of the metals, for example heavy metals, are hazardous to the environment. This has been noticed in legislative bodies, and strict regulations for handling both mining and anthropogenic wastes have been developed, mainly in the last decade. In the mining and metallurgy industry, important secondary raw materials include, for example, steelmaking dusts (recoverable metals e.g. Zn and Mo), zinc plant residues (Ag, Au, Ga, Ge, In) and waste slurry from Bayer process alumina production (Ga, REE, Ti, V). From anthropogenic wastes, waste electrical and electronic equipment (WEEE), among them LCD screens and fluorescent lamps, are clearly the most important from a metals recovery point of view. Metals that are commonly recovered from WEEE include, for example, Ag, Au, Cu, Pd and Pt. In LCD screens indium, and in fluorescent lamps, REEs, are possible target metals. Hydrometallurgical processing routes are highly suitable for the treatment of complex and/or low grade raw materials, as secondary raw materials often are. These solid or liquid raw materials often contain large amounts of base metals, for example. Thus, in order to recover valuable metals, with small concentrations, highly selective separation methods, such as hydrometallurgical routes, are needed. In addition, hydrometallurgical processes are also seen as more environmental friendly, and they have lower energy consumption, when compared to pyrometallurgical processes. In this thesis, solvent extraction and ion exchange are the most important hydrometallurgical separation methods studied. Solvent extraction is a mainstream unit operation in the metallurgical industry for all kinds of metals, but for ion exchange, practical applications are not as widespread. However, ion exchange is known to be particularly suitable for dilute feed solutions and complex separation tasks, which makes it a viable option, especially for processing secondary raw materials. Recovering valuable metals was studied with five different raw materials, which included liquid and solid side streams from metallurgical industries and WEEE. Recovery of high purity (99.7%) In, from LCD screens, was achieved by leaching with H2SO4, extracting In and Sn to D2EHPA, and selectively stripping In to HCl. In was also concentrated in the solvent extraction stage from 44 mg/L to 6.5 g/L. Ge was recovered as a side product from two different base metal process liquors with Nmethylglucamine functional chelating ion exchange resin (IRA-743). Based on equilibrium and dynamic modeling, a mechanism for this moderately complex adsorption process was suggested. Eu and Y were leached with high yields (91 and 83%) by 2 M H2SO4 from a fluorescent lamp precipitate of waste treatment plant. The waste also contained significant amounts of other REEs such as Gd and Tb, but these were not leached with common mineral acids in ambient conditions. Zn was selectively leached over Fe from steelmaking dusts with a controlled acidic leaching method, in which the pH did not go below, but was held close as possible to, 3. Mo was also present in the other studied dust, and was leached with pure water more effectively than with the acidic methods. Good yield and selectivity in the solvent extraction of Zn was achieved by D2EHPA. However, Fe needs to be eliminated in advance, either by the controlled leaching method or, for example, by precipitation. 100% Pure Mo/Cr product was achieved with quaternary ammonium salt (Aliquat 336) directly from the water leachate, without pH adjustment (pH 13.7). A Mo/Cr mixture was also obtained from H2SO4 leachates with hydroxyoxime LIX 84-I and trioctylamine (TOA), but the purities were 70% at most. However with Aliquat 336, again an over 99% pure mixture was obtained. High selectivity for Mo over Cr was not achieved with any of the studied reagents. Ag-NaCl solution was purified from divalent impurity metals by aminomethylphosphonium functional Lewatit TP-260 ion exchange resin. A novel preconditioning method, named controlled partial neutralization, with conjugate bases of weak organic acids, was used to control the pH in the column to avoid capacity losses or precipitations. Counter-current SMB was shown to be a better process configuration than either batch column operation or the cross-current operation conventionally used in the metallurgical industry. The raw materials used in this thesis were also evaluated from an economic point of view, and the precipitate from a waste fluorescent lamp treatment process was clearly shown to be the most promising.

Yrityksen vaihto-omaisuustavoitteet kunnossapidon näkökulmasta

Varaosavarastoihin kohdistuu entistä enemmän samoja vaihto-omaisuuden hallinnan vaatimuksia kuin raaka-aine ja lopputuotevarastoihin. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten kunnossapito-organisaatio voi vastata näihin tavoitteisiin heikentämättä koneiden ja laitteiden teknistä käytettävyyttä ja lisäämättä riskiä tuotannon menetyksille. Kirjallisuudessa on esitetty suuri joukko eri lähtökohdista kehitettyjä analysointimalleja ja varastonpitopolitiikoita. Niiden avulla varaosia voidaan jakaa eri luokkiin ja niiden muodostamaa kokonaisuutta hallita. Teoriaosiossa on suoritettu kirjallisuuskatsaus käytetyimpiin menetelmiin ja tapaustutkimuksiin. Empiiriaosiossa menetelmien soveltuvuutta tutkittiin käytännössä. Tiedonkeruussa käytettiin case-yrityksen dokumentteja ja tietojärjestelmistä saatavaa tietoa, sekä havainnointia ja avoimia haastatteluita. Tutkimuksen tuloksena havaittiin merkittävä kehityspotentiaali, jonka hyödyntämiseksi saatiin määriteltyä tarpeisiin ja tutkimuksen lähtökohtana olleeseen viitekehykseen sopivat analysointi- ja varastonhallintamenetelmät. Varastokokonaisuuden hallintapolitiikka ehdotettiin lisättäväksi osaksi laatujärjestelmää. Sen avulla menetelmien johdonmukainen noudattaminen ja ohjeiden ajan tasalla pitäminen toteutuvat myös käytännössä.