Practical Solutions for Increased Safety in Paper Mill Operations

Tämä diplomityö käsittelee työterveys- ja työturvallisuushallinnan (TTT) sekä ympäristönsuojelun ongelmia ja riskejä, joita tehdasalueen toiminnanharjoittaja kohtaa ulkoistaessaan tehdastoimintojaan ja siirtyessään käyttämään 24 h ulkoisia kunnossapitopalveluja. Teoriaosa selventää ulkoistukseen liittyviä lainmukaisia määräyksiä ja vaatimuksia koskien terveyden, turvallisuuden ja ympäristöongelmien hallintaa sellu-, paperi- ja kartonkitehtaissa Euroopassa, Yhdysvalloissa ja Suomessa. TTT-toiminnan tason sekä ympäristönsuojelun tason mittaamisen ongelmat tuodaan esille. Olemassa olevia kansainvälisiä TTT-johtamisjärjestelmien ja ympäristöjärjestelmien standardeja, riskien hallintatyökaluja ja ohjelmia esitellään lyhyesti. Käytännön osa toteutettiin tapaustutkimuksena, jonka kohteena oli Äänekosken tehdaskombinaatti ja kemianteollisuuden laitos, Noviant CMC Oy. TTT-hallintatoimien ja ympäristönsuojelun ongelmia tutkitaan tehdastoimintoja ulkoistettaessa. Integroidun johtamisjärjestelmän auditointimenettelyt, ulkoistuksen kohdealueet, pk-yrityksien riskien hallinta ja ulkoisten työntekijöiden turvallisuuskoulutus ovat erityisen tarkastelun alla. Käyttäen hyväksi kerättyä TTT- ja ympäristöaineistoa, suunniteltiin malli ja sisältöehdotus uudelle internet-selain tyyppiselle työkalulle TTT- ja ympäristöasioiden hallinnan avuksi. Työkalu on tarkoitettu palvelemaan Noviant CMC Oy:n eri sidosryhmien tarpeita. Diplomityön käytännön osa muodostaa pohjan JP MILLSAFE - pilottiprojektille, joka käynnistettiin internet-selain tyyppisen turvallisuuspalvelusovelluksen kehittämiseksi palvelemaan Äänekosken tehdaskombinaatin eri sidosryhmien tarpeita.

Product management in global sales operations

Työn tavoitteena oli määrittää myyntikonfiguraattorissa käytettävän tuotemallin yleinen rakenne. Ensin selvitettiin tuotemallin luomista ja konseptin suunnittelua kirjallisuuden ja asiantuntijoiden haastattelujen avulla. Asiantuntijoiden haastattelut toteutettiin vapaamuotoisesti kysymyslistaa apuna käyttäen. Tämän lisäksi työssä pohditaan sähköisen liiketoiminnan roolia sekä myyntikonfiguraattorin tulevaisuuden näkymiä. Diplomityössä käsitellään tuotemallia yleisellä tasolla. Toinen näkökulma käsittelee tuotemallia tietoteknisissä sovelluksissa käytettyjen menetelmien pohjalta. Tuotemallin muodostaminen aloitettiin asiakkaalle näkyvästä osasta eli myyntikonfiguraattorin ulkoasusta. Seuraava ongelma oli standardoida tuotetta ja tarjousta kuvaavat dokumentit globaalisti. Tähän ratkaisuun päädyttiin haastattelujen sekä asiantuntijoiden kokoontumisien pohjalta. Loppuosa diplomityöstä käsittelee myyntikonfiguraattorin asemaa kohdeyrityksen sähköisessä liiketoiminnassa sekä esittelee erään näkemyksen myyntikonfiguraattorin yhteenliittymästä asiakashallinta- ja tuotetiedonhallinta järjestelmiin. Diplomityössä saavutettiin asetetut tavoiteet: Myyntikonfigurattori yhtenäistää kohdeyrityksen hinnoittelua globaalisti, nopeuttaa tarjouksentekoprosessia, helpottaa uuden tuotteen lanseerausta ja standardoi tuotemallin globaalisti. Myyntikonfiguraattorin integrointi muihin tietojärjestelmiin tehostaa myynnin toimintoja. Haasteeksi jää loppukäyttäjien kannustaminen tehokkaaseen käyttöön sekä ylläpidon toteuttaminen. Ilman käyttäjiä ja heidän innostustaan voi projekti menettää johdon luottamuksen.

Tehtaan sisäisten materiaalivirtojen kehittäminen layoutsuunnittelun avulla

Työn tavoitteena oli kehittää tehtaan sisäisiä materiaalivirtoja layoutia muuttamalla ja materiaalinkäsittelyä parantamalla. Kehityksen seurauksena tulisi materiaalinkäsittelyn henkilökuntaa pystyä siirtämään tuotannon tehtäviin. Aluksi selvitettiin tehtaan toiminta, tuotteet ja prosessit, jonka jälkeen tehtiin layoutsuunnitteluun liittyvien teorioiden avulla kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia arviointeja materiaalivirroista. Arvioinneissa havaittiin layoutsuunnittelun kannalta tärkeät asiat sekä yhteydet osastojen/työpisteiden välillä, mikä oli lähtökohtana uudelle layoutsuunnitelmalle. Työ oli kaksivaiheinen. Ensimmäisessä vaiheessa kehitettiin tehtaan nykyisiä materiaalivirtoja muuttamalla nykyistä layoutia ja parantamalla materiaalinkäsittelyä. Muutos pyrittiin pitämään hyvin kevyenä ja nykyiseen layoutiin tehtiin kaksi perusratkaisua. Kummassakin perusratkaisussa saadaan koneiden siirroilla materiaalivirtojen kannalta tärkeät koneet etusijalle sekä lisää tarvittavaa varastotilaa. Lisätilan saaminen varastoille vähentää myös tarpeetonta materiaalinkäsittelyä. Toisessa vaiheessa suunniteltiin layout laajennettuun tehdastilaan. Ensisijaisena tavoitteena oli logistinen toimivuus. Laajennuksen layoutsuunnitelmassa määritettiin kvantitatiivisten ja kvalitatiivisten arviointien avulla osastojen paikat ja koot sekä mietittiin kunkin osaston yksityiskohtaisessa suunnittelussa huomioon otettavia asioita. Suunnitelma on lähtökohtana yksityiskohtaisille suunnitelmille. Tärkeää layoutin suunnittelussa ja toteuttamisessa on huomioida layoutin käyttäjien eli työntekijöiden mielipiteet.

Huoltoraportoinnin kehittämien sähköalan kunnossapitoyrityksessä

Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää ABB Service Oy:n tekemien huoltotöiden asiakkaille suunnattua raportointia tietojärjestelmän avulla hallittavaksi elektroniseksi kokonaisuudeksi. Työn perusteella havaittiin suurimmiksi kehityskohteiksi raporttien laadinnan nopeuttaminen ja niiden sisältämän informaation hyödyntäminen ennakoivan kunnossapidon tarpeisiin. Työtä varten tehtiin syksyllä 1998 haastattelututkimus ABB Service Oy:n asiakkaille ja muille ABB yhtiöille, jonka avulla selvitettiin eri osapuolten näkemät suurimmat ongelmat ja kehitystoiveet huoltoraportoinnissa. Työssä kartoitettiin ABB Service -yhtiöiden huoltotoiminnan laajuus ja raportoinnin tämänhetkinen toteutus sekä siinä ilmenneet kehitystarpeet. Työssä tutkitaan eri vaihtoehdot raportoinnin kokonaisuuden hallitsemiseksi tietokoneavusteisesti sekä tehdään ehdotus ja pilot-toteutus huoltoraportointitietojärjestelmästä. Raporttien hyötykäytön mahdollistamiseksi on ne tallennettava tietokantaan, johon myös ABB:n tuoteyhtöiden henkilöillä on pääsy. Asiakaspalvelun parantamiseksi on raportit toimitettava sähköisessä muodossa asiakkaalle mahdollisimman nopeasti huollon päätyttyä. Standardoimalla lisäksi raporttien ulkoasu, helpottuu raporttien käsittely niin asiakkaalla kuin ABB Service -yhtiöissäkin. Työn lopuksi tarkastellaan tietojärjestelmän jatkokehitysnäkymiä toteutustapaa ja -järjestystä silmällä pitäen.

Teholähdepiirilevyn suunnittelu akkukäyttöiseen laitteeseen

Teholähdepiirilevyn suunnittelu etenkin kooltaan pieneen akkukäyttöiseen laitteeseen on monivaiheinen suunnitteluprosessi. Teholähdetopologioiden valinta levylle määrää heti alkuunsa kuinka vakaata jännitettä levyllä voidaan tuottaa, kuinka suuria tehoja siitä voidaan ottaa, miten paljon häiriöitä levy tuottaa ympäristöönsä ja ennen kaikkea, kun akkukäyttöisestä laitteesta on kysymys, kuinka hyvään hyötysuhteeseen sillä voidaan päästä. Suunnittelun kannalta hakkuriteholähde on teholähdetopologioista vaativin. Tässä työssä paneudutaankin tarkemmin boost-hakkuriteholähteen suunnitteluun. Pelkkä hakkurin komponenttien mitoitus ei takaa teholähteelle parasta mahdollista toimintaa, vaan myös piirilevysuunnittelulla on suuri merkitys. Akkukäyttöisen laitteen teholähdepiirilevyn suunnittelu ei rajoitu yksinomaan teholähteiden suunnitteluun vaan levy sisältää usein myös muuta oheiselektroniikkaa, yleensä ainakin laitteen käynnistyselektroniikan sekä akun latausjärjestelmän. Etenkin akun latausjärjestelmän suunnittelu saattaa muodostua hyvinkin monimutkaiseksi tehtäväksi. Tässä työssä onkin tutkittu muutaman yleisimmän akkutyypin latausmenetelmiä. Työssä suunnitellaan myös käytännössä teholähdepiirilevy akkukäyttöiseen mittalaitteeseen. Levyn toimintaa tutkitaan erinäisin mittauksin, joilla pyritään selvittämään levyn heikkoudet. Näiden heikkouksien pohjalta levystä suunnitellaan paranneltu versio. Tällekin levylle tehdään samat mittaukset kuin edelliselle versiolle, joista selviää parannusten onnistuminen.

Metsäkoneen nostopuomin valmistuksen tehostaminen

Diplomityö käsittelee nostopuomin hitsauksen ja koneistuksen kehittämistä alihankinta-konepajassa. Työn tavoitteena on nostopuomin valmistuksen tehostaminen. Työssä kes-kitytään hitsauksen osalta tuotantolayoutin kehittämiseen, kaariaikasuhteen parantami-seen sekä hitsausmuodonmuutosten ehkäisyyn ja ennakointiin. Koneistuksessa keskity-tään tuotantolayoutin kehittämiseen sekä kappaleen kiinnittämiseen ja työkaluvalintoi-hin. Työn teoriaosa käsittelee hitsauksen ja koneistuksen seikkoja, jotka vaikuttavat valmis-tuksen tehokkuuteen. Lisäksi teoriaosassa perehdytään tuotantomuotoihin, tuotantojär-jestelmiin ja tuotannonohjaukseen. Käytännön osuudessa käsitellään niitä valmistuksen tehostamiskeinoja, jotka soveltuvat metsäkoneen nostopuomien sarjatuotantoon Jormet Oy:ssä. Työssä esitellään valmistuksen työvaiheet sekä selvitetään tuotannon ongelmakohdat ja pullonkaulat. Ongelmana tuotannossa on suuri jalostamattoman työn osuus, joka koos-tuu siirroista, nostoista, muodonmuutosten oikomisesta sekä koneistuksessa puomin kiinnittämisestä ja irrottamisesta. Layout muutokset, hitsauskiinnittimien ja pyörityslaitteiden kehittäminen sekä töiden ohjeistus nostavat kaariaikasuhdetta ja lyhentävät hitsausaikaa. Koneistuksessa layoutin ja kiinnittimen kehittäminen vähentävät jalostamattoman työn osuutta parantaen samalla koneistuksen tehokkuutta. Lastuamistehokkuus paranee oikeiden työkalu- ja parametri-valintojen avulla.

Suuren kapasiteetin paloittelusahakonseptin kehittäminen

Asiakkaat vaativat lisää kapasiteettia ja joustavuutta eli levylinjan paloittelusahan tapauksessa pieniä palakokoja. Vaatimukseen on lähdetty vastaamaan tuotekehitysprojektilla, jonka yksi osa-alue on uuden paloittelusahan konseptin kehitys. Konseptin kehityksen lähtökohtana on ajatus terien lukumäärän lisäämisestä, terien suunnan kääntämisestä levypinkan liikesuunnan myötäiseksi, sekä terien pitämisestä paikallaan levypinkan liikkuessa niiden läpi. Tässä työssä konseptin kehitykseen kuuluu purunpoistojärjestelmä, sahattujen hukkapalojen käsittely, murskaus ja poisto, sekä levypinkan siirtomenetelmä sahauskokonaisuuden läpi. Kirjallisuusosassa on paneuduttu puulevyjen ja pyörösahauksen teoriaan. Diplomityössä on tutkittu eri pohjaratkaisujen vaikutusta kapasiteettiin, sekä vaihtoehtoja paloittelusahan eri osa-alueiden ratkaisuiksi. Lisäksi on tutkittu murskauksen tehovaatimusta vertaamalla mitattuja arvoja laskettuihin arvoihin. Tutkimuksen otannan puitteissa todettiin laskettujen arvojen johtavan reiluun moottoreiden ylimitoitukseen.

Venttiili- ja toimilaitetehtaan tuotannon suunnittelu

Venttiili- ja toimilaitetehtaassa kokoonpannaan erilaisia venttiilityyppejä sekä toimi- laitteita. Koko Metso Automationin Helsingin tehtaiden tuotantotilanteen muuttuessa käynnistettiin kehitysprojekti, jonka tarkoituksena oli uudenaikaistaa venttiilien ja toimilaitteiden valmistus vastaamaan nykypäivän vaatimuksia. Laajamittaisen osa- valmistuksen ulkoistuksen ja tuotteiston muutoksen vuoksi tuotannon uudelleen- järjestäminen oli välttämätöntä. Diplomityön tarkoituksena oli suunnitella venttiili- ja toimilaitetehtaan layout sekä uutta tuotantotilannetta vastaavat toimintatavat. Haasteena oli kolmen hyvin erilailla toimivan tuotetehtaan yhdistäminen yhdeksi kokonaisuudeksi, jossa kunkin tehtaan parhaat toimintatavat yhdistyvät. Nykyinen tuotanto ja valmistusmäärät kartoitettiin ja analysoitiin, minkä jälkeen tuotannon suunnittelu uusiin tiloihin käynnistettiin. Työ jaettiin järjestelmällisesti osiin teorian ja käytännön osuuksien kesken siten, että teoria tukee työn käytännön- osuutta. Apuna käytettiin useita erilaisia materiaalivirtojen kartoitusmenetelmiä, lukuisia mittareita, selvityksiä, ennusteita ja erilaisia malleja tulevasta tuotannosta. Layout suunniteltiin käytössäolevaan tehdashalliin, mikä aiheutti runsaasti haasteita ja rajoitteita. Aikataulu tehtiin tarkasti siten, että muuttojärjestys lyötiin lukkoon, mutta kuormitustilanne ja koneiden siirrot aiheuttivat muutoksia aikataulussa. Tavoite tuotannon häiriöttömyydestä toteutui hyvin aikataulun kustannuksella. Käytännönosuudessa tarkasteltiin erityisesti kapasiteetin joustavuutta kuormituksen vaihdellessa sekä kehitettiin toimintatavat, joilla se hallitaan. Lisäksi tutkimuksen aikana käynnistettiin useita kehitysprojekteja työn tulosten pohjalta. Näitä olivat erilaiset varaston hallintaan sekä solujen itseohjautuvuuteen liittyvät asiat. Diplomityön tuloksena saatiin uusi layout sekä sitä tukeva uusi toimintatapa, solujen itseohjautuvuuden kehittäminen käynnistettiin, varastojen hallinnan osittainen ulkoistaminen aloitettiin. Lisäksi tuotannolle kehitettiin lukuisia seurantamittareita. Layoutprojekti toteutettiin loppuun diplomityön aikana

Modeling and manufacturability assessment of bistable quantum-dot cells

We have investigated the behavior of bistable cells made up of four quantum dots and occupied by two electrons, in the presence of realistic confinement potentials produced by depletion gates on top of a GaAs/AlGaAs heterostructure. Such a cell represents the basic building block for logic architectures based on the concept of quantum cellular automata (QCA) and of ground state computation, which have been proposed as an alternative to traditional transistor-based logic circuits. We have focused on the robustness of the operation of such cells with respect to asymmetries derived from fabrication tolerances. We have developed a two-dimensional model for the calculation of the electron density in a driven cell in response to the polarization state of a driver cell. Our method is based on the one-shot configuration-interaction technique, adapted from molecular chemistry. From the results of our simulations, we conclude that an implementation of QCA logic based on simple ¿hole arrays¿ is not feasible, because of the extreme sensitivity to fabrication tolerances. As an alternative, we propose cells defined by multiple gates, where geometrical asymmetries can be compensated for by adjusting the bias voltages. Even though not immediately applicable to the implementation of logic gates and not suitable for large scale integration, the proposed cell layout should allow an experimental demonstration of a chain of QCA cells.

The octagon, the hendecagon and the approximation of pi: the geometric design of the clypeus in the enclosure of Imperial cult in Tarraco

The ancient temple dedicated to the Roman Emperor Augustus on the hilltop of Tarraco (today’s Tarragona), was the main element of the sacred precinct of the Imperial cult. It was a two hectare square, bordered by a portico with an attic decorated with a sequence of clypeus (i.e. monumental shields) made with marble plates from the Luni-Carrara’s quarries. This contribution presents the results of the analysis of a three-dimensional photogrammetric survey of one of these clipeus, partially restored and exhibited at the National Archaeological Museum of Tarragona. The perimeter ring was bounded by a sequence of meanders inscribed in a polygon of 11 sides, a hendecagon. Moreover, a closer geometric analysis suggests that the relationship between the outer meander rim and the oval pearl ring that delimited the divinity of Jupiter Ammon can be accurately determined by the diagonals of an octagon inscribed in the perimeter of the clypeus. This double evidence suggests a combined layout, in the same design, of an octagon and a hendecagon. Hypothetically, this could be achieved by combining the octagon with the approximation to Pi used in antiquity: 22/7 of the circle’s diameter. This method allows the drawing of a hendecagon with a clearly higher precision than with other ancient methods. Even the modelling of the motifs that separate the different decorative stripes corroborates the geometric scheme that we propose.

Harjateräspulttien tuotannon kehitys eri kustannusympäristöissä

Työssä kartoitettiin eri kierteenvalmistusmenetelmät ja valittiin sopivin vaihtoehto harjateräspulttien kierteiden valmistukseen. Työssä painotettiin etenkin läpimenoaikaa ja työkalukustannuksia. Valitun menetelmän pohjalta suunniteltiin kolme eri automaatiotason tuotantosolua tuotteiden valmistukseen Suomessa ja Slovakiassa sekä laskettiin niiden investointikustannukset ja – hyödyt. Tuotannonsuunnittelussa otettiin huomioon myös muut pultin valmistusvaiheet kierteenvalmistuksen lisäksi sekä selvitettiin nykyisten prosessiparametrien tehokkuus. Työssä löydettiin nykyistä nopeampi ja työkalukustannuksiltaan halvempi menetelmä kierteiden valmistukseen. Myös nykyisiä prosessiparametreja saatiin nopeutettua. Työn pohjalta valittu tuotantosolu päätettiin toteuttaa käytännön testien onnistuessa.

Optical Character Recognition for Symbian OS

This Master's thesis addresses the design and implementation of the optical character recognition (OCR) system for a mobile device working on the Symbian operating system. The developed OCR system, named OCRCapriccio, emphasizes the modularity, effective extensibility and reuse. The system consists of two parts which are the graphical user interface and the OCR engine that was implemented as a plug-in. In fact, the plug-in includes two implementations of the OCR engine for enabling two types of recognition: the bitmap comparison based recognition and statistical recognition. The implementation results have shown that the approach based on bitmap comparison is more suitable for the Symbian environment because of its nature. Although the current implementation of bitmap comparison is lacking in accuracy, further development should be done in its direction. The biggest challenges of this work were related to developing an OCR scheme that would be suitable for Symbian OS Smartphones that have limited computational power and restricted resources.

Päivittäistavaravaraston keräystyön simulointi

Varastotuotannon keskeinen osa on keräystyö, joka edustaa joissain tapauksissa jopa 50 % logistiikan kustannuksista. Jo pienelläkin tehostamisella päästään huomattaviin säästöihin. Keräystyö on kuitenkin yksinkertaisesta perusajatuksesta huolimatta usein monimutkaisen prosessin osa, joka on vahvasti riippuvainen tietojärjestelmistä ja toimintamalleista. Tässä diplomityössä rakennetaan kaupan alan logistiikkapalvelujen tuottajalle simulaatio-ohjelmisto, jolla on mahdollista tutkia tietojärjestelmän tiettyjen parametrien ja varaston layoutin ja artikkelinsijoittelun vaikutuksia keräystyöhön. Työssä tarkastellaan myös tilaajayrityksen varaston uudelleen organisoinnin yhteydessä tehtyjen simulaatioiden tuloksia ja verrataan niitä käytännön toteutuneeseen tilanteeseen. Varaston uudelleen organisoinnin yhteydessä tehdyt simulaatiot osoittavat, että simulaatio-ohjelmistolla voidaan simuloida tilaajayrityksen varaston keräyseriä ja -lenkkejä kohtalaisen tarkasti, kun varaston artikkeleja siirretään keräysalueelta toiselle. Simulaattorilla oli mahdollista arvioida keräyserien tunnuslukujen muutosta ja keräysmatkojen muutoksia. Työn tilaajayrityksessä tehtiin simulaation tuottamien keräyserän rakenteiden ja suoritteiden muutosten pohjalta päätös kahden eri artikkelisijoittelu vaihtoehdon välillä. Muutoksen jälkeen mitatut tulokset osoittautuivat keräysaluekohtaisesti hyvin samansuuntaisiksi, kuin simulaattorin tuottamat tulokset.

Hitsaustuotannon tehostaminen robotisoinnin avulla

Tuotannon tehostaminen ja tätä kautta saavutettava lisäkapasiteetti ja yksikkökustannusten aleneminen ovat seikkoja, joita täytyy jatkuvasti miettiä, jotta yrityksen kilpailukyky markkinoilla pysyy hyvänä ja liiketoiminta kannattavana. Keinoja tuotannon tehostamiseen on useita, mutta tässä työssä on keskitytty hitsaavan yrityksen hitsaustuotannon kehittämiseen ja keinoina on käytetty lähinnä hitsauksen ja leikkauksen robotisointia. Myös tehokkaampien hitsausprosessien hyödyntämistä on käsitelty teoreettisella tasolla. Työn teoriaosuudessa on pyritty käsittelemään robotisointia kokonaisvaltaisesti hankintapäätökseen vaikuttavista tekijöistä aina robotin käyttöönottoon ja robotin toiminnan tehostamiseen asti. Robotisoinnilla saavutettavia hyötyjä ja robotisoinnin aiheuttamia vaatimuksia on käyty läpi, ja myös robotisoinnin taloudellisen kannattavuuden arviointikeinoja on esitelty. Työn käytännön osuudessa on käsitelty robotisointia GaV Group Oy:n tuotannon kannalta. Tuotteiden robotisoitua hitsattavuutta on arvioitu, ja robotisoituun hitsaukseen sekä tekniseltä että vuosivolyymiltään sopivia tuotteita on esitelty ja robotille kertyviä vuosittaisia käyttötunteja arvioitu. Näiden seikkojen pohjalta on arvioitu myös robotti-investoinnin kannattavuutta. Työn viimeisenä vaiheena on määritetty yrityksen tarpeisiin parhaiten sopivan robottisolun sisältö ja konkreettinen sijainti tehtaassa.

Design Process of Packaging Laboratory at Lappeenranta University of Technology

The layout design process of the packaging laboratory at Lappeenranta University of Technology is documented in this thesis. Layout planning methods are discussed in general. The systematic layout planning procedure is presented in more detail as it is utilised in the case of layout planning of the packaging laboratory. General demands for research laboratory are discussed both from the machine and product perspectives. The possibilities for commercial food processing in the laboratory are discussed from the point of view of foodstuff processing regulations and hygiene demands. The layout planning process is documented and different layout possibilities are presented. Different layout drafts are evaluated and one layout draft is developed to be the final layout of the packaging laboratory. Guideline for technical planning and implementation based on the final layout is given