Production planning and optimization of a pulp mill: introduction of the optimisation based scheduling software for pulp industry

The objective of this project was to introduce a new software product to pulp industry, a new market for case company. An optimization based scheduling tool has been developed to allow pulp operations to better control their production processes and improve both production efficiency and stability. Both the work here and earlier research indicates that there is a potential for savings around 1-5%. All the supporting data is available today coming from distributed control systems, data historians and other existing sources. The pulp mill model together with the scheduler, allows what-if analyses of the impacts and timely feasibility of various external actions such as planned maintenance of any particular mill operation. The visibility gained from the model proves also to be a real benefit. The aim is to satisfy demand and gain extra profit, while achieving the required customer service level. Research effort has been put both in understanding the minimum features needed to satisfy the scheduling requirements in the industry and the overall existence of the market. A qualitative study was constructed to both identify competitive situation and the requirements vs. gaps on the market. It becomes clear that there is no such system on the marketplace today and also that there is room to improve target market overall process efficiency through such planning tool. This thesis also provides better overall understanding of the different processes in this particular industry for the case company.

Controlling and Assessment Indirect Spend – Case Study from Beverage Industry

Over the past decades, companies’ interest in controlling indirect sourcing process has increased. New indirect procurement strategies developed for the companies are needed in order to manage their indirect costs. New cost management strategies allow companies to improve their core competences. The research methodology and used in this thesis is qualitative. The theory is based on scientific publications. Empirical data given by the case organization, and was collected in the company’s own systems and in project steering meetings. The purpose of the study was to select a new electronic system for the company and give options for the company to reduce case organization’s indirect costs. The result showed that the most effective indirect cost management strategy was adopting a new electronic procurement system.

Replikoitavan palvelinjärjestelmän toteuttaminen julkisen liikenteen avoimen datan jakeluun

Tässä diplomityössä tutkittiin, miten toteuttaa replikoitava palvelinjärjestelmä julkisen liikenteen avoimen datan jakeluun. Tutkimuksessa selvitettiin, onko vastaavanlaisia järjestelmiä suunniteltu aiemmin, vai pitääkö järjestelmä suunnitella itse. Projektissa käytettiin avoimen lähdekoodin OneBusAway-ohjelmistokokonaisuutta. Projektin avulla osoitettiin, että kyseinen ohjelmisto toimi yliopiston testikäytössä hyvin. Ohjelmiston avulla pystytään jakelemaan staattista ja reaaliaikaista dataa, ja se on replikoitavissa kunnasta toiseen maailmanlaajuisesti. Tulevaisuudessa olisi kuitenkin hyvä selvittää, miten ohjelmistosta puuttuva reittihakuominaisuus kannattaisi toteuttaa, sekä olisiko REST- rajapinta mahdollista muuttaa sellaiseksi, että se noudattaisi julkisen liikenteen standardeja.

Simulation of wind powered hydraulic heating system

The objective of this master’s thesis was to design and simulate a wind powered hydraulic heating system that can operate independently in remote places where the use of electricity is not possible. Components for the system were to be selected in such a way that the conditions for manufacture, use and economic viability are the as good as possible. Savonius rotor was chosen for wind turbine, due to its low cut in speed and robust design. Savonius rotor produces kinetic energy in wide wind speed range and it can withstand high wind gusts. Radial piston pump was chosen for the flow source of the hydraulic heater. Pump type was selected due to its characteristics in low rotation speeds and high efficiency. Volume flow from the pump is passed through the throttle orifice. Pressure drop over the orifice causes the hydraulic oil to heat up and, thus, creating thermal energy. Thermal energy in the oil is led to radiator where it conducts heat to the environment. The hydraulic heating system was simulated. For this purpose a mathematical models of chosen components were created. In simulation wind data gathered by Finnish meteorological institute for 167 hours was used as input. The highest produced power was achieved by changing the orifice diameter so that the rotor tip speed ratio follows the power curve. This is not possible to achieve without using electricity. Thus, for the orifice diameter only one, the optimal value was defined. Results from the simulation were compared with investment calculations. Different parameters effecting the investment profitability were altered in sensitivity analyses in order to define the points of investment profitability. Investment was found to be profitable only with high average wind speeds.

Teollisuusvaihdetehtaan sisälogistiikkajärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Diplomityön tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa tehokas sisälogistinen ratkaisu. Työssä tutkitaan varastonhallintaa ja materiaalivirtojen ohjausta sekä näihin kuuluvia prosesseja. Myös toimintaa pyritään tehostamaan. Työssä käytetään konstruktiivista tutkimusotetta, jossa olevassa olevaa ongelmaa lähdetään ratkaisemaan teorian avulla, jonka jälkeen kehitetään ratkaisumalli. Työn aineistona on käytetty aiheeseen liittyvää kirjallisuutta, tieteellisiä artikkeleita, kohdeyrityksen tietokantoja sekä työntekijöiden kanssa käytyjä keskusteluja. Diplomityön seurauksena yrityksellä on käytössään nykyaikainen ja tehokas sisälogistinen järjestelmä, sekä toiminta on yrityksen tahtotilan mukaisesti läpinäkyvämpää. Varastoon sitoutuva pääoma pienenee sekä materiaalin käsittely tehostuu huomattavasti. Varastotoimintojen odotetaan tehostuvan yli 40 % nykyiseen verrattuna.

S-400-ilmatorjuntaohjusjärjestelmän tekninen suorituskyky nykyaikaista ilmauhkaa vastaan

Ilma-aseen merkitys viimeaikaisissa sotilaallisissa konflikteissa on ollut huomattava. Nykyaikaisessa sodankäynnissä ilmatorjuntajärjestelmien tulee ominaisuuksiltaan vastata yhä vaativampiin maalitilanteisiin. Maaleihin pyritään vaikuttamaan yhä kauempaa, ja järjestelmillä tulee kyetä vastaamaan myös elektronisen sodankäynnin vaatimuksiin. Torjuttavat maalit ovat muuttuneet miehitetyistä laveteista yhä enemmän pienikokoisten maalien, kuten ohjusten ja lennokkien torjuntaan. Venäjä on ollut vuosikymmenien ajan johtava ilmatorjuntajärjestelmien valmistajamaa. Tässä tutkimuksessa käsitellään pitkän kantaman S-400-ohjusjärjestelmää, joka edustaa venäläisten uusinta käyttöön otettua ilmatorjuntatekniikkaa. S-400-järjestelmä on valittu Venäjän ilmapuolustusjoukkojen perusjärjestelmäksi ja se on tulossa lähivuosina laajamittaisesti palveluskäyttöön. Tutkimuksessa perehdytään kyseiseen järjestelmään ja sen kykyyn vastata nykyaikaisen ilmauhkan sille asettamiin vaatimuksiin. Tutkimus pyrkii vastaamaan pääkysymykseen: Millainen on S-400-järjestelmän suorituskyky nykyaikaista ilmauhkaa vastaan? Tutkimus on toteutettu laadullisia tutkimusmenetelmiä käyttäen. Pääasiallisena tutkimusmenetelmänä on kirjallisuustutkimus, jota täydennetään matemaattisen analyysin avulla. Lähdemateriaali koostuu aiheeseen liittyvistä kotimaisista ja ulkomaisista lähteistä. Kotimaiset lähteet ovat aiheeseen liittyvää kirjallisuutta tai yksittäisiä artikkeleja sotilasaikakauslehdistä. Ulkomaiset lähteet ovat pääosin kalustotietoja sisältävästä kirjallisuudesta, tutkimuksista sekä sotilasaikakauslehdistä. Tutkimuksessa on käytetty lähteinä ainoastaan julkista materiaalia. Matemaattinen analyysi on suoritettu excel-ohjelmistoa käyttäen. Venäjän puolustusministeriö on asettanut S-400-järjestelmälle erityisiä suorituskykyvaatimuksia nykyaikaisen ilmauhkan ja toimintaympäristön osalta. Nämä vaatimukset esitellään tutkimuksessa kalustoesimerkeillä havainnollistaen. S-400-järjestelmän tekniset ominaisuudet ja laitteistot esitellään järjestelmäkuvauksen avulla. Suorituskykyanalyysissä verrataan ilmoitettujen suorituskykyarvojen ja laskennalla saavutettujen tulosten perusteella järjestelmän kykyä vastata tutkimuksessa esiteltyihin suorituskykyvaatimuksiin. S-400-järjestelmän suorituskyvystä on julkisista lähteistä saatavilla vain rajallisesti tietoa. Tämän johdosta suorituskykyanalyysissa on käytetty soveltuvin osin eri lähteistä saatuja arvioita. Järjestelmä kykenee hyödyntämään maalin havaitsemiseen ja seurantaan useita erilaisia sensoreita. Näiden avulla mahdollistetaan myös tutkapoikkipinta-alaltaan pienten maalien havaitseminen ja toiminta elektronisesti häirityissä olosuhteissa. Järjestelmän ohjusten suuri ulottuvuus mahdollistaa maalien torjunnan jopa satojen kilometrien etäisyydelle. Lähteistä saatujen tietojen ja suoritetun analyysin perusteella päädytään siihen tulokseen, että S-400- järjestelmä kykenee vastaamaan ominaisuuksiltaan nykyaikaisen ilmauhkan vaatimuksiin.

Alueellisen lämmitysjärjestelmän valinta hankesuunnitteluvaiheessa

Työn lähtökohtana oli tarkastella hankesuunnitteluvaiheen lämmitysjärjestelmän valintaa ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Työssä käytettiin Case-tarkasteluna Espoon Finnoon aluetta. Rakennusosakeyhtiö Hartela voitti Espoon Finnoon ensimmäisen (Finnoo I) asemakaava-alueen suunnittelu ja toteuttamisen ideakilpailun vuoden 2012 lopussa. Finnoo I alueelle rakennettaan noin 155 000 kerrosmetriä eli huoneistot noin 4000 asukkaalle. Alueen ra-kennukset suunnitellaan energiatehokkaaksi, sekä lämmityksessä ja sähkössä on tarkoitus käyttää uusiutuvaa energiaa. Työssä käsiteltiin alueellista lämmitysjärjestelmää ja sen vaihtoehtoetoja. Työssä tutkittiin myös aurinkosähkön käytön mahdollisuutta alueella. Ensin työssä mitoitettiin rakennusten energiankulutuksen muodostuminen alustavien suunnitelmien ja arvioitujen ominaiskulu-tusten avulla. Sen jälkeen käytiin läpi mahdolliset lämmitysjärjestelmät, joita alueella voi-daan käyttää ja arvioitiin niiden aiheuttamat elinkaarikustannukset koko laskenta-ajan jak-solla. Elinkaarilaskentaan valittiin viisi toteutuskelpoisinta järjestelmää ja niistä laskettiin elinkaarikustannukset. Lisäksi laskettiin järjestelmien hiilidioksidipäästöt vuosittain. Työn tulosten pohjalta voidaan olettaa, että kokonaisvaltaisesti yhtä ainoata parasta lämmi-tysjärjestelmää alueelle ei ole, vaan kaukolämpöä, maalämpöä ja hybridijärjestelmiä tulisi käyttää alueella sekaisin. Lisäksi alue on mahdollista rakentaa niin, että alue käyttäisi nolla-lämpöalueen periaatetta, niin että rakennukset, jotka tuottavat lämpöä liikaa myisivät ne sitä rakennuksille jotka tarvitsevat sitä. Aurinkosähkön potentiaali alueella on hyvä ja sitä käyttämällä voidaan rakennusten E-lukua ja hiilidioksidipäästöjä laskea.

Ikkuna virtuaaliympäristöön

Tämän kandidaatintutkielman tavoitteena on rakentaa käyttäjien laitteiden sijaintia monitoroiva järjestelmä luokkahuonetilaan. Sijaintitiedot siirretään visualisointiohjelmistoon, joka näyttää laitteet virtuaaliympäristössä. Työssä käydään läpi jo olemassa olevat toteutukset ja käydään lävitse käytettyjen työkalujen valintaperusteet. Työn toteutus kuvataan suunnittelusta toteutukseen. Työssä tehdään 3 erillistä testiä, joista saaduilla tuloksia käytetään tutkimusongelmien ratkaisussa.

Osuustoiminta ja poliittisuus 1920-luvun Pienviljelijä-lehdessä

Tämän sivuainetutkielman aiheena on pienviljelijäliike. Kysymykseni on, miten pienviljelijäliikettä tuotiin esille Pienviljelijä-lehdessä? Aihetta lähestytään osuustoiminnan ja poliittisuuden kautta. Osuustoiminnan ja poliittisuuden tutkiminen keskittyy tutkimuksessani lehden kyseisistä aiheista käsittelemiin artikkeleihin. Osuustoiminta nähdään tässä tutkimuksessa taloudellisena yhteistoimintana, jossa päämääränä on parantaa siihen osallistuvien taloudellista asemaa. Poliittisuus puolestaan nähdään työväenaatteena, vasemmistolaisuutena. Pienviljelijä on tutkimuksessani itsenäinen maataviljelevä henkilö, joka on torpparivapautuksessa lunastanut muutaman hehtaarin suuruisen maatilan itsensä ja perheensä elatukseen. Olen käyttänyt metodina historiallis-kvalitatiivista eli laadullista tutkimusta pyrkien pelkistämään havaintoja ja sitä kautta ratkaisemaan arvoituksen eli vastaamaan niihin kysymyksiin, joita olen tutkielmalleni asettanut. Tutkimukseni pääasiallinen lähdeaineisto on vuosina 1920—1929 ilmestyneet Pienviljelijä-lehden numerot. Alkuperäisaineiston lisäksi käytän tutkimuskirjallisuutta, josta tärkeimmäksi nousee Arvo Santosen väitöskirja Järjestäytymiskysymys ja pienviljelijäjärjestöjen vakiintuminen Suomessa. Tutkimus maatalouden pienviljelyspoliittisesta murrosvaiheesta 1930-luvun alkuun mennessä. Muuta tutkimuskirjallisuutta olen käyttänyt soveltuvin osin Poliittisuus liittyy tutkimuksessani lehden artikkeleihin, jotka käsittelivät sekä osuus-toimintaa että kunnallis- ja eduskuntavaaleja. Yhteistä molemmissa oli poliittisuuden muuttuminen vuosikymmenen aikana. Vuosikymmenen alussa lehden kannat poliittisuuteen olivat selkeitä, mutta tultaessa vuosikymmenen lopulle niitä pyrittiin häivyttämään ja tilalle tulivat kannanotot, joissa korostettiin pienviljelijäin ammatillisen ja taloudellisen aseman parantamisen merkitystä. Osuustoiminnassa poliittisuus näkyi vaihtoehtona kapitalistiselle talousjärjestelmälle. Osuustoiminnan avulla oli mahdollista saavuttaa sosialistinen järjestelmä. Vaalien alla kirjoittajat olivat huolissaan äänestämisestä ja siitä, että lehden lukijat osasivat valita oikeat ehdokkaat. Alku vuosikymmenellä vaihtoehto ilmaistiin selkeästi, työväen ehdokkaat. Loppuvuosikymmenellä lehdessä ei haluttu selkeästi määrittää ketä tuli äänestää. Lehti ilmoittikin olevansa puolueeton vaalitaisteluiden melskeessä.

Konepajan hitsaustuotannon kehittäminen kattavien laatuvaatimusten mukaiseksi

TIIVISTELMÄ Lappeenrannan teknillinen yliopisto Konetekniikan koulutusohjelma Voitto Kettunen Konepajan hitsaustuotannon kehittäminen kattavien laatuvaatimusten mukaiseksi Diplomityö 2015 167 sivua, 39 kuvaa, 26 taulukkoa ja 3 liitettä Tarkastajat: Professori Jukka Martikainen DI Pertti Kaarre Hakusanat: hitsaus, hitsauksen laatu, konepajan laadunhallinta, kattavat laatuvaatimukset, ISO 9001, ISO 3834, EN 1090 Keywords: welding, quality of welding, engineering workshop quality management, comprehensive quality requirements, ISO 9001, ISO 3834, EN 1090 Hitsaamalla liitetyt teräksiset rakenteet muodostavat ylivoimaisesti suurimman osan konepajatuotannosta. Niihin kuuluu esimerkiksi ajoneuvoja, koneita, laitteita, säiliöitä, siiloja, siltoja, mastoja, piippuja, tukirakenteita ja rakennusten runkoja. Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää konepajan laadunhallinta sellaiseksi, että se mahdollistaa kattavien laatuvaatimusten täyttämisen hitsaustuotannossa. Laatuvaatimusten täyttämiseen pyritään käyttämällä hitsaustoimintojen standardia EN ISO 3834-2 sekä kantavien teräsrakenteiden standardeja EN 1090-1 ja EN 1090-2. Teräsrakenteiden suunnittelua ohjaa EN 1993 ja niiden toiminnallisia ominaisuuksia tuotestandardit, kuten terässavupiippu- ja säiliöstandardit. Kantavien teräsrakenteiden suunnittelua ja tuotantoa ohjaa myös seuraamusluokan CC, käyttöluokan SC ja tuotantoluokan PC kautta määräytyvä toteutusluokka EXC. Aikaisempaa enemmän tullaan panostamaan esimerkiksi asiakirjojen sähköiseen hallintaan, raaka-aineiden jäljitettävyyteen tuotteeseen, särmien ja kulmien muotoiluun, pintojen käsittelyyn, hitsien tarkastukseen, hitsaushenkilöstön pätevyyteen ja hitsaustuotannon tehokkuuteen. Saarijärven Säiliövalmiste Oy:n hitsauksen laadunhallinta sertifioitiin standardin ISO 3834-2 mukaan ja kantavien teräsrakenteiden FPC-järjestelmä standardisarjaa EN 1090 noudattaen. Samalla tehtiin päivitys laadunhallintajärjestelmään ISO 9001. Toteutus, joka tehtiin sovitussa aikataulussa, haastaa jokaisen toimijan konepajassa toiminnan, tuotannon ja tuotteiden laadun kehittämiseen uusia käytänteitä ja menetelmiä soveltaen. Kehitystoimien tuloksena toiminta on selkeämpää, ennakoitavampaa ja hallitumpaa, mikä lisää yrityksen toiminnan tuottavuutta ja kannattavuutta. Sertifioidut laatujärjestelmät ovat myötävaikuttaneet tilausten lisääntymiseen yrityksen kaikkien tuotteiden osalta.

Modeling Front End Electronics for a Gas Electron Multiplier Detector

The Large Hadron Collider (LHC) in The European Organization for Nuclear Research (CERN) will have a Long Shutdown sometime during 2017 or 2018. During this time there will be maintenance and a possibility to install new detectors. After the shutdown the LHC will have a higher luminosity. A promising new type of detector for this high luminosity phase is a Triple-GEM detector. During the shutdown these detectors will be installed at the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment. The Triple-GEM detectors are now being developed at CERN and alongside also a readout ASIC chip for the detector. In this thesis a simulation model was developed for the ASICs analog front end. The model will help to carry out more extensive simulations and also simulate the whole chip before the whole design is finished. The proper functioning of the model was tested with simulations, which are also presented in the thesis.

Lämpövuoanturin mittauselektroniikan suunnittelu ja toteutus

Energian kulutuksen vähentäminen ja sen tutkiminen on kasvavan kiinnostuksen kohteena. Syntyneen lämmön mittaaminen on yksi tapa mitata energian siirtymistä. Lämpötilan mittaaminen on yleistä, vaikka usein on merkittävämpää selvittää missä ja miten lämpöenergia on siirtynyt. Tästä syystä tarvitaan lämpövuoantureita, jotka reagoivat suoraan lämpövuohon eli lämpöenergian siirtymiseen. Tässä tutkimuksessa suunnitellaan ja toteutetaan lämpövuoanturin mittauselektroniikka vaativaan käyttöympäristöön. Työssä käytettävän gradienttilämpövuoanturin tuottama jännitesignaali on mikrovolttiluokkaa ja ympäristön aiheuttama kohina voi olla huomattavasti suurempi. Tämän takia anturin tuottamaa signaalia on vahvistettava, jotta sitä voidaan mitata luotettavasti. Tutkimuksessa keskitytään vahvistimen suunnitteluun, mutta suunnittelussa on otettava huomioon koko järjestelmä. Anturin sähköiset ominaisuudet ja ympäristö asettavat rajoitteita vahvistimelle. Tavoitteena on selvittää miten voidaan mitata mikrovolttien jännitesignaalia mahdollisimman suurella taajuuskaistalla vaativassa käyttöympäristössä. Työn tuloksena syntyi mittalaite, jota voidaan käyttää vaativassa ympäristössä lämpövuon mittaamiseen. Suunnitteluparametrien mukainen vahvistus ja päästökaista sekä offset-jännitteen ryömintä saavutettiin suunnitellulla mittalaitteella, mutta offsetjännite ja kohina olivat hieman suunniteltua suuremmat. Mittalaitteella ja lämpövuoanturilla havaittiin selvästi lämpövuon muutoksia keinotekoisilla herätteillä.

Ilmastonmuutosteknologiat maailman patenttijärjestelmissä: Case autoteollisuus

Tässä työssä tarkastellaan kahden kansainvälisen patenttiluokitusjärjestelmän vihreiden teknologioiden luokitusjärjestelmiä autoteollisuudessa. Työn tarkoitus on tutkia, kuinka paljon vihreän teknologian patenttianalyysin tulokset eroavat toisistaan, jos tutkimuksissa käytetään eri patenttien luokitusjärjestelmiä. Vanhempi järjestelmä, International Patent Classification, on asemansa vakiinnuttanut kansainvälinen patenttienluokitusjärjestelmä. Vasta viime vuosina käyttöön otettu Cooperative Patent Classification on Euroopan ja Yhdysvaltojen patenttijärjestöjen kehittämä patenttien luokitusjärjestelmä. Tutkimusmenetelmissä hyödynnetään patenttianalyysia ja joukko-oppia. Tutkimuksessa vihreiden teknologioiden luokittelumenetelmien vertailukohteille saatiin määrällisesti samankaltaiset tulokset, mutta niiden sisältämät patentit eivät olleet pääsäännöllisesti samoja. Työssä tarkastellaan myös Toyotan, Daimlerin ja Fordin vihreiden autoteknologiapolkujen kehitystä. Varsinkin Toyota ja Daimler tulevat yhä enemmän panostamaan sähkö- ja hybridiautoihin verrattuna polttomoottoriautoihin.

Arduino-pohjainen OBD2-lukija SAE J1850 VPW protokollatuella

Kandidaatintyössä toteutetaan OBD2 (On-Board Diagnostics 2) -lukija ajoneuvon päästöjenhallintajärjestelmän diagnostiikkatiedoille yleiskäyttöisellä mikro-ohjaimella. Lukija tukee tiedonsiirtoprotokollana SAE J1850 VPW protokollaa. Mikro-ohjaimena on Atmel Corporationin AVR ATMega328. Työn tavoitteena on havainnoida vastaantulevia käytännön ongelmia ja haasteita mikro-ohjaimen käytöllä tiedonsiirtoprotokollan toteutukseen, ja verrata toteutettua järjestelmää kaupallisiin OBD2-lukijoihin. Työn johtopäätöksenä havaitaan mikro-ohjaimen suorituskyvyn rajoitteet ja sen tuomat toiminnan epävarmuustekijät. Työssä myös todetaan, että mikro-ohjain soveltuu tiedonsiirtoprotokollan toteutukseen kun rajoitteet otetaan huomioon. Kaupallisiin lukijoihin verrattuna yleiskäyttöiseen mikro-ohjaimeen perustuva toteutettu järjestelmä on kalliimpi ja toiminnoiltaan suppeampi. Mikro-ohjaimeen perustuva järjestelmä on kuitenkin muokattavissa ja laajennettavissa tarvittaessa, jolloin toteutukseen voidaan saada kaupallisista järjestelmistä mahdollisesti puuttuvia ominaisuuksia, kuten valmistajakohtaisia protokollia ja toimintoja, joita ei ole määritelty OBD2:ssa. Yhtenä esimerkkinä tällaisesta toiminnosta voi mainita ajoneuvoissa yleistyvän sähköisen käsijarrun säätöä ohjaavat komennot jarruhuoltoa varten.