Väsyttävästi kuormitettujen hitsattujen rakenteiden suunnittelukäytännön kehittäminen

Hitsatuilla rakenteilla väsyminen on keskeinen vauriotekijä. Väsymiskestoiän laskentaan on olemassa useita erilaisia menetelmiä, joista hot spot ﷓menetelmä on hitsattujen rakenteiden yhteydessä yhä yleistyvä ja sangen käyttökelpoinen. Hot spot menetelmässä kestoikälaskenta perustuu rakenteellisen jännityksen vaihteluun ja pieneen joukkoon kokeellisesti määrättyjä Wöhler-käyriä. Rakenteellinen jännitys voidaan määrittää joko prototyypistä mittaamalla, elementtimenetelmällä laskemalla tai parametristen kerrointen avulla. Suunnittelukäytännön kehittämisessä tutkittiin esimerkkirakenteena Rammer RC 22 leikkurimurskainta. Tarkoituksena oli mitata murskaimesta voimasuureita, joita voitaisiin käyttää kuormitustietona laskettaessa jännityksiä elementtimenetelmällä. Myöhempien laskentatulosten verifiointia varten mitattiin lisäksi muutamia hot spot ﷓jännityksiä. Työn kokeellinen puoli keskittyi voimasuuremittauksiin ja niistä saatavien tulosten saattamiseen sopusointuun vapaakappalemallien kanssa. Suoritettiin lukuisia kalibrointimittauksia ja mittausjärjestelyä kehitettiin, kunnes syyt aluksi saatujen mittaustulosten virheellisyyteen selvisivät. Leikkausvoimamittausten osalta tuloksia verifioitiin elementtimenetelmälaskelmin. Työn tuloksena saatiin luotua toimiva pohja voimasuure- ja hot spot ﷓mittauksille. Jatkossa voidaan siirtyä tekemään mittauksia todellisissa työskentelytilanteissa.

Toimintokohtaisen kustannusrakenteen määrittely asiakaskohtaisen kannattavuuden laskennassa

Työn tavoitteena oli selvittää case-yrityksessä käytössä olevien palvelupakettien sisältö sekä niihin liittyvät kustannukset. Selvityksen pohjalta muodostettiin asiakaskohtainen kannattavuuslaskelma, jossa määriteltiin toimintojen ja resurssien käytön perusteella kokonaiskannattavuus. Kirjallisuuden pohjalta koostetussa teoriaosassa käsitellään lyhyesti toimintolaskennan tarvetta yrityksissä. Tämän jälkeen perehdytään asiakkaan kokeman arvon muodostumiseen sekä asiakaskannattavuuteen. Empiirinen aineisto on koottu yrityksen tietojärjestelmistä sekä vapaamuotoisista case-yrityksessä toimivien henkilöiden haastatteluista. Asiakaskohtaisen kannattavuuden ja asiakkaiden vaatiman panostuksen tunteminen on tärkeä askel siirryttäessä kohti tarkempaa kustannustietoutta ja kannattavuuslaskentaa. Tutkimuksen tuloksena suositellaan asiakaskohtaisen kannattavuuden selvittämistä kohdeasiakasluokkina olleiden suurimpien asiakkaiden lisäksi myös pienten mutta silti vaativien asiakkaiden kohdalla. Asiakaskannattavuustietojen kokonaisvaltainen hyödyntäminen vaatii laskelman integrointia yrityksen olemassa oleviin tietojärjestelmiin. Tällöin tieto on jatkuvasti ajan tasalla ja sitä voivat hyödyntää kaikki asiakkaan kanssa toimivat henkilöt. Asiakaskannattavuuslaskelman tulokset eivät ole yksiselitteisiä vaan vaativat käyttäjältään pitkäaikaista seurantaa sekä tulkintakykyä. Oikein käytettynä ja raportoituna kerätystä asiakaskohtaisesta informaatiosta on hyötyä usealla eri osa-alueella.

LAAJENNUS- JA KORVAUSINVESTOINTIEN JÄLKI TARKKAILU PÄÄOMAVALTAISESSA TEOLLISUUDESSA

Työn tavoitteena on selvittää pääomavaltaisen teollisuudenalan yritysten käyttämiä investointien suunnittelu- ja jälkitarkkailumenetelmiä. Työn keskeisintä aluetta ovat operatiiviset tuottavuusinvestoinnit, kuten laajennus- ja korvausinvestoinnit. Tutkimuksen teoriaosassa käsitellään investointiprosessia ja siihen kiinteästi liittyviä käsitteitä ja toimintoja. Myös käytetyimpien investointilaskentamenetelmien laskentakaavat esitetään. Muita työssä käsiteltäviä aiheita ovat mm. laskentakorkokannan määrittäminen, riskin huomioiminen investointihankkeissa ja reaalioption käsite. Työssä keskitytään eri laskentamenetelmien tulosten antaman informaation tulkintaan. Työssä selvitetään mm. pääoman tuottoasteen (ROI), hyötykustannussuhteen, nykyarvomenetelmän (NPV) ja sisäisen koron menetelmän (IRR) tulosten tulkitsemista. Työssä selvitetään myös käsitteet: taloudellinen lisäarvo (EVA) ja jäännöskate (RI). Työssä tutkitaan investointiprosessia investoinnin jälkitarkkailun kannalta, eli miten mahdollistetaan luotettava ja systemaattinen investoinnin jälkitarkkailu. Myös jälkitarkkailulla saavutettavan tiedon hyödyntämiseen otetaan kantaa. Yhden haasteen työhön asettaa tutkittavan teollisuudenalan konsernien suuri koko. Investointilaskentamenetelmiä on osattava käyttää monipuolisesti. Investointien jälkitarkkailu on huomioitava jo suunnitteluvaiheessa. Yleisesti ottaen yritysten tulisi lisätä nykyarvomenetelmän käyttöä. Jälkitarkkailussa havaittuihin poikkeamiin täytyy reagoida mahdollisimman aikaisessa vaiheessa. Suunnittelun ja jälkitarkkailun apuna voidaan käyttää asiantuntijoista koottua arviointiryhmää. Suuren konsernin on tärkeää kiinnittää huomiota investointien suunnittelu- ja jälkitarkkailutoimintojen yhtenäistämiseen eri tuotantoyksikköjen sisällä. Työn ensisijainen kohdeyritys, UPM-Kymmene Oyj, on yksi maailman suurimmista metsäteollisuusyrityksistä. Tutkimuksen empiirisen osan teossa oli mukana UPM-Kymmenen lisäksi kolme muuta suurta suomalaista pääomavaltaisella teollisuudenalalla toimivaa yritystä: M-Real, Outokumpu ja Stora Enso. Tutkimukseen osallistuneiden yritysten investointiprosessin läpivientiin liittyviä ajatuksia ja toimintamalleja selvitettiin haastattelemalla investointisuunnittelun parissa toimivia henkilöitä.

Elinkaarikustannusanalyysi teknologiayrityksessä

Työn tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa elinkaarikustannusten laskentasovellus teknologiaympäristössä. Ensin luotiin elinkaarikustannuslaskennalle viitekehys ja työlle teoreettinen pohja kirjallisuuslähteiden perusteella. Varsinainen tutkimus aloitettiin strategisille asiakkaille suunnatulla tutkimuksella heidän käyttämistään sovelluksista elinkaarikustannusten laskentaan, laskennan menetelmistä sekä yhteistyön kannalta oleellisista kustannusparametreista. Lisäksi selvitettiin yrityksen omat tarpeet laskennalle.Seuraavaksi kartoitettiin markkinoilta löytyviä sovelluksia elinkaarikustannusten hallintaan, joista valittiin neljä tarkempaan vertailuun aiemmin selvitettyjen vaatimusten perusteella. Vaihtoehtona harkittiin myös oman laskentasovelluksen kehittämistä, mutta todettiin vertailussa löytyneen valmiin ohjelmiston täyttävän sovellukselle asetetut vaatimukset niin hyvin, ettei oman sovelluksen suunnittelun katsottu olevan tarpeellista.Lopuksi muokattiin valittu sovellus toimimaan tulevassa käyttöympäristössä ja luotiin käytön kannalta oleelliset tietokannat elinkaarikustannusten laskennassa tarvittaville lähtötiedoille. Samalla luotiin myös toimintarutiinit ja jaettiin vastuut sovelluksen tulevaa käyttöä ja tietokantojen päivitystä varten. Tutkimuksen tuloksena saatiin yrityksen käyttöön luotua sekä yrityksen että asiakkaiden vaatimukset täyttävä sovellus elinkaarikustannusten laskentaan.

Lipeäkierron kemiallisesti parhaat käytännöt

Diplomityön tavoitteena oli kartoittaa kemiallisesti parhaita käytäntöjä sellutehtaiden kemikaalien talteenottoprosessissa. Kirjallisuudesta ei löytynyt lipeäkiertoon liittyvää kemiallista tietoutta. Laiteteknisten ratkaisujen kautta yritettiin saada selville parhaat käytännöt. Teoriaosassa on myös käsitelty lipeäkierrossa esiintyvien vierasaineiden lähteitä, rikastumista ja poistumista prosessista. Työ tehtiin Stora Enson Suomessa sijaitseville tehtaille. Kokeellisessa osassa on suoritettu tehtailta saadun materiaalin perusteella tunnuslukujen laskentaa sekä PCA-analyysin teko. Työssä tarkastelualueena on lipeäkierto liuottajasta meesauuniin. Kaukopäässä on käytössä lipeäkierrossa kaksi lipeälinjaa ja muilla tehtailla vain yksi. Saatujen tunnuslukujen perusteella tehtaille on annettu pisteitä nollasta viiteen. Viisi pistettä on saanut parhaan arvon saanut tehdas ja nolla pistettä kaukana parhaasta arvosta olevat. Tunnuslukuja on valittu 14 ja edellä esitetyllä tavalla pisteytettynä on parhaaksi tehtaaksi saatu Kaukopään 1-lipeälinja ja huonoin on Kemijärvi. Huomioitavaa on Kaukopään 2-lipeälinjan sijoittuminen vasta neljänneksi, vaikka lipeälinjoilla on valkolipeän ja meesan käsittelyssä yhteiset syöttösäiliöt. PCA-analyysin perusteella havaittiin, että kuukausikeskiarvoja käytettäessä tulokset tasoittuvat verrattuna päiväarvoilla tehtyyn analyysiin. Analyysi osoittaa, että tehtailla lipeäkierto ei ole täysin hallinnassa. Tämä ilmenee suurina objektien liikkeinä kuvissa. Päiväarvoilla analyysi tehtiin vain Oulun tehtaalle. Tarkastelussa valittiin kuukauden mittainen ajanjakso niin hyvää kuin huonoakin jaksoa. Mallien selitysasteista voidaan nähdä eroja hyvän ja huonon jakson välillä. Tämä ilmenee niin, että hyvän jakson mallin selitysaste on korkeampi kuin huonon jakson. Objektien sijoittuminen kuvissa on myös erilainen. Hyvän jakson aikana objektit ovat pieninä ryhminä, kun huonon jakson objektit ovat hajonneet yksittäisiksi arvoiksi ja päivien väliset erot ovat suuret.

Sisäinen laskenta-ajattelu monikanavamallissa. Case: Etelä-Karjalan Osuuspankki

Tutkielman tavoitteena on luoda suuntaviivat Etelä-Karjalan Osuuspankin uudelle sisäisen laskennan ajattelutavalle, joka tukisi palvelukanavien yhteistyötä ja poistaisi niiden välistä keskinäistä kilpailua. Käsiteanalyyttisessä teoriaosiossa analysoidaan laskenta-ajattelun muutostarvetta aikaisemman teoreettisen kirjoittelun perusteella. Empiirisessä osiossa analysoidaan Etelä-Karjalan Osuuspankin laskenta-ajattelun nykytilaa sekä toiminnan muutoksia, jotka luovat tarpeen uudelle laskenta-ajattelulle. Tutkielman tutkimusote koko työn osalta on hermeneuttinen, eli ymmärtämään pyrkivä. Empiirinen osuus sisältää myös normatiivisia piirteitä. Tutkimustulosten mukaan kanavakohtainen kannattavuuslaskenta on hylättävä ja siirryttävä kannattavuuden osalta pankkitasoiseen tarkasteluun. Sisäisen laskennan tulee selventää edelleen eri kanavien rooleja ja korostaa uuden ansainnan tärkeyttä. Sen pitää myös tukea eri palvelukanavien välistä yhteistyötä.

Pienten ja keskisuurten teollisuusyritysten investointien suunnittelu

Tutkielman tarkoituksena on selvittää, miten pk-yritykset suunnittelevat investointinsa. Teoreettisessa osassa käsitellään investointien luokittelutapoja, investointilaskelmia, suunnitteluprosessia sekä pkt-yritysten investoinneille tyypillisiä piirteitä. Empiirinen osa muodostuu kahden case-yrityksen haastatteluista. Investointien suunnitteluprosessi on jaettu neljään vaiheeseen, jotka ovat investointialoitteen tekeminen, informaation kerääminen, vaihtoehtojen kartoittaminen ja päätöksenteko. Teoreettisen kirjallisuuden puolella korostunut investointilaskelmien merkitys ei empiirisen tutkimuksen mukaan ollut yhtä tärkeässä asemassa. Päätöksenteko tapahtuu johtotasolla. Käytännössä suunnitteluprosessi vaihtelee yritys- ja jopa investointikohtaisesti. Tämä mahdollistaa investointien joustavan käsittelyn, mutta yksittäisten investointien kannattavuuteen ei kiinnitetä kylliksi huomiota.

The Optimisation of the Draft Tube of a Hydro Power Plant at Off-Design Conditions

Several possible methods of increasing the efficiency and power of hydro power plants by improving the flow passages are investigated in this stydy. The theoretical background of diffuser design and its application to the optimisation of hydraulic turbine draft tubes is presented in the first part of this study. Several draft tube modernisation projects that have been carried out recently are discussed. Also, a method of increasing the efficiency of the draft tube by injecting a high velocity jet into the boundary layer is presented. Methods of increasing the head of a hydro power plant by using an ejector or a jet pump are discussed in the second part of this work. The theoretical principles of various ejector and jet pump types are presented and four different methods of calculating them are examined in more detail. A self-made computer code is used to calculate the gain in the head for two example power plants. Suitable ejector installations for the example plants are also discussed. The efficiency of the ejector power was found to be in the range 6 - 15 % for conventional head increasers, and 30 % for the jet pump at its optimum operating point. In practice, it is impossible to install an optimised jet pump with a 30 % efficiency into the draft tube as this would considerabely reduce the efficiency of the draft tube at normal operating conditions. This demonstrates, however, the potential for improvement which lies in conventional head increaser technology. This study is based on previous publications and on published test results. No actual laboratory measurements were made for this study. Certain aspects of modelling the flow in the draft tube using computational fluid dynamics are discussed in the final part of this work. The draft tube inlet velocity field is a vital boundary condition for such a calculation. Several previously measured velocity fields that have successfully been utilised in such flow calculations are presented herein.

Developing a theoretical framework using a nursing perspective to investigate perceived health in the "Sandwich Generation" group

Coexisting workloads from professional, household and family, and caregiving activities for frail parents expose middle-aged individuals, the so-called "Sandwich Generation", to potential health risks. Current trends suggest that this situation will continue or increase. Thus SG health promotion has become a nursing concern. Most existing research considers coexisting workloads a priori pathogenic. Most studies have examined the association of one, versus two, of these three activities with health. Few studies have used a nursing perspective. This article presents the development of a framework based on a nursing model. We integrated Siegrist's Effort-Reward Imbalance middle-range theory into "Neuman Systems Model". The latter was chosen for its salutogenic orientation, its attention to preventive nursing interventions and the opportunity it provides to simultaneously consider positive and negative perceptions of SG health and SG coexisting workloads. Finally, it facilitated a theoretical identification of health protective factors.

Understanding Optical Trapping Phenomena: a Simulation for Undergraduates

Optical trapping is an attractive and multidisciplinary topic that has become the center of attention to a large number of researchers. Moreover, it is a suitable subject for advanced students that requires a knowledge of a wide range of topics. As a result, it has been incorporated into some syllabuses of both undergraduate and graduate programs. In this paper, basic concepts in laser trapping theory are reviewed. To provide a better understanding of the underlying concepts for students, a Java application for simulating the behavior of a dielectric particle trapped in a highly focused beam has been developed. The program illustrates a wide range of theoretical results and features, such as the calculation of the force exerted by a beam in the Mie and Rayleigh regimes or the calibration of the trap stiffness. Some examples that are ready to be used in the classroom or in the computer lab are also supplied.

High-Speed Solid-Rotor Induction Machine – Electromagnetic Calculation and Design

Within the latest decade high-speed motor technology has been increasingly commonly applied within the range of medium and large power. More particularly, applications like such involved with gas movement and compression seem to be the most important area in which high-speed machines are used. In manufacturing the induction motor rotor core of one single piece of steel it is possible to achieve an extremely rigid rotor construction for the high-speed motor. In a mechanical sense, the solid rotor may be the best possible rotor construction. Unfortunately, the electromagnetic properties of a solid rotor are poorer than the properties of the traditional laminated rotor of an induction motor. This thesis analyses methods for improving the electromagnetic properties of a solid-rotor induction machine. The slip of the solid rotor is reduced notably if the solid rotor is axially slitted. The slitting patterns of the solid rotor are examined. It is shown how the slitting parameters affect the produced torque. Methods for decreasing the harmonic eddy currents on the surface of the rotor are also examined. The motivation for this is to improve the efficiency of the motor to reach the efficiency standard of a laminated rotor induction motor. To carry out these research tasks the finite element analysis is used. An analytical calculation of solid rotors based on the multi-layer transfer-matrix method is developed especially for the calculation of axially slitted solid rotors equipped with wellconducting end rings. The calculation results are verified by using the finite element analysis and laboratory measurements. The prototype motors of 250 – 300 kW and 140 Hz were tested to verify the results. Utilization factor data are given for several other prototypes the largest of which delivers 1000 kW at 12000 min-1.

Calculation analysis of energy saving tools for fan and pump applications

This thesis analyses the calculation of FanSave and PumpSave energy saving tools calculation. With these programs energy consumption of variable speed drive control for fans and pumps can be compared to other control methods. With FanSave centrifugal and axial fans can be examined and PumpSave deals with centrifugal pumps. By means of these programs also suitable frequency converter can be chosen from the ABB collection. Programs need as initial values information about the appliances like amount of flow and efficiencies. Operation time is important factor when calculating the annual energy consumption and information about it are the length and profile. Basic theory related to fans and pumps is introduced without more precise instructions for dimensioning. FanSave and PumpSave contain various methods for flow control. These control methods are introduced in the thesis based on their operational principles and suitability. Also squirrel cage motor and frequency converter are introduced because of their close involvement to fans and pumps. Second part of the thesis contains comparison between results of FanSave’s and PumpSave’s calculation and performance curve based calculation. Also laboratory tests were made with centrifugal and axial fan and also with centrifugal pump. With the results from this thesis the calculation of these programs can be adjusted to be more accurate and also some new features can be added.

Revising customer profitability measurement in a paper industry company

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, pitäisikö trimmihävikin kustannukset lisätä case yrityksen asiakaskannattavuuslaskelmaan. Trimmihävikin vaihtelua asiakkaiden välillä tutkittiin yhdellä case yrityksen tuotantolinjalla. Myös tilaustekijöiden sekä ajankohdan vaikutusta trimmihävikin määrään selvitettiin. Teoreettinen viitekehys rakennettiin asiakaskannattavuuden ja asiakassuhteiden johtamisen ympärille. Tutkimuksen empiirisessä osassa hyödynnettiin kvantitatiivista tutkimusmenetelmää ja tilastollisissa analyyseissä käytettiin laajaa aineistoa. Tulokset osoittivat, että trimmihävikin määrä vaihteli asiakkaiden kesken. Asiakkaista muodostettiin kolme klusteria. Näiden klustereiden tarkempi tutkiminen osoitti selvän yhteyden asiakkaan ostokäyttäytymisen ja trimmihävikin välillä. Lopuksi tutkimuksen tulosten hyödyntämismahdollisuuksia pohdittiin ja myös tutkimuksen rajoitukset tunnistettiin.