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.

Tarjous-, tilaus- ja toimitusprosessin kehittäminen teollisessa yrityksessä – case Isku

Tämä diplomityö käsittelee Isku Interior Oy:n tarjous-, tilaus- ja toimitusprosessin parantamista. Yrityksessä on käynnissä tehdasinvestointihanke, jonka yhteydessä myös tietojärjestelmiä uusitaan. Investoinnin yhteydessä myös nykyisten käytäntöjen parantamista tulee pohtia. Diplomityön tavoitteena on tutkia, miten tarjous-, tilaus- ja toimitusprosessia yrityksessä voidaan parantaa, jotta siihen käytettävä kokonaisaika vähenisi. Kokonaisprosessin nykytilaan perehdytään työssä kolmen analysoidun myyntiprojektin avulla. Työn keskeisimmät tulokset liittyvät tietojärjestelmien välisen tiedonkulun parantamiseen sekä tarjous-, tilaus- ja toimitusprosessin käytäntöjen parantamiseen. Tulevaisuudessa tarjous-, tilaus- ja toimitusprosessia tulisi johtaa projektina, jonka vaiheet ja vastuut on eritelty projektin vaihejakomallin mukaisesti.

Korkeapainevesisumusuuttimen virtaustekninen laadunhallinta

Tämä työ vastaa tarpeeseen hallita korkeapainevesisumusuuttimen laatua virtausmekaniikan työkalujen avulla. Työssä tutkitaan suutinten testidatan lisäksi virtauksen käyttäytymistä suuttimen sisällä CFD-laskennan avulla. Virtausmallinnus tehdään Navier-Stokes –pohjaisella laskentamenetelmällä. Työn teoriaosassa käsitellään virtaustekniikkaa ja sen kehitystä yleisesti. Lisäksi esitetään suuttimen laskennassa käytettävää perusteoriaa sekä teknisiä ratkaisuja. Teoriaosassa käydään myös läpi laskennalliseen virtausmekaniikkaan (CFD-laskenta) liittyvää perusteoriaa. Tutkimusosiossa esitetään käsitellyt suutintestitulokset sekä mallinnetaan suutinvirtausta ajasta riippumattomaan virtauslaskentaan perustuvalla laskentamenetelmällä. Virtauslaskennassa käytetään OpenFOAM-laskentaohjelmiston SIMPLE-virtausratkaisijaa sekä k-omega SST –turbulenssimallia. Tehtiin virtausmallinnus kaikilla paineilla, joita suuttimen testauksessa myös todellisuudessa käytetään. Lisäksi selvitettiin mahdolliset kavitaatiokohdat suuttimessa ja suunniteltiin kavitaatiota ehkäisevä suutingeometria. Todettiin myös lämpötilan ja epäpuhtauksien vaikuttavan kavitaatioon sekä mallinnettiin lämpötilan vaikutusta. Luotiin malli, jolla suuttimen suunnitteluun liittyviin haasteisiin voidaan vastata numeerisella laskennalla.

Sisäisten tuotevirtojen hallinta elintarviketeollisuudessa

Elintarvikealan yritysten tulee kehittää laadukkaita, kustannustehokkaita ja monipuolisen sisällön omaavia tuotteita elintarvikealan standardeja noudattaen nopeammin kuin koskaan. Uusien lopputuotteiden kehittämisen myötä myös puolivalmisteiden kokonaismäärä kasvaa, mikä vaikeuttaa erityisesti sisäisten tuotevirtojen hallittavuutta tehtaalla. Toimintaympäristön muutoksien seurauksena yritysten on automatisoitava toimintoja tehostaakseen tuotantoaan ja saavuttaakseen kilpailuetua. Tutkimuksen tekemiseen käytettiin kvalitatiivista eli laadullista lähestymistapaa, jonka tarkoituksena on tutkia kohdetta mahdollisimman monipuolisesti. Kvalitatiivisen tiedon hankkimiseen käytettiin haastatteluja sekä osallistuvaa ja passiivista tarkkailua. Toimintatutkimuksen tavoin tarkoituksena oli kehittää ratkaisu kohdeyrityksen ongelmaan soveltamalla olemassa olevaa teoreettista tietämystä ja kentällä tehtyjä havaintoja. Tutkimuksen tuloksena löydettiin parhaiten kohdeyrityksen tehdasympäristöön sisäisten tuotevirtojen hallintaan soveltuva seuranta- ja tunnistustekniikka. Lisäksi haastatteluiden pohjalta saatiin määritettyä liikkeellepanevat ja vastustavat voimat, jotka ohjaavat mahdollisen investointisuunnitelman etenemistä ja päätöksentekoa.

Wooden packaging waste reuse and refining

The aim of the thesis was both to study wooden packaging waste reuse and refining generated in the forestry machine factory environment, and to find alternative wooden packaging waste utilization options in order to create a new operating model which would decrease the overall amount of waste produced. As environmental and waste legislation has become more rigid and companies' own environmental management systems’ requirements and control have increased, companies have had to consider their environmental aspects more carefully. Companies have to take into account alternative ways of reducing waste through an increase in reuse and recycling. A part of this waste is from different forms of packaging. In the metal industry the most heavily used packaging material is wooden packaging, as such material is heavy and the packaging has to be able to bear heavy stress. In the theoretical part of the thesis, the requirements of packaging and packaging waste legislation, as well as environmental management systems governing companies’ processing of their packaging waste, are studied. The theoretical part includes a process study of systems, which direct packaging waste and wooden packaging waste refining. In addition, methods related to the continuous improvement of these processes are introduced. This thesis concentrates on designing and creating a new operating model in relation to wooden packaging waste processing. The main target was to find an efficient model in order to decrease the total amount of wooden packaging waste and to increase refining. The empirical part introduces methods for approaches to wooden packaging waste re-utilization, as well as a description of a new operating model and its impact.

Biofuel handling, pretreatment and traffic use in China

This paper describes the development situation of biofuel in China and the research progress and application in transportation and aviation area, including several key technologies of biofuel production: biofuel pretreatment and handling. This paper is aiming to find the best storing, transmitting, feeding and pretreating methods of various materials, as well as a comparison among the advantages and disadvantages of different pretreatment methods, which is expected to reduce cost in production process and reach the maximized benefits. Meanwhile, a case study of one biomass fuel production factory in China is presented with evaluation and analysis on their technology application.

Neuropsychological dysfunction related to earlier occupational exposure to mercury vapor

We assessed the neuropsychological test performances of 26 patients (mean age = 41.5 ± 6.1 years; mean years of education = 9.8 ± 1.8; 20 males) diagnosed with chronic occupational mercurialism who were former workers at a fluorescent lamp factory. They had been exposed to elemental mercury for an average of 10.2 ± 3.8 years and had been away from this work for 6 ± 4.7 years. Mean urinary mercury concentrations 1 year after cessation of work were 1.8 ± 0.9 µg/g creatinine. Twenty control subjects matched for age, gender, and education (18 males) were used for comparison. Neuropsychological assessment included attention, inhibitory control, verbal and visual memory, verbal fluency, manual dexterity, visual-spatial function, executive function, and semantic knowledge tests. The Beck Depression Inventory and the State and Trait Inventory were used to assess depression and anxiety symptoms, respectively. The raw score for the group exposed to mercury indicated slower information processing speed, inferior performance in psychomotor speed, verbal spontaneous recall memory, and manual dexterity of the dominant hand and non-dominant hand (P < 0.05). In addition, the patients showed increased depression and anxiety symptoms (P < 0.001). A statistically significant correlation (Pearson) was demonstrable between mean urinary mercury and anxiety trait (r = 0.75, P = 0.03). The neuropsychological performances of the former workers suggest that occupational exposure to elemental mercury has long-term effects on information processing and psychomotor function, with increased depression and anxiety also possibly reflecting the psychosocial context.

Affektitehdas. Työn rationalisoinnin historiallisia jatkumoita

Affektit, kapitalismi ja työn rationalisointi yhdistyvät toisiinsa erottamattomasti. Nykykeskusteluissa työstä ja työelämästä rationalisointi jaetaan usein tekniseen fordistiseen rationalisointiin ja sitä tunteellisempaan postfordistiseen rationalisointiin. Tämä tutkimus osoittaa, affektiivisen rationalisoinnin käsitteen kautta, että työn vanhat ja uudet tieteet asettuvat jatkumoon. Työn tieteissä tietoa työläisestä tuotetaan asettamalla ominaisuuksia aina uudelleen määriteltävään työläisen luokittuneeseen ja sukupuolittuneeseen affektiiviseen figuuriin. Tiedon tuottamisen näkökulmasta muun muassa tayloristiset työn tehostamisen fantasiat, ihmissuhdekoulukunnan ideologiat sekä uuden työn autonomiset järjestykset sisältävät yhtenäisiä piirteitä. Tutkimuksen pääkysymys on: miten affekteja rationalisoidaan työssä, työn tieteissä ja niiden kerrostumissa. Tutkimuksessa kysytään myös, miten affekti kiinnittää luokittuneet ja sukupuolittuneet subjektit työn rationalisoinnin aatteeseen ja millaisia mahdollisuuksia työläiseksi tulemiseen niissä tarjotaan. Kysymystä lähestytään monipuolisen aineiston ja lukuisten teemojen kautta. Aineistoina toimivat muun muassa rationalisoinnin klassikko-teokset, operaismo-vaikutteisen prekariaattiliikkeen pamfletit, ajatushautomoiden uuden työn visiot, self-help-teokset uranaisille sekä Helsingin Sanomien työelämäkeskustelut. Tutkimuksen monipuolista aineistoa lähiluetaan ja tulkitaan siihen luodun erityisen metodologian kautta, joka koostuu kolmesta osa-alueesta: historiallistaminen, paikantuminen ja figuurit. Kaksi ensimmäistä korostavat kontekstien ja position merkitystä tiedon tuotannossa, kolmas osoittaa tiedon tuottamisen valtasuhteita. Työn tieteiden visiot ideaalityöläisestä materialisoituvat figuurien kautta negaatioina kuvaten sitä, millainen ideaalityöläinen ei ole. Väitöskirja aineistoineen paikantuu Suomeen, mutta se osoittaa työn tieteiden ja affektiivisen rationalisoinnin globaaliutta sekä sidonnaisuutta Yhdysvaltoihin, sen yrityskulttuuriin ja esimerkiksi työtehotutkimuksiin Hawthornen elektroniikkatehtaalla vuosina 1924–1933. Väitöskirja tuo uusia näkökulmia nykykeskusteluun työstä, työläisistä, kapitalismista ja affekteista. Se osoittaa, että itsen tuntemisen ja kertomisen tieteitä, kuten psykologiaa, tarjotaan usein ratkaisuksi kapitalistisen tuotannon aiheuttamiin suuriin ja pieniin kurjuuksiin, vaikka terapeuttinen tunnekulttuuri itsessään on muodostunut osana rationalisoinnin ja kapitalismin ambivalentteja kehiä. Tutkimus myös muistuttaa, että työn järjestyksien keskiössä säilyy työläisen ja affektitehtaan konflikti silloinkin, kun fordistinen imperatiivi ”älä!” vaihtuu postfordistiseen kehotukseen ”tunne”.

Meesauunin vaipan konepajavalmistus ja laaduntarkastus

Meesauuni on osa sulfaattisellutehdasta ja sen kemikaalikiertoa. Se on pyörivä kaltevaan tasoon asetettu rumpu-uuni, joka voi olla jopa 160 metriä pitkä ja halkaisijaltaan 5,5 metriä. Kalkki on kiertävä apukemikaali, jota käytetään soodakattilalta tulevan viherlipeän muuttamiseen valkolipeäksi. Meesauunin tehtävänä on kierrättää kalkki (CaO) uudelleen käytettäväksi kaustisoinnissa syntyneestä meesasta (CaCO3). Meesauunin vaipan konepajavalmistus on prosessina hyvin yksinkertainen, mutta toleranssivaatimukset ovat hyvin tiukat suhteutettuna meesauunin kokoon. Vaippalohkojen valmistus on siirtynyt halpatyövoiman maihin lähelle loppukäyttäjiä, joten vaatimukset piirustusten laadulle, valmistukselle, ohjeille ja tarkastamiselle ovat lisääntyneet. Uunin vaippa toimitetaan asennuspaikalle useassa lohkossa ja jokainen vaippalohko on tarkastettava ennen toimitusta. Virheellisten vaippalohkojen siirtyminen asennuspaikalle on estettävä. Työn tavoitteena oli parantaa meesauunin vaippalohkojen konepajavalmistuksen laaduntarkastusta. Tässä työssä tutkitaan mittausmenetelmiä vaippalohkojen geometrian mittaamiseen. Tärkeimmät uunin toiminnallisiin ominaisuuksiin vaikuttavat muototoleranssit vaippalohkoille ovat ympyrämäisyys ja keskiviivan suoruus. Virheet näissä toleransseissa aiheuttavat vaurioita uunin muurauksille ja liian suuria kuormituksia tuennoille. Vaippalohkot on mitattava pyöritysrullaston päällä ja konepajan olosuhteissa, mikä aiheuttaa omat haasteensa. Vaippalohkojen suuret massat ja dimensiot aiheuttavat vaippalohkoihin muodonmuutoksia. Muodonmuutokset täytyy olla hallinnassa, mikäli halutaan käyttää CMS-laitteistoja (Coordinate Measuring System). Meesauunin vaippalohkot ovat mitattavissa radiaalimittauksina tai käyttäen CMS-laitteistoja.

Introducing the concept of critical Fo in batch heat processing

The determination of the sterilization value for low acid foods in retorts includes a critical evaluation of the factory's facilities and utilities, validation of the heat processing equipment (by heat distribution assays), and finally heat penetration assays with the product. The intensity of the heat process applied to the food can be expressed by the Fo value (sterilization value, in minutes, at a reference temperature of 121.1 °C, and a thermal index, z, of 10 °C, for Clostridium botulinum spores). For safety reasons, the lowest value for Fo is frequently adopted, being obtained in heat penetration assays as indicative of the minimum process intensity applied. This lowest Fo value should always be higher than the minimum Fo recommended for the food in question. However, the use of the Fo value for the coldest can fail to statistically explain all the practical occurrences in food heat treatment processes. Thus, as a result of intense experimental work, we aimed to develop a new focus to determine the lowest Fo value, which we renamed the critical Fo. The critical Fo is based on a statistical model for the interpretation of the results of heat penetration assays in packages, and it depends not only on the Fo values found at the coldest point of the package and the coldest point of the equipment, but also on the size of the batch of packages processed in the retort, the total processing time in the retort, and the time between CIPs of the retort. In the present study, we tried to explore the results of physical measurements used in the validation of food heat processes. Three examples of calculations were prepared to illustrate the methodology developed and to introduce the concept of critical Fo for the processing of canned food.

Culture alternative medium for the growth of extreme halophilic bacteria in fish products

Halotolerant or halophilic (Archaeabacteria) microorganisms can be found in salted and ripening fish products that are not affected by salt. They can be moderate or extremely halophilic bacteria. The extremely halophilic bacteria require between 15-30% of NaCl for growth. The extremely halophilic archaeobacteria may be selectively isolated in different media. The aim of this work was to determine the effectiveness of the Salt-Agar-Milk medium, a medium modified in our laboratory through the addition of MgSO4 and KCl - named SAMm, and its effect on the bacterial growth by means of comparison with other media, with and without milk, determining time of incubation and counting. Two samples of salted fish from local fish salting factories and two laboratory strains were used. The factory samples were matured anchovy and anchovy fillets in oil, and the laboratory strains were: Haloarcula spp. (proteolytic) and Halococcus spp. (non-proteolytic). The following media were alternatively used for the isolation of extremely halophilic bacteria: IRAM; Formulation of Gibbons and collaborators, Cod Milk agar, and SAMm. IRAM and Gibbons were also used enriched with milk. In the SAMm medium, there were obtained count values similar or higher than the ones of the traditional media; besides the simplicity of its elaboration, the possibility to obtain positive results two or three days earlier also added to its benefit. Consequently, it can be considered an alternative to the media traditionally used for the studied halophilic bacteria.

Study of the flash drying of the residue from soymilk processing - "okara"

The objective of this research project was to study the drying of soymilk residue in a pneumatic flash dryer, using response Surface Methodology (RSM), and to evaluate the quality of the dried residue. Soymilk residue, also known as okara, was provided by a Brazilian soymilk factory. RSM showed that for a 120 second drying cycle, the lower the residue moisture contents (y) obtained, the higher the recirculation rates (x1), regardless of the air drying temperature (x2), and it could be expressed by the equation y = 7.072 - 7.92x1, with R² = 92,92%. It is possible to obtain okara with 10% of moisture (dwb) under the condition x1=1.25, equivalent to RR = 61%, with air drying temperatures ranging from 252 °C to 308 °C. The dried okara obtained through Central Compound Rotational Design (CCRD) presented a centesimal composition similar to the okara dried in a tray dryer, known as the original okara. There were significant variations (p < 0.05) in the Emulsifying Capacity (EC), Emulsion Stability (ES) and Protein Solubility (PS) between the dehydrated residues obtained. It was concluded that the flash drying of okara is technically feasible and that the physicochemical composition of the residue was not altered; on the contrary, the process promoted a positive effect on the technological functional properties.

Tarton lähihistoria kytkeytyy tarinaan ihmismakkaratehtaasta

Kirjallisuusarvostelu

Virtuaalinen käyttöönottoympäristö automaatiojärjestelmälle

Valmistavan teollisuuden kiristyvät vaatimukset suunnittelusta markkinoille -ajassa (engl. time-to-market), laadussa, kustannustehokkuudessa ja turvallisuudessa luovat paineita uusien toimintatapojen etsimisessä. Usein laitteiston ohjausalgoritmeja ei ole mahdollista testata todellisen laitteiston kanssa, vaan ainoaksi ennakoivaksi vaihtoehdoksi jää todellisen laitteiston virtuaalinen mallintaminen. Eräs uusista toimintavoista on virtuaalinen käyttöönotto, jossa tuotantolinja tai laitteisto mallinnetaan ja sen käyttäytymistä simuloidaan ohjausalgoritmien parantamista ja todentamista varten. Tämän diplomityön tavoitteena oli toteuttaa virtuaalinen käyttöönottoympäristö, jolla laitteiston 3D-mallinnettua virtuaalista mallia voidaan ohjata reaaliajassa todellisen laitteiston ohjauslaitteistolla. Käyttöönottoympäristön toteuttamisen lopullisena tavoitteena on tutkia, millaisia hyötyjä sillä voidaan saavuttaa Outotec (Finland) Oy:n automaatiojärjestelmien suunnittelussa ja käyttöönotossa kiristyvien vaatimusten täyttämiseksi. Työssä toteutetulla käyttöönottoympäristöllä pystytään simuloimaan 3D-mallinnetun laitteiston osan toimintaa reaaliajassa. Todellisen laitteiston ominaisuuksista määritettyjä vaatimuksia ei kustannussyistä täytetty, sillä ennen sitä haluttiin varmistua valitun alustan ominaisuuksista, toimivuudesta ja soveltuvuudesta. Toteutuksen katsotaan kuitenkin täyttävän pehmeän reaaliaikaisuuden kriteerin noin 40 ms aikatasolla ja 80 ms reaktioajalla. Toteutettu virtuaalinen käyttöönottoympäristö osoittautui toimivaksi ja soveltuvaksi, sekä sen todettiin tuovan potentiaalisia hyötyjä Outotec (Finland) Oy:lle, esimerkiksi kosketusnäyttöjen visualisoinnin parannus, hybridikäyttöönottomahdollisuus sekä automaatio-ohjauksien kehittäminen. Työn perusteella arvioidaan onko Outotec:lla tarvetta jatkaa valitulla alustalla todellisen laitteiston aikavaatimukset täyttävään reaaliaika-toteutukseen, jota työssä esitellään.

Total cost model to compare own and partner manufacturing

Target of this study was to develop a total cost calculation model to compare all costs from manufacturing and logistics from own factories or from partner factories to global distribution centers in a case company. Especially the total cost calculation model was needed to simulate an own factory utilization effect in the total cost calculation context. This study consist of the theoretical literature review and the empirical case study. This study was completed using the constructive research approach. The result of this study was a new total cost calculation model. The new total cost calculation model includes not only all the costs caused by manufacturing and logistics, but also the relevant capital costs. Using the new total cost calculation model, case company is able to complete the total cost calculations taking into account the own factory utilization effect in different volume situations and volume shares between an own factory and a partner factory.