Interfaces com a indústria

Brazilian chemical industries face several problems regarding Research, Development and Innovation (RDI). The present paper shows that simple cooperation between chemical industries and university laboratories can be a way to overcome some of the present difficulties. The work carried out at LABOCAT has several industrial interfaces. It involves, among other areas of RDI, the development of anti-HIV-protease (and other virus-related-protease) drugs, the establishment of new (industrial) chemical processes and the implementation of industrial (biodiesel and related) plants. A model based on the present so called RHAE programme is proposed in which, parallel to the fellowship awards of this programme, financing participation of Brazilian Agencies would cover process development.

Comparison of a deterministic and a data driven model to describe MBR fouling

Membrane bioreactors (MBRs) are a combination of activated sludge bioreactors and membrane filtration, enabling high quality effluent with a small footprint. However, they can be beset by fouling, which causes an increase in transmembrane pressure (TMP). Modelling and simulation of changes in TMP could be useful to describe fouling through the identification of the most relevant operating conditions. Using experimental data from a MBR pilot plant operated for 462days, two different models were developed: a deterministic model using activated sludge model n°2d (ASM2d) for the biological component and a resistance in-series model for the filtration component as well as a data-driven model based on multivariable regressions. Once validated, these models were used to describe membrane fouling (as changes in TMP over time) under different operating conditions. The deterministic model performed better at higher temperatures (>20°C), constant operating conditions (DO set-point, membrane air-flow, pH and ORP), and high mixed liquor suspended solids (>6.9gL-1) and flux changes. At low pH (<7) or periods with higher pH changes, the data-driven model was more accurate. Changes in the DO set-point of the aerobic reactor that affected the TMP were also better described by the data-driven model. By combining the use of both models, a better description of fouling can be achieved under different operating conditions

Sähkönsiirtoyritysten kunnossapidon taloudellinen malli

Sähkönsiirtoyritysten kunnossapidon taloudellinen malli eli SKUTMA, on sähköverkkoyhtiöille suunniteltu luotettavuuspohjainen kunnossapitomalli, mikä priorisoi ja ajoittaa sähkönjakeluverkon komponenttien huolto- ja investointiajankohdat. Malli hyödyntää dynaamisen optimoinnin algoritmia kustannusminimien löytämiseksi tarkastelujaksolta ja simuloi komponenttien rappeutumasta rappeutumismallin avulla. Tässä diplomityössä on kehitetty kunnossapito-ohjelma SKUTMA-mallin pohjalta, minkä avulla tutkitaan mallin toimivuutta oikeilla johtolähdöillä ja sen hyödyntämistä sähköverkkojen kunnossapidon suunnittelussa. Työssä käydään läpi myös kunnossapitoohjelman laskenta metodiikkaa ja sen ominaisuuksia. Tämän työn lopputuloksena saadaan selkeä kuva mallin toiminnasta, käytettävyydestä ja jatkokehityspotentiaalista.

INNOVATIVE USE OF A TABLET DEVICE TO DELIVER INSTRUCTION IN UNDERGRADUATE CHEMISTRY LECTURES

This report describes a simple, inexpensive and highly effective instructional model based on the use of a tablet device to enable the real-time projection of the instructor's digitally handwritten annotations to teach chemistry in undergraduate courses. The projection of digital handwriting allows the instructor to build, present and adapt the class contents in a dynamic fashion and to save anything that is annotated or displayed on the screen for subsequent sharing with students after each session. This method avoids the loss of continuity and information that often occurs when instructors switch between electronic slides and white/chalk board during lessons. Students acknowledged that this methodology allows them to follow the instructor's cognitive process and the progressive development of contents during lectures as the most valuable aspect of the implemented instructional model.

Varastojen hallinta projektiohjautuvassa toimintaympäristössä

Varastoihin sitoutuu yrityksissä paljon arvokasta pääomaa ja varastojen hallinnan osaaminen on noussut yhdeksi kilpailueduksi liiketoiminnassa. Varastoinnilla pyritään suojautumaan puutetilanteilta ja ylläpitämään haluttu palveluaste. Tutkielmassa selvitetään case yrityksen varastojen hallinnan nykytila ja nostetaan esille varastojen hallinnan ongelmatilanteet. Työn tavoitteena on muodostaa organisaation johdolle kokonaiskuva case yrityksen varastoista ja varastoinnin nykytilasta. Työ toteutetaan tapaustutkimuksena, ja aineisto kerätään organisaation henkilökunnasta valituille henkilöille suoritetuilla haastatteluilla. Haastatteluilla saadaan selville varastojen hallinnan toimintamallit ja toiminnan ongelmakohdat varastopaikkakunnilla. Työn tuloksena muodostetaan kokonaiskuva yrityksen varastotoiminnoista ja saadaan selville ongelmien taustalla olevat syyt. Ongelmien perusteella luodaan malli kehitystyön etenemiselle. Lopuksi työssä esitetään toimenpide- ehdotuksia varastojen hallinnan toimintojen jatkokehittämiseen.

Tuoteryhmän kehitysprojektin optimointi

Tämä diplomityö toteutettiin Sammet Dampers Oy:ltä saatuna toimeksiantona. Yritys haluaa yhä parempia tuloksia tuoteryhmien kehitysprojekteista, jolloin se asettaa vaatimuksia kehitysprojekteissa käytettävälle kehitysprosessille. Yrityksen täytyy optimoida ja systematisoida käytettävää menetelmää, jotta näihin parempiin tuloksiin voidaan päästä. Työn ensimmäisenä tavoitteena on optimoida yrityksen käytössä oleva tuoteryhmien kehitysprojekteissa käytettävä prosessimalli. Tavoitteen mukaisesti työssä luodaan uusi optimoitu tuoteryhmien kehitysprosessimalli, joka vastaa yrityksen tarpeisiin. Tämä uusi malli kirjataan osaksi yrityksen toiminnanohjausjärjestelmää. Työn toisena tavoitteena on käyttää uutta optimoitua prosessimallia kellopeltien tuoteryhmän kehitysprojektissa. Tätä kehitysprojektia käytetään samalla uuden prosessimallin sisäänajamiseen osaksi yrityksen toimintoja.Tämän diplomityön puitteissa kellopeltien kehitysprojektista käydään läpi kehitysprojektin ensimmäinen osio eli vaatimustenmäärittelyprosessi ja esitellään sen tuloksena syntynyt toteutussuunnitelma. Työn tuloksena syntyneen uuden tuoteryhmien kehitysprojektin prosessimallin avulla voidaan saavuttaa merkittäviä parannuksia tarkasteltaessa kehitysprojektin tuloksia ajankäytön, laadun ja kustannusten suhteen.

Varastopalveluiden kustannuslaskentamallin rakentaminen

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli rakentaa kustannuslaskentamalli, jota hyödynne-tään varastopalvelutoimintojen kustannusten tarkastelussa. Tavoitteena oli määrittää ”hintalaput” varaston eri toiminnoille eli selvittää minkä tyyppisiä resursseja toiminnot kuluttavat ja kuinka paljon. Lisäksi mallin tuloksien perusteella pyrittiin kartoittamaan tekijöitä joihin puuttumalla varastopalveluiden kustannustehokkuutta voitaisiin ke-hittää. Rakennettava laskentamalli perustui toimintolaskentaan. Tutkimus jakautui teoria- ja empiiriaosuuteen. Teoriaosuudessa käytiin läpi perinteistä kustannuslaskentaa ja toi-mintolaskentaa sekä verrattiin niitä keskenään. Teoriaosuudessa käytiin läpi myös toimintoperusteiden kustannuslaskentamallin rakentamisen vaiheet sekä perehdyttiin yleisimpiin varastopalvelutoimintoihin ja niiden kustannuslajeihin. Empiiriaosuudessa tutustuttiin Case-yrityksen varastointitoimintoihin, sen kustannuslaskennan nyky-tilaan ja kehityskohteisiin. Lopuksi laskentamallia testattiin yrityksen varastotoimin-toihin. Tutkimuksen tuloksena rakennetun laskentamallin todettiin antavan ymmärrettävää ja analyyttistä tietoa toimintojen ja laskentakohteiden kustannuksista. Laskentamallin tuloksien perusteella päästiin paremmin kiinni kustannusten aiheuttajiin ja tuloksia todettiin voitavan hyödyntää kustannustehokkuuden kehittämisessä. Suurena etuna voitiin täten pitää lisääntynyttä kustannustietoisuutta.

Use Of Systems Approach with Total Quality Management in Industrial Organizations

The objective of the work has been to study why systems thinking should be used in combination with TQM, what are the main benefits of the integration and how it could best be done. The work analyzes the development of systems thinking and TQM with time and the main differences between them. The work defines prerequisites for adopting a systems approach and the organizational factors which embody the development of an efficient learning organization. The work proposes a model based on combination of an interactive management model and redesign to be used for application of systems approach with TQM in practice. The results of the work indicate that there are clear differences between systems thinking and TQM which justify their combination. Systems approach provides an additional complementary perspective to quality management. TQM is focused on optimizing operations at the operational level while interactive management and redesign of organization are focused on optimization operations at the conceptual level providing a holistic system for value generation. The empirical study demonstrates the applicability of the proposed model in one case study company but its application is tenable and possible also beyond this particular company. System dynamic modeling and other systems based techniques like cognitive mapping are useful methods for increasing understanding and learning about the behavior of systems. The empirical study emphasizes the importance of using a proper early warning system.

Etelä-Karjalan sosiaali- ja terveyspiirin kuntakohtaisen kustannuslaskentamallin kehittäminen

Työn tavoitteena oli tutkia Etelä-Karjalan sosiaali- ja terveydenhuollon kuntayhtymän kuntalaskutusta ja rakentaa laskentamalli, jolla kuntakohtaiset kustannukset pystytään laskemaan ja jakamaan. Tutkimusote oli konstruktiivinen. Tiedot kerättiin kuntayhtymän toiminta- ja taloustietojärjestelmistä sekä haastattelemalla organisaation asiantuntijoita. Työn tulokseksi saatu laskentamalli koostuu suoritepohjaisesta, asukaslukupohjaisista ja tarvepainotetuista asukaslukupohjaisista kustannusajureista, joilla kustannukset jaetaan piirin jäsenkunnille. Tällä sekamallilla pystytään toteuttamaan kuntalaskutusta, sillä se täyttää kuntalaskutusmallille asetetut vaatimukset. Työn tulosten perusteella tulo-osuusmalli olisi paras tapa toteuttaa kuntalaskutusta. Yksinkertainen rahoitusmalli mahdollistaa toiminnan vapaamman kehittämisen kuin sekamalli ja on lisäksi selkeämpi ja läpinäkyvämpi. Sekamallissa tulisi painottaa tarvepohjaisia asukaslukuajureita. Tärkeimmät ja suurimpia kustannuksia aiheuttavat alueet kannattaisi tuotteistaa.

Microscopic simulation of pigment coating consolidation

The control of coating layer properties is becoming increasingly important as a result of an emerging demand for novel coated paper-based products and an increasing popularity of new coating application methods. The governing mechanisms of microstructure formation dynamics during consolidation and drying are nevertheless, still poorly understood. Some of the difficulties encountered by experimental methods can be overcome by the utilisation of numerical modelling and simulation-based studies of the consolidation process. The objective of this study was to improve the fundamental understanding of pigment coating consolidation and structure formation mechanisms taking place on the microscopic level. Furthermore, it is aimed to relate the impact of process and suspension properties to the microstructure of the coating layer. A mathematical model based on a modified Stokesian dynamics particle simulation technique was developed and applied in several studies of consolidation-related phenomena. The model includes particle-particle and particle-boundary hydrodynamics, colloidal interactions, Born repulsion, and a steric repulsion model. The Brownian motion and a free surface model were incorporated to enable the specific investigation of consolidation and drying. Filter cake stability was simulated in various particle systems, and subjected to a range of base substrate absorption rates and system temperatures. The stability of the filter cake was primarily affected by the absorption rate and size of particles. Temperature was also shown to have an influence. The consolidation of polydisperse systems, with varying wet coating thicknesses, was studied using imposed pilot trial and model-based drying conditions. The results show that drying methods have a clear influence on the microstructure development, on small particle distributions in the coating layer and also on the mobility of particles during consolidation. It is concluded that colloidal properties can significantly impact coating layer shrinkage as well as the internal solids concentration profile. Visualisations of particle system development in time and comparison of systems at different conditions are useful in illustrating coating layer structure formation mechanisms. The results aid in understanding the underlying mechanisms of pigment coating layer consolidation. Guidance is given regarding the relationship between coating process conditions and internal coating slurry properties and their effects on the microstructure of the coating.

Monitoring of centrifugal pump operation by a frequency converter

Centrifugal pumps are widely used in industrial and municipal applications, and they are an important end-use application of electric energy. However, in many cases centrifugal pumps operate with a significantly lower energy efficiency than they actually could, which typically has an increasing effect on the pump energy consumption and the resulting energy costs. Typical reasons for this are the incorrect dimensioning of the pumping system components and inefficiency of the applied pump control method. Besides the increase in energy costs, an inefficient operation may increase the risk of a pump failure and thereby the maintenance costs. In the worst case, a pump failure may lead to a process shutdown accruing additional costs. Nowadays, centrifugal pumps are often controlled by adjusting their rotational speed, which affects the resulting flow rate and output pressure of the pumped fluid. Typically, the speed control is realised with a frequency converter that allows the control of the rotational speed of an induction motor. Since a frequency converter can estimate the motor rotational speed and shaft torque without external measurement sensors on the motor shaft, it also allows the development and use of sensorless methods for the estimation of the pump operation. Still today, the monitoring of pump operation is based on additional measurements and visual check-ups, which may not be applicable to determine the energy efficiency of the pump operation. This doctoral thesis concentrates on the methods that allow the use of a frequency converter as a monitoring and analysis device for a centrifugal pump. Firstly, the determination of energy-efficiency- and reliability-based limits for the recommendable operating region of a variable-speed-driven centrifugal pump is discussed with a case study for the laboratory pumping system. Then, three model-based estimation methods for the pump operating location are studied, and their accuracy is determined by laboratory tests. In addition, a novel method to detect the occurrence of cavitation or flow recirculation in a centrifugal pump by a frequency converter is introduced. Its sensitivity compared with known cavitation detection methods is evaluated, and its applicability is verified by laboratory measurements for three different pumps and by using two different frequency converters. The main focus of this thesis is on the radial flow end-suction centrifugal pumps, but the studied methods can also be feasible with mixed and axial flow centrifugal pumps, if allowed by their characteristics.

Pilvisovelluskehitys Google App Engine -pilvisovellusalustalla

Tämä Diplomityö keskittyy tutkimaan pilvisovelluskehitystä Google App Engine – pilvisovellusalustalle perustuen kuusi –vaiheiseen vesiputousmalliin sekä tutkimaan Google App Engine -pilvisovellusalustan tarjoamia mahdollisuuksia ja rajoituksia sovelluskehityksen muodossa. Tutkimuksen perusteella kuusi –vaiheinen vesiputousmalli soveltuu pilvisovelluskehitykseen,mikäli vaatimusmäärittely on tarkka jo sovelluskehityksen alkuvaiheessa. Tutkimuksen tuloksena syntyi vaatimusmäärittely MikkoMail –pilvisovellukselle. Vaatimusmäärittelyn pohjalta luotiin MikkoMail –pilvisovellus Google App Engine –pilvisovellusalustalle. Google App Engine –pilvisovellusalusta tukee vain Python- ja Java –ohjelmointikieliä eikä sisällä lainkaan ulkoista tietokantapalveluiden tukea. Tästä syystä Google App Engine -pilvisovellusalusta soveltuu pieniin, keskisuuriin ja pilottiprojektinomaisiin sovelluskehitysprojekteihin.

Toiminnan kehittäminen joukko-osastossa

Tutkimuksen päätavoite on tuottaa toiminnan kehittämismalli Kaartin Jääkärirykmentille, joka on yksi maavoimien joukko-osastoista. Tutkimuksen osatavoitteina on luoda yleinen malli joukko-osaston toiminnan kehittämisen osa-alueista, muodostaa luodun mallin perusteella kyselylomake kehityskohteiden kartoittamiseksi sekä laaditulla lomakkeella selvittää joukko-osaston toiminnan kehitystarpeita. Toiminnan kehittäminen nähdään tutkimuksessa toimintojen tai toimintatapojen kehittämisenä, ja sitä tarkastellaan laatujohtamisen näkökulmasta. Tutkimus on luonteeltaan laadullinen empiirinen tutkimus, jolla pyritään uuden mallin luomiseen. Tiedonkeruumenetelminä olivat kirjallisuuskatsaus, puolistrukturoidut haastattelut ja kyselytutkimus. Kirjallisuuskatsausta edusti perehtyminen laatujohtamisen teoriaan. Laatujohtamisen teoriaa täydennettiin kahdella asiantuntijahaastattelulla, joista toinen tehtiin laatujohtamisen teorian asiantuntijalle ja toinen käytännön asiantuntijalle. Lisäksi tutkimuksessa perehdyttiin puolustusvoimien laadunhallinnan ja toiminnan kehittämisen ohjeistukseen. Puolustusvoimien ohjeistusta edustivat Pääesikunnan ja Maavoimien Esikunnan ohjeasiakirjat sekä yhden esimerkkijoukko-osaston ohjeistus. Laatujohtamisen teorian ja puolustusvoimien ohjeistuksen perusteella muodostettiin yleinen malli joukko-osaston toiminnan kehittämisen osa-alueista. Malli oli samalla tutkimuksen ensimmäinen osatavoite. Mallin perusteella toiminnan kehittäminen koostuu: toiminnan vakioinnista, toiminnan arvioinnista, toiminnan jatkuvasta parantamisesta ja innovatiivisuudesta. Näiden neljän kokonaisuuden perusteella luotiin kyselylomake, siten, että samalla kyselylomakkeella pystyttiin kartoittamaan Kaartin Jääkärirykmentin nykyisen toiminnan mahdollisia kehitystarpeita ja myöhemmässä vaiheessa mittamaan toiminnan kehittymistä. Kyselylomakkeen muodostaminen oli samalla tutkimuksen toinen osatavoite. Kyselylomakkeen avulla toteutettiin kyselytutkimus kehitystarpeiden selvittämiseksi. Tämä oli tutkimuksen kolmas osatavoite. Kyselytutkimuksen tulosten perusteella eniten kehitettävää oli toiminnan jatkuvassa parantamisessa. Tulosten perusteella muodostettiin vuosisuunnittelurytmiin sidottu, itsearviointiin ja yhteen jatkuvan parantamisen malliin pohjautuva, toiminnan kehittämisen malli Kaartin Jääkärirykmentille.

Temporal variability of soil CO2 emission after conventional and reduced tillage described by an exponential decay in time model

To study Assessing the impact of tillage practices on soil carbon losses dependents it is necessary to describe the temporal variability of soil CO2 emission after tillage. It has been argued that large amounts of CO2 emitted after tillage may serve as an indicator for longer-term changes in soil carbon stocks. Here we present a two-step function model based on soil temperature and soil moisture including an exponential decay in time component that is efficient in fitting intermediate-term emission after disk plow followed by a leveling harrow (conventional), and chisel plow coupled with a roller for clod breaking (reduced) tillage. Emission after reduced tillage was described using a non-linear estimator with determination coefficient (R²) as high as 0.98. Results indicate that when emission after tillage is addressed it is important to consider an exponential decay in time in order to predict the impact of tillage in short-term emissions.

Palveluliiketoimintamallin kehittäminen teolliselle laitetoimittajalle

Tässä tutkimuksessa käsitellään teollisuuden palveluliiketoimintaa. Yritykset ovat perinteisesti saavuttaneet kilpailuetua markkinoilla tuottamalla teknisesti innovatiivisia koneita ja laitteita, mutta viime vuosien aikana yritykset ovat havainneet tarpeen myös palveluliiketoiminnan kehitykselle. Kohdeyrityksenä on teollisuudelle korkealuokkaisia mittalaitteita kehittävä ja valmistava yritys. Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää uusi innovatiivinen vuokraukseen perustuva palveluliiketoimintamalli perinteisen hankinnan sijaan. Olennaisena osana uuteen palveluliiketoimintamalliin liittyi myös tuotteen elinkaarikustannusten selvittäminen ja laskeminen. Toisena tutkimuksen kohteena oli selvittää semi-kvalitatiivisen kyselytutkimuksen avulla, miten yrityksen asiakkaat ja henkilökunta näkevät palveluiden tuottamisen nykytilan ja mitä haasteita palveluliiketoimintaan siirtyminen aiheuttaa organisaatiolle. Työn teoriaosuudessa käsiteltiin palveluliiketoimintaa eri näkökulmista, palvelun laadun muodostumista sekä uuden liiketoimintamallin kehittämistä Osterwalderin Canvas mallin avulla. Lisäksi käsiteltiin elin-kaarilaskennan soveltamista palveluliiketoiminnassa sekä eri investointimalleja teollisiin palveluihin. Kyselytutkimuksen tulosten perusteella asiakkaiden ja yrityksen henkilökunnan näkemykset erosivat palvelun laadun ja prosessien nykytilasta. Asiakkaat arvostivat palvelut paremmalle tasolle kuin henkilökunta. Tulosten perusteella yrityksen olisi kohdennettava resursseja sisäisten prosessien parantamiseen ja kehitettävä organisaatiota enemmän palveluorientoituneeksi. Tuotteen elinkaarikustannukset onnistuttiin selvittämään hyvin ja niiden avulla pystyttiin luomaan sekä yritykselle kannattava että asiakkaille houkutteleva palveluliiketoimintamalli, jonka avulla yrityksen on mahdollista palvella asiakkaitaan entistä paremmin.