Oxygen adsorption on Cu(510)

Tässä työssä on tutkittu kuparin (510)-askelpinnan reaktiivisuutta käyttäen apuna kvanttimekaanisia ab initio laskentamenetelmiä. Tutkimus on toteutettu laskemalla happiatomin adsorptioenergia ja tilatiheys erilaisissa potentiaalisissa adsorptiopaikoissa pinnalla. Myös happimolekyylin adsorptiota ja hajoamista ontarkasteltu laskemalla pintaa lähestyvälle molekyylille potentiaalienergiapintoja. Energiapintojen tuloksia on myös täydennetty kvanttimekaanisilla molekyylidynamiikkalaskuilla. Metallisia askelpintoja pidetään yleisesti sileitä pintoja reaktiivisempina happea kohtaan, johtuen askeleen reunan pienentävästä vaikutuksesta molekyylin hajoamisen tiellä olevaan energiavaliin. On kuitenkin olemassa myös tuloksia, jotka osoittavat hapen tarttumisprosessin olevan hallitseva juuri terassialueella, askeleen reunan sijasta. Tässä työssä on todettu hapen adsorboituvan Cu(510)-pinnalla tehokkaimmin juuri terassilla olevaan hollow-paikkaan. Myös adsorptioenergiat ovat tällä pinnalla pienempiä kuin sileällä (100)-pinnalla. Potentiaalienergiapintojen perusteella Cu(510)-pinnan todetaan myös olevan vähemmän reaktiivinen kuin askelpintojen yleisesti odotetaan olevan, vaikka askeleen reunan todetaankin pienentävän happiatominhajoamisen esteenä olevaa energiavallia.

Virtauslaskennankäyttö keskipakopumpun eroosiokulumisen mallintamisessa

Diplomityössä kehitetään malli tiheän kaksifaasivirtauksen aiheuttaman eroosiokulumi-sen mallintamiseksi, ratkaistaan virtauskenttä kahdessa erilaisessa keskipakopumpussa, sovelletaan kehitettyä mallia, sekävertaillaan mallin antamia tuloksia käytännön kokeissa saavutettuihin tuloksiin. Työssä on erityisenä mielenkiinnon kohteena savukaasupesurin pumppu. Työn alkuosa sisältää tarkemman kuvauksen savukaasupesurin toi-minnasta. Numeerinen ratkaisu ja laskentahilan generointi suoritetaan ANSYS CFX- ja Turbo-Grid-ohjelmistoilla. Laskennassa virtauksen Navier-Stokesin yhtälöt on aikakeskiarvo-tettu ja ratkaistu käyttäen kontrollitilavuusmenetelmää. Tiheiden kaksifaasivirtausten eroosiokulumista on mallinnettu tekijän kehittämällä mallilla, jonka käytännön toteutus-ta ei kuitenkaan saateta julkiseksi, koodin kehittämisessä käytetty teoria on kuitenkin esitetty työssä. Työn piirissä tehtiin myös kulumiskokeita Sulzer Pumps Finlandin Karhulan tehtailla, sekä vertailtiin simuloinnin tuloksia aikaisemmissa kokeissa saavutettuihin. Koejärjestelyt kuvataan työssä.

Kantavan kehikkorakenteen valmistuksen kehittäminen

Paperikoneen hoitotason muodostaa kantava kehikkorakenne sekä kehikkorakenteiden tuennat. Kantavan kehikkorakenteen valmistuson perinteistä hitsaavaa konepajatuotantoa. Työssä esitetään ratkaisuja valmistuksen kehittämiseen, näiden avulla on tavoitteena pudottaa valmistuksen läpimenoaikaa ja lopullisesti vastata kiristyneeseen kilpailutilanteeseen. Laajempana tavoitteena on osoittaa automaation mahdollisuudet kyseiseen tuotantoon. Alumiinisten rakenteiden toimitukset ovat jatkuvasti kasvaneet. Tähän rakenneryhmään haluttiin panostaa ja tehdä tuotteesta markkinoiden paras sekä kehittää valmistusta, jotta voitaisiin vastata kilpailuun ja lyhyisiin toimitusaikoihin. Työssä esitettävät ratkaisut on suunnattu alumiinisen kantavan kehikon valmistuksen kehittämiseen. Valmistuksen kehittäminen käsittää tuotteen rakennekomponenttien suunnittelemista valmistuksen kannalta, automaation lisäämistä osavalmistukseen sekä hitsauksen kevytmekanisointia.

Sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan ohjauksen toteutus FPGA-piireillä

Tässä diplomityössä tutustutaan sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan rakenteeseen ja ohjaukseen. Työssä tarkastellaan myös hajautetun järjestelmän testaamista ja ohjelmointia. Työssä toteutettiin sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan modulaattori hajautetusti FPGA-piireille. Lisäksi diplomityössä kehitettiin ja toteutettiin optinen JTAG-rajapinta hajautetun järjestelmän testaukseen ja ohjelmointiin. Laboratoriokoelaitteisto koostui yhdeksästä taajuusmuuttajan ohjauskortista, LUT Master -ohjausyksiköstä ja dSPACE-ohjausjärjestelmästä. Laboratoriomittaukset tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Säätötekniikan laboratoriossa.

Konfiguroituvan tuotteen tuoterakennesystematiikan kehittäminen

Ponsse Oyj:n kaltainen konfiguroituvaa, monimutkaista tuotetta valmistava yhtiö tarvitsee ehdottomasti nykyaikaisen modulaarisuuteen perustuvan tuoterakennesystematiikan. Käyttämällä osioita eri modulaarisuusmalleista ja soveltamalla niitä Ponssen näkökulmasta kaikkein edullisimmalla tavalla, on kehitetty ensimmäinen case - tapaus ja sen myötä mahdollisimman yksinkertainen toimintamalli. Mallissa on otettu huomioon myös useat tuoterakenteen kanssa vuorovaikutuksessa olevat tekijät. Myyntitilanteen valinnat ovat listattu konfigurointimatriisiin ja ne voivat olla itsenäisiä tai sulkea pois joitakin toisia valintoja. Kun sopiva koneyksilö on muodostettu, saadaan matriisista samantien tulostettua valintojen mukainen tuoteyksilö. Tuoteyksilön moduulirakenne toimii kyseisen, yksittäisen koneen työmääräimenä sekä koneenvalmistuksen dokumenttina, sillä luettelon yksi moduuli on yhden valmistettavantyövaiheen moduulipiirustus alimoduuleineen ja osineen. Moduulipiirustusten on siis otettava huomioon tuotannon, oston, suunnittelun ja dokumentoinnin näkökulmat. Piirustuksen laatijan on tiedettävä kyseisen moduulin valmistus eli koottavan komponenttikokoelman laajuus sekä tuotantolinjan että osto-osaston intressien mukaisesti. Piirustuksen on nivouduttava sitä kutsuvaan matriisiin ja kyseisen moduulin valinnan kytköksiin muihin moduuleihin nähden. Kaiken lisäksi piirustuksen on toimittava kokoonpano-ohjeena sekä jälkimarkkinoinnin työkaluna. Tässä työssä muodostettiin metsätraktorin ohjaamosta esimerkkitapaus. Case tapauksessa käytettiin työssä esitettyä uutta tuoterakennesystematiikkaa uuden modulaarisuussäännöstön käytöstä, laskettu sen aiheuttamat muutokset ja sen tuotantoon otosta on kerätty ensimmäiset kommentit. Esimerkillä pyrittiin saavuttamaan modulaarisen tuoterakenteen mahdollistamat edut ja projektia on jatkettu Ponsse Oyj:llä käsittämään muitakin tuotekokonaisuuksia.

Kasvihuonekaasujen päästökaupan ohjausvaikutus sellutehtaan prosessien ja laitteiden kehityksessä

EU:n päästökaupan ensimmäinen jakso alkoi 1.1.2005. Päästökauppa on aiheuttanut sen piiriin kuuluvalle teollisuudelle monia haasteita ja riskejä kasvavien kustannusten muodossa. Massa- ja paperiteollisuus on päästökaupanpiiriin kuuluva teollisuudenala, johon päästökaupan kustannukset vaikuttavat haitallisesti globaalin hinnoittelun vuoksi. Massa- ja paperiteollisuudelle päästökaupasta voi koitua kustannuksia päästöoikeuksien ostamisesta, sähkön, polttoaineiden ja kemikaalien hinnan noususta sekä raaka-ainehuollon vaikeutumisesta. Toisaalta tehtaat voivat hyötyä päästökaupasta alittaessaan päästöoikeutensa tai myydessään sähköä ulkopuoliseen verkkoon. Massa- ja paperiteollisuudessa sähköä kuluu enimmäkseen pumppauksiin eli massan siirtoon ja mekaanisen massan valmistukseen. Suurimpia sähköenergian kuluttajia sellun valmistuksessa ovat soodakattila, puunkäsittely, valkaisu ja lajittelu. Lämpöä tarvitaan haihdutus-, kuivaus- ja keittoprosesseissa. Kemikaaleista klooridioksidin valmistuksessa käytettävä natriumkloraatti on kustannusten kannalta merkittävin kemikaali. Tässä työssä tutkittiin päästökaupan aiheuttamien kustannusten vähentämismahdollisuuksia kohdetehtaalla. Suurin potentiaali liittyy meesauunissa poltettavan maakaasun korvaamiseen mäntyöljyllä tai biomassan kaasutuskaasulla. Kemikaalikulutuksen osalta happidelignifiointi on merkittävin mahdollisuuskustannusten alentamiseksi. Lisäksi päästökaupan kustannuksia voidaan alentaa muun muassa oikealla mitoituksella ja sekundäärilämpöjen optimaalisella käytöllä.

The Role of Third-Party Service Provider in B2B Integration

Sähköisen kaupankäynnin kasvun myötä, itsenäisten yritysten tietojärjestelmien integraation tarve on moninkertaistunut viime vuosien aikana. Yritykset ovat huomanneet, että tilaus-toimitusketjun automatisointiin tähtäävällä kokonaisvaltaisella integraatio-ratkaisulla on mahdollista päästä kattaviin kustannussäästöihin sekä tulojen kasvuun. Pääsääntöisesti yritykset kuitenkin etenevät hitaammin, integroimalla aluksi pienempiä liiketoiminnan tietojärjestelmien toimintoja. Positiivisten kokemusten perusteella yritykset ovat valmiitalaajentamaan sähköisen kaupankäynnin automatisointia myös muissa toiminnoissa. Tässä työssä keskitytään tarkastelemaan eri lähestymistapojayritystenvälisen integraation toteuttamiseen, sekä analysoimaan eri keinojen liiketoiminnallisia ja teknisiä vaikutuksia. Työ on tehty yhteistyössä UPM-KymmeneWood Oy:n kanssa, jonka tavoitteena oli saada perusteelliset tiedot yrityksenvälisestä integraatiosta ja syventää tietoja sekä integraatio-palveluita tarjoavien kolmansien osapuolten toimintatavoista että heidän tarjoamista palveluista ja niiden käyttökelpoisuudesta puutuoteteollisuudessa toimivassa yrityksessä. Käytännön osuudessa on tarkemmin esitelty integraatio-palveluita tarjoavien operaattoreiden kanssa käytyjen palaverien sekä heidän toimittamien materiaalien perusteella tehdyn tutkimustyön tuloksia, sisältäen yksityiskohtaiset kuvaukset yritystenvälisen integraation mahdollistavista palveluista.

Tuotantotiedon hallinnan tietotekniset ratkaisut

Tiedonhallinta on yritykselle yhtä tärkeää kuin esimerkiksi materiaalien- tai henkilöstönhallinta. Tällä hetkellä yritykset eivät kuitenkaan vieläusein hyödynnä kaikkia tietotekniikan tarjoamia mahdollisuuksia. Useat valmistajat tekevät laitteita jotka on suunniteltu toimimaan vaativissa olosuhteissa. Myös tuotannonohjaus-ohjelmistoissa on alettu kiinnittää entistä enemmän huomiota niiden ulottumisessa tuotantotyöntekijöiden käyttöön asti. Tietoteknisten ratkaisuiden suorituskyky ei enää aseta rajoituksia tuotantotiedon hallinnan kehittämiselle. Työssä kartoitettiin valmistavan teollisuuden tuotantotiedon hallinnan tietoteknisiä ratkaisuja ja niiden tarjoamia mahdollisuuksia tiedon keräämiseen, käsittelyyn ja välittämiseen oikeaan paikkaan oikeaan aikaan.Erityistä huomiota kiinnitettiin ratkaisujen ulottuvuudesta tuotantotyöntekijöille asti. Tutkimus on osa Tuotantotiedon Hallinta-tutkimushanketta ja työn toteutuksessa huomioitiin tutkimushankkeessa mukana olevien yritysten tarpeita tuotantotiedon hallinnan apuvälineille. Tietoteknisten ratkaisuiden perustekniikka on jo kypsää ja se ei aseta rajoituksia pilottihankkeen toteutukselle. Työssä kartoitettiin myös pilottihankkeeseen soveltuvia, markkinoilla olevia tuotannonohjausohjelmistoja. Ohjelmistot vaativat kuitenkin vielä jatkokehitystä täyttääkseen kaikki hankkeen tavoitteet.

Ehkäisevän kunnossapidon suunnittelun työkalujen kehittäminen terästehtaassa

Imatra Steel Oy Ab:n Imatran terästehtaan tuotantonopeudet ja -määrät ovat nousseet selvästi alkuperäistä tasoa korkeammiksi toteutettujen investointien ja käytettävyyden parantamisen myötä. Lisäksi yrityson asettanut yhä tiukemmat käytettävyystavoitteet. Ehkäisevän kunnossapitojärjestelmän käyttöaste ei ole riittävä, jotta asetettuihin tavoitteisiin päästäisiin. Kunnossapidon rooli on myös muuttunut tärkeäksi kilpailutekijäksi jolla voidaan suoraan vaikuttaa yrityksen kilpailukykyyn. Työn avulla pyritään helpottamaan tulevaa systemaattista yrityksen koko laitekannan ehkäisevien kunnossapitotoimenpiteiden läpikäyntiä. Tässä työssä pyritään etsimään sopivia työkaluja ehkäisevän kunnossapidon suunnittelulle ja kehittämään ehkäisevää kunnossapitoa. Työssä on tavoitteisiin pääsemiseksi tutkittu erilaisia kunnossapitostrategioita, kunnossapitostrategioiden valintamenetelmiä, tunnuslukuja, vikaantumista ja kriittisyysanalyysejä. Yrityksen ehkäisevän kunnossapidon nykytilaa ja ongelmakohtia selvitettiin haastattelututkimuksen avulla. Työssä on kehitetty erilaisten kunnossapitostrategioiden valintamenetelmien pohjalta oma laitekannan kriittisyyden huomioiva menetelmä ehkäisevän kunnossapidon kohteiden päivittämiselle. Menetelmän helppokäyttöisyyttä on lisätty kehittämällä menetelmälle suunnittelukortti. Lisäksi työssä on esitelty muita ehkäisevään kunnossapitoon liittyviä kehityskohteita.

Aktiivinen meluntorjunta ulkotiloissa

Ympäristömelu on nyky-yhteiskunnassa kasvava ongelma. Perinteisesti tätä melua on pyritty vähentämään passiivisen melunvaimennuksen avulla, kuten tienvarsien melumuureilla. Melua voidaan kuitenkin vaimentaa myös aktiivisellameluntorjunnalla (ANC, active noise control). Tässä työssä selvitetäänmitä ongelmia kohdataan, kun ANC-järjestelmää suunnitellaan ulkotiloihin ja mitä ominaisuuksia tällaiselta järjestelmältä vaaditaan. Työssä tutkitaan myös miten vaihtuvat ympäristöolosuhteet ja ulkoakustiset ilmiöt vaikuttavat ANC-järjestelmän toimintaan. Tutkimuksen pohjalta toteutetaan oma ANC-järjestelmä, jonka suorituskykyä työssä mitataan sekä komponentti- että järjestelmätasolla. Myös järjestelmän toimivuuteen vaikuttavia tekijöitä kartoitetaan mittausten avulla. Erikoistapauksena työssä selvitetään voiko suunnitellulla ANC-järjestelmällä vaimentaa impulssimaista melua paikallisesti.

Tarkkuusannostelulaitteen kehittäminen

Prosessiteollisuuden aloilla, kuten lasin raaka-ainelaitoksissa ja laasti- ja tasoitetehtaissa, prosessin onnistumisen kannalta jauhemaisten raaka-aineiden tarkka annostelu on avainasemassa. Diplomityön tarkoituksena oli kehittää olemassa olevan idean pohjalta uusi materiaalin annostelulaite jauhemaisille ja fluidisoituville aineille. Tavoitteena oli suunnitella annostelulaite toimivalle prototyyppiasteelle ja saamaan siitä informaatiota materiaalilaboratoriossa tehtävien annostuskokeiden avulla. Työssä tarkasteltiin aluksi yleisesti jauhemaisen aineen ominaisuuksia ja ongelmia, tyypillisiä annostelulaitteita ja annostustarkkuuteen ja punnitustarkkuuteen vaikuttavia tekijöitä. Varsinainen laitekehitys eteni tyypillisen tuotekehitystyön mukaisesti. Annostuslaite kattaa laaj an dynaamisen toiminta-alueen eli massavirran säätömandollisuus on samalla toimilaitteella aikaisempia annostelulaitteita laajempi. Laite soveltuu erittäin tarkkaan annostukseen hyvin lyhyellä annostusajalla. Hyvät ja luotettavat annostusjärjestelmät myötävaikuttavat merkittävästi koko tehdaskaupan saamiseen, koska asiakas säästää työvoimakustannuksissa ja laatukustannuksissa. Kehittämällä jauhemaisten aineiden annostusta saadaan tekninen etumatka kilpailijoihin nähden.

Kaasuntunnistusmenetelmän kehittäminen pyyhkäisytekniikalla toimivaan kaasuilmaisimeen

Työn tarkoituksena on kehittää kaasuntunnistusmenetelmää pyyhkäisytekniikalla toimivaan kaasuilmaisimeen. Työssä kerrotaan ioniliikkuvuusspektrometriasta ja pyyhkäisytekniikalla toimivan kaasuilmaisimen rakenteesta sekä toiminnasta ja perehdytään anturikortin esivahvistimeen. Työssä tutkitaan laitteen toimintaa ja sen ominaisuuksia sekä määritetään optimaaliset mittausparametrit. Työssä tehdään MODDE-ohjelman avulla mittaussuunnitelma, jonka mukaan suoritetaan mittaukset, joihin kaasuntunnistuksen kehittäminen perustuu. Mittaustulokset analysoidaan kuvien ja MODDEn avulla. Lisäksi työssä kerrotaan kuinka eri aineet pystytään erottamaan ilmaisimella. Pohditaan myös miten pyyhkäisytekniikalla toimivalla kaasuilmaisimella aineiden tunnistaminen voidaan käytännössä tehdä.

Virtaviivainen LEAN-liiketoiminta

Työn tarkoituksena oli löytää ratkaisu omasta kokemuksesta nousseeseen tarpeeseen, kuinka LEAN-toimintaa tulisi ylläpitää ja organisoida yrityksessä. Samalla halusin ymmärtää, kuinka paljon suomalaisissa yrityksissä LEAN-toiminnasta ja sen johtamisesta tiedetään. Ensiksi kävin lävitse LEAN-teoriaa ja hukkia. Menetelmiä olen käsitellyt lähinnä siitä näkökulmasta, mitä niistä Abloy Oy:ssä voisi parhaiten käyttää yrityksen virtaviivaistamiseen. Työn empiirisessä osassa selvitetään haastattelututkimuksella ongelmakenttään liittyviä kysymyksiä. Merkittäväksi havainnoksi nousi se, että haastateltavat eivät nähneet LEAN-toimintaa erityisen hyvin johdetuksi alueeksi suomalaisissa yrityksissä. Haastatellut olivat sen sijaan melko yksimielisiä siitä, kuinka LEAN-toiminta tulisi organisoida yrityksessä, ja että sen tulisi raportoida korkealle yrityksen hierarkiassa. Tämän työn tulokset auttavat yrityksen LEAN-johtamistyötä. Selkeästi käy ilmi, että LEAN-johtajakoulutusta pitäisi organisoida. Abloy Oy:n johto on tullut tietoiseksi LEAN-toiminnan mahdollisuuksista ja merkityksestä monin tavoin. Ei riitä, että LEAN-työskentelyvain aloitetaan, se täytyy myös organisoida. Yrityksen korkeimman johdon on sitouduttava virtaviivaistamistyöhön. Tässä työssä annetut suositukset organisaation peruspiirteistä voivat edesauttaa yritysjohtoa LEAN-työskentelyn aloittamisessa.

Sähkömittareiden kaukoluennan kannattavuus ja käyttöönotto sähköverkkoyhtiössä

Sähkömittareiden kaukoluenta (AMR) on tällä hetkellä ajankohtainen aihe, koska useat verkkoyhtiöt ovat tehneet jo päätöksen mittaustoiminnan automatisoinnista ja monissa yhtiöissä ovat selvitykset parhaillaan menossa tai suunnitteilla. Erilaisten ennusteiden mukaan kaikki Suomen sähkömittarit tulevat ajan myötä kaukoluettaviksi, mutta aikataulun arviot vaihtelevat viidestä viiteentoista vuoteen. Diplomityössä on tutkittu Lahti Energia Oy:lle soveltuvaa sähkömittareiden kaukoluentajärjestelmää ja siihen investoimisen kannattavuutta. Tarkastelun kohteena on ollut yhtiölle kaukoluennasta kertyvät kustannukset ja sen avulla saavutettavat säästöt. Koska mittareiden kaukoluennasta on yhtiössä vain vähän kokemusta, lasketut säästöt perustuvat olettamukseen ja arvioituihin lukemiin. Lisäksi työssä on käsitelty yhtiön jakelualueen alueittaista jaottelua kaukoluennan kannattavuuden suhteen ja tutkittu kaukoluennan vaikutuksia yhtiön toimintoihin sekä sen tuomia mahdollisuuksia. Kaukoluennan myötä saadaan täsmällistä tietoa energiankulutuksesta ja asiakkaita voidaan laskuttaa todelliseen mittarinlukemaan perustuen. Sen avulla tulevat mahdollisiksi myös useat lisäpalvelut tai toiminnot, kuten tuntimittaus, sähkön laadun seuranta, sähkökatkojen rekisteröinti ja sähköjen etäkatkaisu. Kaikkia kyseisiä palveluita ei tarvitsevälttämättä hankkia kerralla vaan ne voidaan ottaa myös optiona.

Tieliikelaitoksen t&k -projektien kannattavuuden arviointi

Työn tavoitteena oli laatia Tieliikelaitoksen tutkimus- ja kehitysprojektien kannattavuuden arvioinnin toimintamalli ja laskentamalli. Työn tavoitteena oli myös kehittääTieliikelaitoksen tutkimus- ja kehitysprojektin kannattavuuden arviointia ja tuottaa informaatiota t&k -projektien valintatilanteisiin. Työ koostuu teoriasta, haastatteluista, t&k -projektien kannattavuuden arvioinnin toimintamallista ja laskentamallista. Työssä käsitellään kirjallisuudesta ja haastatteluista esille tulleita käytäntöjä ja menetelmiä, joiden avulla tutkimus- ja kehitysprojektien kannattavuutta voidaan arvioida. Työssä kuvataan myös arviointimenetelmien käyttöä t&k -prosessin eri vaiheissa. Työn merkittävimpinä tuloksina ovat laaditut toimintamalli ja laskentamalli Tieliikelaitoksen t&k -projektien kannattavuuden arviointiin. Lisäksi työssä tuloksena oli, että arviointimenetelmiä tulee käyttää monipuolisesti ja projektien arviointi tulee olla jatkuvaa. Projektien kannattavuuden arviointi ei voi perustua pelkästään taloudellisiin menetelmiin vaan arviointiin tulee valita sekä taloudellisia että laadullisia menetelmiä. Projektien jatkuvalla arvioinnilla ja arviointimenetelmien käytön monipuolisuudella varmistetaan oikeiden ja kannattavien projektien toteuttaminen.