MIG-juotto väsymiskestävyyden parantamismenetelmänä

Tässä tutkimuksessa esitellään MIG-juoton periaatteet ja tarkastellaan menetelmää siitä näkökulmasta, että menetelmä voisi toimia yhtenä varteenotettavana hitsattujen liitosten väsymiskestävyyden parantamismenetelmänä. Muiden parantamismenetelmien laajaa kirjoa esitellään lyhyesti. MIG-juoton soveltuvuutta parantamismenetelmäksi tutkittiin väsytyskokein. Kokeiden avulla määritettiin pelkästään MIG-juotetun liitoksen väsymiskestävyys erilaisissa tapauksissa. Lisäksi määritettiin väsymiskestävyys tapauksessa, jossa perinteisen MAG-pienahitsin rajaviivalle MIG-juotetiin ylimääräinen palko. Jälkimmäisessä tapauksessa menetelmä toimii väsymiskestävyyden parantamismenetelmänä. Väsytyskokeita tehtiin kaikkiaan 63 kpl.Kaikkiaan erilaisia väsytyskoesarjoja oli kymmenen, joista kuusi oli 8-10 koekappaletta käsittäviä varsinaisia tutkittavia tapauksia ja neljä pieniä, vain kaksi tai kolme koesauvaa käsittäviä pilottikoesarjoja. Koetuloksia verrattiin IIW:n(International Institute of Welding) suunnitteluohjeisiin ja suosituksiin. MIG-juotettujen liitosten väsymiskestävyys oli yleisesti ottaen hyvä. Päittäisliitosoli vähintään yhtä hyvä kuin tavanomaisesti hitsattu. Voimaa kantavassa taivutustapauksessa saatiin 110 % parempi väsymislujuus verrattuna IIW:n suunnitteluohjeeseen. Voimaa kantamattomissa poikittaisissa kiinnitysliitoksissa puolestaan saavutettiin paikallisia nimellisiä jännityksiä käyttäen 70-80 %:n parannus suunnitteluohjeeseen nähden. Pelkästään MIG-juotetun liitoksen ja 'parannetun' liitoksen väsymislujuudet olivat tässä tapauksessa likimain yhtä suuret. MIG-juottoa käytetään vaihtoehtoisena liittämismenetelmänä jo joissakin teollisissa sovelluksissa. Tämän tutkimuksen koetulokset antavat selviä viitteitä siitä, että menetelmä voisi toimia yhtenä varteenotettavana väsymiskestävyyden parantamiskeinona uusille tai korjatuille rakenteille. Vaaditaan kuitenkin vielä lisätutkimuksia, jotta menetelmää voisi soveltaa luottavaisin mielin tuotantokäytössä väsymiskestävyyden parantamismenetelmänä.

Balanced Scorecardin implementointi ja käytön nykytila Suomessa

Lisääntynyt Balanced Scorecardin käyttö herätti kiinnostuksen tutkia, mistä BSC:ssä oli oikein kysymys. Epäonnistumiset BSC-projekteissa vaikuttivat siihen, että haluttiin tutkia, mikä nykyisissä projektimalleissa oli vikana. Kirjallisuudessa on esitetty useita BSC:n käyttöönoton projektimalleja, joista tunnetuin on Kaplanin ja Nortonin kehittämä malli. Alun perin kyseessä oli varsin operatiivinen suoritusmittaristo, jonka tavoitteena oli nostaa ei-taloudelliset mittarit taloudellisten mittareiden rinnalle. Sittemmin lähestymistapa onlaajentunut strategiapohjaiseksi johtamisen järjestelmäksi, mutta mallin rakentamisessa on vielä puutteita. Havaitut puutteet BSC-projektimalleissa loivat tarpeen uuden mallin kehittämiselle. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää suomalaisten yritysjohtajien ja alan asiantuntijoiden avulla BSC-projektimalli, jota käyttämällä yritykset voisivat menestyksekkäämmin toteuttaa BSC-projektinsa. Lisäksi tavoitteena oli selvittää BSC:n käytön nykytila Suomen 500 suurimmassa yrityksessä. Tutkimuksessa haluttiin myös hankkia tietoa siitä, miksi yritykset olivat lähteneet BSC-projektiin, mitkä tekijät vaikuttivat BSC-projektin onnistumiseen jamitä muutoksia yritykset olivat tehneet BSC:n käytännön kokemuksen pohjalta. Tutkimuksen teoriaosassa tarkasteltiin yrityksen strategista suunnittelua ja johtamista, yrityksen johtamisessa käytettyjä ohjausjärjestelmiä, toiminnan kehittämistä ja BSC-projektien toteuttamista. Tutkimuksen empiriisessä osassa kehitettiinkymmenvaiheinen BSC-projektin toteuttamismalli. Se tehtiin tutustumalla 15 konsultointiyrityksen tapaan toteuttaa BSC-projekti ja paneutumalla 50 yrityksen BSC-projektista saamiin kokemuksiin. Kehitettyä mallia testattiin Tulikivi-casessa,ja sitä arvioitiin kyselytutkimuksessa ja työistunnossa. Kyselytutkimuksen mukaan ensimmäiset suomalaiset yritykset aloittivat BSC:n käytön vuonna 1995. Vuonna1996 käyttö yleistyi jonkin verran, ja vuosia 1997 ja 1998 voidaan Suomessa kutsua BSC:n läpimurtovuosiksi. Vastanneista yrityksistä 23,2 % ilmoitti käyttävänsä BSC:tä. Yrityksistä 14,8 % oli ottamassa sitä käyttöön, ja 19,2 % harkitsi käyttöönottamista. Yritykset olivat lähteneet BSC-projektiin mm. paremman ohjausjärjestelmän, toiminnan tehostamisen ja muutoksen aikaansaamisen toivossa. BSC-projektin onnistumisen tärkeimpinä tekijöinä pidettiin johdon sitoutumista hankkeeseen, mittariston kytkeytymistä strategiaan ja mittareiden selkeyttä. BSC:n nähtiin vaikuttaneen yrityksissä eniten liiketoiminnan kokonaisuuden ymmärtämiseen, strategian toteutumiseen ja ei-taloudellisten asioiden seurantaan. Yrityksissä olimuutettu toimintaa mm. niin, että se suuntautuisi enemmän asiakkaisiin ja tulevaisuuteen. Tulevaisuudessa BSC:llä uskottiin olevan suurimmat vaikutukset kokonaisvaltaiseen ja strategiseen johtamiseen sekä strategian toteutumisen seurantaan. Kyselytutkimuksen perusteella voitiin osoittaa, että suuret yritykset käyttävät BSC:tä enemmän kuin pienet yritykset. Myös alueellisia eroja on: pääkaupunkiseudulla BSC:tä käytetään enemmän kuin muualla maassa. Mitä kannattavammaksi kyselyyn vastaaja arvioi yrityksensä, sitä parempana se piti tässä tutkimuksessa kehitettyä BSC-projektimallia verrattuna Kaplanin ja Nortonin kehittämään BSC-projektimalliin. BSC-projekti on niin kokonaisvaltainen, että sen onnistuminen edellyttää koko henkilöstön osallistuvan siihen. Ylimmän johdon aito sitoutuminen on välttämätöntä, jotta BSC-projekti saa riittävästi resursseja. Projektissa visio jastrategiat puretaan käytännön toimiksi, joten ilman ylimmän johdon mukanaoloa projektilla ei ole asiakasta. Keskijohto ja henkilöstö toteuttavat laaditut strategiat, jolloin heidän panoksensa on erittäin merkittävä projektin onnistumiseksi. Henkilöstö pitää saada osallistumaan mittaristotyöhön, jotta he sitoutuisivat asetettuihin tavoitteisiin. Ellei henkilöstöä saada mukaan, mittaristo jää helposti ylimmän johdon työkaluksi. Tällöin strategian toteuttaminen koko organisaatiossa on hyvin työlästä, jopa mahdotonta. Mittariston pitää olla strategialähtöinen, eikä se saa olla liian monimutkainen. Mitä alemmalle tasolle organisaatiossamennään, sitä yksinkertaisempi mittariston pitää olla. Ylimmillä tasoilla mittareita voi olla kahdeksasta kahteentoista, mutta alemmilla tasoilla niitä on oltava hieman vähemmän. Projektin nopea läpivienti yrityksessä ei saa olla itsetarkoitus, mutta nopeasti saadut konkreettiset tulokset auttavat, että projekti saa resursseja ja mahdollistavat palautteen saamisen ja oppimisen. Kerralla ei BSC:täsaada täydellisesti toimivaksi, vaan se on oppimisprosessi, joka mahdollistaa syvällisemmän strategian toteuttamiseen. Tässä tutkimuksessa kehitetty BSC-projektin toteuttamismalli perustuu kymmenien asiantuntijoiden kokemuksiin ja näkemyksiin BSC-projektin toteuttamisesta. Kyselytutkimuksesta, työistunnosta ja Tulikivi-casesta saadut tulokset osoittavat, että kehitetyn mallin avulla yrityksillä on entistä paremmat mahdollisuudet saada BSC-projekti onnistumaan. Näin tutkimuksen päätavoite saavutettiin. Muut tavoitteet saavutettiin kyselytutkimuksen tulosten avulla.

Paper Surface Image Processing for Roughness Quality Measurement

Diplomityössä on käsitelty paperin pinnankarkeuden mittausta, joka on keskeisimpiä ongelmia paperimateriaalien tutkimuksessa. Paperiteollisuudessa käytettävät mittausmenetelmät sisältävät monia haittapuolia kuten esimerkiksi epätarkkuus ja yhteensopimattomuus sileiden papereiden mittauksissa, sekä suuret vaatimukset laboratorio-olosuhteille ja menetelmien hitaus. Työssä on tutkittu optiseen sirontaan perustuvia menetelmiä pinnankarkeuden määrittämisessä. Konenäköä ja kuvan-käsittelytekniikoita tutkittiin karkeilla paperipinnoilla. Tutkimuksessa käytetyt algoritmit on tehty Matlab® ohjelmalle. Saadut tulokset osoittavat mahdollisuuden pinnankarkeuden mittaamiseen kuvauksen avulla. Parhaimman tuloksen perinteisen ja kuvausmenetelmän välillä antoi fraktaaliulottuvuuteen perustuva menetelmä.

Tuotannonsuunnittelun ja sisäisen varastologistiikan kehittäminen tuottavuuden kannalta

Diplomityön tavoitteena on kehittää erään metsäteollisuusyrityksen tuotannon-suunnittelua ja sisäistä varastologistiikkaa tuottavuuden parantamiseksi. Työssä keskitytään välituotteista johtuvaan problematiikkaan. Ongelmana ovat suuret välituotevarastot ja toimintamalleissa sekä pelisäännöissä olevat puutteet. Työn päätavoitteena on uuden toimintamallin kehittäminen tuotannon- ja materiaalinohjaukseen. Työn teoriaosassa esitellään lyhyesti tuotannon- ja materiaalinohjausta sekä tuottavuutta. Työn empiirisessä osassa analysoidaan jatkojalostuksen tuotantoja sekä välituotevarastoja. Työssä selvitetään eri välituotteiden määrät ja varaston kiertonopeudet raaka-ainerullille. Analyysien perusteella kehitettiin uusi toimintamalli tuotannon- ja materiaalinohjaukseen. Työssä ehdotettiin myös varastoinvestointia ja jälkirullauskapasiteetin lisäystä, jotta optimaalinen toiminta olisi tulevaisuudessa mahdollista. Diplomityön seurauksena aloitetaan projekti, jonka tavoitteena on parantaa tehtaan sisäistä tehokkuutta. Vaikutukset näkyvät monissa toiminnoissa, kuten varastoissa, tuotannossa sekä myynnissä. Parannusehdotuksilla voidaan saavuttaa vuosittain muutaman miljoonan euron säästöt. Projektin yksi tärkeä tekijä on selvittää, kuinka toimintaidea olisi hyödynnettävissä yrityksen muissa tehtaissa.

Koulutuskuntayhtymän hankintalogistiikan nykytilan selvitys ja kehittäminen

Työn tavoitteena oli kartoittaa Etelä-Karjalan koulutuskuntayhtymän hankintaprosessin nykytila, analysoida saatuja tuloksia ja pohtia menetelmiä hankintatoimintaan liittyvien prosessien parantamiseksi. Päähuomio kohdistettiin materiaalihankintoihin. Julkisia hankintoja ohjaavat lait ja asetukset, joiden keskeisimmät tavoitteet ovat avoimuus, tasapuolisuus ja syrjimättömyys. Lisäksi laki viranomaisen toiminnan julkisuudesta vaikuttaa asiakirjojen julkisuuteen hankintaprosessin aikana.Tutkimuksessa havaittiin, että erittäin suuri osa ostoista on markkamääräisesti pieniä ostoja, jotka aiheuttavat hintaansa nähden suuret hankintakustannukset. Toimittajia on paljon ja rahallisesti pienten toimittajien määrä on erittäin suuri. Tästä on seurauksena se, että toimittajayhteistyö on useiden toimittajien kanssa hyvin satunnaista ja toimitusten valvonta ja toimittajaseuranta vaikeutuu. Toimittajien kehittämiseen ei tästä johtuen enää riitä resursseja. Toimittajayhteistyö julkisiin hankintoihin erikoistuneen kauppatalon kanssa on vasta alullaan ja yhteistyön määrä vaihtelee paljon eri koulutusyksiköissä. Yllättäviä tuloksia tuotti toimittajan hintojen kehitys sopimuskauden aikana. Hinnoissa oli tapahtunut kaikissa tuoteryhmissä huomattavaa nousua vuoden aikana.Hankintatoimintaa voidaan kehittää nopeuttamalla nykyisiä prosesseja hyväksikäyttäen olemassa olevaa Intranet-tekniikkaa. Samoin sähköinen kaupankäynti on useissa tuoteryhmissä varteenotettava ja tulevaisuudessa edelleen kehittyvä vaihtoehto. Toimittajaseurantaa tulee tehostaa ja toimittajien kanssa tulee pyrkiä avoimeen ja jatkuvaan yhteistyöhön.Hankintayhteistyön kehittäminen omistajakuntien kanssa ja Etelä-Karjalan julkisen sektorin yhteishankintoihin sitoutuminen olisivat tehokas tapa säästää hankintakustannuksissa.

Tuotannon- ja materiaalinohjauksen kehittäminen huonekaluteollisuudessa

Työn tavoitteena oli kehittää sohvakalusteita valmistavan yrityksen tuotannon- ja materiaalinohjausta. Tuotanto on sekä varasto-ohjautuvaa, että tilausohjautuvaa kokoonpanoa. Kehittämisessä pääpaino oli läpäisyaikojen lyhentämisellä molemmissa tuotantomuodoissa, vaihto-omaisuuden arvon alentamisessa sekä kriittisten materiaalien ohjauksen tehostamisessa. Työssä on ensin selvitetty tuotannon- ja materiaalin-ohjauksen teoriaa, tilaus-toimitus-prosessia ja tietojärjestelmiä osana tuotannonohjausta. Tavoitteena on ollut valita käytännössä hyvin toimivia ohjausmenettelyitä ja soveltaa niitä kohdeyrityksessä, jotta asetetut tavoitteet saavutettaisiin mahdollisimman nopealla aikataululla. Raporttien ja seurantatyökalujen kehittäminen tietojärjestelmässä on ensisijaisen tärkeää, että voidaan mitata tuloksia ja asettaa tavoitteita. Varastoinnin painopisteen siirtäminen valmistuotevarastosta puolivalmis-tasolle tulee toteuttaa kuluvan vuoden aikana. Avainsanoja läpäisyajan lyhentämisessä tilausohjautuvassa tuotannossa ovat nopea tilausten aloittaminen, turhien alkuvaiheiden poistaminen, nopea leikkuu, töiden visuaalinen ohjaaminen, sähköisten kotiinkutsumenettelyiden kehittäminen ja toimittajayhteistyö. Varasto-ohjautuvilla tuotteilla taas puolivalmisteet, imuohjausmenettelyt ainakin puolivalmisteiden tekemisen ohjauksessa, vedossuunnittelun ja hienokuormituksen yksinkertaistaminen ja luonnollisesti kaikki materiaalinohjausta parantavat toimenpiteet. Konsignaatiovarastojen käyttö päälliskangasvarastossa alentaisi huomattavasti vaihto-omaisuuden määrää. Kehittämiskohteet on valittu, kehittämistyö on aloitettu ja toimintamallit luotu, Niiden impelementointi ja tietojärjestelmän loppuun kehittäminen vaativat vielä työtä, mutta saavutettavat hyödyt ovat suuret ja turvaavat tehtaan menestymisen tulevaisuudessakin.

Sähköisen komponenttikirjaston kehittäminen suurnostureiden mekaanista suunnittelua varten

Suurten satama- ja telakkanostureiden suunnittelussa käytetään suuret määrät valmiita komponentteja. Komponentteja ovat sähköiset ja mekaaniset komponentit. Näiden lisäksi komponenteiksi voidaan käsittää myös teräsrakenteet. Tässä diplomityössä on tehty ostettavista mekaanisista ostokomponenteista sähköinen komponenttikirjasto. Mekaanisia komponentteja ovat esimerkiksi mekaaniset liitososat ja mekaaniset voiman siirtoelimet. Kirjaston tehtävänä on helpottaa ja nopeuttaa suunnittelutyötä. Helpottaen tiedon hakua ja vähentää siihen kuluvaa aikaa. Oleellinen osa tietokantaa ovat käyttöliittymät, joilla tietokannan useiden taulukoiden tiedot esitetään. Näyttöjen suunnitteluun ja ulkoasun muotoiluun on panostettu käytettävyyden ja yksinkertaisuuden parantamiseksi. Tietokanta sisältää myös valmiita raporttipohjia komponenttitietojen tulostamista varten.

Paperin ja kartongin laserleikkauksen teknistaloudellinen kannattavuus

Diplomityö on tehty kuitumateriaalien laserleikkauksen tutkimusprojektissa ILAC/PAPER. Päätavoitteena on selvittää laserleikkauksen kustannukset ja arvioida kahden laserleikkaussovelluksen taloudellista kannattavuutta. Teoriaosassa tavoitteena on etsiä teknologiainvestoinneista piirteitä, jotka tulee ottaa huomioon hanketta suunnitellessa. Työssä esitellään myös menetelmä teknologiainvestointien arviointiin. Työssä on kolme aihepiiriä; teknologiainvestointien arviointi, laserleikkauksen perusteet ja kuitumateriaalien laserleikkauskustannuksia käsittelevä empiriaosa. Teoriaosan lähdemateriaalina on käytetty toimintolaskentaa ja teknologiainvestointeja käsiteleviä julkaisuja. Empiriaosa on koottu teollisuuden tiedonannoista, tutkimusmateriaalista ja myyntitarjouksista. Teknologiainvestointien perusteleminen on vaikeaa perinteisillä investointilaskennan menetelmillä vähäisistä suorista kustannussäästöistä johtuen. Sopiva menetelmä arvioikin hankkeet laajempina kokonaisuuksina. Laserlaitteistojen vuosittaiset kustannukset ovat suuret. Luotettavuus, huoltovapaus ja joustavuus ovat hyötyjä, jotka tekevät laserlaitteistosta kannattavan. Hankintahinta ja tuottavuus ratkaisevat investoinnin kannattavuuden.

Sähköisen lineaariservomoottorijärjestelmän dynamiikan simulointi

Työssä johdettiin sähköisen lineaariservomoottorijärjestelmän dynaaminen malli. Lineaarimoottori on keksintönä vanha, mutta vasta viimeaikoina kestomagneettimateriaalien kehittyessä ja halvetessa lineaarimoottorista on tullut varteenotettava vaihtoehto pyörivän moottorin ja lineaarisen liikkeen toteuttavan mekanismin yhdistelmälle. Kestomagnetoituja lineaarimoottoreita käytetään sovelluksissa, joissa tarvitaan tarkkaa paikoitusta ja nopeudella ja kiihtyvyydellä on suuret vaatimukset. Moottorimalli toteutettiin vuorovaikutteisena simulointimallina. Moottorimalli, josta saatiin moottorin voima, rakennettiin MatLabâ 6.0/Simulinkâ –ohjelmalle ja moottoriin kiinnitetyn mekaniikan malli ADAMS 10.0 –ohjelmalle. Mallit on liitetty tämän jälkeen vuorovaikutteiseksi simulointimalliksi. Simuloinnista saatuja tuloksia on verrattu koneautomaation laboratorioon hankitun lineaarimoottorijärjestelmän mitattuihin vasteisiin.

Ammoniakin talteenottoprosessin kehitys

Diplomityössä kehitettiin ioninvaihtoon perustuva ammoniakin talteenottoprosessi NSSC (Neutral Sulphite Semi Chemical) -prosessin haihduttamon lauhteille. Tarkoituksena oli saada aallotuskartonkitehtaan kemi-kaalikiertoa suljettua ja sitä kautta ammoniakkipäästöjä vähennettyä. Ammoniakki tuli ottaa hyötymuodossa (ammoniakkihöyry tai ammoniumsulfiitti) talteen. Ammoniumsulfiittiliuosta käytetään NSSC-prosessissa keittonesteenä. Kirjallisuusosassa selvitetään strippaukseen perustuvia ammoniakin talteenottomahdollisuuksia. Tutkitaan ioninvaihdon teoriaa ja ammoniumin talteenottoon sopivien ioninvaihtomateriaalien ominaisuuksia ioninvaihtajina. Lisäksi esitetään ioninvaihtoprosesseihin liittyviä laitteistoratkaisuja ja prosessiolosuhteita. Työn kokeellisessa osassa on yleiskuvaus Powerflute Oy Savon Sellun prosesseista ja selvitetään ammoniakin merkitystä tehtaalle. Laboratoriokokein tutkittiin orgaanisten kationihartsien sekä epäorgaanisen luonnon zeoliitin soveltuvuutta ammoniumionien vaihtoon esihaihduttamon lauhteesta. Ammoniakin talteenottoprosessin toimivuutta teollisessa mittakaavassa selvitettiin rakennetulla pilotlaitteistolla suoritettujen kokeiden avulla. Lopuksi tehtiin ammoniakin talteenottoprosessin scale-up: laskettiin prosessin talteenottokapasiteetti, arvioitiin kustannuksia sekä annettiin lausunto prosessin toteutettavuudesta. Laboratoriokokeiden perusteella luonnon zeoliitti ja heikosti hapan ioninvaihtohartsi eivät sovellu ammoniumionien vaihtoon NSSC haihduttamon lauhteista. Vahvasti hapan kationihartsi toimi ammoniumin talteenotossa parhaiten, joten se valittiin pilotkokeiden ioninvaihtomateriaaliksi. Pilotkokeissa ioninvaihtomateriaaliin saatiin sidottua ammoniumia noin 30 g NH4+ / dm3 hartsia, kun materiaalin teoreettinen ioninvaihtokapasiteetti oli 32 g NH4+ / dm3 hartsia. Ammoniumin läpäisykäyrien muotoon vaikutti suuresti syöttölauhteen virtausnopeus ja ammoniumpitoisuus. Ioninvaihtomateriaalipedin syvyydellä ei ollut niinkään merkitystä. Pilotkokeiden regenerointitavoista tehokkaimmaksi osoittautui höyrystrippaus, jossa saavutettiin noin 90 %:n talteenottotehokkuus. Rikkihapokekäsittelyllä talteenottotehokkuus jäi 50 %:iin. Teollisen mittakaavan laitoksella voidaan vuosittain regenerointitavasta riippuen ottaa talteen esihaihdut-tamon lauhteesta noin 100-150 tonnia ammoniakkia. Prosessin käyttökustannukset ovat talteenotetusta ammoniakista saataviin säästöihin verrattuna suuret ja niihin vaikuttaa merkittävästi ioninvaihtohartsin käyttöikä sekä regenerointikemikaalien kulutus. Osittaisella kemikaalikierron sulkemisella saavutetaan NSSC-prosessissa sekundäärietuja, joiden vaikutuksen merkittävyys pitäisi tarkentaa lisätutkimuksilla.

Kaasutuskaasun puhdistus

Tässä diplomityössä on selvitetty hiilestä, jätteestä tai biopolttoaineesta kaasutetun kaasun märkä- ja kuivapuhdistusta. Kaasutuskaasun puhdistuksella voidaan likainen ja jopa ongelmallinen aines muuttaa tai puhdistaa sellaiseksi ympäristökelpoiseksi polttoaineeksi, että sitä voidaan käyttää nykyisissä kulutuskohteissa ongelmitta. Lisäkannustusta kaasutuskaasun puhdistus saa uusista EU-direktiiveistä, jotka tulevat rajoittamaan jätteiden läjittämistä kaatopaikoille. Loppusijoitukseen meneviä jätevirtoja voidaan energiakäytöllä pienentää huomattavasti.Työ on tehty PVO-Engineering Oy:n voimalaitostekniikan osastolle kevään 2001 aikana. Työn tavoitteena oli kasvattaa yrityksen tietomäärää kaasutuskaasun puhdistuksen osalta. Lisäksi pyrittiin selvittämään uuden keraamisen pussisuodatinmateriaalin käyttöä kaasutuskaasun kuumakuivasuodatuksessa. Työn ensimmäisessä osassa esitetään kaasutuskaasun koostumuksen ja syntymisen lisäksi tämän työn lähtökohdat ja tavoitteet. Toisessa osassa selvitetään kaasulle asetettavia vaatimuksia eri käyttötapojen mukaan. Kolmannessa ja neljännessä osassa selvitetään puhdistettavien komponenttien käyttäytymistä ja sopivia puhdistusmenetelmiä.Kaasutuskaasun puhdistustekniikka vaihtelee paljonkin riippuen kaasun käyttökohteesta. Eroja syntyy käyttökohteen asetettamista vaatimuksista polttoaineelle, kaasutettavan polttoaineen koostumuksesta ja laadun vaihtelusta. Puhdistuksessa keskitytään kloori -, rikki -, typpi - ja metalliyhdisteiden poistamiseen kaasuvirrasta. Erotuskyvyllä arvioituna eri puhdistusmenetelmistä tehokkaimpia ovat pesurisähkösuodatinyhdistelmät. Niiden suuret jätemäärät ovat kuitenkin iso ongelma. Kuumakuivapuhdistuksessa pyritään kehittämään menetelmä, jossa syntyvät jätemäärät ovat pieniä ja puhdistustulos on riittävä. Puhdistuksen apukeinona käytetään usein erilaisia katalyyttejä. Tunnetuimpia ovat erilaiset kalsiumpohjaiset materiaalit ja mineraalit. Katalyyteillä voidaan tehostaa tarpeellisia kemiallisia reaktioita puhdistusprosessissa. Kaikki puhdistukseen liittyvät ongelmat ovat kooltaan niin suuria, että niiden ratkaisemiseksi on tulevaisuudessa tehtävä lujasti töitä. Markkinanäkymät toimivalle puhdistustekniikalle ovat nykymaailmassa hyvät. Niinpä tuotekehitykseen laitetut panokset voivat tulevaisuudessa olla yritykselle kullan arvoisia.

Moottoripolttoaineiden ominaisuuksien mallintaminen

Työn tavoitteena on selvittää voidaanko neuroverkkoa käyttää mallintamaan ja ennustamaan polttoaineen vaikutusta nykyaikaisen auton päästöihin. Näin pystyttäisiin vähentämään aikaa vievien ja kalliiden koeajojen tarvetta. Työ tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Fortum Oy:n yhteistyöprojektissa. Työssä tehtiin kolme erilaista mallia. Ensimmäisenä tehtiin autokohtainen malli, jolla pyrittiin ennustamaan autokohtaista käyttäytymistä. Toiseksi kokeiltiin mallia, jossa automalli oli yhtenä syötteenä. Kolmantena yritettiin kiertää eräitä aineiston ongelmia käyttämällä "sumeutettuja" polttoaineiden koostumuksia. Työssä käytettiin MLP-neuroverkkoa, joka opetettiin backpropagation algoritmilla. Työssä havaittiin ettei käytettävissä olleella aineistolla ja käytetyillä malleilla pystytä riittävällä tarkkuudella mallintamaan polttoaineen vaikutusta päästöihin. Aineiston ongelmia olivat mm. suuret mittausvarianssit, aineiston pieni määrä sekä aineiston soveltumattomuus neuroverkolla mallintamiseen.

Lämpötilanmittaus magneettikuvausympäristössä optista tehon- ja tiedonsiirtoa käyttäen

Lääketieteellisen magneettikuvantamisen yhteydessä on tarpeen mitata mm. potilaan lämpötilaa. Kuvantamisessa käytettävät kentät asettavat suuret vaatimukset kuvauksen aikana käytettäville mittalaitteille. Magneettikuvausympäristöön soveltuva lämpötilanmittausjärjestelmä on mahdollista toteuttaa käyttämällä sekä lämpötilatiedon että sähkötehon siirtämiseen valokuitua, jolloin järjestelmä on täysin galvaanisesti erotettu. Valokuidusta tuleva optinen teho muunnetaan sähkötehoksi valosähkömuuntimella. Tämä diplomityö keskittyy magneettikuvauksessa käytettävän lämpötilanmittausjärjestelmän suunnitteluun. Haasteena oli optisesta tehonsiirrosta johtuva tarve minimoida tehonkulutus ja lämpötilamittauksen tarkkuusvaatimus. Järjestelmän prototyyppi voidaan rakentaa suunnittelun mukaisesti. Diplomityössä suunnittelutuloksia testattiin koekytkennän avulla ja näin varmistuttiin mittausperiaatteen toimivuudesta.

Hyvän hyötysuhteen moottorilla saavutettavat säästöt

Työssä on tutkittu milloin kannattaa hankkia hyvän hyötysuhteen moottori tavallisen moottorin sijasta. Työ on tehty UPM-Kymmene Oyj:n Kaukaan tehtailla. Ensiksi selvitettiin millaisessa kuormassa moottorit Kaukaan sellu- ja paperitehtaalla käyvät. Sen jälkeen työssä laskettiin, milloin hyvän hyötysuhteen moottorilla saavutetaan niin suuret säästöt, että se kannattaa hankkia. Hyvän hyötysuhteen moottorin hankinnalle laskettiin myös takaisinmaksuaika ja sisäinen korko. Herkkyysanalyysillä tutkittiin muuttuuko moottori-investoinnin kannattavuus, kun hankkeen kriittisiä tekijöitä muutetaan. Oleellista moottori-investoinnissa on moottoreiden hinta ja hyötysuhde-ero sekä moottorin käyntiaika ja kuormitusprosentti. Työn perusteella selvisi, että ainakin pienet moottorit kannattaa hankkia hyvän hyötysuhteen moottoreina.

Liikuntasaumaproblematiikan selvittäminen laivan runkorakenteissa

Nykyään laivan kansirakenteet suunnitellaan pääosin kantaviksi rakenteiksi, mikä edellyttää niiltä suurta lujuutta. Jatkuvasti kasvavissa risteilijöissä ja muissa suurissa aluksissa ongelmaksi muodostuu kansirakenteiden suuret jännitykset. Kansirakenteet sijaitsevat kauimpana laivan neutraaliakselilta, jolloin niissä syntyy suuria venymiä. Kansirakenteista pitää näin ollen suunnitella hyvin kestäviä tai vaihtoehtoisesti tarpeeksi lyhyitä rakenteita. Liikuntasaumojen avulla on 1950 -luvulle asti laivoissa katkaistu pitkät kansirakenteet, mutta hitsausmenetelmien kehittyessä kansirakennukset on tehty yhtenäisiksi kansirakenteiksi. Tämä on tähänastisissa risteilijöissäkin toiminut hyvin, mutta laivojen koon kasvaessa on etsittävä keinoja mahdollisiin runkorakenteiden ja varustelun lujuus- ja väsymisongelmiin. Tavoitteena oli saada aikaan työ, joka olisi hyvä ”työkalu” tuleville tutkimuksille liikuntasaumojen soveltamisessa laivarakenteisiin sekä niihin liittyviin varusteluosiin ja -rakenteisiin. Työssä tutustutaan kirjallisuustutkimuksen avulla liikuntasaumasovelluksiin ja esitellään sovelluksia eri aloilta. Kirjallisuusosuuden päätteeksi esitellään muutama laivarakennesovellus, joita löytyy hieman vanhemmista laivarakenteista. FE analyysiosuudessa tutkitaan liikuntasauman pohjan muodon vaikutusta pohjan jännitystasoihin ja liikuntasaumojen vaikutusta laivan kansirakenteiden jännitystasoihin kolmella eri liikuntasaumojen lukumäärällä. Lisäksi kansirakenteiden jännitystasoja tutkittiin kolmella kansirakenteen leveydellä. Esimerkkejä liikuntasaumoista löytyy monelta eri aloilta, joiden ominaisuuksia yhdistelemällä saavutetaan oikea ratkaisu liikuntasaumojen soveltamisessa laivojen kansirakenteisiin. Lisäksi FE -analyysistä voidaan nähdä, että liikuntasaumat laskevat jännitystasoja laivojen kansirakenteissa. Liikuntasaumojen oikea lukumäärä riippuu hyvin paljon siitä, kuinka paljon kansirakenteen jännityksiä halutaan laskea. Liikuntasauman pohjan muotoa on kehitettävä ja se on otettava myös huomioon yhtenä tärkeänä seikkana suunniteltaessa liikuntasaumoja laivojen kansirakenteisiin. Esimerkiksi vahvistelevyillä saadaan jännityksiä laskettua liikuntasauman pohjan läheisyydessä tehokkaasti.