Paperikoneen vesi- ja energiatehokkuuden parantaminen

Työn tavoitteena oli laatia reaaliaikaiset vesi- ja energiatasenäytöt Stora Enso PublicationPaper Veitsiluodon tehtaalle, paperikone 5:lle. Tavoitteena oli myös simuloida kyseisen paperikonelinjan vesitase. Aluksi työssä piirrettiin lohkokaaviot taseita varten paperikoneen kaikista vettä tai energiaa sisältävistä jakeista. Näitä yksinkertaistettuja lohkokaavioita hyväksi käyttäen laadittiin taseidenlaskentakaavat, jotka testattiin tarkastuslaskelmien avulla. Vesi- ja energiataseista tehtiin myös suunnitelmat prosessinohjausjärjestelmän tasenäytöiksi. FlowMac-simulointiohjelmalla rakennetun paperikone 5 vesitaseen simulointimallin tulosten oikeellisuutta arvioitiin herkkyysanalyysin avulla. Tehdyn herkkyysanalyysin tuloksien perusteella voidaan olettaa, että simulointimalli toimii luotettavasti. Tämän vesitaseen simulointimallin avulla tarkasteltiin kiekkosuotimien uudistamisen vaikutuksia paperikonelinjan vesitaseeseen. Tarkastelussa huomattiin, että vaihtamalla kiekkosuotimien syöttöventtiilit kolmea jaetta tuottaviksi, voitaisiin flotaatioallas ja suihkuveden kaarisihti poistaa käytöstä. Tulevaisuudessa simulointimallia voidaan käyttää myös monilla muilla eri tavoin hyödyksi kyseisellä paperikoneella. Työssä laaditut vesi- ja energiataseet saatiin niin tarkoiksi kuin se nykyisiä mittauksia hyödyntäen on mahdollista. Jostaseita haluttaisiin tarkentaa, olisi paperikonelinjalle syytä lisätä joitakin mittauksia. Myös työssä tehty vesitaseen simulointi FlowMac:lla onnistui hyvin mutta kyseisessä ohjelmassa havaittiin silti joitakin kehittämistarpeita. Työn tuloksien perusteella vettä ja energiaa voitaisiin mahdollisesti säästää paperikone 5:llä esimerkiksi laimennussäätöisen perälaatikon avulla, kiekkosuotimien uusimisella sekä kenkäpuristimen käyttöönotolla. Jatkotutkimuskohteita voisivat olla esimerkiksi paperikone 5:n lämpötase, kemiallisesti puhdistetun veden tulolämpötilan nostaminen, hiomon suodosveden ylimääräisen lämmön hyödyntäminen paperikone 5 kirkassuodoksen lämmittämisen jälkeen, lämmön talteenotossa lämmitysvesikennon ja prosessivesikennon järjestyksen vaihtaminen sekä vastaavien vesi- ja energiataseiden laatiminen paperikone 1:lle ja hiomolle.

Kuorimon automaatiojärjestelmän optimointi

Työn tavoitteena oli pienentää kuorinnassa syntyviä puuhäviöitä ja parantaa linjan käytettävyyttä nykyaikaisella puunkuorimolla. Tavoitteet toteutettiin automaatiojärjestelmään tehdyillä muutoksilla. Rumpukuorintaprosessi on säilynyt pitkään samanlaisena. Viime vuosina on markkinoille tullut uusia älykkäitä mittalaitteita ja optimointiin kykeneviä säätöjärjestelmiä. Uudenlaisella automaatiotekniikalla on mahdollista mitata kuorintatulosta ja kuorinnassa syntyneitä puuhäviöitä reaaliaikaisesti. Laaduntarkkailun lisäksi tietoja hyödynnetään kuorintaprosessin automaattisessa ohjauksessa. Optimaalisen kuorintatuloksen saavuttaminen edellyttää virheetöntä automaation toimintaa ja tarkkaa viritystä säädöiltä. Työssä perehdyttiin kuorimon perusautomaatioon ja ylemmän tason säädön toimintaan. Prosessinohjauksessa havaitut ongelmakohdat korjattiin. Lopputuloksena saatiin vakiokuorintatehon malli, joka pienentää puuhäviöitä ja parantaa linjaston käytettävyyttä. Saaduilla tuloksilla on merkittävä taloudellinen arvo, ja menetelmät ovat hyödynnettävissä myös toisilla rumpukuorimoilla.

Kiinteistön ohjaus- ja valvontajärjestelmän toteutus mobiiliympäristöön

Ohjelmistoprojektin läpivienti vaatii suunnittelua ja yhteisiä tapaamisia toimittajan ja asiakkaan kesken. Ohjelmistotuotannon prosessit ovat määrittely, suunnittelu, toteutus, testaus ja käyttöönotto. Tärkeimmät dokumentit ovat projektisuunnitelma, toiminnallinen määrittely ja tekninen määrittely. Ongelmia projektin läpiviennissä voi tulla silloin, jos toimittaja ja asiakas eivät ymmärrä toisiaan. Tässä työssä tehdään SMSviestejä käsittelevä mobiilisovellus ja siihen liittyvät projektisuunnitelma sekä määrittelydokumentit. Mobiilisovellus ohjelmoidaan J2ME:llä, joka on sulautettujen järjestelmien ohjelmointiin suunniteltu Java-kieli. Sovellus tukee toisen asteen opiskelijoille suunnattuja mobiiliohjelmointi opintoja. Opintojakso kuuluu Pohjois- Karjalan ammattiopiston järjestämään turvallisuusalan koulutukseen. Sovelluksella voidaan lähettää ohjausviestejä OUMAN EH-60 -ohjaus- ja valvontayksikköön. Yksikön avulla voi ohjata ja valvoa esimerkiksi kiinteistön lämmönsäätöä, vesivahinkoja, oven lukitusta jne. Tässä työssä tehtävällä sovelluksella demonstroidaan kesämökin ohjausta. Langaton tiedonsiirto tulee tulevaisuudessa lisääntymään kiinteistöjen ohjaus- ja valvontajärjestelmänä. Hätä- ja valvontaviestit lähetetään automaattisesti kiinteistön omistajalle, hoivapalveluyrittäjälle, talohuoltoon tai hätäkeskukseen. Kiinteistön omistaja voi omalla matkapuhelimellaan ajasta ja paikasta riippumattavalvoa ja ohjata kiinteistöään reaaliaikaisesti. Pohjois-Karjalan ammattiopisto haluaa olla kehittämässä ja toteuttamassa turvallisuusalan koulutusta nyt ja tulevaisuudessa.

Sarbanes-Oxley -lain vaikutukset suomalaisten pörssiyhtiöiden sisäiseen valvontaan

Tutkielmani aiheena on Sarbanes-Oxley -lain vaikutukset suomalaisten pörssiyhtiöiden sisäiseen valvontaan. Tavoitteenani on tutkia, millaisia vaikutuksia Sarbanes-Oxley -lailla on ollut hyvään johtamis- ja hallintojärjestelmään Suomessa ja ennen kaikkea sisäiseen valvontaan. Päästäkseni tavoitteeseen olen tutkinut, mitkä lait, säädökset ja ohjeistukset säätelevät corporate governancea Suomessa ja millainen on näiden ohjeiden sisältö. Olen suorittanut tutkimuksen normatiivisena, eli tavoitteeni on selvittää, millainen hyvän johtamis- ja hallintojärjestelmän pitäisi Suomessa olla, ja miten Sarbanes-Oxley on vaikuttanut näihin vaatimuksiin. Tutkimus on puhtaasti teoreettinen eikä sisällä empiiristä osaa. Corporate governancea ohjaa Suomessa lainsäädäntö ja monet erilaiset lain-säädäntöä täydentävät säädökset. Tärkeimmiksi corporate governancea koskeviksi arvoiksi nousevat riippumattomuus, avoimuus, tiedon läpinäkyvyys ja ennen kaikkearehellisyys. Sarbanes-Oxley laki on tuonut paljon uusia vaatimuksia lain piirissä oleville yhtiöille. Se sisältää paljon ohjeistusta koskien riippumattomuutta.Sarbanes-Oxley - laki on lisännyt tarkastusvaliokunnan roolia yritysten toiminnassa. Yhtiön johdolta SOX vaatii muodollisia todistuksia osallisuudesta talousraportoinnin prosessissa. Sarbanes-Oxley -laki lisää myös yhtiön raportointivaatimuksia merkittävästi, ja tästä syystä tietoa yhtiöistä onkin saatavilla enemmän kuin koskaan. Sarbanes-Oxley -laki on vaikuttanut suuresti yhtiöiden sisäiseen valvontaan. SOX vaatii, että yhtiön on raportoitava sen sisäisessä valvonnassa havaituista heikkouksista. Yhtiön täytyy myös tutkia sen sisäisen valvontajärjestelmän tehokkuutta säännöllisesti. Johdon tai sisäisen tarkastuksen on tehtävä tästä valvonnasta oma raporttinsa. Corporate governancea koskeva lainsäädäntö ja muuohjeistus muuttuu jatkuvasti sekä Suomessa että muualla maailmalla. Kehitystä on seurattava sekä kotimaassa että ulkomailla ja ohjeistusta päivitettävä tarvittaessa.

Yrityksen strategisen ohjauksen tehostaminen. Case: Balanced scorecard implementointi

Tutkielman päätavoitteena on tutkia mitä lisäarvoa yritys saa ottaessaan Balanced scorecardin käyttöönsä ja miten käyttöönottoprosessi tulee suorittaa, jotta määritellyt lisäarvot realisoituvat. Teoreettisena lähtökohtana on Toivasen käyttöönottoprojektimalli. Tutkielmassa tullaan keskittymään mittariston käyttöönottoprosessiin ja käyttöönoton vaikutuksiin. Tutkielman päätutkimusmenetelmä on toiminta-analyyttinen case-tutkimus. Empiirinen aineisto kerätään puolistrukturoitujen teemahaastattelujen ja osallistuvan havainnoinnin avulla. Tutkimustulosten mukaan merkittävimmät Balanced scorecardin mukanaan tuomat lisäarvot yritykselle ovat kokonaisvaltaisempi ja johdonmukaisempi yrityksen ohjaus, parantunut suorituskyvyn mittaus ja seuranta, sekä strategian jalkautuksen tehostuminen. Käyttöönoton onnistumisen kannalta kriittisimmät tekijät ovat johdon sitoutuneisuus, vision ja strategian selkeys, selkeä päätös projektin aloittamiseksi, sekä mittareiden valinta ja tavoitetasojen asettaminen niille.

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.

Kiinnirullaimen dynamiikan ja värähtelyjen simulointi

Diplomityössä tutkittiin kaupallisen monikappaledynamiikkaohjelmiston soveltuvuutta kiinnirullaimen dynamiikan ja värähtelyjen tutkimiseen. Erityisen kiinnostuneita oltiin nipin kuvauksesta sekä nipissä tapahtuvista värähtelyistä. Tässä diplomityössä mallinnettiin kiinnirullaimen ensiö- ja toisiokäytöt sekä tampuuritela. Malli yhdistettiin myöhemmin Metso Paper Järvenpäässä rinnakkaisena diplomityönä tehtyyn malliin, joista muodostui kahteen ratkaisijaan perustuva simulointimalli. Simulointimalli rakennettiin käyttämään kahta erillistä ratkaisijaa, joista toinen on mekaniikkamallin rakentamisessa käytetty ADAMS-ohjelmisto ja toinen säätöjärjestelmää ja hydraulipiirejä kuvaava Simulink-malli. Nipin mallintamiseksi tampuuritela ja rullaussylinteri mallinnettiin joustaviksi käyttäen keskitettyjen massojen menetelmää. Siirtolaitteissa sekä runkorakenteissa tapahtuvat joustot kuvattiin yhden vapausasteen jousi-vaimennin voimilla kuvattuina järjestelminä. Tässä diplomityössä on myös keskitytty esittelemään ADAMS-ohjelmiston toimintaa ohjeistavasti sekä käsittelemään parametrisen mallintamisen etuja. Työssä havaittiin monikappaledynamiikan soveltuvuus kiinnirullaimen dynamiikan sekä dynaamisten voimien aiheuttamien värähtelyjen tutkimiseen. Suoritetuista värähtelymittauksista voitiin tehdä vain arvioita. Mallin havaittiin vaativan lisätutkimusta ja kehitystyötä

Rullaussylinterin ja painotelan mallinnus kiinnirullaimen simulointiin

Diplomityössä tutkitaan kaupallisen simulointiohjelmiston soveltuvuutta nykyaikaisen kiinnirullaimen dynamiikan tutkimiseen. Kiinnostuksen kohteena on erityisesti kahden telan välinen nippi, sekä siinä tapahtuvat värähtelyt. Työssä mallinnetaan rullaussylinterin ja telapainolaitteen simulointimallit. Rullaussylinterin simulointimalli yhdistetään Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa mallinnettuun tampuuritelan simulointimalliin, jolloin nippikontaktin tutkiminen on mahdollista. Simuloituja tuloksia verrataan todellisella laitteella tehtyihin mittauksiin sekä elementtimenetelmällä laskettuihin tuloksiin. Diplomityön mekaniikka mallinnetaan ADAMS-ohjelmistossa monikappaledynamiikan keinoin. Toimilaitteiden sekä säätöjärjestelmien kuvaukseen käytetään MATLAB Simulink-ohjelmistoa. Telojen joustavuuden mallinnuksessa käytetään hyväksi keskittyneiden massojen periaatetta. Järjestelmän hydraulipiirit mallinnetaan keskittyneiden paineiden teorian mukaisesti ja toimilaitteiden mallinnuksessa käytetään puoliempiiristä mallinnustekniikkaa. Työssä havaitaan monikappaledynamiikan soveltuvan kiinnirullaimen dynamiikan tutkimiseen. Kahden diplomityön tuloksena laaditun nippimallin avulla voidaan kuvata rullaustapahtumassa vaikuttavat voimat oikein. Värähtelymittausten perusteella voidaan tehdä karkeita johtopäätöksiä, mallin toimivuuden arvioimiseksi värähtelyjen kuvaamisessa, joskin mallin havaitaan vaativan lisätutkimusta ja kehitystyötä.

Pyörösahakoneen adaptiivinen teräohjaus

Diplomityössä tarkastellaan pyörösahalinjan adaptiivista teräohjausta. Työllä on kaksi tavoitetta. Lisätä mittausjärjestelmään sahatavaroiden keskiarvon mittaamisen lisäksi keskihajonnan mittaus ja selvittää mittausjärjestelmään sekä sahalinjan ohjausjärjestelmään tarvittavat muutokset niiden välisen automaattisen tiedonsiirron toteuttamiseksi. Sahatavaroiden paksuudet selvitetään optisen mittausjärjestelmän avulla. Sahatavaroille on määrätty tuoremitta. Suunniteltu järjestelmä käyttää hyväkseen keskihajontaa tarvittavan sahausvaran laskemiseen sahatavaroille. Sahausvara tarvitaan raaka-aineen ja sahakoneiden sahatavarapaksuuteen aiheuttaman vaihtelun vuoksi. Tuoremitan tulee ilmaista sahatavaran pienintä tarvittavaa paksuutta, jotta se on kuivauksen jälkeen asiakasmitassa. Mittausjärjestelmä määrittää sahausvaran reaaliaikaisen tarpeen mukaan. Sahausvara lisätään minimituoremitan päälle ja sitä ohjataan sahauksessa tapahtuvien muutosten perusteella. Adaptiivinen teräohjaus tarvitsee mittausjärjestelmän ja sahalinjan ohjausjärjestelmän välistä tiedonsiirtoa. Diplomityössä on selvitetty kahden laitevalmistajan järjestelmiin tarvittavat muutokset, jotta ne pystyvät adaptiiviseen teräohjaukseen ilman sahuria välittämässä terien siirtoarvoja. Muutosten jälkeen automaattinen tiedonsiirto onnistuu järjestelmien välillä. Sahalaitos, jossa järjestelmät ovat käytössä, ei ole tehnyt päätöstä järjestelmien tiedonsiirron automatisoinnista.

Kulujen seurantajärjestelmän suunnittelu ja toteutus telealan yrityksessä

Työssä kuvataan ne tietojärjestelmäprojektin vaiheet, joiden kautta Radiolinja Oy:ssä otettiin käyttöön uusi verkkovuokrauksen kulujen seurantajärjestelmä. Tarkastelun keskeisimmät osa-alueet ovat tavoitetilan ja järjestelmän suunnittelu, tarjouskierroksen vaiheet, sopimusneuvottelut järjestelmätoimittajan kanssa sekä järjestelmän toteutus ja käyttöönotto. Tietojärjestelmän hankintaprojektissa on tärkeintä suunnitelmallinen eteneminen ja tarkka tavoitetilan määrittely. Määrittelyn puutteet ovat sitä vaikeammat korjata, mitä pidemmälle projekti etenee. Tässä työssä tavoitetila määriteltiin loppukäyttäjiä haastattelemalla. Kulujen seurantajärjestelmälle asetetut tavoitteet dokumentoitiin ja liitettiin tarjouspyyntöön. Sopivan järjestelmätoimittajan kanssa käytyjen sopimusneuvottelujen jälkeen järjestelmä toteutettiin räätälöintityönä. Työn lopputuloksena otettiin käyttöön asetettuja tavoitteita vastaava kulujen seurantajärjestelmä. Projektin aikana ongelmia kohdattiin suunnitellun aikataulun ja budjettikehyksen pitämisessä, mikä johtui pääasiassa räätälöintityön luonteesta ja siihen kuluvan ajan vaikeasta arvioitavuudesta. Projektin vahvuutena sen sijaan oli sitoutunut ja oikein valittu loppukäyttäjistä muodostettu projektiryhmä.

Kenttäväylien hyödyntäminen voimalaitosten ohjausjärjestelmissä

Tässä diplomityössä on tutkittu eri kenttäväylätekniikoita, sekä niiden hyödyntämisellä saatavia taloudellisia ja teknisiä etuja Finreilan tuotevalikoimaan kuuluvien prosessilaitosten ohjausjärjestelmissä. Työssä on vertailtu laitosautomaation toteutuskustannukset sekä perinteisellä että kenttäväyliä hyödyntävillä ohjausjärjestelmillä. Kustannukset on huomioitu läpi koko projektin, sähkösuunnittelusta laitoksen käyttöönottoon. Markkinoilla on tänä päivänä useita, erityyppisiä väyläratkaisuja. Väyläratkaisujen tarpeen ja niille asetettujen vaatimuksien selvittämiseksi esitellään työssä ensin ohjausjärjestelmien rakenne, yleisimmät kenttälaitteet sekä tiedonsiirron kerrosmalli. Kenttäväylätekniikasta esitellään perusrakenteet ja –komponentit, standardointi sekä kaupalliset kenttäväyläsovellukset. Kustannusten ja suunnitteluprosessin painotusten selvittämiseksi suunnitellaan esimerkkilaitokseen ohjausjärjestelmä, hyödyntäen kenttäväylätekniikkaa. Vertailua varten on haettu tiedot vuonna 1998 perinteisellä automaatiolla toteutetun laitoksen kustannuksista Finreila Oy:n taloushallintajärjestelmästä ja projektiaineistosta. Kenttäväylätoteutuksen kustannusarviot perustuvat laitetoimittajien tarjouksiin, sähkö- ja automaatiosuunnittelijoiden haastatteluihin sekä saatuihin käyttökokemuksiin kenttäväylistä. Työ on laadittu siten, että sitä voidaan käyttää yrityksen uusien työntekijöiden koulutuksessa, mikäli laitoksissa siirrytään käyttämään kenttäväylätekniikkaa. Kustannusvertailujen perusteella voidaan sanoa, että kyseisen tyyppisessä laitoksessa saavutetaan noin 17 % kustannussäästö automaatiojärjestelmän toteutuksessa. Suurin hyöty kenttäväylistä saadaan kuitenkin järjestelmän käyttöaikana tarkentuneiden mittausten ja paremmin kohdennettavien huoltotoimenpiteiden kautta tulevista säästöistä.

Trimmerin kapasiteetin kasvattaminen dynamiikan mallinnuksen avulla

Työn tavoitteena oli kasvattaa sahan dimensiolaitoksella käytettävän trimmerin rakenteellista kapasiteettia. Tavoitteeseen pyrittiin modernisoimalla trimmerin teräyksikköä käyttävää toimilaite ja teräyksikön säätö dynamiikan mallinnuksen avulla. Trimmerin teräyksikön dynamiikka mallinnettiin MATLAB-matematiikkaohjelmistolla kaksiulotteisena kinematiikkamallina ja kolmeulotteisena kinetiikkamallina. Dynamiikkamallien tulosten perusteella valittin teräyksikköä käyttävä toimilaite komponentteineen. Kinetiikkamalliin mallinnettiin trimmeriä käyttävä hydraulipiiri valittuine komponentteineen keskittyneiden paineiden ja puoliempiirisen mallinnuksen periaatteita käyttäen. Teräyksikön työkiertoa säätämään mallinnettiin suljettu takaisinkytketty säätöpiiri. Tuloksien perusteella valittiin optimaalinen toimilaitteen asemointigeometria ja todettiin mallinnetun järjestelmän täyttävän asetetut vaatimukset. Järjestelmää testattiin muuttamalla jarjestelman parametreja ja tutkimalla muutosten vaikutuksia jarjestelman toimintaan. Lisaksi tutkittiin lyhyesti terayksikon rakenteen keventamisen vaikutuksia.

Älykkäiden ohjausjärjestelmien käyttö puutavarakuormaimen väsymiskestoiän parantamisessa

Työn tavoitteena oli tutkia älykkäiden ohjausjärjestelmien käyttöä mekatronisen koneen väsymiskeston parantamisessa. Älykkäiden järjestelmien osalta työssä keskityttiin lähinnä neuroverkkojen ja sumean logiikan mahdollisuuksien tutkimiseen. Tämän lisäksi työssä kehitettiin väsymiskestoikää lisäävä älykkäisiin järjestelmiin perustuva ohjausalgoritmi. Ohjausalgoritmi liitettiin osaksi puutavarakuormaimen ohjausta. Ohjaimen kehittely suoritettiin aluksi simulointimallien avulla. Laajemmat ohjaimen testaukset suoritettiin laboratoriossa fyysisen prototyypin avulla. Tuloksena puutavarakuormaimen puomin väsymiskestoikäennuste saatiin moninkertaistettua. Väsymiskestoiän parantumisen lisäksi ohjainalgoritmi myös vaimentaa kuormaimen värähtelyä.

Paineilmajärjestelmän optimoinnin hyödyt tehtaan tuotantoprosessissa

Paineilmaa käytetään teollisuudessa hyvin yleisesti. Teollistuneissa maissa teollisuuden käyttämästä energiasta 8-10 % kuluu paineilman tuottamiseen. Paineilmakompressoreiden nykyaikaisen ohjausjärjestelmän avulla voidaan säästää paineilmajärjestelmän energiakustannuksia jopa 30 %. Ohjauksen optimoinnin yhteydessä on havaittu epäkohtia joiden poistaminen on parantanut tuotantolaitosten toimintaan niin, että saadut säästöt ovat olleet jopa energiasäästöjä suuremmat. Näitä optimoinnin välillisiä hyötyjä haluttiin selvittää tarkemmin. Tutkimuksessa perehdyttiin paineilman käytön ongelmiin eri tuotantolaitoksissa ja arvioitiin paineilmajärjestelmän optimoinnin vaikutuksia tehtaiden tuotantoon. Koska paineilmaa käytetään monissa tehtaiden kriittisissä kohteissa, on tutkimuskohteiden paineilmajärjestelmän ongelmista aiheutunut merkittäviä tuotannonmenetyksiä ja lisäkustannuksia. Merkittävimmät paperitehtaiden tuotantoa vaikeuttavat paineilmajärjestelmän tekniset ongelmat liittyvät paineilman puhtausvaatimuksiin ja riittävän verkkopaineen ylläpidon vaikeuteen. Organisatorisia ongelmia ovat paineilmajärjestelmän käyttöhenkilöstön asiantuntemuksen puutteellisuudet. Näistä aiheutuvaa tuotannon epäluotettavuutta voidaan merkittävästi pienentää kehittämällä paineilmakompressoreita, jälkikäsittelyä, ohjausta ja valvontaa alan asiantuntijoiden avustuksella.

Paperikoneen laatusäätöjärjestelmän uusinnan vaikutukset laatusäätöjen suorituskykyyn

Tutkimuksen kohteena olleen UPM-Kymmene Oyj Kajaanin tehtaan PK3:n laatusäätöjärjestelmä ja mittapalkki uusittiin, jolloin haluttiin selvittää uusinnan vaikutuksia laatusäätöjen suorituskykyyn ja paperin laatuun. Työn kirjallisessa osassa perehdyttiin paperinvalmistusprosessin osiin kyseisen sanomalehtipaperikoneen tapauksessa sekä keskeisimpiin paperin laatuominaisuuksiin liittyviin mittaus- ja säätölaitteisiin sekä niiden toimintaan. Seurattaviksi paperin laatusuureiksi valittiin neliömassa, kuivamassa, kosteus ja paksuus, jotka ovat sanomalehtipaperin tärkeimpiä online-mitattavia ominaisuuksia. Paperin laatusuureiden seurantaan käytetään erilaisia tunnuslukuja ja työkaluja, joita on esitelty tässä työssä. Laatusuureiden konesuuntaisen ja poikkisuuntaisen seurannan tunnusluvuksi valittiin yleisesti käytössä oleva 2σ-keskiarvohajonta. Säätöjen suorituskykyä seurattiin suorituskykykolmion ohjausmatkaindeksien (CTI) ja erosuureen integraalien (IAE) avulla. Kokeellisessa osassa kerättiin mittaustietoja sekä vanhan että uuden laatusäätöjärjestelmän aikana. Seurattavat ajotilanteet paperikoneella jaettiin stabiiliin ajoon ja muutostilanteisiin, jotka käsittävät katkot ja lajinvaihtotilanteet. Stabiilin ajon aikana selvitettiin laatusuureiden hajontojen ja säätöjen suorituskykyindeksien normaaleissa tasoissa tapahtuneet muutokset. Muutostilanteiden osalta haluttiin selvittää, nopeuttaako järjestelmäuusinta katkoista toipumista ja lajinvaihtoaikaa. Stabiilin ajon seurannasta saatujen tulosten perusteella neliömassan ja kuivamassan konesuuntaiset hajonnat kasvoivat järjestelmäuusinnan myötä, mutta kosteuden konesuuntaiset hajonnat pienenivät. Laatusuureiden poikkisuuntaisista hajonnoista neliömassan sekä kuivamassan hajonnat kasvoivat ja kosteuden sekä paksuuden hajonnat pienenivät joidenkin lajien osalta. Poikkisuuntaisten laatusuureiden, etenkin paksuuden, toipuminen katkon jälkeen nopeutui. Myös lajinvaihtoon kuluva aika lyheni poikkisuuntaisilla laatusuureilla. Muutostilanteiden konesuuntaisten hajontojen asettumisajat eivät juuri parantuneet.