Digitaalisen valmistuksen vaikutus hitsatun rakenteen väsymiskestävyyteen

Tässä työssä tutkittiin kuinka eri tavoin rakenteen mallintaminen vaikuttaa laskettuun väsy-misikään. Työssä tutkittavana rakenteena toimi Sandvik Mining and Construction OY:n las-tauskoneen nostovarsi. Nostovarrelle väsytyskokeet suoritettiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston teräsrakenteiden laboratoriossa. Työn tavoitteena oli tutkia miten eri digitaalinen valmistuksen tasot vaikuttavat hitsatulle rakenteelle saatuun kestoikään. Työssä tutkittiin myös miten todellista geometriaa voidaan hyödyntää rakenteen kestoiän arvioinnissa. Väsytyskoejärjestely mallinnettiin FE-menetelmällä, ja järjestelystä tehtiin useita malleja käyttäen solidi- ja laattaelementtejä. Malleista laskettiin väsymisiät hot spot- ja tehollisen lovijännityksen menetelmällä, ja saatuja tuloksia vertailtiin toisiinsa ja väsytyskokeen tulok-siin. Väsytyskokeessa vaurioituneista kohdista tarkemman tutkimuksen kohteena oli nosto-varren palstalevyn kärki. Hot spot-menetelmällä saadut kestoiät vaihtelivat paikoin melko paljon eri mallien välillä. Tehollisen lovijännityksen menetelmällä saaduissa tuloksissa erot olivat pienempiä mallien välillä. FE-mallin ja venymäliuskojen jännitykset poikkesivat toisistaan paikoin melko pal-jon. Todellisen hitsatun rakenteen kestoikään vaikuttaa moni asia, ja täten FE-menetelmällä las-kettu kestoikä voi poiketa huomattavasti todellisesta kestoiästä. Varsinkin hot spot-menetel-mällä tulokset voivat poiketa hyvinkin paljon todellisuudesta, mikäli jännitystila tutkitta-vassa kohdassa on moniaksiaalinen. Todellisen geometrian mallintaminen vaatii tarkkuutta, ja alkuperäisdatan tulee olla mahdollisimman tarkkaa ja riittävän suurelta alueelta, jotta malli vastaa tarpeeksi todellista.

Shock ja awe peliteoreettisesti tarkasteltuna

Peliteoria on usealla tieteenalalla sovellettu matemaattinen työväline, jota on käytetty myös sotatieteissä. Tutkimuksessa esitetään peliteoriaa yksinkertaisten esimerkkien avulla. Effects-based operations on varsin uusi sotataidollinen doktriini, joka verkostokeskeisen sodankäynnin ohella on suurvalta-armeijoiden kehityksen trendi. Doktriini ja siihen oleellisesti liittyvä toisessa Persianlahden sodassa popularisoitu Shock and awe (shokkilamaannutus) määritellään tutkimustyössä ja niiden vaikutusta nykyajan sotakentällä pohditaan. Työn lopussa shokkilamaannutusta tarkastellaan peliteorian avulla. Erityisesti tarkastellaan irrationaalista toimijaa peliteoriassa sekä shokkilamaannutuksen käytön hyötyä sotilaallisesti alivoimaista ydinaseetonta valtiota ja ydinasevaltiota kohtaan. Shokkilamaannutus sisältää molemmissa skenaarioissa vakavia riskejä. Yleisesti ottaen shokkilamaannutus vaatii myös kehitystä, erityisesti ei-sotilaallisten vaikutusten hallitsemisen kannalta. Konventionaalinen sodankäynti on vaihtoehtoinen ratkaisu, mutta ei välttämättä realistinen sotilaallisesti, taloudellisesti ja poliittisesti. Peliteorian hyöty sotilaallisessa analyysissä ilmenee ongelmien havainnollistamisessa ja toimintamahdollisuuksien analysoinnissa, mutta todellisuuden realistisessa mallintamisessa peliteorian rajat tulevat nopeasti vastaan.

Hankinnan prosessien systemaattinen kehittäminen

Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli standardoida ja kehittää hankinnan prosesseja systemaattisesti. Prosessien standardoiminen edesauttaa organisaation itseohjautuvuutta ja parantaa organisaation kyvykkyyttä. Tämä tutkielma tuottaa uutta tutkimustietoa tutkimusaukkoon hankinnan prosessien systemaattisesta kehittämisestä. Tutkielman teoriaosassa käsitellään prosessiajattelua, ISO 9001 standardin vaikutusta hankintatoimintaan, tunnistetaan hankinnan prosesseja ja esitetään erilaisia hankinnan prosesseihin soveltuvia LEAN Six Sigma kehitystyökaluja. Tutkielman empiirinen osio on toteutettu toimeksiantona suurelle teollisuusyritykselle. Tämän tutkielman empiirisessä osiossa on yhdistelty kvalitatiiviselle ja kvantitatiiviselle tutkimukselle ominaisia tutkimusmetodologioita. Tutkimusmetodologioiden yhdisteleminen tuottaa lisäarvoa tutkielman toteutukselle ja parantaa työn luotettavuutta. Tässä tutkielmassa käytetyt tutkimusmenetelmät koostuvat kvantitatiiviselle tutkimukselle ominaisesta kyselystä hankinnan prosessien nykytilan selvittämiseksi sekä kvalitatiivisen tutkimuksen tutkimusmenetelmille ominaisesta tapaustutkimuksesta. Kyselyn avulla muodostettiin analyysi hankinnan prosessien nykytilasta, jonka pohjalta toimeksiantajayritykselle ehdotettiin kehitettäviä hankinnan prosesseja. Lopulliseksi kehityskohteeksi valittu prosessi määriteltiin aivoriihessä kerätyn tiedon perusteella kehityspotentiaalin esille tuovasta nelikentästä. Kehitettävä prosessi asemoitui samalla tapaustutkimuksella tutkittavaksi tapaukseksi. Kehitettäväksi prosessiksi valittiin saapuvan tavaran vastaanotto ja visuaalinen tarkastaminen. Prosessia kehitettiin mallintamalla ja LEAN Six Sigma menetelmiä hyödyntäen. Prosessimallinnuksen sekä LEAN Six Sigma menetelmien tueksi kerättiin tietoa aivoriihistä ja teemahaastatteluista. Tutkielman tuloksena toimeksiantajayritys sai kokonaiskuvan hankinnan prosessien nykytilasta, kehitetyn tavoiteprosessin ja työohjeen saapuvan tavaran vastaanotolle ja visuaaliselle tarkastukselle sekä jatkossa hankinnan prosessien standardoimista ja kehittämistä helpottavan hankinnan prosessin systemaattisen kehittämismallin. Hankinnan prosessin systemaattinen kehittämismalli on uutta tutkimustietoa, joka asemoituu hankinnan prosessien kehittämisen tutkimusaukkoon. Hankinnan prosessin systemaattista kehittämismallia ei tämän tutkielman pohjalta voida yleistää, koska tutkielma on toteutettu toimeksiantajayrityksen lähtökohdista. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että toimeksiantajayritys, muut organisaatiot sekä tutkimuskenttä tarvitsevat lisää tietoa hankinnan prosessien kehittämisestä. Hankinnan prosessien kehittämistä tulisi tutkia enemmän ja erityisesti tässä tutkielmassa esitettyä kehittämismallia tulisi jatkossa testata niin, että kehittämismallin toimivuus voitaisiin yleistää.

PPOOLEX-laboratoriokoelaitteiston kaasunpoisto

PPOOLEX-laboratoriokoelaitteistolla tutkitaan höyryn lauhtumiseen liittyviä ilmiöitä Lappeenrannan teknillisen yliopiston Ydinturvallisuuden tutkimusyksikössä. Laitteiston pääkomponentti on sylinterin muotoinen pystysäiliö, joka täytetään kokeita varten osittain vesijohtovedellä. Tehokkaiden laboratoriokokeiden mahdollistamiseksi säiliön veteen liuenneet kaasut on poistettava. Kaasunpoisto toteutetaan Airsepex 4.2 -vedenkäsittelylaitteistolla, joka on liitetty erillisellä kiertopiirillä PPOOLEX-laitteistoon. Tämän kandidaatintyön tavoitteena on esitellä aineensiirron ja kaasunpoiston keskeisiä ilmiöitä PPOOLEX-käytössä. Työn teoriaosan tavoitteena on myös luoda yksinkertainen matemaattinen malli, jonka avulla voidaan mallintaa veden kaasupitoisuutta koelaitteistossa. Työn kokeellisessa osassa tehtiin laboratoriomittaukset, joissa määritetään veden kaasupitoisuuden muutos ajan suhteen. Tehtyihin laboratoriomittauksiin liittyi useita epävarmuuksia, joiden takia saatuihin mittaustuloksiin on syytä suhtautua hyvin kriittisesti. Matemaattinen malli vastasi mittaustuloksia kaasunpoistolaitteiston sammutuksen jälkeen. Kaasunpoistolaitteiston ollessa käytössä matemaattisen mallin tulokset kuitenkin eroavat merkittävästi mittaustuloksista. Erot tuloksissa johtuvat mittauksiin liittyvistä epävarmuuksista sekä matemaattisen mallin oletuksista ja yksinkertaistuksista. PPOOLEX-säiliön vettä ei saada käytetyllä kaasunpoistolaitteistolla täysin kaasuttomaksi. Vielä ei ole varmuutta siitä, saadaanko veden kaasupitoisuus riittävän matalaksi laboratoriokokeita varten.

Sulautetun ohjausjärjestelmän kehittäminen 3D-tulostimelle

Kandidaatintyössä tutkittiin Adam Klodowskin tutkimuksessa käytetyn menetelmän soveltuvuutta 3D-tulostimen mekanismiin. Tutkimustyö liittyy RepRap-projektiin, jonka tavoitteena on valmistaa 3D-tulostin 3D-tulostetuista osista. Mekaniikasta oli luotu matemaattinen malli, jota tutkittiin simuloinnin avulla. Työssä toteutettiin täysin yksilöity sulautettu ohjausjärjestelmä kyseiselle mekanismille ja tutkittiin järjestelmän soveltuvuutta käytäntöön. Tavoitteena oli vähentää komponenttien lukumäärää ja pienentää laitteiston vaatimaa tilaa.

Invoice process analysis and development. Case: Power and automation technology company

This master’s thesis studies the case company’s current purchase invoice process and the challenges that are related to it. Like most of other master’s thesis this study consists of both theoretical- and empirical parts. The purpose of this work is to combine theoretical and empirical parts together so that the theoretical part brings value to the empirical case study. The case company’s main business is frequency converters for both low voltage AC & DC drives and medium voltage AC Drives which are used across all industries and applications. The main focus of this study is on the current invoice process modelling. When modelling the existing process with discipline and care, current challenges can be understood better. Empirical study relays heavily on interviews and existing, yet fragmented, data. This, along with own calculations and analysis, creates the foundation for the empirical part of this master’s thesis.

Reengineering and modelling of a product certification process

Työn teoriaosuudessa tutkittiin prosessien uudelleen suunnittelua, prosessien mallintamista sekä prosessimittariston rakentamista. Työn tavoitteena oli uudelleen suunnitella organisaation sertifiointiprosessi. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi piti mallintaa nykyinen ja uusi prosessi sekä rakentaa mittaristo, joka antaisi organisaatiolle arvokasta tietoa siitä, kuinka tehokkaasti uusi prosessi toimii. Työ suoritettiin osallistuvana toimintatutkimuksena. Diplomityön tekijä oli toiminut kohdeorganisaatiossa työntekijänä jo useita vuosia ja pystyi näinollen hyödyntämään omaa tietämystään sekä nykyisen prosessin mallintamisessa, että uuden prosessin suunnittelussa. Työn tuloksena syntyi uusi sertifiointiprosessi, joka on karsitumpi ja tehokkaampi kuin edeltäjänsä. Uusi mittaristojärjestelmä rakennettiin, jota organisaation johto kykenisi seuraamaan prosessin sidosryhmien tehokkuutta sekä tuotteiden laadun kehitystä. Sivutuotteena organisaatio sai käyttöönsä yksityiskohtaiset prosessikuvaukset, joita voidaan hyödyntää koulutusmateriaalina uutta henkilöstöä rekrytoitaessa sekä informatiivisena työkaluna esiteltäessä prosessia virallisille sertifiointitahoille.

Virtuaalinen käyttöönottoympäristö automaatiojärjestelmälle

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

Prosessien mallintamisen hyödyt ja haasteet tapaustutkimus

Liiketoimintaprosessi on sarja toimintoja jotka tuottavat sille asetetun tavoitteen. Toiminnasta voidaan luoda graafisia malleja, joita kutsutaan prosessimalleiksi. Mallintamisen aloittamisen perusteluksi tarvitaan tietoa mallintamisen hyödyistä ja toisaalta myös mahdollisista ongelmista. Tässä tapaustutkimuksessa tutkimusongelmana oli selvittää mitä hyötyä prosessien mallintamisesta on ja mitä haasteita mallinnustyössä on. Lisäksi pyrittiin selvittämään miten mallintaminen kannattaa toteuttaa. Tapaustutkimuksen kohteena on mallinnusprojekti, johon itse osallistuin aktiivisena toimijana. Tutkielmassa käydään läpi aihepiirin kirjallisuudessa aiemmin esitettyä tutkimustietoa, jota sitten verrataan tapaustutkimuksen havaintoihin. Tapaustutkimuksen empiria muodostuu puolistrukturoiduista teema haastatteluista ja havainnoinnista. Tutkimuksen aineiston analyysi ja tulkinta tehtiin teemoittelumenetelmää käyttäen. Prosessien mallintaminen auttaa toimintatavoista kommunikoidessa. Mallit tarjoavat tehokkaan viitekehyksen keskustelulle. Tätä kautta niistä on apua myös toimintaa kehitettäessä. Mallintamisen myötä syntyy parempi ymmärrys prosesseista ja kokonaisuuden hahmottaminen helpottuu. Ymmärrys oman roolin merkityksestä kokonaisuuden kannalta paranee. Prosessimalleista on hyötyä kun eri osastojen välisiä liitoskohtia käydään läpi. Toiminnan ohjaamisen ja muutosjohtamisen suhteen hyödyt eivät ole niin yksiselitteisiä. Mallinnusprojektin toteuttaminen niin että kaikki osaston työntekijät osallistuvat mallintamiseen aktiivisesti osoittautui hyödylliseksi. Itse mallintaminen saattaa olla jopa malleja hyödyllisempää. Prosessimalleja olisi varmasti hyödyllistä käydä aika ajoin läpi yhdessä osaston koko henkilöstön kanssa. Mallintamisen keskeisin haaste on se että se vie paljon aikaa ja on työlästä. Mallintamisen laajuuden ja tarkkuuden päättäminen on myös vaikeaa. Prosessien mallintamisen tavoitteet kannattaa olla hyvin selvillä ennen projektin aloittamista. Tavoitteet määräävät mallintamisen laajuuden ja tarkkuustason. Mallinnusprojekti kannattaa toteuttaa siten että prosessissa työskentelevät henkilöt osallistuvat itse aktiivisesti mallintamiseen. Tätä kautta mallinnusprojektista saadaan paras hyöty irti.

How Is Credit Risk Estimated? Discussion and Evidence based on Cross-Industry Sample Utilizing the KMV Model

The purpose of this thesis is to focus on credit risk estimation. Different credit risk estimation methods and characteristics of credit risk are discussed. The study is twofold, including an interview of a credit risk specialist and a quantitative section. Quantitative section applies the KMV model to estimate credit risk of 12 sample companies from three different industries: automobile, banking and financial sector and technology. Timeframe of the estimation is one year. On the basis of the KMV model and the interview, implications for analysis of credit risk are discussed. The KMV model yields consistent results with the existing credit ratings. However, banking and financial sector requires calibration of the model due to high leverage of the industry. Credit risk is considerably driven by leverage, value and volatility of assets. Credit risk models produce useful information on credit worthiness of a business. Yet, quantitative models often require qualitative support in the decision-making situation.

Natural freeze crystallization : purification of aqueous Na2SO4 solutions with cold air

The aim of this thesis was to examine efficiency of freeze crystallization and eutectic freeze crystallization in purification of wastewater by imitating natural freezing. In addition, a mathematic model based on heat transfer to determine ice thickness and ice growth rate was examined. Also, the amount of sodium sulfate crystallized at the eutectic point was under investigation. In literature part, advantages and applications of the freeze crystallization are discussed, and possibility to apply it in Northern hemisphere winter weather conditions is under study. Furthermore, main sources of sodium sulfate from Finnish industries are described. The experiments were carried out in modified chest freezer, where a fan was placed in order to obtain laminar air flow inside. Picolog PT-104 data logger was used to monitor temperature changes in the salt-water solution, and constant temperature was maintained in the crystallizer with Lauda RP 850 thermostat. The impurity of formed ice layer was determined by weighing ice samples after experiment and again after 24 hours drying to full dryness in oven. Volume of salt-water solution was also measured after experiment. The highest purity of formed ice layer was obtained with small temperature difference and with long freezing time. On the other hand, the amount of crystallized sodium sulfate was its greatest with long freezing time and higher temperature difference. The results obtained by the mathematic model and empirical results did not differ significantly in most of the experiments. However, the difference increased when salt-water mixture reached its eutectic point, leading to simultaneous ice and salt crystallization. Eutectic point was reached only with the highest salt concentration with one exception. In these cases, calculated values were in many cases greater than the experimental ones. In winter weather conditions freeze crystallization is cost-effective wastewater treatment method and rather simple. Nonetheless, the efficiency and separation rate are strongly depended on ambient temperature and its changes

Liiketoimintaprosessien mallinnuksen edellytykset suuressa tehdasyksikössä

In the theoretical part of this master’s thesis business process management and process modeling and the benefits and challenges related are discussed. The empirical part consists of two parts. The first one is a case study about process management and modeling and the second one presents the outcomes from a modeling project that was executed for the employer of this thesis. In the project the target mill unit’s business processes were identified, a process map was conducted and process architecture for further use was established. In the outcomes of the study challenges and possibilities of process management and modeling as well as possible reasons for these prejudices are discussed based on the case study and the modeling project. From the research of this thesis a framework for successful process modeling is established. The framework highlights four most important sectors that an organization should evaluate before and during the modeling project.