Vaneri- ja kertopuutehtaiden kuivatuskoneiden lämmöntalteenottojen järjestelmäselvitys

Vanerin tai kertopuun valmistusprosessissaviilun kuivaukseen käytetään suurin osa koko valmistusprosessin primäärienergiasta. Viilunkuivauskoneessa viilun sisältämä vesi siirretään tyypillisesti prosessihöyryllä lämmitettyyn viilunkuivaajan kiertoilmaan höyrystämällä ja poistetaanviilunkuivaajasta poistoilman mukana. Viilunkuivaajan poistoilma on lämmintä jaerittäin suuren kosteuspitoisuutensa takia sisältää runsaasti energiaa. Tyypillisellä viilunkuivaajalla poistoilmaan sitoutunut lämpöteho vaihtelee prosessiolosuhteista riippuen välillä 2,7-5,7 MW. Diplomityössä tutkittiin viilunkuivaajan poistoilman sisältämän lämmön talteenottoa laitteistolla, johon kuuluu lämmöntalteenottopesuri, jossa poistoilmalla lämmitetään tuotantolaitoksen tukkipuun hautomon kiertovettä sekä ilma-ilma-lämmönsiirrin, jolla lämmitetään pesurista poistuvan ilman jäännöslämmöllä ulkoilmaa tehdassalin tuloilmakäyttöön. Työn tavoitteena oli kehittää lämmöntalteenottojärjestelmän suunnittelua, mitoitusta ja ajotapoja. Työssä analysoitiin teoreettisesti pesuria ja ilmalämmönsiirrintä, kehitettiin lämmöntalteenottopesurin simulointimenetelmä ja mitattiin toiminnassa olevia talteenottolaitteistoja. Tutkimuksessa todettiin lämmöntalteenottohyötysuhteen vaihtelevan lämmityskaudella välillä 50-70 %. Lämmöntalteenottolaitteiston pesurin veteen saatava teho riippuu ensisijaisesti viilunkuivaajan poistoilman lämpösisällöstä, joka on enimmäkseen kosteusriippuvainen ja ilmanvaihtoilmaan saatava teho ulkolämpö-tilan määräämästä tehontarpeesta. Pesurin vesijärjestelmän vaikutusmekanismit pesurin suorituskykyyn tunnistettiin ja niiden pohjalta annetaan suositukset mitoitukseen ja ajotapaan. Lämmöntalteenottolaitteiston lämpötehon tasapainottamiseen pesurin ja ilma-ilma-lämmönsiirtimen välillä mitoituksen avulla esitellään työkalut.

Optimointijärjestelmän kehittäminen sähköä ja lämpöä tuottavaan voimalaitokseen

Työn tavoitteena oli kehittää automaattinen optimointijärjestelmä energiayhtiön omistamaan pieneen sähkön- ja lämmöntuotantolaitokseen (CHP-laitos). Optimointitarve perustuu energiayhtiön sähkön hankintaan sähköpörssistä, kaasun hankintahintaan, kohteen paikallisiin sähkö- ja lämpökuormituksiin ja muihin laitoksen talouteen vaikuttaviin tekijöihin. Kehitettävällä optimointijärjestelmällä ontarkoitus tulevaisuudessa hallita useita hajautetun energiantuotannon yksiköitäkeskitetysti. Työssä kehitettiin algoritmi, joka optimoi voimalaitoksen taloutta sähkötehoa säätävillä ajomalleilla ja suoralla sähköteho-ohjeella. Työssä kehitetyn algoritmin tuottamia hyötyjä selvitettiin Harjun oppimiskeskuksen CHP-laitoksen mittaushistoriatiedoilla. CHP-laitosten käytön optimointiin luotiin keskitettyyn laskentaan ja hajautettuun ohjaukseen perustuva järjestelmä. Se ohjaa CHP-laitoksia reaaliaikaisesti ja ennustaa historiatietoihin perustuvalla aikasarjamallilla laitoksen tulevaa käyttöä. Optimointijärjestelmän toimivuus ja saatu hyöty selvitettiin Harjun oppimiskeskuksen CHP-laitoksella vertaamalla mittauksista laskettua toteutunutta hyötyä optimointijärjestelmän laskemaan ennustettuun hyötyyn.

Vendor Managed Inventory: the Critical Success Factors from the Manufacturer Point of View

Yritykset ovat pakotettuja erilaisiin yhteistyömuotoihin pärjätäkseen kiristyvässä kilpailussa. Yhteistyösuhteet kulkevat eri nimillä riippuen teollisuuden alasta ja siitä, missä kohtaa toimitusketjua ne toteutuvat, mutta periaatteessa kaikki pohjautuvat samaan ideaan kuin Vendor Managed Inventory (VMI); varastoon jakysyntään liittyvä tieto jaetaan toimitusketjun eri osapuolien kesken, jotta tuotanto, jakelu ja varastonhallinta olisi mahdollista optimoida. Vendor Managed Inventory on ideana yksinkertainen, mutta vaatii onnistuakseen paljon. Perusolettamus on, että toimittajan on kyettävä hallinnoimaan asiakkaan varastoa paremmin kuin asiakas itse. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista ilman riittävää yhteistyötä, oikeanlaista informaatiota tai sopivia tuoteominaisuuksia. Tämän työn tarkoitus on esitellä kriittiset menestystekijät valmistajan kannalta, kun näkyvyys todelliseen kysyntään on heikko ja kyseessäolevat tuotteet ovat ominaisuuksiltaan toimintamalliin huonosti soveltuvia. VMItoimintamallin soveltuvuus matkapuhelimia valmistavan yrityksen liiketoimintaan, sekä sen vaikutus asiakasyhteistyöhön, kannattavuuteen ja toiminnan tehostamiseen on myös tutkittu.

Virtuaalitodellisuuslaboratorion laiteympäristön kehittäminen - ohjaimet ja ohjelmistot

Tämä diplomityö on tehty osana HumanICT-projektia, jonka tavoitteena on kehittää uusi, virtuaalitekniikoita hyödyntävä, työkoneiden käyttäjäliityntöjen suunnittelumenetelmä. Työn tarkoituksena oli kehittää VTT:n Tuotteet ja tuotanto tutkimusyksikköön kuluvan Ihminen-kone-turvallisuus ryhmän nykyistä virtuaalitodellisuuslaboratoriota siten, että sitä voidaan käyttää työkoneiden suunnittelussa sekä monipuolisissa ergonomiatarkasteluissa. Itse ympäristön kehittäminen pitää sisällään uuden ohjainjärjestelmän suunnittelun sekä sen implementoinnin nykyisin käytössä olevaan virtuaaliympäristöön. Perinteisesti ohjaamosimulaattorit ovat olleet sovelluskohteisiin räätälöityjä, joten ne ovat kalliita ja niiden konfiguroinnin muuttaminen on vaikeaa, joskus jopa mahdotonta. Tämän työntarkoituksena oli kehittää PC-tietokoneeseen ja yleiseen käyttöjärjestelmään perustuva ohjainjärjestelmä, joka on nopeasti kytkettävissä erilaisiin virtuaaliympäristön sovelluksiin, kuten ohjaamomalleihin. Työssä tarkasteltiin myös tapoja mallintaa fysikaalisia ilmiöitä reaaliaikasovelluksissa, eli on-line simuloinnissa. Tämän tarkastelun perusteella etsittiin ja valittiin jatkokäsittelyyn ohjelmistoja, joiden reaaliaikaisen dynamiikan simulointialgoritmitolivat kaikkein kehittyneimpiä ja monipuolisia.

Puutuotteiden kakkoslaadut: nykytilan analyysi ja toiminnan tehostaminen

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää erilaisten puutuotteiden kakkoslaatujen syntyä ja niiden aiheuttamaa negatiivista tulosvaikutusta. Lisätavoitteena oli kootapuutuotteiden kakkoslaaduille toimintasuunnitelma, jonka avulla yritys voisi vähentää kakkoslaatujen syntyä sekä pienentää niiden aiheuttamaa tappiota. Yrityksen puutuotteista tutkimukseen kohteina olivat viilut, vaneritja sahatavarajalosteet. Nykytilan selvittämiseksi kerättiin tietoa yrityksen tietojärjestelmistä ja haastattelemalla useita henkilöitä eri yksiköistä. Tutkimukseen haastateltiin henkilöitä myynti-, tuotanto-, sekä kehitysosastoilta. Tietoja analysoimalla etsittiin keinoja toiminnan tehostamiseksi ja yhtenäistämiseksi yksiköiden välillä. Tutkimuksen tuloksena syntyi toimenpide-ehdotuksia ja toimintasuunnitelmia. Tulosten mukaan eri yksiköille sopivat hieman erilaiset toimintamallit. Sahatavarajalosteiden osalta merkittävimpänä keinonaolisi panostettava sopivamman raaka-aineen hankintaan kakkosten välttämiseksi. Vaneriteollisuudessa merkittävimpiä tekijöitä ovat tuotannon sitominen kakkostentehokkaampaan hyödyntämiseen, sekä myynnin ohjeistaminen joustavampiin toimitusmääriin. Viiluteollisuudessa olisi etsittävä uusia käyttökohteita alemman laadunviilulle, jonka raaka-ainetta jää nyt tuotantolaitoksilla hyödyntämättä.

Pienvesivoimalanmallinnus ja jakeluverkkovaikutusten tarkastelu

Tässä työssä simuloitiin Valkealassa sijaitsevaa Tirvan pienvesivoimalaitosta ja sen vaikutusta sähkönjakeluverkkoon. Pienvesivoimalaitos mallinnettiin PSCAD-ympäristöön verkko- ja voimalaitostietojen perusteella. Sähköverkko kuvattiin malliin koko 110 kV:n siirtävän verkon ja Tirvan pienjänniteverkon väliltä. Mallin avulla tehtiin sarja hajautettua sähköntuotantoa koskevia tarkasteluita. Tarkasteluissa huomattiin voimalaitoksen verkkoonliitynnän aiheuttavan standardien ylärajoilla olevan transienttisen muutoksen voimalaitoksen jännitteisiin. Työssä tehtiin yksityiskohtaisempi jännitehäviöiden mittaus voimalaitoksen pullonkaulana toimivalle pienitehoiselle jakelumuuntajalle. Tuotannon lisäämisen yhteydessä näkyvän yllättävän jännitteen laskun syyt paikannettiin muuntajalla tapahtuviin loistehon siirrosta johtuviin ylimääräisiin jännitehäviöihin. Voimalaitoksella ei ole merkittävää vaikutusta vikatilanteiden virtoihin.

Tukki- ja parruoptimoinnintoimivuuden kehittäminen

Diplomityön tutkimusfunktio käsittelee toimeksiantajan, Stora Enso Timber Oy Ltd Kotkan sahan, sahalinjan optimointikokonaisuuden relevanttia ongelmakenttää. Tutkimuksen alussa profiloivan sahalinjan tukinpyörityksen, pelkan sivuttaissiirron tai sivulautaoptimoinnin toimivuudesta ei ollut varmuutta. Työn painopistealue on sivulautaoptimointi, jonka toimivuus tutkimuksen alussa on hyvin kyseenalaista tuotantoajossa. Työn tavoitteet kiteytyvät paremman raaka-aineen käyttösuhteen saavuttamiselle, jolloin pitkän aikajänteen kannattavuus on realistisempaa saavuttaa. Kotkan sahalinjan optimointijärjestelmässä on kokonaisuudessaan saavutettu tuotantoajoon hyväksyttävä taso. Tukinpyörityksen tarkkuudessa saavutettiin asetettu tavoite, eli 90 % pyöritystuloksista menee virheikkunaan ± 10° , sekä virheen keskiarvon itseisarvo jasen ympärillä olevan hajonnan summa on maksimissaan 10° . Pelkan sivuttaissiirto todettiin tutkimuksessa sekundääriseksi optimointijärjestelmäksi. Ohjaus perustuu tukkimittarin mittaamaan dataan, jolloin tukinpyörityksen hajonta aiheuttaa epätarkkuutta pelkan suuntauksessa. Pelkan sivuttaisiirron käyttäminen vaatii lisämittauksia, jolloin voidaan varmistua pelkan suuntauksen optimoinnin toimivuudesta. Sivulautaoptimoinnin toimivuuden kehittämisessä saavutettiin se taso, missä todellista kehitystyötä voidaan tehdä. Koeajoissa ja optimointiohjelman tarkastamisessa havaittiin periaatteellisia virheitä, jotka korjattiin. Toimivan sivulautaoptimoinnin myötä on mahdollista hallita paremmin tuotannonohjaus, jolloin tuotanto voidaan etenkin sivulautojen osalta kohdentaa paremmin vastaamaan kysyntää sekä asete-erän hyvää käyttösuhdetta. Raaka-aineen käyttösuhde on parantunut. Yksittäisten asetevertailujen sekä esimerkkilaskelmien perusteella tuottopotentiaali tukinpyörityksen ja sivulautaoptimoinnin osalta on 0,6...1,5 MEUR Välillinen tuottopotentiaali on suurempi, koska tuotantoprosessi sahauksen osalta on erittäin joustava markkinoiden tarpeen muutoksille. Sahalinjalla on mahdollista tuottaa helposti laajalla tukkisumalla laajaa tuotematriisia, jossa sivulautaoptimoinnilla on avainrooli. Tuotannonsuunnittelufunktiota tulee kehittää vastaamaan mahdollisuuksiin,joita sivulautaoptimointi tarjoaa. Tuotematriisi ja sitä vastaavat asetteet lankeavalla tukkisumalla tulee rakentaa uudestaan niiltä osin, joihin sivulautaoptimointi antaa variaatiomahdollisuuksia.

Kaivoskoneiden kustannusseurannan ja -raportoinnin kehittäminen

Työn tavoitteena oli kehittää kaivoskoneita valmistavalle yritykselle raportointimalli uusittujen tuotteiden kustannusten seuraamiseksi. Raporttien toivottiin olevan tarvelähtöisiä, sisällöltään luotettavia, vaivattomia päivittää sekä helposti saatavissa. Tutkimuksen toisena tavoitteena oli kartoittaa kohdeyrityksen tuotekohtaisenkustannusseurannan nykytilaa ja sen kehityskohteita. Tutkimuksen aineistoa kerättiin strukturoimattomilla haastatteluilla, yrityksen dokumentteihin tutustumalla, havainnoinnilla, keskusteluilla sekä benchmarking-menetelmällä. Luonteeltaan tutkimus oli konstruktiivinen eli sen tavoitteena oli luoda uusi ratkaisumalliongelmalliseksi koettuun tilanteeseen. Tutkimuksen tuloksena syntyi pitkälle automatisoitu kustannusraportointimalli, joka sisältää kaksi tuotekohtaista kustannusraporttityyppiä. Raportit ovat ns. on-line -raportteja eli käyttäjien on mahdollisuus lukea niitä yrityksen intranetin kautta haluamanaan aikana. Prototyyppiraportit laadittiin erään nykyisen tuoterakenteen mukaisen koneen tiedoilla.Raporttien avulla voidaan tehokkaasti seurata konekohtaisia kustannuksia ja tunnistaa ne tekijät joihin vaikuttamalla voidaan saavuttaa asetetut tavoitekustannukset. Mallissa määriteltiin myös raporttien käyttäjät, jakelu, vastuut ja päivitykset. Todellinen hyöty raportointimallista saadaan siinä vaiheessa, kun sen avulla voidaan seurata uuden tuoterakenteen kustannuksia. Tutkimuksen perusteella annettiin lisäksi suosituksia kohdeyrityksen kustannusseurannan kehittämiseksi tulevaisuudessa.

Design,implementation and use of an Internet kiosk as an an information system for CNC machinists

Tätä diplomityötä sponsoroi suuri Isobritannialainen lentokoneteollisuudessa toimiva yritys, joka huomasi että globaalin tuotantostrategian ollessa painopisteenä ja tietoteknisten järjestelmien kuten CAD/CAM ollessa merkittävänä osana tuotantoa, on löydettävä ymmärrys siitä, mitkä ovat tuotannon tietojärjestelmien tarpeet ja onko niiden kehittämisestä hyötyä yritykselle.Diplomityössä selitetään Internet teknologiaan perustuvan kioskin kehittämisestä tietotukijärjestelmäksi tuotanto-osastolle, jossa valmistetaan moottorin osia CNC-koneilla. Kioskeissa on piirteitä, jotka voisivat osoittautua hyödyllisiksi myös tuotantoympäristöissä ja siksi tässä työssä tutkitaan kioskiin perustuvaa lähestymistapaa tuotantoympäristöön sovellettuna.Diplomityö kuvaa informaatiokioskin kehittämistä alkaen alkuvaatimusten keruusta tietojärjestelmää varten, tietojärjestelmän suunnittelu- ja kehitysvaiheen sekä lopuksi analysoi kioskin onnistuneisuutta tuotantoympäristössä käytettävyystutkimuksen avulla, joka suoritettiin sen jälkeen kun kioski oli implementoitu tehtaassa.Johtopäätökset osoittavat, että kioski on hyvin implementoitavissa tuotantoympäristöön ja todistaa, että tuotantoinformaation jakelu sähköisessä muodossa on huomattavasti tehokkaampaa kuin paperilla. Käyttäjien kommentit osoittavat että kioski on sopiva heidän tietotarpeisiinsa ja siitä on hyötyä heidän työlleen. Kioski tarjoaa hyötyjä tuotantotason lisäksi myös johtotasolle.

Kaukolämmöntuotannon ja verkon käytön optimointi uudessa ajotilanteessa

Diplomityössä kehitetään Savonlinnan kaupungin kaukolämmöntuotantoa ja kaukolämpöverkon käyttöä muuttuneessa ajotilanteessa. Muuttunut tilanne syntyy, kun Savonlinnaan rakennetaan uusi lämmitysvoimalaitos. Kaukolämpöverkkoa yhdistetään samanaikaisesti viidestä erillisestä verkosta yhdeksi kokonaiseksi verkoksi. Kaukolämmöntuotannon ja verkon käytön optimointi suoritettiin Process Vision Oy: n kehittämällä kaukolämpöverkon laskentaohjelmalla. Optimoinnissa pyrittiin saamaan mahdollisimman aikaisin taloudellisin laitos eli uusi hakelaitos täyteen tehoon ja tarvittava lisäteho otettiin öljylämpökeskuksista. Hakelaitoksen käytettävyyttä lisättiin rakentamalla kaukolämpöverkkoon välipumppaamo ja kaukolämpöveden apujäähdytin. Hakelaitosta voidaan käyttää 0°C ulkolämpötilaan asti, mutta kun käytetään apuna välipumppausta voidaan pumppauksellisesti pelkästään hakelaitokselta syöttää tehoa aina 14 °C lämpötilaan asti. Välipumppauksen avulla vuosittain vähennetään öljyn ja lisätään hakkeen polttoa n. 10,4 GWh. Nykyisillä öljyn ja hakkeen hinnoilla säästö vuodessa on n. 887000 mk. Välipumppauksella vähennetään lisäksi kaukolämpöverkon pumppauskustannuksia.

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.

Wollastoniittimarkkinat ja suomalaisen tuottajan asemoituminen markkinoilla

Työn tarkoituksena oli tehdä yleiskuvaus wollastoniittimarkkinoista, ja siten auttaa yritystä sisäisesti määrittämään asemansa kyseisillä markkinoillaWollastoniitin suurimmat kuluttajasektorit ovat keraaminen-, muovi-, maali- ja pinnoite-, sekä metallurginen teollisuus. Eniten mineraalin kulutuksen odotetaan kasvavan muoviteollisuudessa. Suurimmat wollastoniitin tuottajamaat ovat Kiina, Intia, Yhdysvallat, Meksiko ja Suomi. Kiinassa aktiivisia kaivoksia on tällä hetkellä noin 60 kappaletta, ja koko maan tuotanto kattaa noin puolet mineraalin kokonaistuotannosta. Kiinan ulkopuolella toimii yhteensä viisi suurta tuottajaa.Suurimmat wollastoniitin tuottajat ovat intialainen Wolkem India Ltd., kiinalaiset Dalian Huanqui Minerals Corp. ja Jilin Shanwei Wollastonite Mining Co. Ltd, yhdysvaltalaiset Nyco Minerals Inc. ja R.T. Vanderbilt Co., meksikolainen Nyco Minera S.A. de C.V. ja suomalainen Nordkalk Oyj Abp. Uusia tuotantolaitoksia suunnitellaan rakennettavaksi Venäjälle, Kanadaan ja Kazakstaniin.