Tulosyksikkölaskentamallin kehittäminen teollisuusyrityksen ohjauksen välineeksi

Tämän diplomityön kohdeyrityksenä toimii prosessijohtamismallin mukaisesti organisoitunut sellua valmistava ja toimittava yritys. Yritys valmistaa omaa sellua neljällä tehtaalla, jotka sijaitsevat eri paikkakunnilla. Tulosyksikkölaskentaa kehittämällä yritys haluaa tuoda esiin tehtaiden oman toiminnan merkityksen myös prosessijohtamisen toimintamallia noudatettaessa ja saada selville tehtaiden todellisen suorituksen tason. Tutkimusotteeltaan työ on konstruktiivinen, mutta siinä voidaan havaita piirteitä myös toiminta-analyyttisesta tutkimusotteesta. Työn tavoitteena oli kehittää kohdeyrityksen käyttöön yksinkertainen, selkeä ja helppokäyttöinen laskentamalli, jonka avulla yrityksen on mahdollista tarkastella ja vertailla eri tehtaiden tuotantoprosessien toiminnan tehokkuutta sekä sen kehitystä. Mallin rakentaminen perustui ohjattavuuden periaatteeseen pohjautuvaan vastuualuelaskentaan. Lisäksi mallin kehittämisessä hyödynnettiin benchmarkingin ja kapasiteettitarkastelun ajatuksia. Mallintamisen lähtökohtia selvitettiin kohdeyrityksen henkilöstön kanssa suoritettujen teemahaastattelujen avulla. Työn merkittävimpänä tuloksena syntyi teoreettisen aineiston, haastatteluihin perustuvan kvalitatiivisen tiedon sekä yrityksen tietojärjestelmistä saatavan datan avulla luotu laskentamalli. Mallin toimintaa tarkasteltiin sijoittamalla malliin tietyltä ajanjaksolta kerättyä numeerista aineistoa. Mallin avulla yrityksen on mahdollista aiempaa paremmin tarkastella eri tehtaiden onnistumista tuotantotoiminnassaan. Mallissa korostettiin, että tehtaiden on pystyttävä hallitsemaan omat erityispiirteensä, minkä vuoksi mallin antamia tuloksia tarkasteltaessa on huomioitava myös mahdolliset mallintamisen taustalla vaikuttavat tekijät. Mallintamisen lopputuloksena syntynyt selkeä perusmalli luo hyvät lähtökohdat myös mahdolliselle jatkokehitykselle.

Rheological behavior of mixed drink of annona and milk

In this study the rheological behavior in different temperatures (0; 6; 18 e 24 ºC) and physicochemical parameters of integral annona (Annona squamosa) pulp and the annona pulp with milk in different percentages pulp/milk (75g of annona pulp/25g of milk, 50g of annona pulp/50g of milk, 25g of annona pulp/75g of milk) have been availed, in order to verify the effect of temperature and pulp concentration in the rheological behavior of these beverages. To obtain the rheological parameters a concentric cylinder rheometer has been used and the rheograms were analyzed using the Ostwald-de-Wael (power Law) and Herschel-Bulkley models. The physicochemical parameters (sugars, pH, ash, acidity and soluble solids) were determined in order to establish correlations with the rheological behavior. Finally, the best results had been obtained using the Herschel-Bulkley model; the low values for the behavior index (n <1) obtained confirm the pseudoplastic behavior of all samples.

Polyphenoloxidase activity in peaches after vibration

The vibration during transportation is one of the main causes of fruit damage. The actual methodologies used for damage evaluation in fruits seem to be subjective, since most of them are based on visual evaluation. In this study the effect of vibration, for one and two hours, on polyphenoloxidase (PPO) activity in peach pulp was investigated. The relation among PPO activity variation, postharvest time and resting time were also considered. Results showed that vibration affects PPO activity. However, it was not possible to correlate PPO activity variation and vibration.

Quality of papaya hybrid grown under different irrigation depths

Irrigation is a practice widely used in fruit production in the Brazilian Northeast region, including in the papaya crop in order to increase their productivity. For the purpose of knowing the productive potential of papaya hybrid irrigated, an experiment was carried out in order to evaluate the performance of a papaya hybrid under different irrigations depths. Four irrigation depths (50, 75, 100 and 125% of ETo) were tested and the reference evapotranspiration was calculated by the Penman-Monteith model. The hybrid papaya used was UENF/Caliman 01, which was planted in single rows, spaced 4 x 2m from each other, and irrigated by dripping. The experimental design in randomized blocks was used with six replications and three plants per plot. The following variables were evaluated: transversal diameter, longitudinal diameter, pulp thickness, external and internal appearances, soluble solids, titratable acidity, pulp pH and soluble solids/titratable acidity relation. The higher transversal and longitudinal diameters of the fruit were obtained applying an irrigation depth of about 108% of evapotranspiration. The UENF/Caliman 01 hybrid can be cultivated in the semiarid region of the State of Paraiba, Brazil, with replacement rate of 100% ETo, without compromising the quality of the fruits.

Spatial influence of physical and chemical parameters on management zone definition in apple orchards

ABSTRACT Precision agriculture adoption in Brazilian apple orchards is still incipient. This study aimed at evaluating the spatial variability of certain soil properties as soil density, soil penetration resistance, electrical conductivity, yield, and fruit quality in an apple orchard through digital mapping, as well as assessing the correlation between these factors by means of geostatistics, establishing management zones. Forty representative points were set within 2.5 hectares of apple orchard, wherein soil samples were collected and analyzed, besides measurements of fruit quality (Brix degree, size or diameter, pulp firmness and color) to generate an overall index quality. We concluded that the fruit quality indexes, when isolated, did not show strong spatial dependence, unlike the index of fruit quality (FQI), derived from a combination of these parameters, allowing orchard planning according to management zones based on quality.

Alternative liquid biofuels for lime kilns

Causticizing plant is an important part of kraft pulp mill. It uses green liquor from recovery boiler as a raw material and consumes lime to produce white liquor, which is an important chemical used in pulping. Lime kiln is a part of the causticizing process. It is used to convert lime mud, a by-product obtained from the causticizing back to lime in high temperatures. This conversion requires a lot of energy. The most common fuels used as energy source for lime kiln are heavy fuel oil and natural gas. In a modern pulp mill lime kiln is the only user of significant amount of fossil fuels. Replacing fossil fuels with biofuels can have prominent economical and environmental benefits. Interest in using biofuels as energy source of lime kiln has become a worldwide issue in the recent years. However fuels used for lime kiln have a lot of certain requirements. The purpose of this work is to study the required characteristics from liquid fuels used in pulp mill lime kiln and to map suitable liquid biofuels already available in the markets. Also taxation of liquid biofuels compared to heavy fuel oil in Finland, Sweden and Germany is shortly introduced.

Ympäristöinvestoinnit sellu- ja paperiteollisuudessa – empiirinen tarkastelu

Tutkimuksen tavoitteena oli kuvailla ja analysoida sellu- ja paperiteollisuudessa tehtyjä ympäristöinvestointeja. Aineisto rajattiin koskemaan vuosia 2002–2010 ja maantieteellisesti tarkastelun kohteena oli koko maailma. Tutkimuksen teoria muodostui ympäristöä ja liiketoimintaa yhdistelevästä kirjallisuudesta sekä aiemmista tutkimuksista, joista merkittävimmäksi nousi Porterin hypoteesi hyvän ympäristöasioiden hoidon positiivisista vaikutuksista yrityksen kilpailukykyyn. Empiirinen aineisto koottiin RISI – tietokannasta ja sitä kuvattiin kuvioiden ja taulukoiden avulla aineiston sisältöä eritellen. Tutkimuksessa selvisi, että maantieteellisesti Eurooppa hallitsee sellu- ja paperiteollisuuden ympäristöinvestointeja. Myös Aasian merkitys on näkyvä. Ajallisen tarkastelun osalta vuosi 2008 nousi esiin ympäristöinvestointien huippuvuotena, kun taas vuonna 2009 ympäristöhankkeiden määrä supistui huomattavasti edellisvuoteen nähden. Lähes puolet tutkimuksen kohteena olevista investoinneista kohdistui jätevesien käsittelyyn. Myös energian käyttöön liittyvien investointien merkitys on voimistunut.

Development of Cost Estimation with Feedback Information in EPCM Business

Target company of this study is a large machinery company, which is, inter alia, engaged in energy and pulp engineering, procurement and construction management (EPCM) supply business. The main objective of this study was to develop cost estimation of the target company by providing more accurate, reliable and up-to-date information through enterprise resource planning (ERP) system. Another objective was to find cost-effective methods to collect total cost of ownership information to support more informed supplier selection decision making. This study is primarily action-oriented, but also constructive, and it can be divided in two sections: theoretical literature review and empirical study on the abovementioned part of the target company’s business. Development of information collection is, in addition to literature review, based on nearly 30 qualitative interviews of employees at various organizational units, functions and levels at the target company. At the core of development was to make initial data more accurate, reliable and available, a necessary prerequisite for informed use of the information. Certain development suggestions and paths were presented in order to regain confidence in ERP system as information source by reorganizing work breakdown structure and by complementing mere cost information with quantitative, technical and scope information. Several methods to use the information ever more effectively were also discussed. While implementation of the development suggestions outreached the scope of this study, it was forwarded in test environment and interest groups.

Otantamittauksen kehittäminen osana sellutehtaan puunsyöttöä

Työn tavoitteena on selvittää, kuinka kuitupuun otantamittausprosessia voidaan tehostaa osana sellutehtaan puunkäsittelyä toimitusketjun johtamisen keinoin Stora Enson Enocellin tehtaalla. Työssä syvennytään kuitupuun mittauksen perusteisiin ja menetelmiin sekä selvitetään mittausprosessin keskeisimmät ongelmakohdat kohdeympäristössä. Ongelmakohtien ratkaisemiseksi tutustutaan toimitusketjun johtamisen teorioihin, joiden avulla muodostetaan kuvaus parhaasta mahdollisesta vaihtoehdosta uudeksi otantamittausmenetelmäksi. Ensimmäisessä vaiheessa kohdeympäristöksi rajataan Enocellin tehdas, mutta uuden menetelmän laajemman soveltuvuuden selvittämiseksi tarkastellaan työn lopuksi myös muita määrättyjä Stora Enson tehtaita. Työn tuloksena on perusteltu päätelmä siitä, mikä otantamittausmenetelmä on sekä Stora Enson että tutkimuksen teettäjänä toimivan logistiikkapalveluita ja materiaalinkäsittelykoneita tuottavan Mantsinen Group Ltd Oy:n intresseihin parhaiten sopiva. Työn lopuksi annetaan suositukset parhaaksi valitun menetelmän käyttöönoton aikatauluksi ja toimiksi.

Innovation management of biorefineries in Finnish forest sector

The aim of this report is to give a comprehensive overview of the opportunities integrated biorefining can offer to Finnish forest industry companies and to assess what changes it would require from these companies to implement biorefining into their business. Also the strengths and weaknesses of the Finnish forest industry companies connected to biorefining are examined through innovation management theory frames, industry comparisons, company examples and couple of case-examples. The conclusions of the report include the statement that the Finnish forest industry has a good starting point for biorefinering and many advantages compared to other countries and industries. Unfortunately the history of the industry is holding it back and the thinking patterns would have to be altered to a more innovative and co-operational direction.

Suomen metsäteollisuuden päästökehitys vuoteen 2020

Metsäteollisuudessa on käynnissä rakennemuutos, joka tuo haasteita toimialan ympäristöasioiden hallintaan sekä ympäristölupia myöntävän ja valvovan viranomaisen toimintaan. Lähivuosina tulee myös runsaasti voimaan uutta lainsäädäntöä, joka vaikuttaa metsäteollisuuden ympäristöasioiden hallintaan. Tämän työn tarkoituksena oli arvioida Suomen kemiallisen metsäteollisuuden päästökehitystä vuoteen 2020 huomioiden metsäteollisuuden uusi tuotanto sekä lähivuosina voimaan tuleva ympäristölainsäädäntö, erityisesti päivitettävänä oleva massa- ja paperiteollisuuden BREF-asiakirja. Päästökehitystä arvioitiin viiden skenaarion avulla. Vesistöpäästöjen osalta tarkasteltiin COD- ja AOX-päästöjä sekä typpi- ja fosforipäästöjä, ja ilmapäästöjen osalta sellun tuotannon rikki- ja typpioksidi- sekä hiukkaspäästöjä. Massan- ja paperintuotannon oletettiin pysyvän muutaman prosentin nykyistä tasoa korkeammalla tasolla. Uuden tuotannon osalta kahdessa skenaariossa huomioitiin nestemäisten biopolttoaineiden tuotanto kolmella laitoksella, yhteensä 600 000 t/a. Päästölaskennassa käytettiin päivitettävänä olevan massa- ja paperiteollisuuden BREF-asiakirjan BAT-päätelmissä annettuja luonnoksia uusista päästötasoista. Skenaarioiden pohjalta havaittiin, että massa- ja paperiteollisuuden BAT-päätelmien mukaiset päästötasot eivät tuo merkittäviä muutoksia metsäteollisuuden vesistöpäästöihin vuoteen 2020 mennessä. Biojalosteiden tuotannon vaikutus vesistöpäästöihin todettiin myös hyvin vähäiseksi. Sen sijaan ilmaan johdettavat päästöt pienenevät huomattavasti: hiukkaspäästöt vähenivät 42–50 prosenttia uusien päästötasojen myötä. Biojalosteiden tuotannon vaikutus oli myös merkittävämpi kuin ilmapäästöihin kuin vesistöpäästöihin. Prosentuaalisesti eniten biojalostus lisäsi rikkidioksidipäästöjä.

Application of capillary electrophoretic methods for determining carbohydrates and aliphatic carboxylic acids formed during wood processing

Knowledge of the behaviour of cellulose, hemicelluloses, and lignin during wood and pulp processing is essential for understanding and controlling the processes. Determination of monosaccharide composition gives information about the structural polysaccharide composition of wood material and helps when determining the quality of fibrous products. In addition, monitoring of the acidic degradation products gives information of the extent of degradation of lignin and polysaccharides. This work describes two capillary electrophoretic methods developed for the analysis of monosaccharides and for the determination of aliphatic carboxylic acids from alkaline oxidation solutions of lignin and wood. Capillary electrophoresis (CE), in its many variants is an alternative separation technique to chromatographic methods. In capillary zone electrophoresis (CZE) the fused silica capillary is filled with an electrolyte solution. An applied voltage generates a field across the capillary. The movement of the ions under electric field is based on the charge and hydrodynamic radius of ions. Carbohydrates contain hydroxyl groups that are ionised only in strongly alkaline conditions. After ionisation, the structures are suitable for electrophoretic analysis and identification through either indirect UV detection or electrochemical detection. The current work presents a new capillary zone electrophoretic method, relying on in-capillary reaction and direct UV detection at the wavelength of 270 nm. The method has been used for the simultaneous separation of neutral carbohydrates, including mono- and disaccharides and sugar alcohols. The in-capillary reaction produces negatively charged and UV-absorbing compounds. The optimised method was applied to real samples. The methodology is fast since no other sample preparation, except dilution, is required. A new method for aliphatic carboxylic acids in highly alkaline process liquids was developed. The goal was to develop a method for the simultaneous analysis of the dicarboxylic acids, hydroxy acids and volatile acids that are oxidation and degradation products of lignin and wood polysaccharides. The CZE method was applied to three process cases. First, the fate of lignin under alkaline oxidation conditions was monitored by determining the level of carboxylic acids from process solutions. In the second application, the degradation of spruce wood using alkaline and catalysed alkaline oxidation were compared by determining carboxylic acids from the process solutions. In addition, the effectiveness of membrane filtration and preparative liquid chromatography in the enrichment of hydroxy acids from black liquor was evaluated, by analysing the effluents with capillary electrophoresis.

Sellutehtaan vedenkäytön vähentäminen

Työn tarkoituksena oli etsiä mahdollisia kohteita sellutehtaan veden käytön vähen-tämiseksi. Analyysien avulla selvitettiin voidaanko havaittujen kohteiden tällä hetkellä menetettyjä vesivirtoja käyttää uudelleen. Lopuksi arvioitiin miten kierrä-tettävät vedet vaikuttaisivat raakaveden laatuun, mikäli ne yhdistettäisiin tämän joukkoon. Veden käytön vähentämiskohteita etsittiin tutkimalla tehtaan prosessi-kaavioita osastokohtaisesti sekä selvittämällä näin havaittuja kohteita osastoilla. Työn kokeellinen osa koostui vesianalyyseistä. Vesianalyyseissä määritettiin seu-raavat arvot sellutehtaalle tulevasta vedestä: sameus (FTU), kiintoaine, sähkönjoh-tavuus, pH, CODCr, BOD7ATU, kokonaisfosfori P, Mn, Cl, K, Ca, Mg ja AOX. Nämä tehtiin valituista kohteista havaituista tällä hetkellä tehtaalta pois johdetuista mutta mahdollisesti kierrätettävistä vesistä. Työn tuloksien perusteella havaittiin, että seuraavissa tarkasteluun valituissa koh-teissa vedet olivat hyvin puhtaita ja talteen otettavia kierrätykseen. Näitä olivat savukaasupesurin vedet, sekundäärilauhdesäiliön vedet sekä tiivistevedet. Haih-duttamon lämminvesisäiliön sekä kuivauskone 4 kiertovesitornin vedet olivat hieman likaantuneet mutta hyvin kierrätettävissä. Koivulinjan D0-vaiheen, havu-linjan D1-vaiheen sekä kuivauskone 4 lajittamon vesivirtoja ei likaantumisen vuoksi kannattanut kerätä hyötykäyttöön.

Establishment of a health and safety management system according to the OHSAS 18001 standard

The thesis develops guidelines for the implementation of the health and safety management system according to the OHSAS 18001 standard, as well as the feasible threat analysis, project proposal schedule, future system quality improvements and organizational change evaluation. The theoretical part clarifies determination of occupational health and safety, its management system, the OHSAS 18001 standard and integrated management system compounded of triple ISO 14001, ISO 9001 and OHSAS 18001 standards. The literature includes such important aspects as human factor, organizational policies, possible benefits, threats, organizational safety culture, Deming’s quality improvement cycle, system implementation, maintenance and cost matters. The empirical part demonstrates real-life situation by using Andritz Pulp & Paper Oy as a case study. Prior the thesis proposal, Andritz Group is analysed including separate business areas, acquisition and integration strategies, current status of the health and safety management and parallel experiences of the largest business area Andritz Hydro. The proposal is aimed at improving the current health and safety system for the permanent and sub-contracted employees at Andritz Pulp & Paper both in Finland and in various projects globally.

Täyteainepitoisuuden ja retentioainesysteemin optimointi

Työssä tutkittiin tarrapaperikoneen pohjapaperin täyteainepitoisuuden nostamisen vaikutusta koneen ajettavuuteen ja paperin ominaisuuksiin. Työn tavoitteena oli löytää ne prosessitekniset keinot, joilla voitaisiin saavuttaa raskaiden pintapapereiden tavoitetuhkatasot. Lisäksi pyrittiin optimoimaan retentioaineiden annokset ja ajotavat korkeilla tuhkatasoilla. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin pinta- ja kolloidikemian perusteita sekä täyteainepitoisuuden vaikutusta paperin ominaisuuksiin ja prosessoitavuuteen. Lisäk-si syvennyttiin märänpään kemiaan selvittämällä mm. kalsiumkarbonaatin vesiliuoskemiaa ja erilaisten retentioaineiden ominaisuuksia ja niiden reaktiomekanismeja. Työn kokeellinen osa koostui kahdesta koeajosta. Ensimmäisessä koeajossa selvitettiin täyteainesaostumien muodostumismekanismeja ja paperikoneen ajettavuutta täyteainepitoisuutta nostettaessa yli raskaiden pintapapereiden tavoitetasojen. Saadut tulokset osoittivat, että märänpään kemiantila pysyi koeajon aikana muuttumattomana eikä mitään saostumien muodostumista havaittu. Täyteainepitoisuudessa päästiin 3 % yli lajikohtaisen tuhkatavoitteen ilman ajettavuusongelmia. Toisessa koeajossa keskityttiin erityisesti märänpään retentioaineiden määrien optimointiin ja paperin laatuominaisuuksiin. Koeajossa täyteainepitoisuutta nostettiin yli tavoitetasojen. Saadut tulokset osoittivat, että täyteainepitoisuuden nostolla ei ollut vaikutusta paperin laatuun tai paperikoneen ajettavuuteen. Massatärkkelyksen avulla pystyttiin korvaamaan kationisen polymeerin retentiovaste ja kompensoimaan täyteainepitoisuuden noston myötä tullut paperin lujuuksien lasku. Koeajoissa ja prosessin seurannassa tuli ilmi myös useita eri tekijöitä, joilla oli vaikutusta retentioon, retentioaineiden tehoon ja prosessin stabiilisuuteen. Tehdyistä yksittäisistä havainnoista on hyötyä pyrittäessä ymmärtämään märänpään prosessin tilaa ja sen vaikutusta paperikoneen ajettavuuteen. Työ saavutti sille asetetut tavoitteet ja sen ansiosta paperikoneen märänpään raaka-aineiden ja kemikaalien syöttösuhteita pystyttiin muuttamaan tavalla, joka vähensi paperinvalmistuksen kustannuksia ilman että paperin laatuominaisuudet huononivat.