Karvianjoen koskien valuma-alue osa 1 : I Maatalousalueiden yleissuunnitelma II Metsäalueiden vesiensuojelullinen valuma-aluetarkastelu

Julkaisun osa I on Maatalousalueiden yleissuunnitelma, joka tehtiin Karvianjoen koskien valuma-alueella kesällä ja syksyllä 2012. Työssä kartoitettiin peltojen suojavyöhyketarvetta ja päivitettiin aikaisemmat suojavyöhykesuositukset sekä etsittiin luonnon monimuotoisuuskohteita, perinnebiotooppeja ja sopivia paikkoja kosteikoille. Suojavyöhyketarvetta vesistöjen varsien pelloilla todettiin olevan yhteensä yli 18 kilometrin matkalla. Lisäksi suojavyöhykkeitä suositellaan yhteensä n. 250 ha:lle tulvapeltoja ja pohjavesialueiden peltoja Suunnitelmaan sisältyy yhteensä 14 kosteikkokohdetta, joista suuri osa on toteutettava kaivamalla. Kosteikoista 12 on sellaisia, jotka voidaan perustaa ei-tuotannollisten investointien tuella. Maatalousalueiden monimuotoisuuskohteita löytyi yhteensä 63 ja perinnebiotooppeja vain 18 kohdetta. Yhteensä niiden ala kattaa reilut 70 ha. Lumokohteisiin kuuluu runsaasti rantojen lehtoisia metsäkaistoja sekä peltoalueiden erilaisia saarekkeita. Yleissuunnitelman tavoitteena on innostaa viljelijöitä vesiensuojelutoimiin sekä vaalimaan maiseman ja luonnon monimuotoisuutta. Toimenpiteiden toteuttaminen on maanomistajille vapaaehtoista. Suunnitelman tietoja voidaan käyttää yksityiskohtaisen suunnittelun tukena haettaessa rahoitusta kohteiden toteuttamiseen. Suunnitelma perustuu kohteiden maastoinventointeihin, jotka kohdistettiin karttatarkastelun sekä eri tahoilta saatujen tietojen perusteella. Kartoituksen tuloksista luotiin myös paikkatietoaineisto. Raportissa kerrotaan asiaan liittyvää perustietoa alueesta sekä kohteiden perustamisesta ja hoidosta. Julkaisun osa II on Metsäalueiden vesiensuojelullinen valuma-aluetarkastelu, joka niinikään toteutettiin Karvianjoen koskien valuma-alueella. Selvityksessä käsitellään yleisesti metsätalouden vesistökuormitusta, vesiensuojelutoimenpiteiden mahdollisuuksia valuma-alueella ja paikkatietomenetelmien hyödyntämistä vesiensuojelukohteiden paikantamisessa. Tarkastelussa esitellään kokeiltu ns. RLGIS-menetelmä ja sen käyttäminen tällä pilottialueella sekä arvioidaan menetelmän tuottamia tuloksia. Loppupäätelmä on, että menetelmää kyllä voidaan käyttää apuvälineenä suunnittelussa ja vesiensuojelutoimenpiteiden kohdentamisessa, mutta maastokartoitusta se ei korvaa. Toki, jos saatavissa on kattavasti tarkkaa korkeusmallia ja maaperäaineistoa, menetelmän käyttökelpoisuus paranee.

Maatalousalueiden yleissuunnitelma : Hirvijoen valuma-alue

Hirvijoen valuma-alueella toteutettiin maatalousalueiden luonnon monimuotoisuuden, suojavyöhykkeiden ja kosteikkojen yleissuunnitelma vuosina 2011-2012. Hankkeessa kartoitettiin sopivia kosteikon paikkoja ja merkittäviä luonnon monimuotoisuuskohteita. Lisäksi arvioitiin rantapeltoja, joilla suojavyöhyke voisi vähentää pintavaluntaa ja sen mukana vesistöihin päätyvien kiintoaineen ja ravinteiden määrää. Tällaisia peltoja olivat Hirvijoen alueella kaltevat ja tulvista tai vettymisestä kärsivät peltolohkot. Alueelta löytyi runsaasti luonnon monimuotoisuuskohteita, joiden kasvilajisto on monipuolista ja jotka sopivat hoidettaviksi maatalouden erityisympäristötuen avulla. Joistakin metsäisimmistä lumokohteista arvioitiin myös sopivuutta metsien monimuotoisuutta turvaavan METSO-ohjelman kautta hoidettaviksi tai suojeltaviksi. Kosteikkopaikkoja ei kovin paljoa löytynyt eivätkä niistäkään kaikki sovi tämän hetkisellä tukijärjestelmällä rahoitettaviksi. Kohteiden maininta suunnitelmassa ei sido eikä velvoita maanomistajia toimenpiteisiin vaan tarkoitus on että yleissuunnitelman tietoja voidaan käyttää taustatukena, jos alueille suunnitellaan hoitoa tai kunnostusta. Lisäksi yleissuunnitteluhankkeessa testattiin erilaisten mallien käyttöä apuvälineenä. Maankäyttö- korkeus, maalaji- ja rinteenviettosuuntatietojen avulla esiselvitettiin mahdollisia kohteita. Mallien tuottamia tuloksia tarkasteltiin maastossa ja havaittiin että ne ovat käyttökelpoisia apuvälineitä mm. maastokäyntien kohdentamisessa, mutta eivät missään tapauksessa voi korvata niitä. Lisäksi vesiensuojelutoimenpiteiden tehokkuutta arvioitiin laskentamallilla.

Sotilaallista kriisinhallintaoperaatiota edeltävä päätöksenteko Euroopan unionissa ja Suomessa

”All that is necessary for the triumph of evil is that good men do nothing.” Euroopan unionin kriisinhallintakyky on kehittynyt voimakkaasti koko unionin olemassaolon ajan. Viimeisimpänä uudistuksena unioniin on luotu kyky nopeaan toimintaan. Suomi unionin osana on ilmoittautunut mukaan Euroopan unionin taisteluosastoihin. Tämä tutkimus keskittyy niihin tekijöihin päätöksentekoympäristössä, jotka mahdollistavat unionin toteuttaman kriisinhallintaoperaation. Tarkoituksena on ollut kirjallisuuslähteisiin ja haastatteluihin nojaten selvittää Suomen ja Euroopan unionin sotilaallisen kriisinhallinnan päätöksenteon kentästä päätöksentekoon liittyvät organisaatiot, päätöksentekoprosessit sekä prosessin aikana tuotettavat päätökset ja asiakirjat. Työ omalta osaltaan täydentää Ossi Kervisen tekemää tutkimustyötä kriisinhallinnan päätöksentekorakenteista. Työn tutkimusasetelmana on mallinnus ulkopoliittisesta päätöksenteosta. Tutkimuskysymyksiä on kaksi: 1. Mahdollistaako Euroopan unionin päätöksentekomenetelmä sotilaallisen kriisinhallintaoperaation aloittamisessa tarvittavien päätösten laatimisen, erityisesti tarkasteltaessa päätöksentekoa nopean kriisinhallintatoiminnan näkökulmasta? 2. Onko kansallinen päätöksentekomenetelmä toimiva ja erityisesti onko se oikeaaikainen, kun tarkastelemme sitä Euroopan unionin nopeutetun päätöksenteon näkökulmasta? Tärkeimpinä lähteinä ovat olleet Euroopan unionin asiakirjat, eri organisaatioiden laatimat tieteelliset tutkimusraportit. Haastatteluilla on pyritty kartoittamaan toimintamalleja, jotka eivät ilmene kirjallisissa lähteissä. Haastatteluilla oli suuri merkitys johtopäätöksien muodostumisessa. Tutkimus toi esille, että Euroopan unionin päätöksentekorakenne on kaiken kaikkiaan monimutkainen. Päätöksentekojärjestelmää myös uudistetaan voimakkaasti kaiken aikaa, ja tämä osaltaan vaikeutti tutkimuksen tekemistä. Kansallisen päätöksenteon osalta voimakas julkinen keskustelu kriisinhallintalaista ja yleensä kriisinhallinnan päätöksenteosta oli myös tutkimusta vaikeuttavana tekijänä. Päätelmänä tutkimuskysymysten osalta on se, että Euroopan unioni omaa tahdon nopeaan päätöksentekoon ja operaatio Artemiksen katsotaan olevan todiste kyvyn olemassaolosta. Kaikki ne toimet joita Euroopan unioni on suunnitellut päätöksenteon nopeuttamiseksi, eivät kuitenkaan käytännössä nopeuta itse päätöksentekoa. Kansallisen päätöksenteon osalta johtopäätöksenä on, että itse päätöksentekomenetelmä on oikea, mutta se on väärin ajoittunut, mikäli asiaa tarkastellaan nopean toiminnan näkökulmasta. Kansallinen päätöksentekoprosessi tulee voida käynnistää aikaisemmin ja sotilaallisen voimankäytön oikeudet tulee saattaa pois kansallisesta päätöksenteosta käsiteltäessä Euroopan unionin nopeaa kriisinhallintatoimintaa.

A simulation model of the optimal maintenance strategy: conceptual agent-based approach

In this Master’s thesis agent-based modeling has been used to analyze maintenance strategy related phenomena. The main research question that has been answered was: what does the agent-based model made for this study tell us about how different maintenance strategy decisions affect profitability of equipment owners and maintenance service providers? Thus, the main outcome of this study is an analysis of how profitability can be increased in industrial maintenance context. To answer that question, first, a literature review of maintenance strategy, agent-based modeling and maintenance modeling and optimization was conducted. This review provided the basis for making the agent-based model. Making the model followed a standard simulation modeling procedure. With the simulation results from the agent-based model the research question was answered. Specifically, the results of the modeling and this study are: (1) optimizing the point in which a machine is maintained increases profitability for the owner of the machine and also the maintainer with certain conditions; (2) time-based pricing of maintenance services leads to a zero-sum game between the parties; (3) value-based pricing of maintenance services leads to a win-win game between the parties, if the owners of the machines share a substantial amount of their value to the maintainers; and (4) error in machine condition measurement is a critical parameter to optimizing maintenance strategy, and there is real systemic value in having more accurate machine condition measurement systems.

Salon keskusta-alueen tulvasuojelu : Tulvasuojelutoimenpiteiden mitoitus ja arviointi

Uskelanjoki virtaa Salon kaupungin läpi ja varsinkin jääpato tulvatilanteissa tulvavedenkorkeudet uhkaavat nousta maa-alueille. Tässä työssä tutkittiin valittujen tulvasuojelutoimenpiteiden vaikutuksia tulvavedenkorkeuksiin Uskelanjoessa sekä Salon kaupungin keskusta-alueella. Tavoitteena oli löytää Uskelanjoen tulvimisen ehkäisyyn kustannustehokas ratkaisu. Työssä mallinnettiin Uskelanjoen vedenkorkeuksia yksidimensionaalisesti käyttäen HEC-RAS -mallia. Mallinnus suoritettiin mitoitustulvalla tulvasuojelutoimenpiteille, jotka olivat jäidenpidätysrakennelmien rakentaminen, ruoppaus, pengerrys sekä näiden vaihtoehtojen yhdistelmät. Mallinnuksesta saatujen tulvavedenkorkeuksien avulla laadittiin tarkastellulta uomaosuudelta tulvavaarakartat sekä tulvavahinkoarviot. Näiden tietojen pohjalta voitiin vaihtoehtojen hyötyjä vertailla käyttämällä kustannus-hyötyanalyysia. Kustannus-hyötyanalyysin tuloksista havaittiin, että jäidenpidätysrakennelmat osoittautuivat parhaaksi tulvasuojeluvaihtoehdoksi Uskelanjoessa. Muutkin työssä tutkitut vaihtoehdot osoittautuivat kannattaviksi. Epävarmuuden kumuloituminen vedenkorkeuksien mallinnuksesta hyötyjen ja haittojen arviointiin luo oman epävarmuutensa tässä työssä laskettuihin arvoihin. Tätä epävarmuutta on tutkittu työssä käyttämällä herkkyysanalyysia. Herkkyysanalyysin tuloksia tarkastelemalla jäidenpidätysrakennelmien rakentaminen osoittautui kaikkein riskivapaimmaksi vaihtoehdoksi Uskelanjoen tulvasuojelussa.

Service Blueprinting in Irregularity Service Improvement, case Swissport Finland Ltd

The trend of concentrating to core competencies leads to outsourcing of non-core activities. One such activity is logistics, where the responsibility is given to third-party service providers. This means the service provider acts as an intermediary between the buyer and the end customer. This thesis concentrates on depicting the operational environment of one such service provider, Swissport Finland Ltd, and the improvement of their checked baggage irregularity service. The tools used for this work were service blueprinting, an illustrative method for service mapping, and failure modes and effects analysis. The theoretical part of the thesis offers a framework for using these tools for logistics services, while the empirical part consists of a study mostly qualitative in nature. Action research method was used for the service improvement research. According to the results of this study the combination of service blueprinting and FMEA can be used successfully for irregularity service improvement. The most important result was an enhanced irregularity process that has been found to alleviate earlier problems.

Defining of the material models for stainless steels to be used in FE modeling

The aim of this work is to study the results of tensile tests for austenitic stainless steel type 304 and make accurate FE-models according to the results of the tests. Tensile tests were made at Central Research Institute of Structural Material, Prometey at Saint Petersburg and Mariyenburg in Russia. The test specimens for the tensile tests were produced at Lappeenranta University of Technology in a Laboratory of Steel Structures. In total 4 different tests were made, two with base material specimens and two with transverse butt weld specimens. Each kind of a specimen was tested at room temperature and at low temperature. By comparing the results of room and low temperature tests of similar test specimen we get to study the results of work hardening that affect the austenitic steels at below room temperature. The produced specimens are to be modeled accurately and then imported for nonlinear FEM- analyzing. Using the data gained from the tensile tests the aim is to get the models work like the specimens did during the tests. By using the analyzed results of the FE-models the aim is to calculate and get the stress-strain curves that correspond to the results acquired from the tensile tests.

Process modeling method for electric accessories manufacturing enterprise

The theoretical research of the study focused to business process management and business process modeling, the goal was to found a new business process modeling method for electrical accessories manufacturing enterprise. The focus was to find few options for business process modeling methods where company could have chosen the best one for its needs The study was carried out as a qualitative research with an action study and a case study as the most important ways collect data. In the empirical part of the study examples of company’s processes modeled with the new modeling method and process modeling process are presented. The new way of modeling processes improves especially visual presentation of the processes and improves the understanding how employees should work in the organizational interfaces of the process and in the interfaces between different processes. The results of the study is a new unified way to model company’s processes, which makes it easier to understand and create the process models. This improved readability makes it possible to reduce the costs that were created from the unclear old process models.

Turbulenssimallien soveltuminen syklonien numeeriseen virtauslaskentaan

Tässä työssä tutkittiin miten totuudenmukaisia tuloksia syklonierottimen virtauskentästä saadaan numeerisella laskennalla, kun käytetään eri turbulenssimalleja. Tarkoitus oli myös selvittää yleisesti syklonin toimintaperiaatteita, haasteita sen käytössä sekä syklonin numeerisen virtauslaskennan perusteita. Numeerisen virtauslaskennan teoria selitetään pääpiirteittäin, samoin turbulenssin mallinnus. Työn laskentaosiossa simuloitiin Fluent-ohjelmalla syklonin virtauskenttää kuumalla ilmalla sekä kahdella eri turbulenssimallilla ja verrattiin tuloksia kirjallisuudesta löytyviin mittaustuloksiin. Simuloinnit suoritettiin sekä ajasta riippuvana että ajasta riippumattomana ja kahdella eri laskentahilalla. Simulointien tulokset osoittivat, että RNG k-ε turbulenssimalli ei kykene tuottamaan totuu-denmukaista virtauskenttää. Toisen käytetyn turbulenssimallin, Reynolds-jännitysmallin tulokset vastasivat enemmän mittaustuloksia. Reynolds-jännitysmallia voidaan pitää käyttökelpoisena syklonin simuloinnissa tämän työn ja kirjallisuuden perusteella. Mallissa oli yksinkertaistuksia, esimerkiksi kiinteää ainetta ei otettu huomioon lainkaan.

Crystallization of selected anions and cations from mine waters

The aim of this Master’s thesis was to review some methods that are already being utilized in a field of mine water purification and to find and study possible new methods and chemicals for mine water purification by precipitation. The target was also to list the optimal process conditions for these precipitating chemicals. Separation methods were reviewed for several anions and cations, but being a real topical issue, sulphate removal was selected to be in the main focus. Sulphate salts e.g. Na2SO4 are relatively soluble in water, which makes the separation processes difficult. Eutectic freeze crystallization was studied more closely in laboratory tests for sodium sulphate removal. Gravimetric solubility tests were made for three cases of mixed electrolyte solutions: Na2SO4 – NaOH, BaSO4 – NaOH and Na3PO4 – NaOH. The aim of these experiments was to study the effect of NaOH addition on solubility of the studied salt. These phenomena were however noticed to be difficult to see in the used laboratory tests. Thus mathematical modelling was utilized to contribute the laboratory experiments and to bring additional information of the influence of NaOH presence on solubility of selected electrolytes, Na2SO4 and Na3PO4. The results from mathematical modelling of activity coefficients suggest Na2SO4 and Na3PO4 to be precipitated rather with presence and with higher concentrations of NaOH, since the raise of NaOH concentration decreases the solubility of these electrolytes in water.

Selective leaching of multimetal tailings

Depletion of high grade mineral resources, tightening of environmental regulations and the environmental impact of acid mine drainage caused by sulfidic minerals continuously increase the interest in processing tailings and other mine waste. Treating waste requires additional capital and operational input, but the decrease in size and need of tailings ponds and permits decrease the overall costs. Treatment and utilization of the tailings could also bring added revenue by the recovery of valuables. Leaching of metal sulfides is very demanding and time consuming and hence process conditions need to be carefully optimized. The leaching of sulfides is affected by for example the choice of leaching agent, its concentration and temperature, pH, the redox potential, pressure, pulp density and particle size distribution. With reference to the mine case study the leaching of nickel and copper sulfides, especially the primary minerals pentlandite and chalcopyrite were investigated. Leaching behavior and recoveries for nickel, copper and iron were found out by sulfuric and citric acid leaching experiments using tailings samples of high and low sulfur content. Moderate recoveries were obtained and citric acid seemed more attractive. Increase in temperature and decrease in pulp density had positive effect on the recovery and pH was also proven to have a significant effect on the recovery of valuables. The rate determining step was determined through kinetic modeling in case of all valuables separately. Leaching was controlled by diffusion. The investigated multimetal tailing showed moderate potential in recovering of metal valuables from low grade tailing deposits. The process conditions should however be further optimized.

Virtuaalisimuloinnin käytettävyys PF-suodattimien hydraulijärjestelmien koulutuksessa, analysoinnissa ja vianmäärityksessä

Tämän työn tavoitteena oli luoda koulutusmateriaalia PF-suodattimien hydraulijärjestelmien koulutusta varten sekä selvittää Automation Studio-ohjelmiston soveltuvuutta PF-suodattimien analysointiin ja vianmääritykseen. Työssä tutkittiin myös aktivoivien koulutusmenetelmien vaikutusta oppimisprosessiin. Työn tärkeimpinä tuloksina saatiin opetusvideot PF-suodattimien hydraulijärjestelmissä käytettävistä peruskomponenteista sekä järjestelmien toimintaa kuvaavat opetusvideot. Työssä käytettyä mallinnus- ja simulointiohjelmistoa ei voida nykyisellä ohjelmaversiolla täysin soveltaa PF-suodattimien vianmääritykseen tai analysointiin. Työssä selvennettiin menestyksekkään vianmäärityksen ja analysoinnin kannalta tarvittavat laajennustarpeet ohjelmistoon. Koulutuksesta kerätyn palautteen perusteella opetusvideot yhdistettynä aktivoiviin koulutusmenetelmiin helpottavat PF-suodattimien hydraulijärjestelmien koulutusta sekä edistävät oppimisprosessia. Aktivoivia koulutusmenetelmiä voidaan pitää erityisesti soveltuvina aikuiskoulutukseen.

Modeling Front End Electronics for a Gas Electron Multiplier Detector

The Large Hadron Collider (LHC) in The European Organization for Nuclear Research (CERN) will have a Long Shutdown sometime during 2017 or 2018. During this time there will be maintenance and a possibility to install new detectors. After the shutdown the LHC will have a higher luminosity. A promising new type of detector for this high luminosity phase is a Triple-GEM detector. During the shutdown these detectors will be installed at the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment. The Triple-GEM detectors are now being developed at CERN and alongside also a readout ASIC chip for the detector. In this thesis a simulation model was developed for the ASICs analog front end. The model will help to carry out more extensive simulations and also simulate the whole chip before the whole design is finished. The proper functioning of the model was tested with simulations, which are also presented in the thesis.

Teollisuuspuhaltimien runkorakenteiden ja siipipyörien suunnittelu

Tämä diplomityö tehtiin Voikkaalla Dust Control Systems Oy:lle. Työ on osa teollisuuspuhaltimien tuotekehitystä yrityksen olemassaolevan puhallinratkaisujen, sekä suunnitteluprosessin kautta. Työn tavoitteena oli tutkia puhaltimen toiminnasta aiheutuvan värähtelyn vaikutusta puhaltimen rakenteisiin nykyisillä puhallinmalleilla, sekä tutkia eri rakenneratkaisujen käyttöä yrityksen normaalista tuotelinjasta suuremmilla puhaltimilla. Työ toteutettiin kahden toteutuneen puhallinprojektin yhteydessä, joiden rakenteellisia ominaisuuksia pyrittiin arvioimaan normaalin suunnitteluprosessin ohella puhallinkomponenttien mitoituksen suhteen. Molemmat projektit olivat yrityksen mittakaavassa huomattavan suuria sekä suunnittelultaan haastavia, joten ne sopivat diplomityön toteutukseen hyvin. Suunnittelussa käytettiin FE-mallinnukseen Femap ja COMSOL-ohjelmistoja, sekä värähtelyn simulointiin yliopistolla kehitettyä RoBeDyn – laskentaohjelmaa. Työn aikana todettiin, että tarkempi FE-mallinnus yrityksen valmiista 3D-malleista on varsin hankala toteuttaa ja vaatisi mallien suunnittelun erityisesti lujuuslaskentaa varten. Laskennassa päädyttiin käyttämään yksinkertaistettuja malleja, joiden avulla saatiin johdonmukaisia arvioita puhaltimien toiminnasta eri materiaalivahvuuksilla. Käytännössä tuloksien oikeellisuutta päästään arvioimaan kesällä 2015 puhaltimien valmistuttua.

Productizing of advanced service for power plants

Työn tavoitteena on kehittää ABB:lle palvelutuote, jota voidaan tarjota voimalaitosasiakkaille. Uuden palvelutuotteen tulee vastata ABB:n uuden strategian linjauksiin. Palvelulla tarjotaan asiakkaille 1.1.2015 voimaan tulleen energiatehokkuuslain määrittelemien pakollisten toimenpiteiden suoritusta. Työssä kerätään, käsitellään ja analysoidaan tietoa voimalaitosasiakkaille suunnatun palvelun tuotteistamisprosessin päätöksenteon tueksi. Palvelutuotteen kehittämistä varten tutkitaan ABB:n nykyisiä palvelutuotteita, osaamista ja referenssi projekteja, energiatehokkuuslakia, voimalaitosten energiatehokkuus-potentiaalia ja erilaisia energiakatselmusmalleja. Päätöksenteon tueksi tehdään referenssiprojektina energia-analyysi voimalaitokselle, jossa voimalaitoksesta tehdään ipsePRO simulointiohjelmalla mallinnus. Mallinnuksen ja koeajojen avulla tutkitaan voimalaitoksen minimikuorman optimointia. Markkinatutkimuksessa selvitetään lainsäädännön vaikutusta, nykyistä markkinatilannetta, potentiaalisia asiakkaita, kilpailijoita ja ABB:n mahdollisuuksia toimia alalla SWOT–analyysin avulla. Tutkimuksen tulosten perusteella tehdään päätös tuotteistaa voimalaitoksille palvelutuote, joka sisältää kaikki toimet energiatehokkuuslain asettamien vaatimusten täyttämiseen yrityksen energiakatselmuksen vastuuhenkilön, energiakatselmuksen ja kohdekatselmuksien teon osalta. Lisäksi työn aikana Energiavirasto myönsi ABB:lle pätevyyden toimia yrityksen energiakatselmuksen vastuuhenkilönä, mikä on edellytyksenä palvelun tarjoamiselle.