Industrial manufacturing companies are working in a greater extent than before to optimize processes as well as reduce variation to build in quality in their products. SCA Munksund produces kraftliners with high variability for the strength measurements bursting strength and SCT-CD, together called strength potential. Variability in these strength measurements leads to either higher quality than requested by customers or to products being scrapped due to substandard quality. The variation in the strength measurements leads to unnecessary production costs according to SCA Munksund. To investigate the variation in strength measurements of a specific grammage of a kraftliner (170 g/m2), the problem-solving methodology DMAIC in Six Sigma was used. DMAIC can be used to translate a complex production problem into a more manageable statistical problem. Design of Experiments (DoE) can be used together with DMAIC to identify casual relationships and can also be applied to increase process knowledge. DoE is a powerful tool when studying how effects of multiple process parameters affect quality parameters in a process. In this master thesis, DMAIC was applied as a method to illustrate how a complex production problem can be tackled. The purpose of this master thesis work was to exemplify how statistical tools and methods can be applied in a manufacturing industry to achieve increased process knowledge. The purpose was applied practically at SCA Munksund kraftliner production site to create increased understanding of the subprocesses where the strength measurements bursting strength and SCT-CD can be affected. DMAIC was initially used to define the problem and DoE was used to generate models that could explain the strength potential. To help answer the thesis question, historical data were analysed to identify potential experimental factors. Appropriate experimental levels were checked in a test before the experiments. Then the experimental factors for bursting strength were determined to A: Läppläge vertikal topplåda, B: Alun bas and C: Koncentration inloppslåda bas and the factors for SCT-CD to A: Läppläge vertikal topplåda, B: Utloppsdifferens top and C: Utloppsdifferens bas. The experiments used a 23 factorial design with three center points. Alun bas and Utloppsdifferens top could on a 10 percent significance level be identified as significant effects. Regression models were developed to describe which factors and factor interactions that affect the strength potential in a kraftliner. The case study results thus illustrates how statistical tools and methods can be applied in a manufacturing industry to increase process knowledge. The result show that the bursting strength and SCT-CD increased with 2,4 % and 1,3 % respectively compared to normal levels during the experiment at the same time as lower operating costs can be achieved. SCA Munksund can save 143 700 SEK per year if the recommended level of Alun bas is followed. / Industriellt tillverkande företag arbetar i större utsträckning än tidigare med optimering av processer samt för minskad variation kring uppsatta toleransgränser i syfte att bygga in rätt kvalitet i sina produkter. SCA Munksund producerar kraftliner med hög variation för styrkemåtten sprängstyrka och SCT-CD. Variationen leder till att kraftlinerrullar antingen kan säljs med bättre kvalitet än efterfrågat eller så kasseras de på grund av bristande kvalitet. I båda avseendena anser SCA Munksund att variationen för styrkemåtten leder till onödiga kostnader vid produktionen. För att utreda variationen i styrkemåtten hos en specifik ytvikt av kraftliner, 170 g/m2, användes Sex Sigmas problemlösningsmetodik DMAIC som förkortat står för Define, Measure, Analyze, Improve och Control. DMAIC används för att översätta ett komplext produktionsproblem till ett mer hanterligt statistiskt problem. Inom problemlösningsmetodiken kan försöksplanering användas för att identifiera kausala samband och kan tillämpas för ökad processkunskap. Försöksplanering är ett kraftfullt verktyg för att kunna studera hur effekterna av flera processparametrar påverkar kvalitetsparametrar i en process. Vid examensarbetet användes DMAIC för att angripa ett komplext problem. Syftet med examensarbetet var att exemplifiera hur statistiska verktyg och metoder kan tillämpas inom en tillverkande industri för att nå ökad processkännedom. Syftet applicerades praktiskt vid SCA Munksunds kraftlinertillverkning för att skapa ökad förståelse inom de delprocesser där styrkepotentialen kan påverkas. DMAIC användes för att initialt kunna definiera problemet och försöksplanering användes för att skapa regressionsmodeller som kan förklara styrkepotentialen. För att uppnå syftet analyserades historisk data för att identifiera potentiella försöksfaktorer. Lämpliga försöksnivåer kontrollerades vid ett test innan experimenten. Därefter kunde försöksfaktorerna fastställas för sprängstyrkan till A: Läppläge vertikal topplåda, B: Alun bas och C: Koncentration inloppslåda bas och faktorerna för SCT-CD till A: Läppläge vertikal topplåda, B: Utloppsdifferens topp och C: Utloppsdifferens bas. Experimentet genomfördes enligt en 23 försöksplan med tre centrumpunkter. Alun bas och Utloppsdifferens toppkunde med 10 % signifikansnivå identifieras som signifikanta effekter. Anpassade regressionsmodeller skapades i syfte att beskriva vilka faktorer och samspel mellan faktorer som påverkar styrkepotentialen i kraftlinern. Fallstudien illustrerar därmed hur statistiska verktyg och metoder kan tillämpas inom en tillverkande industri för att nå ökad processkännedom. Jämfört mot normala nivåer visar resultaten från de experiment som genomfördes i fallstudien att sprängstyrkan ökade med 2,4 % och SCT-CD med 1,3 % samtidigt som lägre driftskostnader kan uppnås. Efterföljs den rekommenderade nivån för alun i kraftlinerns basskikt leder det till en besparing på 143 700 SEK per år. Besparingen av alun är endast beräknad på den studerade kraftlinern med ytvikt 170 g/m2, vilket innebär att ytterligare besparingar bör vara möjliga för resterande 18 ytvikter.

Detta examensarbete undersöker möjligheten att tillämpa tidiga och ej så beräkningstunga CFD-simuleringar (’Computational Fluid Dynamics’) för optimering av gasväxlingskomponenter tidigt i produktutvecklingsprocessen. Examensarbetet har innefattat framtagande av generellt applicerbara inställningar och riktlinjer vid modellering av gasväxlingskomponenter med programvaran OpenFOAM, optimerade för att nyttja så låg beräkningskraft som möjligt men fortfarande erhålla tillräckligt noggranna och pålitliga resultat. Rapporten ger en teoretiskt genomlysning med motivering av simuleringsrelaterade val i OpenFOAM i syfte att validera och efter behov justera de inställningar och parameterval ansatta i det befintliga Excel skriptet – framtaget av avdelningen med ansvar för avgasefterbehandlingssystem – som automatiserar uppställningen av OpenFOAM:s simuleringsrelaterade filstruktur. Detta i syfte att erhålla och säkerställa pålitliga resultat vid användning av skriptet anpassat för simulering av gasväxlingskomponenter. Rapporten redovisar även bakomliggande analyser för olika inställningar och val i OpenFOAM i syfte att tjäna som välgrundade riktlinjer genom hela CFD-processen; såsom för skapande av geometriska modeller, generering av volymsnät, åtgärder för att säkerställa konvergens samt uppställning och tolkning av resultatet. En av examensarbetets leveranser är en metodbeskrivning utformad med praktiska riktlinjer för genomförandet av hela CFD-processen med avsedda programvaror samt med tillhörande praxis avseende simuleringsrelaterade val genom processen. Ett antal genomförda fallstudier i examensarbetet visar att OpenFOAM har potential att utföra initiala och indikativa simuleringar för att mer tidseffektivt möjliggöra en bredare idégenerering i konceptutvecklingsfasen. / This thesis investigates the possibility of applying early and not so computational heavy simulations using Computational Fluid Dynamics (CFD) for optimization of gas exchange components early in the product development process. The scope of the thesis includes the development of generally applicable settings and guidelines – documented in a methodology – when modelling gas exchange components with the software OpenFOAM, optimized to use as low computational power as possible but still obtaining sufficiently accurate and reliable data. The report consists of a theoretical study and motives for simulation-related choices in OpenFOAM in order to adjust and validate the settings and parameter choices applied in the existing Excel script – developed by the department responsible for exhaust aftertreatment systems – that automates the set-up of OpenFOAM's simulation-related file structure. This in order to obtain and ensure reliable results using the script adapted to the environment for gas exchange components. The report also presents underlying analyses for different settings and choices in order to serve as well-founded guidelines throughout the CFD-process; such as the creation of geometric models, the generation of mesh, measures to ensure convergence, and the set-up and interpretation of the results. One of the deliverables of the thesis is a method description designed with practical guidelines for the entire CFD-process with intended software’s and with associated best practices in regards of simulation-related choices throughout the process. A number of case studies – that has been simulated in this thesis – show that OpenFOAM has the potential to perform initial and indicative simulations enabling a more time-efficiently and broader ideation in the concept development phase.