The aim of this thesis is to discuss and analyse the influenceof data uncertainties with regard to the reliability of materialflow analysis (MFA) studies. MFA, as a part of environmentalsystems analysis, is a method belonging to the research field ofindustrial ecology and more specifically industrial metabolism.As such, the method strives at giving a holistic view of thecomplex world we live in, in order to reduce negativeenvironmental impact. Among other things, MFA studies have beenproposed to be useful for priority setting and following up inmunicipalities. Serving as a starting point is a local case study of flows ofnitrogen in a Swedish municipality, Västerås. The casestudy has been performed using the ComBoxmodel. The years studiedare 1995 and 1998. The main sectors in society emitting nitrogento water were identified as the agricultural and householdsectors. The dominating sectors emitting nitrogen to air wereidentified as the agricultural, transport and infrastructuresectors. As a basis for discussing data uncertainties qualitatively andquantitatively a literature survey was performed. 50 articles andbooks were identified as in some way or another dealing with datauncertainties in MFA. The literature survey showed that theuncertainties for results from a MFA study might vary between±30 % and a factor 10 depending on what kind of parameter isinvestigated. Only one method was found that dealt with datauncertainties in MFA in a complete way; a model developed byHedbrant and Sörme (HS model). When applying the HS model to the case study of nitrogen flowsin Västerås, it was found that when uncertaintyintervals were calculated the possible conclusions changed. Ofthe two pair of flows compared in relation to priority setting,none of the earlier conclusions remained. Of the three flowsanalysed in relation to following up, only the flow from onepoint source supported the same conclusion when uncertainty wasconsidered. In all, it is concluded that data uncertainties in MFAanalysis are an important aspect and that further research isneeded in order to improve input data quality estimations andframeworks for determining, calculating and presenting data, datauncertainties and results from MFA studies. However, theunderlying reality remains, e.g. that management of materialflows are important for understanding and reducing the negativeenvironmental impact. Thus, MFA is one useful tool in thiswork. <b>Keywords:</b>data uncertainties, sensitivity analysis,Material flow analysis, MFA, method to determine datauncertainties, case study, ComBox model, nitrogenflows. / NR 20140805

All producing companies strive to deliver high-quality products to meet their customers’ requirements, to a reasonable price. In order for the companies to stay competitive, it is important to have an efficient flow through the production and therefore continually analyze and develop their own production. The master thesis was carried out at Strömsholmen AB (SAB), a company which produces and develops gas springs and hydraulic springs. Their production is made by a machining hall and an assembly hall, with a component inventory in between. SAB has a plan to upgrade their surface treatment process, the current bottleneck in the production. The goal with the thesis is to point out the future bottlenecks and constraints, furthermore, propose improvements for a more efficient flow. To discover the improvements, three research questions were asked. The first question refers to map out the current production and map the production when the surface treatment is upgraded. The second question is about finding the next bottleneck in the production with an increased order stock. The last question refers to the finding of improvements and the effects related to the production performance. In order to fulfill the purpose and answer the research questions, a literature survey was conducted and a collection of empirical data. The literature survey provided a connection to the existing theory and the study. The empirical data consists of quantitative data which illustrates the current production, the collected qualitative data gives a more in-depth knowledge about SAB’s production. The data has been collected through observations, semi-structed interviews and documentation. The analyze was built upon the five-why method, to find the root causes in the production. The empirical data established that SAB has a complex material flow through the production and a big assortment of components. Beyond that, the surface treatment process was verified as the current bottleneck of the production. When the surface treatment was upgraded, seven percent capacity was available until next machine group will reach the capacity cap. In the analyze, the current production and potential improvements were compared with the existing theories. The study pointed out the value creating and waste steps of the production and how to adjust the flow according to the value creating and waste steps. Further on, future bottlenecks were pointed out, the bottlenecks could discourage the potential to increase the order stock. Two distinguished results could be established from the analysis. First of all, it would be suitable to implement flow shop for A product’s (stands for 70% of the revenue) components that have the same material flow and go through the same machine groups. This would reduce the production throughput time and enable lower stock levels and thereby decrease the inventory carrying cost. The second result is considering how to eliminate the future bottlenecks in the production, this can be done with either sub-contractors or balance the workload. Consequently, this will enable an 20% increased order stock from the production. In addition to these two major improvements, several other improvements were found during the study which will affect SAB’s potential to gain more profit. The improvements include investigate the quality of their data, start performing forecast and review the number of products and components.

Currently, customers are exerting a lot of pressure on companies by demanding for best product quality, customized products, reduced product lead time and reliable product delivery. Therefore, for companies to be highly competitive, there is need to improve productivity and delivery performance by having an efficient material flow. Nevertheless, the task of making the material to flow efficiently throughout the manufacturing process up to when the customer receives the product is not easy. To solve this, companies are focusing on the material handling system as it has an impact on efficient material flow and productivity. Hence, the aim of this project was to explore how an internal material handling system can be improved to guarantee a better delivery performance. To fulfil the aim, a single case study was undertaken at a dairy food producing company in Jonkoping. The information on the subject area was obtained through interviews, observation at the company and an extensive literature review. The information that was obtained was assessed in accordance with the framework of the project that includes; principles and physical elements used for designing a material handling system, software and information, and human and management. Combined analysis of the findings from the empirical study and the extensive literature review helped to identify the problems faced in an internal material handling system of the company. This was followed by identifying ways of improving material handling system and thereafter, improvement suggestions were made targeting enhancement of the delivery performance of the system. In conclusion, the findings indicate that improvement of an internal material handling system does not only depend on improving the physical attributes of the system, far from it, it is more dependent on having an efficient and effective information system. Another factors that came out is that there should be a proper integration of the material handling system and the workers operating the system. From a systems perspective this research has added information sharing and human and management to the one dimensional physical elements improvement of a material handling system.

This study has contributed to the developing concepts of circular economy by assessing circular business models and to test different approaches for circularity in a measurable way. In our current era of time, we stand against environment challenges with a warming planet and resources scarcity. To mitigate the effect of greenhouse gasemissions and to find new more circular solutions to material demand. The developing concept of circular economy is aligned with these goals. In this study the climate impact and profitability of circular business models are investigated using material flow analysis. The result is an assessment of these parameters from a sustainability perspective for product organizations and show that longer lifetime and use period a product has the lower the yearly global warming potential. For profitability the assessment is dependent on more parameters such ascurrent business models, gross margin, raw material, logistics and distribution cost an increased profit is not as strongly connected to lifetime or use. When an increasedcircularity can be accomplished as a complement to current business (withoutsignificant cost increase) there is a possible profit.The study suggests an analysis model for investigate circular strategies in theAssessment model for circular business models. The study contributed to the practical adaptation of circular economy principles providing a suggested analysis framework .By applying circular economy principles and this assessment model it is possible to contribute to a more sustainable future for the system of planet Earth. / <p>2023-06-08</p>

Planning and management of logistics and material flow are widely studied and two key factors contributing to company competitiveness. Automation in material flow is recognized in efficient and profitable factories in the context of today’s smart industry, however, the operators are playing a significant role as well. The purpose of the study was to identify which criteria could be used to determine the level of automation in a material flow of the industrial factory. A model was developed to practically support the decision making on the level of automation for the case company that was going to build a pilot line for battery manufacturing. The question for the case company was to decide whether the process should be fully automated, manual, or semi-automated in its trial production to avoid costly reconfigurations when a full production starts. In this study a literature review was conducted in the form of previous research to describe which criteria were important to decide the level of automation. The literature study together with site visiting, interviews, survey and document analysis was used for the formulation of research questions, establishment of methodology and model development. The study has identified different criteria whereas six of them are shared by both literature studies and the case company. Two unique criteria were identified in the case company but not found in the literature: lead time and recruitment. The lead time refers to the time from planning to finished process and the recruitment is about how difficult to recruit people with the right skills. Two theoretical contributions presented in this study: new criteria when deciding on the level of automation and a model that assists in decisions regarding the level of automation in early phases. The model is also a practical contribution to the case company. Finally, some suggestions for further research within the area are presented.

Idag står byggbranschen för 20% av Sveriges konsumtionsbaserade koldioxidutsläpp, och har blivit uppmärksammad i Sveriges strategi för cirkulär ekonomi som en nyckelbransch i omställningen till en cirkulär ekonomi. Detta då byggbranschen till stor del har linjära flöden idag, men det pågår arbete från både myndigheter och branschaktörer för att öka cirkulariteten av dessa flöden. Idag fokuserar dessa åtgärder och studier dock främst på husbyggnation och avfallsminimering. Det finns alltså en kunskapslucka kring cirkularitet för infrastrukturprojekt med ett perspektiv som sträcker sig bortom avfallsminimering och hantering. Genom att kartlägga materialflöden för ett infrastrukturprojekt inom markläggning med en materialflödesanalys och analysera den tillhörande värdekedjan med en SWOT-analys utökar den här studien kunskapen kring cirkularitet för infrastrukturprojekt. Mer specifikt används Skanska och ett av deras infrastrukturprojekt i Stockholm som en fallstudie för att undersöka hur materialanvändningen för Skanska väg och anläggning kan bli cirkulär och öka förståelsen för vilka processer och aktörer som är relevanta för att uppnå detta.  Resultaten visar att viktiga avfallsflöden att minimera för ett cirkulärt projekt är byggpallar, plaströr och brännbart avfall. De visar även att det mesta avfallet inte bildas från byggmaterial utan från emballage. Från materialflödesanalysen är det dock tydligt att överbeställningen av material som idag är mellan 5-10% har potential att utgöra den största orsaken till avfall under andra projektförhållanden. Från SWOT-analysen framkom att samarbete över hela värdekedjan är nödvändigt för att kunna implementera cirkulära lösningar. Styrkor, svagheter, hot och möjligheter för cirkulärt agerande identifierades för alla aktörer och visade bland annat att projektbeställaren är en nyckelaktör för att skapa förutsättningar för en cirkulär materialhantering.  I studien genomfördes även en djupare analys av hur relevanta de i värdekedjan identifierade processer och verktyg är för Skanskas arbete med cirkularitet. Där framkom bland annat att certifieringar som CEEQUAL och Byggvarubedömningen kan vara viktiga utgångspunkter. Det visades även att utformningen av projektet och Skanskas interna hållbarhetsverktyg kan vara nycklar för att skapa förutsättningar, konkreta mål, och arbetssätt för en cirkulär materialhantering. Studien identifierade även en viss diskrepans mellan den gällande avfallslagstiftningen som förespråkar återvinning och den möjlighet och ekonomi som idag finns i materialåtervinning, framför allt för plast. Här kan Skanska och andra byggentreprenörer ha en viktig roll att spela för att skapa efterfrågan på återvunnet material och på så sätt sluta idag linjära flöden. / Today, the construction industry accounts for 20 % of Sweden’s consumption-based carbon emissions, and has been recognized in Sweden’s strategy for the circular economy as a key industry in the transition to a circular economy. One reasoning behind this is the largely linear flows in the construction industry today, but work is underway from both authorities and industry players to increase the circularity of these flows. However, these measures and studies currently focus mainly on house construction and waste minimization. This leaves a knowledge gap for circularity for infrastructure projects with a perspective that extends beyond waste minimization and management. By mapping material flows for an infrastructure project through a material flow analysis and analyzing the associated value chain through a SWOT analysis, this study expands the knowledge about circularity for infrastructure projects. More specifically, a case study of one of Skanska’s infrastructure projects in Stockholm was made to investigate how the use of materials for Skanska can become circular and increase the understanding of which processes and actors are relevant to achieve this.  The results show that important waste flows to minimize for a circular project are construction pallets, plastic pipes and combustible waste. They also show that most waste is not formed from building materials but from packaging. From the material flow analysis, however, the over-ordering of materials that today is between 5-10 % has the potential to be the biggest cause of waste for projects with other conditions than the studied project. The SWOT analysis showed that collaboration across the entire value chain is necessary to be able to implement circular solutions. Strengths, weaknesses, threats and opportunities for circular action were identified for all actors and showed, among other things, that the project client is a key actor in creating the right conditions for circular material handling.  The study also carried out a deeper analysis of how relevant the processes and tools identified in the value chain are for Skanska’s work with circularity. Among other things, it emerged that certifications such as CEEQUAL and Byggvarubedömningen can be important starting points. It was also shown that the design of the project and Skanska’s internal sustainability tools can be keys to create conditions, tangible goals, and strategies for working with circular material handling. The study also identified a certain discrepancy between the current waste legislation that advocates recycling and the opportunity and economy that currently exists in material recycling, especially for plastic. Here, Skanska and other construction contractors can have an important role to play in creating demand for recycled materials and thus increase the circularity of flows.

There is a plethora of methods and tools that can be used for the assessment of Urban Metabolism. Nevertheless, there is no standardized method for accounting of material flows within and across the boundaries of urban systems. This thesis aims to provide a physical accounting model for monitoring material flows in urban areas that could potentially become the basis for the development of a standardized accounting method in the long term. The model is based on a Physical Input Output Table framework and builds upon the strengths of existing accounting methods but at the same time it demonstrates new features that can address their limitations. The functions of the model were explored and evaluated through its application to an urban neighbourhood in the Stockholm Royal Seaport. Bottom-up data were used for the application of the model in the case study. The application of the model provided a preliminary description of the material flows in the neighbourhood and most importantly provided information that underpinned the assessment of the strengths and limitations of the model. It was deduced, that on the one hand the model can describe successfully the physical interactions between the urban socioeconomic system and the environment or other socioeconomic systems and at the same it has the potentials to illustrate the intersectoral flows within the boundaries of the system. In addition, it can be used to structure available data on material flows and promote the study of an urban system with a life cycle perspective. On the other hand, the process of compiling the tables of the model can be considered as complex and moreover the data requirements for the compilation of the tables are significant. Especially, the compilation of the tables of the model with bottom-up data may require a laborious data collection and analysis process, which however may not address all data gaps. Thus, the combination of bottom-up data with top-down data is recommended. Moreover, it is recommended the development of integrated databases for data collection and management at the municipal level and the fostering of collaboration between stakeholders within the municipalities to facilitate dissemination of data and information. / Mer än hälften av den globala befolkningen bor numera i urbana områden och denna andel uppskattas öka under de kommande årtiondena. Urbana system förbrukar fysiska resurser och genererar stora mängder av rester vilket innebär påfrestningar på miljön samt hindrar en hållbar utveckling. Således kan förståelse av Urban Metabolism (UM) stödja insatserna för att effektivisera resursförbrukningen och avfallshanteringen. I detta sammanhang har en stor mängd av metoder och verktyg utvecklats och tillämpats i UM-studier, såsom Materialflödeanalys (Material Flow Analysis - MFA) och Input-output Analys (Input Output - IOA) baserat på fysiska input-output tabeller (Input Output Tables – PIOTs). Ändå saknas en standardiserad metod för redovisning av materialflöden inom och över gränserna av urbana system. I samband med detta examensarbete utvecklades en fysisk räkenskapsmodell för övervakning av materialflöden i urbana områden. Denna modell kan potentiellt bli grunden för en enhetlig metod för beräkning av materialflöden i urbana system. Modellen utvecklades i en stegvis process och baserades på litteraturgranskning. Grunden för modellen är ett omfattande PIOT ramverk som kan användas för registrering av materialflöden i urbana system. PIOT ramverket är annorlunda än de typiska PIOT-systemen. Det ger en tydligare avgränsning av systemgränserna, det visar tydligt ursprung och destination för materialflöden, och dessutom kan det erbjuda ett livscykelperspektiv på materialflödena. Modellen består av en uppsättning identiska PIOT. Varje deltabell innehåller materialflöden som tillhör i en specifik klass, medan huvudtabellen aggregerar materialet som strömmar för alla material från deltabellerna. Därigenom kan modellen avbilda materialflödena i ett aggregat-perspektiv och samtidigt ge fysiska räkenskaper för specifika materialtyper. Modellen användes i en nybyggd stadsdel i Norra Djurgårdsstaden (NDS), för att utforska och bedöma dess funktioner. För att kartlägga och kvantifiera flödena i stadsdelen genomfördes en MFA baserad på “bottom-up-data”. Insamlingen och analysen av data var emellertid en besvärlig process och dessutom kunde flera materialflöden inte kvantifieras på grund av databrister. Därför kunde modellens tabeller inte fyllas fullständigt och ett flödesdiagram skapades med både kvantitativa och kvalitativa flöden. Trots att det fanns databrister lyckades tillämpningen av modellen att avbilda UM i det avgränsade urbana systemet på ett adekvat sätt. Det visade tydligt att nästan 96% av de materiella insatserna är ackumulerade i lager. Dessutom fastställde modellen kvalitativt den fysiska växelverkan mellan det urbana systemet och den naturliga miljön, det nationella socioekonomiska och det globala socioekonomiska systemet. Emellertid var det inte möjligt att bedöma modellens fullständiga potential eftersom det inte var möjligt att upprätta intersektorala kopplingar. Dessutom beräknades indirekta flöden av flera importerade material baserat på koefficienterna för materialintensitet. Detta tillvägagångssätt kan erbjuda insikt om de uppströms påfrestningar som orsakas av materialproduktionen. Dock finns det endast koefficienter för specifika material. Därför kan de inte användas för att uppskatta de indirekta flödena för varje materialinflöde. Dock framhöll deras partiella tillämpning att indirekta flödena var 38% högre än direktflödena, vilket indikerar att påfrestningar som utövas till miljön på grund av produktion av importerade material är betydande. Tillämpningen av modellen möjliggjorde en bedömning av både styrkor och svagheter hos modellen. Å ena sidan kan modellen fastställa fysiska interaktioner mellan det urbana socioekonomiska systemet och naturmiljön, det nationella socioekonomiska systemet och det globala socioekonomiska systemet. Dessutom har det potential att beskriva intersektorala flöden inom gränserna för det urbana systemet och det kan erbjuda insikt om materialinflödenas ursprung och materialutflödenas destination. En annan styrka i modellen är att den erbjuder livscykelperspektiv genom att ta hänsyn till indirekta flöden av importerade material. Å andra sidan demonstrerades att sammanställningenav modellens tabeller kräver en stor mängd data, speciellt när data erhålls med ett ”bottom-up” tillvägagångssätt. Ändå är bottom-up data inte alltid tillgängliga för urbana områden. En annan svaghet är att sammanställningenav tabellerna i modellen med bottom-up-data kräver en mödosam process för datainsamling och analys. Dessutom kräver analysen av data många antaganden som ökar osäkerheten i resultaten. Ovanstående svagheter i modellen kan hindra tillämpningen av modellen för räkenskap av materialflöden på urbana områden. Således rekommenderas kombinationen av bottom-up-data med top-down data för tillämpning av modellen. Dessutom föreslås utvecklingen av integrerade databaser för datainsamling om materialflöden i urbana områden.

The limited amount of natural resources on our planet has been actively discussed during the past decade. Recycling materials is becoming increasingly important in order to benefit the economy and the environment. The purpose of this study is to conduct a material flow analysis of the construction and demolition waste in the Helsinki metropolitan area to find out whether or not the goals set by the EU Waste Framework Directive can be reached by 2020. The study aims to map out the flows and suggest improvements wherever needed. The study is conducted by using a case study, HSY Ekomo, the first fully operational circular economy hub in Finland. The results show that both the municipality and private sector are well over the required goal of 70% recyclability rate of construction and demolition waste with a steady positive improvement from the first year of operations. The improvements were over 10% between the year 2016 and 2017. The private sector experiences some turbulence regarding legislation issues such as noise- and environmental permits which limits the economic benefit of recycling construction and demolition waste. Continued monitoring and faster adaption to international standards (such as the EU Waste Framework Directive) is required in order to be able to benefit the most economically and environmentally out of circular economic initiatives. / Den begränsade mängden naturresurser som existerar på vår planet har diskuterats under det senaste decenniet aktivt. Återvinning av material blir allt viktigare i dagens samhälle och vi kan se en trend var utvecklingen strävar efter beslut som har rötterna i cirkulär ekonomiskaprinciper. Resultatet av diskussionerna har blivit höga måtsättningar för medlemsländerna i Europeiska Unionen gällande återvinning var målet är att uppnå en återvinningsgrad på 70% innan 2020 för bygg- och rivavfall. Studien använder materialflödes analys (MFA) som metod för att kartlägga och kvantifiera flödnena av bygg- och rivavfall. Materialflödes analysen använder data från årsrapporter och statistik som blivit tillgängligt av HSY (statligt ägt bolag) samt av intervjuerna som utfördes på fältet. För att kvantifiera flödena på basis av den konceptuella modellen avnändes mjukvaran STAN. Avhandlingen strävar efter att ta första steget för att kartlägga materialflöden av bygg- och rivavfall i huvudstadsregionen (Helsingfors). Målet är att skapa en modell som kan användas som botten i framtida undersökningar och att kvantifiera modellen med existerande data för att se ifall målsättningarna stadgade av Europeiska Unionen kommer att uppnås innan 2020. Studien utfördes på cirkulär ekonomi stationen Ekomo för att kunna göra upp modeller för den privata sektorn och den kommunalla sektorn eftersom båda är verksamma på Ekomo. Resultaten av anvhandlingen var följande: Den privata sektorn och staten uppnår en återvinningsgrad på över 90% vilket är väl över stadgan satt av den Europeiska Unionen under året 2017 med en stadig utveckling från året innan med en väldigt liten andel som placeras på soptipp. Resultaten visar en stark utveckling av intresse från hushåll och företag för återvinning eftersom antalet kunder och lastbilar som besökt stationen ökat starkt under de senaste fem åren. Även om målsättningarna inom återvinning är uppnådda finns det ärenden som måste behandlas för att försäkra en fortsatt positiv utveckling. Den privata sektorn upplever att begränsade möjligheter för återanvänd krossbetong minskar efterfrågan på produkten, vilket gör den finansiellt svår att integrera i deras försälning. Buller- och miljötillstånd tvingar för tillfället bolagen att transportera bygg- och rivmaterialet utanför rivmålet, t.ex till Ekomo, för att krossas vilket ytterligare skapar finansiella problem för den privata sektorn. Lösningar för att göra återvinning av riv- och byggnadsmaterial för den privata sektorn lukrativare behövs för att inspirera flera organisationer att ansluta sig till arbete mot ett mera cirkulärt samhälle. Monitorering och snabbare anpassningsförmåga för internationella standarder krävs för att kunna utnyttja cirkulär ekonomiska initiativ på bästa möjliga sättet. För att komplettera avhandlingen skulle det vara intressant att se resultaten av en livcykelanalys (LCA) gällande samma flöden för att identifiera miljörelaterade problem och för att optimera flöden.

Machine learning has achieved remarkable performance in many domains, now it promising to solve manufacturing problems — a new ongoing trend of using machine learning in industrial applications. Dealing with the material order demand in manufacturing as time-series sequences, making unsupervised time-series clustering possible to apply. This study aims to evaluate different time-series clustering approaches, algorithms, and distance measures in material flow data. Three different approaches are evaluated; statistical clustering approaches; raw based and shape-based approaches and at last feature-based approach. The objectives are to categorize the materials in the supermarket (intermediate storage area to store materials before assembling the products) into three different flows according to their time-series properties. The experimental shows that feature-based approach is performed best for the data. A features filter is applied to keep the relevant features, that catch the unique characteristics from the data the predicted output. As a conclusion data type, structure, the goal of the clustering task and the application domains are reasons that have to consider when choosing the suitable clustering approach.

No description available.