Abstract The purpose of this thesis is to examine the role of learning and the constituents of learning in creating process innovations and realizing organizational change. Organizational learning was studied and the data was collected in process development projects, in which process simulations were used as a development method for process innovations and change. The empirical research was carried out mainly in 1988–2001. In this thesis, the results of those studies are reflected on, together with the recent literature related to organizational learning theories in the context of process innovations and management of change. Specifically, the concepts of learning enablers, learning outcomes (intangible/tangible), learning paths, and their relationships are studied. Qualitative longitudinal action research with case studies and abductive reasoning are used as the research methods throughout this thesis. The data consists of 34 cases and 99 process simulations in 12 different industries and varies from large core processes to support processes. The case organizations were mainly Finnish companies with Finns as the majority of participants. One case organization was from Switzerland, and in five cases, multicultural groups participated in the process simulations. In each project, process simulations were used at least once during a change project, in some cases even five to eight times. The data analysis proceeded in an abductive manner throughout the included five articles, and the findings are summarized based on the research questions. The theoretical contribution of this thesis is fourfold. The findings give new understanding 1) about learning enablers, their relationships to each other and influence on learning and process innovations, 2) about the role of intangible and tangible learning outcomes in individual and organizational learning processes and 3) about learning paths in process innovations and related change processes. The thesis also defines 4) a model for effective learning processes in change projects concerning process innovations. The contribution in the practical and managerial context should be applicable field of North and West European commercial organizations. This thesis highlights individual and organizational learning in the creation of process innovations, and it also defines the features of an effective development method for creating and implementing process innovations. / Tiivistelmä Tämän väitöskirjan tarkoituksena on tutkia organisaation oppimisen ja sen eri osatekijöiden roolia prosessi-innovaatioiden luomisessa ja muutoksen aikaansaamisessa organisaatiossa. Organisaation oppimista tutkittiin ja aineisto kerättiin prosessien kehittämisprojekteissa, joissa prosessisimulaatioita käytettiin prosessi-innovaatioiden menetelmänä. Tutkimuksen aineisto kerättiin pääsiassa vuosien 1988–2001 aikana. Tässä väitöskirjassa näitä tuloksia analysoidaan vallitsevien organisaatio-oppimisen teorioiden valossa prosessi-innovaatioiden ja muutoksen johtamisen asiayhteydessä. Erityisesti tutkitaan oppimisen mahdollistajia, oppimisen tuloksia (aineettomia/aineellisia), oppimisen polkuja ja kaikkien näiden keskinäisiä suhteita. Tutkimusmenetelmänä on käytetty laadullista pitkittäistä toimintatutkimusta tapaustutkimuksineen ja abduktiivisine päättelyineen. Aineisto koostuu 34 tapaustutkimuksesta ja 99 prosessisimulaatiosta, jotka toteutettiin 12 eri toimialalla, ja vaihtelevat ydinprosesseista tukiprosesseihin. Suurimmaksi osaksi tapausorganisaatiot olivat suomalaisia yrityksiä, ja yksi tapausorganisaatio oli sveitsiläinen. Projektiryhmät olivat pääasiassa suomalaisia, mutta monikulttuurinen ryhmä osallistui prosessisimulointiin viidessä tapaustutkimuksessa. Jokaisessa projektissa prosessisimulointia käytettiin ainakin kerran muutosprojektin aikana, joissakin tapauksissa jopa viidestä kahdeksaan kertaan. Väitöskirjan viiden artikkelin aineiston analysointi suoritettiin abduktiivisen päättelyn periaattein, ja tutkimuksen tulokset esitetään tutkimuskysymysten mukaisesti. Tutkimuksen teoreettinen tulos kohdistuu neljään osa-alueeseen. Tulokset lisäävät ymmärrystä 1) oppimisen mahdollistajista, niiden suhteesta toisiinsa ja vaikutuksesta oppimiseen ja prosessi-innovaatioihin, 2) aineettomien ja aineellisten oppimistulosten roolista yksilön ja organisaation oppimisprosesseissa, ja 3) prosessi-innovaatioiden ja niihin liittyvien muutosprosessien oppimisen poluista. Tutkimus myös määrittelee 4) prosessi-innovaatioita koskevien muutosprojektien oppimista korostavan mallin. Tutkimuksen tuloksia voitaneen soveltaa Pohjois- ja Länsi-Euroopan yritysmaailmassa. Tutkimus korostaa yksilön ja organisaation oppimisen merkitystä prosessi-innovaatioiden luomisessa ja lisäksi se määrittelee vaikuttavan prosessi-innovaatioiden kehittämisen ja käyttöönoton menetelmän piirteet.

Thermisch und mechanisch hoch beanspruchte Bauteile im Automobil erfordern den Einsatz hochbeständiger Werkstoffe, bei gleichzeitig niedrigen Materialkosten und effizienter Verarbeitung. Rieselfähige Phenolharzformmassen zeichnen dabei eine Werkstoffklasse aus, die aufgrund ihres Eigenschaftsprofils neue Anwendungsbereiche für einen polymeren Werkstoffeinsatz ermöglichen können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden im Hinblick auf eine Bauteilentwicklung mithilfe der integrativen Simulation die Grundlagen einer ganzheitlichen Simulationskette der Prozess- und Struktursimulation von rieselfähigen Phenolharzen mit Kurz- und Langglasfaserverstärkung erarbeitet. Das auf Basis umfangreicher Prozessuntersuchungen abgeleitete Strömungsverhalten kann mithilfe des Block-/Scherströmungsmodells beschrieben werden. Die Ergebnisse der Mikrostrukturanalyse zeigen jedoch eine Orientierungsdynamik der Fasern, welche zum gegenwärtigen Zeitpunkt mithilfe der empirischen Modelle der klassischen Spritzgießsolver nicht abgebildet werden kann. Die mikromechanische Materialmodellierung erfolgt entsprechend an der experimentell ermittelten Mikrostruktur, welche die Berücksichtigung von Faserbündelungen und -krümmungen in der mechanischen Strukturanalyse erlaubt. Das abgeleitete elastoplastische Materialmodell wird zur Vorhersage des Ermüdungsverhaltens unter harmonischer und nichtharmonischer Schwingbeanspruchung um ein zyklisches Versagensmodell erweitert, welches eine mittellast- und temperaturunabhängige Berechnung unter Berücksichtigung der Anisotropie ermöglicht. Die Validierung der statischen und schwingenden Beanspruchung erfolgt an einer einfachen Probestabgeometrie sowie einem Strukturbauteil, einem PKW-Motorträger. / Thermally and mechanically highly stressed automotive components require the use of highly resistant materials, with low material costs and efficient processing. Phenolic resin molding compounds represent a class of materials, which can open up new applications for a polymeric material use due to their property profile. In the present work, the fundamentals of a simulation chain of fluid mechanical and structural simulation of phenolic resins with short and long glass fiber reinforcement are developed, with a view to component development using integrative simulation. Based on extensive process investigations the derived flow behavior can be described using the block/ shear flow model. However, the results of microstructure analysis show a dynamic of fiber orientation, which can not be predicted at the present time using the empirical models of classical injection molding simulation. Accordingly, the micromechanical modeling is carried out at the experimentally determined microstructure. That allows the inclusion of fiber bundling and bending in the mechanical structure analysis. The derived elastoplastic material model is extended by a fatigue failure model to predict the fatigue behavior under harmonic and non-harmonic cyclic stress which allows a calculation taking into account the anisotropy, the stress ratio and the temperature. The validation of the static stress and fatigue is performed both on a simple test bar geometry and a structural component, an automotive engine bracket.

Le développement du bois énergie est un des principaux leviers dans la lutte contre le changement climatique. Cependant son utilisation à grande échelle n’est pas sans risque pour l’environnement. Afin de quantifier les impacts environnementaux de la filière bois énergie, nous avons, dans un premier temps, développé un modèle systémique de la filière, depuis la forêt jusqu’à la production d’énergie. Deux technologies ont été considérées pour la co-production d’électricité et de chaleur à partir de biomasse forestière : l’une, traditionnelle, par combustion directe, et l’autre, plus avancée mais moins mature, par gazéification. Dans le cas de la gazéification, nous avons défini les conditions opératoires les plus favorables du procédé en tenant compte des rendements énergétiques et exergétiques ainsi que de la qualité du syngas. Dans un deuxième temps, nous avons calculé les flux de carbone et de minéraux exportés lors de la récolte du bois ainsi que le nombre d’hectares requis, puis les ressources et rejets liées au fonctionnement des centrales biomasses. Nous avons noté qu’une intensification des pratiques sylvicoles résultait en une augmentation des exportations de minéraux. Enfin, nous avons évalué les performances environnementales des deux filières à l’aide d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV). Dans le contexte énergétique français, les deux systèmes offrent des performances très similaires, avec un léger avantage à la combustion. Du point de vue du changement climatique, il serait plus particulièrement bénéfique de développer ces procédés biomasse afin de remplacer les technologies de production d’énergie basées sur les combustibles fossiles / Biomass is one of the most promising renewable energy source in Europe. Its use as a substitute to fossil energy is expected to mitigate climate change. However, potential drawbacks are also feared with large scale development. In order to assess the environmental impacts of the biomass-to-energy chain, we firstly developed a model of the bioenergy system, from the forest to the energy production. We focused on two biomass power plants for combined heat and power (CHP) production: one is based on the conventional direct combustion process while the other is based on the more advanced gasification process. Gasification offers higher electrical efficiency, but its development is still facing technical difficulties. In case of the gasification process, we defined the best operating conditions regarding energetic and exergetic efficiencies, as well as the syngas quality requirements. Secondly, we calculated the carbon and mineral flows taken from the forest through energy wood harvesting, along with the forested area required to feed the CHP plant. The other resources and emissions related to the plant operation were also predicted. We observed that more extensive forestry practices led to an increase in the mineral exports. Finally, we evaluated the environmental performance of the two biomass CHP plants using life cycle assessment (LCA). Within French energy context, we found that both CHP technologies had very similar impacts with a slight advantage toward the combustion process. It appears of particular benefit to replace current fossil energy systems with biomass CHP plants to reduce climate change

The thesis is concerning rotator assembly at Indexator. A need to increase production has been seen and it can be done by implementing an optimized assembly process. In addition to the assembly process a new design on workstations and new test equipment is needed.The study resulted into three assembly process proposals. The processes were balanced, layouts were produced and Plant simulation was utilized to produce simulation models. Each proposal were analyzed based on cost, performance, ease of implementation, flexibility and worker condition. This resulted in a stationary assembly process being most promising and a 3D simulation model was produced for visualization and better understanding. The stationary assembly process has a capacity for 90 rotators per day, while reducing the amount of workers by one.The layout of the workstations was done based on the assembly process layout and further developed to make the work cell lean and ergonomic. It resulted in three workstations to perform the assembly. The test bench was developed by creating target specifications, establish a test procedure and decide components for the test bench layout. The finished test bench can measure dynamic torque, count particles to ensure cleanliness and is able to run the test unattended. / Examensarbetet handlar om montering av rotatorer på Indexator. Målet är att ta fram en optimerad monteringsprocess som kan implementeras i Indexators fabrik utan svårigheter. Den nya monteringsprocessen kommer kräva en ny design på arbetsstationerna och nya testbänkar.Fyra koncept på monteringsprocessen togs fram, baserat på monteringens behov och målsättning. Efter utvärdering så modifierades de fyra koncepten till tre förslag på monteringsprocesser. Processerna balancerades, layouter utvecklades och simuleringsmodeller producerades för varje process. Varje förslag analyserades baserat på kostnad, prestanda, implementation,flexibilitet och arbetar-förhållande. Resultatet blev en stationär monteringsprocess och en 3Dsimulering gjordes för visualisering och förståelse. Den stationära monteringsprocessen har en kapacitet på 90 rotatorer per dag och reducerar behovet av montörer.Layouten för monteringsstationerna baseras på processens layout och har modifierats för ergonomiska aspekter. Inom monteringsstationerna så utvecklades layouten för att minimera antalet onödiga rörelser för montören. Testriggens design utvecklades genom att analysera de behov som fanns, skapa en kravspecifikation samt utvärdera och besluta om testprocedur, upplägg för testrigg och dess ingående komponenter. Testriggen uppfyller målsättningen som är att kunna mäta dynamiskt vridmoment, räkna partiklar för att säkerställa renhet i rotatorn och kunna utföra testningen självgående för att frigöra montören under testprogrammet.

The aim of this diploma thesis is to design a cell for robotic arc welding of steel frame. Three possible solutions are provided and one of them is to be chosen to work out. Construction designs of fixture, machine guarding and material racks were created and devices and components required for cell functionality were chosen. All of that with regard to the safety of workplace operators.The result is 3D model of welding cell, it´s implementation and virtual commissioning in the simulation software Process simulate. We will verify the weldability of assigned part, find out the production cycle, eliminate error and lastly the technical and economic evaluation will be work out.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Simulationsmodell entwickelt und validiert, welches die Hartfeinbearbeitung von Zahnrädern durch kontinuierliches Wälzschleifen abbildet. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der in fehlerbehafteten Prozessen erzeugten Flankentopografie und deren Bewertung hinsichtlich periodischer Strukturierung und des daraus resultierenden Einflusses auf den Drehfehler. Bei der Betrachtung verschiedener Prozessabweichungen zeigt sich eine starke Abhängigkeit der erzeugten Flankentopografien von verschiedenen Prozessparametern. Die simulativ erzeugten Flanken werden bezüglich periodischer Anteile der Strukturierung mit neuen Methoden analysiert und unter Berücksichtigung aller Zähne in einer Drehfehlersimulation hinsichtlich des Einflusses auf den Drehfehler bewertet. Zur Validierung des Simulationsmodells wird die Fertigung mit gezielter Schwingungsüberlagerung genutzt und Vergleiche sowohl bezüglich der erzeugten Flankentopografie als auch des Drehfehlers gezogen.:1 Einleitung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3 Ziel und Struktur der Arbeit 4 Analyse von periodisch strukturierten Zahnflankentopografien 5 Simulationsmodell 6 Simulationsergebnisse 7 Validierung anhand von Versuchen 8 Zusammenfassung und Ausblick / In this thesis a simulation model representing the hard fine machining of gears by continuous gear grinding is developed and validated. Special emphasis is put on the flank topography generated in faulty processes and its evaluation with respect to periodic structuring and the resulting influence on the transmission error in gear mesh. When considering different process deviations, a strong dependence of the generated flank topographies on different process parameters becomes apparent. The simulated flanks are analysed with new methods regarding periodic parts of the structuring and are evaluated in a gear mesh simulation regarding the influence on the transmission error, taking all teeth into account. For the validation of the simulation model, the manufacturing with targeted vibration superposition is used and comparisons are made with regard to the generated flank topography as well as the transmission error.:1 Einleitung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3 Ziel und Struktur der Arbeit 4 Analyse von periodisch strukturierten Zahnflankentopografien 5 Simulationsmodell 6 Simulationsergebnisse 7 Validierung anhand von Versuchen 8 Zusammenfassung und Ausblick

To prevent the renewed rupture of ligaments and tendons prior to the completed healing process, which frequently occurs in treated ruptured tendons, a temporary support structure is envisaged. The limitations of current grafts have motivated the investigation of tissue-engineered ligament replacements based on the braiding technology. This technology offers a wide range of flexibility and adjustable geometrical and structural parameters. The presented work demonstrates the possible range for tailoring the mechanical properties of polyester braids and a variation of the braiding process parameters. A finite element simulation model of the braiding process was developed, which allows the optimization of production parameters without the performance of further experimental trials. In a second modelling and simulation step, mechanical properties of the braided structures were virtually determined and compared with actual tests. The digital element approach was used for the yarns in the numerical model. The results show very good agreement for the process model in terms of braiding angles and good agreement for the structural model in terms of force-strain behaviour. With a few adaptions, the models can, thus, be applied to actual ligament replacements made of resorbable polymers.

Der Einsatz von digitalen Menschmodellen erlaubt neben einer frühzeitigen ergonomischen Analyse die Gestaltung von Arbeitsprozessen und stellt ein hilfreiches Werkzeug in der Produkt- und Prozessgestaltung dar. Im Rahmen dieses Beitrages soll auf ausgewählte Schwerpunkte der Entwicklung des digitalen Menschmodells „The Smart Virtual Worker“ eingegangen werden. Das Forschungsprojekt soll einen Beitrag zur Lösung, der mit dem demografischen Wandel der Gesellschaft einhergehenden Herausforderungen leisten. Die daraus resultierenden Forschungsschwerpunkte liegen insbesondere in der Einbeziehung von Alterungs- und psychischen Faktoren in die Bewegungsgenerierung des Menschmodells und der Modellierung von Umweltbedingungen. In Umsetzung des Projektes wurde ein erstes Arbeitsszenario erarbeitet, auf dessen Basis die vorgenannten Forschungsaufgaben interdisziplinär gelöst werden sollen.

simulationsunterstützte Weiterentwicklung eines Produktes mit dem Ziel der Material- sowie Energieeinsparung während des Herstellungsprozesses; konstruktive und simulative Optimierung des Kunststoff-Spritzgieß-Bauteils (Gewichtsreduktion, Einsparung von Zykluszeit) bei gleichzeitigem Erhalt der Funktion und mechanischen Eigenschaften; durch gekoppelte Simulation des Herstellungsprozesses und der Strukturmechanik konnten Herstellungskosten, Materialkosten sowie der Energieaufwand im Herstellungsprozess deutlich reduziert werden. / Simulation-supported further development of a product with the aim of saving material and energy during the manufacturing process; constructive and simulative optimisation of the plastic injection moulding component (weight reduction, saving of cycle time) while at the same time maintaining the function and mechanical properties; through coupled simulation of the manufacturing process and the structural mechanics, manufacturing costs, material costs and the energy input in the manufacturing process could be significantly reduced.

In this master thesis an input-model of a Nordic BWR power plant has been developed in APROS. The plant model contains key systems and major thermohydraulic components of the steam cycle, including I&C systems (i.e. power, pressure, level and flow controls). The plant model is primarily designed for balance of plant studies at discrete power levels. The input-model of the power plant focuses especially on the steam cycle which is crucial for analysing water and steam behaviour and its influence on the reactor power. At the current stage, the model primarily handles steady-state conditions of full-power operation, which has been the design point. It has also been shown that reduced-power operation can be simulated with a reasonable trendline of pressure and temperature progression over facility components. / Inom ramen för examensarbete har en indatafil (modell) av en nordisk kokvattenreaktor, BWR, utvecklats i simuleringsverktyget APROS. Anläggningsmodellen är främst utformad för att simulera diskreta effektnivåer och innehåller viktiga system och termohydrauliska komponenter som ingår i ångcykeln, inklusive instrumenterings- och kontrollutrustning (dvs. effekt-, tryck-, nivå- och flödesreglering). Fokus har lagts särskilt på att få till en bra representation av ångcykeln, vilket är avgörande för analys av vatten- och ångbeteendet och dess påverkan på reaktoreffekten. Modellen kan främst användas för simulering av jämviktstillstånd vid full effektdrift och till en viss grad även reducerad effektdrift.