Dagens behov för energieffektivisering ställer höga krav på industrisektorn som anses vara den största energikonsumenten. Holmen AB är verksam inom massa- och pappersindustrin som är en energiintensiv bransch där sådana stora energianvändare som pumpapplikationer spelar en nyckelroll i produktionen. Denna studie genomfördes för att hjälpa företaget att undersöka vilka energi- och kostnadsbesparingar som kan förväntas om det befintliga pumpreglersättet ändras. Syftet med arbetet var att ta fram en metod för uppskattning av pumpenergiförbrukning, som skulle producera ett underlag för en jämförelseanalys av energiförbrukningen vid olika reglersätt. Studien fokuseras mest på centrifugalpumpar, som dominerar i industriell miljö på grund av sin robusta konstruktion, höga effektivitet och relativt låga behov för underhåll. Men det tillvägagångssätt som har använts i studien kan användas för bedömning av olika typer av pumpar och reglersätt eftersom det byggs på de grundläggande fluidmekanikslagarna. Tidigt i arbetet identifierades de viktiga parametrar som mest påverkar energiförbrukning i centrifugalpumpar och som krävs i beräkningar. Olika reglersätt diskuterades utifrån den befintliga litteraturen och forskningen. Uppskattning av energiförbrukning och energikostnader utfördes för två olika reglersätt, strypreglering och frekvensreglering. I arbetets sista skede jämfördes resultaten för de två reglersätten för att avgöra om det finns en potential för energi- och kostnadsbesparingar vid byte från strypreglering till frekvensreglering. Studiens resultat visar att övergång till frekvensreglering kommer att medföra energibesparingar och som följd besparingar i årliga driftkostnader samt LCC-kostnader. Storleken på besparingarna beror på minskning i varvtalet. Frekvensregleringen är mest lönsam då det önskade flödet skiljer sig mycket från det nominella flödet i systemet, men eventuell försämring av motor- och pumpverkningsgrad måste tas i beaktande. En mer utförlig analys av energiförbrukning vid olika flöden och olika typer av medier rekommenderas att utföras med användning av praktiskt uppmätta effektförbrukningsvärden. / Today's need for energy efficiency places high demands on the industrial sector, which is considered to be the largest energy consumer. Holmen AB is a pulp and paper producer. Pulp and paper production is an energy-intensive branch where pump applications consume large amounts of energy while playing a crucial role in the production process. This study was conducted to help the company investigate what energy and cost savings can be expected if the existing pump control method is changed. The purpose of the study was to develop an approach for estimating pump energy consumption, which would produce a basis for comparative analysis of energy consumption for different control methods. The study focuses mainly on centrifugal pumps, which dominate the industrial environment due to their robust construction, high efficiency, and relatively low maintenance needs. However, this study's approach can be used to assess different types of pumps and control modes as it is based on the fundamental fluid mechanics laws. At the beginning of the study, the key parameters that affect energy consumption in centrifugal pumps were identified to be later used in calculations. Pump control methods were discussed based on the existing literature and research. Estimation of energy consumption and costs was performed for two different control methods, throttle control, and frequency control. In the last stage of the study, two control methods were compared based on the energy consumption calculation to determine whether there is a potential for energy and cost savings when switching from throttle control to frequency control. The results show that usage of frequency control would lead to energy savings and, therefore, to savings in annual operating costs and LCC costs. The amount of the savings depends on the reduction in the rotational speed of the motor. The frequency control is most advantageous when there is a significant difference between the desired flow and the nominal flow in the system. But the potential reduction of motor and pump efficiency must be taken into consideration. A more detailed analysis of energy consumption for different flows and different types of pulp is recommended, with practically measured energy consumption values.

Over the past few years, there has been a surge in literature regarding the digital transformation. Its popularity derives from the tremendous potential it has proven in production companies, in previous studies. This has increased its attention among actors within the industrial business area. Despite this overwhelming popularity, the literature does not address the research area in relation to the slow-moving pulp and paper industry. At the same time, incumbent companies within the industry have proven to be incapable of adopting the digital transformation in the rapid pace of today’s volatile environment. This research therefore intends to investigate the crucial factors an incumbent company within the pulp and paper industry needs to adopt to achieve a higher absorption of novel digital trends.  In order to investigate the subject, a qualitative case study was applied to a company within the category. The material was retrieved through semi-structured interviews with relevant actors within the case company and analyzed through thematic analysis. This revealed nine clearly outlined themes of insufficient corporate infrastructure that emphasizes essential organizational capabilities. These findings suggest that there are a number of capabilities that leaders and decision-makers need to adopt in order for the organization to conduct a more efficient and sustainable approach of digital transformation. This research therefore proposes a framework with outlined leadership capabilities to consider in transformation initiatives, within the pulp and paper industry. The framework will help leaders in shaping the process of implementing and maintaining digital transformation. These capabilities stimulate the support activities, which are the surrounding procedures and activities that support the organization in transformation initiatives, and are imperative for an organization to possess within the given context. By reducing the ambiguity and resistance to change the framework will help leaders in improving the decision making of transformation initiatives. The ultimate goal is to establish a unified organizational vision, based on digital transformation, to strengthen the overall long-term sustainability. / Tidigare studier påvisar att digital transformation blivit ett allt vanligare forskningsområde. Detta på grund av de positiva effekter transformationen medfört inom ett flertal produktionsföretag. Konceptet har ökat uppmärksamheten inom industrisektorn, där det nu blivit allt vanligare att anamma digital transformation. Trots denna trend uppvisar befintlig litteratur en avsaknad av studier inom forskningsområdet, i relation till den långsamt rörliga kartong- och massaindustrin. Samtidigt påvisar etablerade företag inom industrin en brist på förmågan att anpassa sig till den digitala transformationen. Denna forskningsstudie syftar därför till att undersöka vilka faktorer som kan vara avgörande för ett företag inom kartong- och massaindustrin att anamma i strävan att uppnå en högre absorption av nya digitala trender. För att undersöka ämnet genomfördes en kvalitativ fallstudie hos ett företag inom kartong- och massaindustrin. Materialet erhölls via semistrukturerade intervjuer med relevanta aktörer inom fallföretaget och analyserades med hjälp av tematisk analys, vilket visade på nio tydliga teman i form av bristande infrastruktur. Detta resultat tyder på att ledare och beslutsfattare behöver besitta ett visst antal kvalifikationer för att organisationen ska kunna uppnå en mer effektiv och hållbar digital transformation. Denna studie har därför upprättat ett tydligt ramverk med definierade kvalifikationer som ledare bör eftersträva vid digital transformation inom kartong- och massaindustrin. Ramverket är avsett att användas som stöd för ledare vid implementering och upprätthållande av transformativa initiativ. Genom att stimulera viktiga stödfunktioner med hjälp av dessa kvalifikationer kan den organisatoriska tvetydigheten och acceptansen för sådana initiativ öka. Det ultimata målet är att etablera en enhetlig organisatorisk vision, baserat på digital transformation, för att stärka den övergripande långsiktiga hållbarheten.

En förväntad ökning av jordens befolkning ställer den redan ökande fiberkonsumtionen på sin spets. Bomull är en av de mest frekvent använda textilfibrerna men dess vatten- och kemikalieanvändning i framställningsprocessen har lett till förödande konsekvenser för människa och miljö. Flera alternativa, hållbara fibrer behöver därmed introduceras på marknaden. Garn av papper från råvaran abacá har länge använts till textila ändamål till följd av dess goda mekaniska egenskaper. På senare år har intresset för fibern ökat främst på grund av dess miljömässiga fördelar i jämförelse med bomull. Garn av papper är dock styvt och känns strävt mot huden. För att vidga pappersgarnets användningsområden måste därför dess taktila egenskaper förbättras genom någon typ av behandling. Textilproduktion är kemikaliekrävande och flertalet av kemikalierna som används är miljö- och hälsofarliga. Det är därför av intresse att hitta en mekanisk metod för mjukgöring snarare än en kemisk. En sådan mjukgöring har därav utvecklats och undersökts inom projektets ramar. Mjukgöringen är en smärglingsbehandling i garnform där garnet leds genom en bladspännare utrustad med två sandpapper som smärgeldukar. Behandlingen ämnar öka antalet utstickande fiberändar och på så vis efterlikna känslan av ett stapelfibergarn. Genom att garnet behandlas redan i garnstadiet kan det sedan användas till valfri textil konstruktionsteknik. För att undersöka effekten av smärglingsbehandlingen har studien delats in i två delar. Den ena delen undersöker två klassiska denimvävar av 100 % papper där väftgarnet i den ena väven har smärglats en gång medan väftgarnet i den andra är obehandlat. Kawabata Evaluation System (KES) har använts för att objektivt analysera vävarnas taktila egenskaper, alltså hur de känns vid beröring. För att undersöka hur vävens ytstruktur förändrats till följd av behandlingen har provkropparna fotograferats i svepelektronmikroskop (SEM) och ljusmikroskop. Studiens andra del undersöker effekten av upprepade smärglingsbehandlingar på garn. Pappersgarner som behandlats mellan noll och fem gånger undersöks dels gällande dess mekaniska egenskaper men även visuellt i SEM och med hjälp av ljusmikroskop. Behandlingen förväntas minska garnets styrka. För att kontrollera om de behandlade garnerna är tillräckligt starka för att användas i en industriell vävprocess trots den mekaniska degraderingen jämfördes deras styrka med ett referensgarn av bomull. Majoriteten av resultaten från KES-testerna visar på att det inte är någon skillnad mellan en obehandlad väv och en väv vars väftgarn är smärglat en gång. Den behandlade väven är dock lättare att komprimera och har en större initial tjocklek än den obehandlade väven. Detta tyder på att smärglingen kan ha ändrat garnernas diameter vilket resulterat i högre invävning och därmed ökad vikt och tjocklek. Den visuella undersökningen av garnerna i ljusmikroskop pekar mot ett ökat antal utstickande fiberändar i takt med ökat antal behandlingar. Dock är skillnaden mellan det osmärglade garnet och det garn som enbart smärglats en gång liten. Dragprovning av garn visar att det pappersgarn som smärglats fem gånger har signifikant lägre brottkraft än de övriga pappersgarnerna men är starkare än referensgarnet i bomull. Detta styrker förväntningen om att smärgling försämrar styrkan på garnet men visar också att de behandlade garnerna, trots den minskade styrkan, bör vara tillräckligt starka för att användas som väftgarn i maskinell vävning. Fiberändarnas effekt i en denimväv behöver undersökas vidare för att en slutsats kring hur de påverkar den taktila komforten ska kunna dras. Metoden för garnsmärgling är i sin initiala fas och flera parametrar behöver undersökas närmare innan metoden skulle kunna implementeras på industriell skala som en metod för mjukgöring av pappersgarn med syfte att främja den framtida fibermångfalden. / An expected population increase and rising consumption of textile fibres creates a demand for both new materials and processes. Cotton is one of the most frequently used fibres but its use is resource intensive both in terms of water and chemical agents. To meet these demands a range of alternative, sustainable fibres need to be developed and introduced into the market. Due to its good mechanical properties paper yarns produced from the abacá plant have long been used in textile applications. In recent years it has also garnered increased interest as a result of its environmental benefits in comparison to cotton. However, paper yarns tend to be stiff and feel coarse in contact with skin. In order for paper yarns to have larger fields of use its tactile qualities must therefore be improved. The production of textiles is generally reliant on the use of chemicals that in varying degree pose threats both to human health and the environment as a whole. It would therefore be beneficial to develop a method for the softening of paper yarns that is based on a mechanical approach, rather than a chemical one. In this project a mechanical method of softening paper yarns has been developed and tested. The softening process is an altered approach to conventional emery grinding and is performed on yarn rather than fabric. The yarn is guided through a leaf tensioner fitted with two sand papers with the purpose to increase the number of protruding fibre ends, thereby reproducing the feel of staple fibre yarns. In order to investigate the effects of the emery grinding two classical denim weaves were produced from 100 % paper yarn. The weft yarn in one of the weaves was emery ground once while the other was left untreated. Kawabata Evaluation System (KES) was used to objectively analyze the tactile qualities of the differently treated weaves. In addition to KES-tests Scanning Electron Microscopy and light microscopy was utilized for a visual analysis. Since it would also be of interest to study the effects of repeated treatments, yarn treated up to five times was inspected both visually and mechanically. The emery grinding process is expected to decrease the strength of the yarn. To check whether the emery ground yarns were strong enough to be used in an industrial weaving process, its strength was compared to a cotton yarn previously used as a weft yarn in a denim weave. Results from KES show no significant changes concerning the majority of parameters tested on the weaves. The treated weave is however easier to compress and presents an increase in initial thickness when compared to the untreated one. This indicates that the emery grinding may have altered the yarns diameter resulting in a higher crimp in the weave causing an increase in the weight and thickness of the fabric. The visual inspection of the yarns using a digital microscope point to an increase in protruding fibre ends as the number of treatments increase. The difference between untreated paper yarn and yarn that had been emery ground once was however small. The tensile test shows that yarn that had been treated five times had a significantly lower tensile strength compared to the other paper yarns but was still stronger than the cotton yarn. This indicates that emery grinding does indeed decrease the tensile strength of the paper yarn, but that it still should be strong enough to be used in industrial weaving. Paper yarn treated more than once would have to be studied further in order to come to a conclusion about their impact on the tactile comfort of the weave. The method of emery grinding is in its initial phase and a number of parameters can be assumed to have an effect on the results of the process. In the interest of creating more diversity in textile fibres the effects of these parameters would all have to be explored before this method can be implemented on an industrial scale for the softening of paper yarns.

This doctoral thesis consists of three essays. In the first essay I investigate the presence of productivity convergence in eight regional pulp and paper industries of U.S. and Canada over the period of 1971-2005. Expectation of productivity convergence in the pulp and paper industries of Canadian provinces and of the states of its southern neighbour is high since they are trading partners with fairly high level of exchanges in both pulp and paper products. Moreover, they share a common production technology that changed very little over the last century. I supplement the North-American regional data with national data for two Nordic countries, Finland and Sweden, which provides a scope to compare the productivity performances of four leading players in global pulp and paper industry. I find evidence in favour of the catch-up hypothesis among the regional pulp and paper industries of U.S. and Canada in my sample. The growth performance is at the advantage of Canadian provinces relative to their U.S. counterparts. However, it is not good enough to surpass the growth rates of this industry in the two Nordic countries. It is well-known that econometric productivity estimation using flexible functional forms often encounter violations of curvature conditions. However, the productivity literature does not provide any guidance on the selection of appropriate functional forms once they satisfy the theoretical regularity conditions. The second chapter of my thesis provides an empirical evidence that imposing local curvature conditions on the flexible functional forms affect total factor productivity (TFP) estimates in addition to the elasticity estimates. Moreover, I use this as a criterion for evaluating the performances of three widely used locally flexible cost functional forms - the translog (TL), the Generalized Leontief (GL), and the Normalized Quadratic (NQ) - in providing TFP estimates. Results suggest that the NQ model performs better than the other two functional forms in providing TFP estimates. The third essay capitalizes on newly available high frequency energy consumption data from commercial buildings in the District of Columbia (DC) to provide novel insights on the realized energy use impacts of energy efficiency standards in commercial buildings. Combining these data with hourly weather data and information on tenancy contract structure I evaluate the impacts of energy standards, contractual structure of utility bill payments, and energy star labeling on account level electricity consumption. Using this unique panel dataset, the analysis takes advantage of detailed building-level characteristics and the heterogeneity in the building age distribution, resulting in buildings constructed before and after mandatory energy standards came into effect. Estimation results suggest that in commercial buildings constructed under a code, electricity consumption is lower by about 0.48 kWh per cooling degree hour. When tenants pay for their own utilities, consumption is lower by 0.82 kWh per cooling degree hour. The Energy Star effect is a 0.31 kWh reduction per cooling degree hour. Finally, peak savings for all three variables of interest occur at 2pm in the summer months, whereas peak summer marginal prices at DC's local electric utility occur at 5pm.

The advancements in Artificial Intelligence (AI) have received large attention in recent years and increased awareness has led to massive societal benefits and new opportunities for industries able to capitalize on these emerging technologies. The pulp and paper industry is going through one of the most considerable transformations into Industry 4.0. Integrating AI technology in the manufacturing process of the pulp and paper industry has shown great potential, but there are uncertainties which direction companies are heading. This study is an investigation of the pulp and paper industry in collaboration with IBM that aims to fill a gap between academia and the progress companies are making. More specifically, this thesis is a multiple case study of the current state and barriers of AI technology in the Swedish pulp and paper industry, the future trends and expectations of AI and the way organizations are managing AI initiatives Semi-structured interviews were conducted with 11 participants from three perspectives and the data was thematically coded. Our analysis shows that the use of AI varies, and companies are primarily experimenting with a still immature technology. Several trends and areas with future potential were identified and it was shown that digital innovation management is highly regarded. We conclude that there are several barriers hindering further use of AI. However, continued progress with AI will provide large benefit long term in areas such as predictive maintenance and process optimization. Several measures taken to support initiatives with AI were identified and discussed. We encourage managers to take appropriate actions in the continued work toward AI integration and encourage further research in the area of potential reworks in R&D. / Framgångarna inom Artificiell Intelligens (AI) har fått stor uppmärksamhet de senaste åren och ökad medvetenhet har lett till stora fördelar för samhället liksom nya möjligheter för industrier som tar vara på dessa nya teknologier. Pappers- och massa industrin genomgår en av de mest omfattande transformationerna mot Industri 4.0. Integreringen av AI-teknologi i industrins tillverkningsprocesser has visat stor potential, men också osäkerhet kring vilken riktning företag är på väg mot. Denna studie är en undersökning av den svenska pappers- och massaindustrin, i samarbete med IBM, som syftar till att minska gapet mellan akademin och framstegen företag inom industrin tar. Mer specifikt är denna uppsats en kombinerad fallstudie av det nuvarande läget, barriärerna till AI-teknik i den svenska pappers- och massa industrin, de framtida trenderna och förväntningarna på AI och metoderna företag använder för att stötta AI-initiativ. Semi-strukturerade intervjuer genomfördes med 11 deltagare från tre olika perspektiv och datan var tematiskt kodad. Vår analys visar att användning av AI varierar och företag experimenterar huvudsakligen med omogen teknik. Flera trender och områden med potential för framtiden identifierades och det visades att digital innovationshantering är högt ansedd. Vi sammanfattar med att det finns flera barriärer som hindrar fortsatt användning av AI. Fortsatt arbete med AI-tekniken kommer leda till stora fördelar på lång sikt inom områden som prediktivt underhåll och fortsatt processoptimering. Flera åtgärder för att stötta AI-initiativ var identifierade och diskuterades. Vi uppmuntrar industrin att genomföra lämpliga åtgärder i det fortsatta arbetet mot AI-integration och uppmuntrar fortsatt forskning inom potentiella omstruktureringar inom FoU.