Optimointimenetelmän kehittäminen keskipakopumpputuotesarjan kustannustehokkuuden parantamiseksi

Abstract

Pariisin ilmastosopimuksessa määritettyjen ympäristötavoitteiden saavuttamiseksi yritysten on harjoitettava vastuullista ja kestävää tuotekehitystä. Yksi keino edistää Pariisin sopimuksen tavoitteita on tuotelukumääriltään ja valmistuskustannuksiltaan optimaalisten tuotesarjojen kehitys. Tuotelukumääriltään tai valmistuskustannuksiltaan liian suurien tuotesarjojen ylläpito on ympäristölle haitallista ja yrityksille kustannustehotonta. Yritykset voivat saada kilpailullista etua optimoimalla tuotesarjoja kustannus- tai lukumääräpainotteisesti.

Tutkimuksen päätavoitteena oli kehittää menetelmä keskipakopumpputuotesarjan monitavoiteoptimointiin. Optimointimenetelmä hyödyntää geneettistä algoritmia optimaalisen hydrauliikkalukumäärän laskemiseen tietyn suorituskykyalueen sisällä. Kohdeyrityksen tavoite on parantaa olemassa olevan tuotesarjan kustannustehokkuutta ja laskea sen hiilijalanjälkeä.

Tutkimus on rajattu vettä pumppaavan keskipakopumpputuotesarjan optimointiin. Tuotesarjan hydrauliikkojen lukumäärä optimoidaan juoksupyörän halkaisijaa ja pyörimisnopeutta muuttamalla. Optimoinnin rajoitteena käytetään alkuperäisen pumpputuotesarjan suorituskykyaluetta.

Työn tutkimusmenetelminä käytetään laajaa kirjallisuuskatsausta ja kokeellista osuutta. Käytettävä kirjallisuus perustuu keskipakopumppujen ja optimoinnin teorioihin. Työn kokeellinen osuus sisältää optimointimenetelmän koodaamisen ja validoinnin. Työn tuloksena syntyvää optimointimenetelmää voidaan käyttää olemassa olevien pumpputuotesarjojen optimoin-tiin ja uuden pumpputuotesarjan kehitystyössä.

To achieve the environmental goals set out in the Paris Climate Change Agreement, companies must pursue responsible and sustainable product development. One way to promote the goals of the Paris Agreement is through the development of product series that are optimal in terms of product quantity and manufacturing costs. Maintaining product series that are large in terms of product quantity or manufacturing costs is harmful to the environment and cost inefficient for companies. Companies can gain competitive advantage by optimizing product series on a cost or a quantity basis.

The main objective of this study was to develop a multi-objective optimization method for centrifugal pump product series. The optimization method uses a genetic algorithm to solve the optimal quantity of hydraulics within a given performance range. Target company’s goal is to improve the cost-effectiveness of the existing product line and reduce its carbon footprint.

The study is limited to optimizing a centrifugal pump product line designed to pump water. The quantity of the hydraulics in the product line is optimized by changing the impeller diameter and the rotational speed. The performance range of an existing pump product series is used as a constraint in the optimization.

The used research methods include an extensive literature review and an experimental part. Literature is based on the theory of centrifugal pumps and optimization. The experimental part of the study includes the coding and validation of the optimization method. The resulting optimization method can be used to optimize existing pump product series and to develop a new pump product series.