Specifying Reuse Interfaces for Task-Oriented Framework Specialization

Reuse of existing carefully designed and tested software improves the quality of new software systems and reduces their development costs. Object-oriented frameworks provide an established means for software reuse on the levels of both architectural design and concrete implementation. Unfortunately, due to frame-works complexity that typically results from their flexibility and overall abstract nature, there are severe problems in using frameworks. Patterns are generally accepted as a convenient way of documenting frameworks and their reuse interfaces. In this thesis it is argued, however, that mere static documentation is not enough to solve the problems related to framework usage. Instead, proper interactive assistance tools are needed in order to enable system-atic framework-based software production. This thesis shows how patterns that document a framework s reuse interface can be represented as dependency graphs, and how dynamic lists of programming tasks can be generated from those graphs to assist the process of using a framework to build an application. This approach to framework specialization combines the ideas of framework cookbooks and task-oriented user interfaces. Tasks provide assistance in (1) cre-ating new code that complies with the framework reuse interface specification, (2) assuring the consistency between existing code and the specification, and (3) adjusting existing code to meet the terms of the specification. Besides illustrating how task-orientation can be applied in the context of using frameworks, this thesis describes a systematic methodology for modeling any framework reuse interface in terms of software patterns based on dependency graphs. The methodology shows how framework-specific reuse interface specifi-cations can be derived from a library of existing reusable pattern hierarchies. Since the methodology focuses on reusing patterns, it also alleviates the recog-nized problem of framework reuse interface specification becoming complicated and unmanageable for frameworks of realistic size. The ideas and methods proposed in this thesis have been tested through imple-menting a framework specialization tool called JavaFrames. JavaFrames uses role-based patterns that specify a reuse interface of a framework to guide frame-work specialization in a task-oriented manner. This thesis reports the results of cases studies in which JavaFrames and the hierarchical framework reuse inter-face modeling methodology were applied to the Struts web application frame-work and the JHotDraw drawing editor framework.

Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

ISO 13567 - The Proposed International Standard for Structuring Layers in Computer Aided Building Design

Layering is a widely used method for structuring data in CAD-models. During the last few years national standardisation organisations, professional associations, user groups for particular CAD-systems, individual companies etc. have issued numerous standards and guidelines for the naming and structuring of layers in building design. In order to increase the integration of CAD data in the industry as a whole ISO recently decided to define an international standard for layer usage. The resulting standard proposal, ISO 13567, is a rather complex framework standard which strives to be more of a union than the least common denominator of the capabilities of existing guidelines. A number of principles have been followed in the design of the proposal. The first one is the separation of the conceptual organisation of information (semantics) from the way this information is coded (syntax). The second one is orthogonality - the fact that many ways of classifying information are independent of each other and can be applied in combinations. The third overriding principle is the reuse of existing national or international standards whenever appropriate. The fourth principle allows users to apply well-defined subsets of the overall superset of possible layernames. This article describes the semantic organisation of the standard proposal as well as its default syntax. Important information categories deal with the party responsible for the information, the type of building element shown, whether a layer contains the direct graphical description of a building part or additional information needed in an output drawing etc. Non-mandatory information categories facilitate the structuring of information in rebuilding projects, use of layers for spatial grouping in large multi-storey projects, and storing multiple representations intended for different drawing scales in the same model. Pilot testing of ISO 13567 is currently being carried out in a number of countries which have been involved in the definition of the standard. In the article two implementations, which have been carried out independently in Sweden and Finland, are described. The article concludes with a discussion of the benefits and possible drawbacks of the standard. Incremental development within the industry, (where ”best practice” can become ”common practice” via a standard such as ISO 13567), is contrasted with the more idealistic scenario of building product models. The relationship between CAD-layering, document management product modelling and building element classification is also discussed.

On the Benefits and Problems of the Object-Oriented Paradigm including a Finnish Study

Several researchers are of the opinion that there are many benefits in using the object-oriented paradigm in information systems development. If the object-oriented paradigm is used, the development of information systems may, for example, be faster and more efficient. On the other hand, there are also several problems with the paradigm. For example, it is often considered complex, it is often difficult to make use of the reuse concept and it is still immature in some areas. Although there are several interesting features in the object-oriented paradigm, there is still little comprehensive knowledge of the benefits and problems associated with it. The objective of the following study was to investigate and to gain more understanding of the benefits and problems of the object-oriented paradigm. A review of previous studies was made and twelve benefits and twelve problems were established. These benefits and problems were then analysed, studied and discussed. Further a survey and some case studies were made in order to get some knowledge on what benefits and problems with the object-oriented paradigm Finnish software companies had experienced. One hundred and four companies answered the survey that was sent to all Finnish software companies with five or more employees. The case studies were made with six large Finnish software companies. The major finding was that Finnish software companies were exceptionally positive towards the object-oriented information systems development and had experienced very few of the proposed problems. Finally two models for further research were developed. The first model presents connections between benefits and the second between problems.

Biomassan energia-arvon nostaminen sekundäärilämmöllä kuivaamalla

Viime aikoina ilmastonmuutos, fossiilisten polttoaineiden väheneminen ja niiden hinnan nousu ovat lisänneet merkittävästi maailmanlaajuista kiinnostusta uusiutuviin energiavaroihin. Suomessa uusiutuvien energialähteiden käytössä on jo pitkään panostettu metsäteollisuuden sivutuotevirtana tuottamaan puuperäiseen biomassaan, jota metsäteollisuus käyttää energiantuotantoonsa. Metsäteollisuuden jätevesien käsittelyssä syntyy erilaisia lietteitä, jotka joko uusiokäytetään tai hävitetään polttamalla tai sijoittamalla kaatopaikalle. Erityisesti biolietteiden uusiokäyttö on hankalaa ja kaatopaikkasijoitus tulevaisuudessa mahdotonta tai ainakin kustannuksiltaan kohtuutonta. Käytännössä liete hävitetään polttamalla ja kuivaamalla siitä tulee polttoaine. Lietteiden energiakäyttö on järkevin tapa hävittää jäteliete. Lietteiden korkean vesipitoisuuden vuoksi ne tulee kuitenkin kuivata ennen polttoa. Lietteen kuivaaminen sekundäärienergiavirralla eli metsäteollisuusprosesseissa sivutuotteena muodostuvalla ns. hukkalämmöllä lisää lietteen poltosta saatavaa energiamäärää ja korvaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää lietteen kuivaukseen optimaalisin kuoren ja lietteen seossuhde eri kuivausparametrejä vaihdellen. Kokeellinen työ aloitettiin rakentamalla energiatekniikan koehalliin laboratoriokokoluokan kiintopetikuivuri, jossa kuivumista tutkittiin puhaltamalla polttoainepedin läpi lämmitettyä ilmaa. Kuivattavina polttoaineina olivat kuoren ja lietteen seos tai pelkkä kuori ja liete erilaisilla massoilla ja erilaisilla prosenttisilla suhteilla ja erilaisissa lämpötiloissa. Kuivumiskäyrien määritys perustui massanmuutokseen. Koelaitteessa olivat anturit lämpötilan mittausta varten, jotta lämpötila saatiin säädettyä ja seurattua kokeen edellyttämällä tavalla. Lämpötilat ja painonmuutokset tallentuivat koetta tehdessä tietokoneelle. Kuivauskokeet osoittivat, että liete-kuori seos kuivuu hyvin kiintopedissä kun lietteen massaosuus seoksessa on korkeintaan 50 %. Lietteen massaosuuden ollessa tätä suurempi kuivaaminen ei enää ole tehokasta, mikä johtuu luultavasti ilman suuresta kanavoitumisesta kuivauspedissä. Kuorta kuivatessa lämpötilan nosto 50 °C:stä 70 °C:een oli huomattavasti tehokkaampaa kuin 70 °C:stä 90 °C:een, ajallisesti ero oli noin kaksinkertainen.

Compression of Weighted Graphs

We propose to compress weighted graphs (networks), motivated by the observation that large networks of social, biological, or other relations can be complex to handle and visualize. In the process also known as graph simplication, nodes and (unweighted) edges are grouped to supernodes and superedges, respectively, to obtain a smaller graph. We propose models and algorithms for weighted graphs. The interpretation (i.e. decompression) of a compressed, weighted graph is that a pair of original nodes is connected by an edge if their supernodes are connected by one, and that the weight of an edge is approximated to be the weight of the superedge. The compression problem now consists of choosing supernodes, superedges, and superedge weights so that the approximation error is minimized while the amount of compression is maximized. In this paper, we formulate this task as the 'simple weighted graph compression problem'. We then propose a much wider class of tasks under the name of 'generalized weighted graph compression problem'. The generalized task extends the optimization to preserve longer-range connectivities between nodes, not just individual edge weights. We study the properties of these problems and propose a range of algorithms to solve them, with dierent balances between complexity and quality of the result. We evaluate the problems and algorithms experimentally on real networks. The results indicate that weighted graphs can be compressed efficiently with relatively little compression error.