Jatkuvavaletun teräksen leikkaussuunnitelman optimointi

Teollisuuden tuotannon eri prosessien optimointi on hyvin ajankohtainen aihe. Monet ohjausjärjestelmät ovat ajalta, jolloin tietokoneiden laskentateho oli hyvin vaatimaton nykyisiin verrattuna. Työssä esitetään tuotantoprosessi, joka sisältää teräksen leikkaussuunnitelman muodostamisongelman. Valuprosessi on yksi teräksen valmistuksen välivaiheita. Siinä sopivaan laatuun saatettu sula teräs valetaan linjastoon, jossa se jähmettyy ja leikataan aihioiksi. Myöhemmissä vaiheissa teräsaihioista muokataan pienempiä kokonaisuuksia, tehtaan lopputuotteita. Jatkuvavaletut aihiot voidaan leikata tilauskannasta riippuen monella eri tavalla. Tätä varten tarvitaan leikkaussuunnitelma, jonka muodostamiseksi on ratkaistava sekalukuoptimointiongelma. Sekalukuoptimointiongelmat ovat optimoinnin haastavin muoto. Niitä on tutkittu yksinkertaisempiin optimointiongelmiin nähden vähän. Nykyisten tietokoneiden laskentateho on kuitenkin mahdollistanut raskaampien ja monimutkaisempien optimointialgoritmien käytön ja kehittämisen. Työssä on käytetty ja esitetty eräs stokastisen optimoinnin menetelmä, differentiaalievoluutioalgoritmi. Tässä työssä esitetään teräksen leikkausoptimointialgoritmi. Kehitetty optimointimenetelmä toimii dynaamisesti tehdasympäristössä käyttäjien määrittelemien parametrien mukaisesti. Työ on osa Syncron Tech Oy:n Ovako Bar Oy Ab:lle toimittamaa ohjausjärjestelmää.

Peso problem anddevaluation expectations: Evidence from Latin America

Tämän tutkielman tavoitteena on tutkia peso-ongelmaa sekä devalvaatio-odotuksia seuraavissa Latinalaisen Amerikan maissa: Argentiina, Brasilia, Costa Rica, Uruguay ja Venezuela. Lisäksi tutkitaan, onko peso-ongelmalla mahdollista selittää korkojen epäsäännöllistä käyttäytymistä ennen todellisen devalvaation tapahtumista. Jotta näiden tutkiminen olisi mahdollista, lasketaan markkinoiden odotettu devalvaation todennäköisyys tutkittavissa maissa. Odotettu devalvaation todennäköisyys lasketaan aikavälillä tammikuusta 1996 joulukuuhun 2006 käyttäen kahta erilaista mallia. Korkoero-mallin mukaan maiden välisestä korkoerosta on mahdollista laskea markkinoiden devalvaatio-odotukset. Toiseksi, Probit-mallissa käytetään useita makrotaloudellisia tekijöitä selittävinä muuttujina laskettaessa odotettua devalvaation todennäköisyyttä. Lisäksi tutkitaan, miten yksittäisten makrotaloudellisten muuttujien kehitys vaikuttaa odotettuun devalvaation todennäköisyyteen. Empiiriset tulokset osoittavat, että tutkituissa Latinalaisen Amerikan maissa oli peso-ongelma aikavälillä tammikuusta 1996 joulukuuhun 2006. Korkoero-mallin tulosten mukaan peso-ongelma löytyi kaikista muista tutkituista maista lukuun ottamatta Argentiinaa. Vastaavasti Probit-mallin mukaan peso-ongelma löytyi kaikista tutkituista maista. Tulokset osoittavat myös, että korkojen epäsäännöllinen kehitys ennen varsinaista devalvaatiota on mahdollista selittää peso-ongelmalla. Probit-mallin tulokset osoittavat lisäksi, että makrotaloudellisten muuttujien kehityksellä ei ole mitään tiettyä kaavaa liittyen siihen, kuinka ne vaikuttavat markkinoiden devalvaatio-odotuksiin Latinalaisessa Amerikassa. Pikemmin vaikutukset näyttävät olevan maakohtaisia.

Studies on integrating kinematic design method with mechanical systems simulation techniques

Theultimate goal of any research in the mechanism/kinematic/design area may be called predictive design, ie the optimisation of mechanism proportions in the design stage without requiring extensive life and wear testing. This is an ambitious goal and can be realised through development and refinement of numerical (computational) technology in order to facilitate the design analysis and optimisation of complex mechanisms, mechanical components and systems. As a part of the systematic design methodology this thesis concentrates on kinematic synthesis (kinematic design and analysis) methods in the mechanism synthesis process. The main task of kinematic design is to find all possible solutions in the form of structural parameters to accomplish the desired requirements of motion. Main formulations of kinematic design can be broadly divided to exact synthesis and approximate synthesis formulations. The exact synthesis formulation is based in solving n linear or nonlinear equations in n variables and the solutions for the problem areget by adopting closed form classical or modern algebraic solution methods or using numerical solution methods based on the polynomial continuation or homotopy. The approximate synthesis formulations is based on minimising the approximation error by direct optimisation The main drawbacks of exact synthesis formulationare: (ia) limitations of number of design specifications and (iia) failure in handling design constraints- especially inequality constraints. The main drawbacks of approximate synthesis formulations are: (ib) it is difficult to choose a proper initial linkage and (iib) it is hard to find more than one solution. Recentformulations in solving the approximate synthesis problem adopts polynomial continuation providing several solutions, but it can not handle inequality const-raints. Based on the practical design needs the mixed exact-approximate position synthesis with two exact and an unlimited number of approximate positions has also been developed. The solutions space is presented as a ground pivot map but thepole between the exact positions cannot be selected as a ground pivot. In this thesis the exact synthesis problem of planar mechanism is solved by generating all possible solutions for the optimisation process ¿ including solutions in positive dimensional solution sets - within inequality constraints of structural parameters. Through the literature research it is first shown that the algebraic and numerical solution methods ¿ used in the research area of computational kinematics ¿ are capable of solving non-parametric algebraic systems of n equations inn variables and cannot handle the singularities associated with positive-dimensional solution sets. In this thesis the problem of positive-dimensional solutionsets is solved adopting the main principles from mathematical research area of algebraic geometry in solving parametric ( in the mathematical sense that all parameter values are considered ¿ including the degenerate cases ¿ for which the system is solvable ) algebraic systems of n equations and at least n+1 variables.Adopting the developed solution method in solving the dyadic equations in direct polynomial form in two- to three-precision-points it has been algebraically proved and numerically demonstrated that the map of the ground pivots is ambiguousand that the singularities associated with positive-dimensional solution sets can be solved. The positive-dimensional solution sets associated with the poles might contain physically meaningful solutions in the form of optimal defectfree mechanisms. Traditionally the mechanism optimisation of hydraulically driven boommechanisms is done at early state of the design process. This will result in optimal component design rather than optimal system level design. Modern mechanismoptimisation at system level demands integration of kinematic design methods with mechanical system simulation techniques. In this thesis a new kinematic design method for hydraulically driven boom mechanism is developed and integrated in mechanical system simulation techniques. The developed kinematic design method is based on the combinations of two-precision-point formulation and on optimisation ( with mathematical programming techniques or adopting optimisation methods based on probability and statistics ) of substructures using calculated criteria from the system level response of multidegree-of-freedom mechanisms. Eg. by adopting the mixed exact-approximate position synthesis in direct optimisation (using mathematical programming techniques) with two exact positions and an unlimitednumber of approximate positions the drawbacks of (ia)-(iib) has been cancelled.The design principles of the developed method are based on the design-tree -approach of the mechanical systems and the design method ¿ in principle ¿ is capable of capturing the interrelationship between kinematic and dynamic synthesis simultaneously when the developed kinematic design method is integrated with the mechanical system simulation techniques.

Patents in the Information and Communications Technology Sector - Development Trends, Problem Areas and Pressures for Change

The patent system was created for the purpose of promoting innovation by granting the inventors a legally defined right to exclude others in return for public disclosure. Today, patents are being applied and granted in greater numbers than ever, particularly in new areas such as biotechnology and information andcommunications technology (ICT), in which research and development (R&D) investments are also high. At the same time, the patent system has been heavily criticized. It has been claimed that it discourages rather than encourages the introduction of new products and processes, particularly in areas that develop quickly, lack one-product-one-patent correlation, and in which theemergence of patent thickets is characteristic. A further concern, which is particularly acute in the U.S., is the granting of so-called 'bad patents', i.e. patents that do not factually fulfil the patentability criteria. From the perspective of technology-intensive companies, patents could,irrespective of the above, be described as the most significant intellectual property right (IPR), having the potential of being used to protect products and processes from imitation, to limit competitors' freedom-to-operate, to provide such freedom to the company in question, and to exchange ideas with others. In fact, patents define the boundaries of ownership in relation to certain technologies. They may be sold or licensed on their ownor they may be components of all sorts of technology acquisition and licensing arrangements. Moreover, with the possibility of patenting business-method inventions in the U.S., patents are becoming increasingly important for companies basing their businesses on services. The value of patents is dependent on the value of the invention it claims, and how it is commercialized. Thus, most of them are worth very little, and most inventions are not worth patenting: it may be possible to protect them in other ways, and the costs of protection may exceed the benefits. Moreover, instead of making all inventions proprietary and seeking to appropriate as highreturns on investments as possible through patent enforcement, it is sometimes better to allow some of them to be disseminated freely in order to maximize market penetration. In fact, the ideology of openness is well established in the software sector, which has been the breeding ground for the open-source movement, for instance. Furthermore, industries, such as ICT, that benefit from network effects do not shun the idea of setting open standards or opening up their proprietary interfaces to allow everyone todesign products and services that are interoperable with theirs. The problem is that even though patents do not, strictly speaking, prevent access to protected technologies, they have the potential of doing so, and conflicts of interest are not rare. The primary aim of this dissertation is to increase understanding of the dynamics and controversies of the U.S. and European patent systems, with the focus on the ICT sector. The study consists of three parts. The first part introduces the research topic and the overall results of the dissertation. The second part comprises a publication in which academic, political, legal and business developments that concern software and business-method patents are investigated, and contentiousareas are identified. The third part examines the problems with patents and open standards both of which carry significant economic weight inthe ICT sector. Here, the focus is on so-called submarine patents, i.e. patentsthat remain unnoticed during the standardization process and then emerge after the standard has been set. The factors that contribute to the problems are documented and the practical and juridical options for alleviating them are assessed. In total, the dissertation provides a good overview of the challenges and pressures for change the patent system is facing,and of how these challenges are reflected in standard setting.

Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamon lietteiden vaihtoehtoiset käsittelymenetelmät.

Työ on tehty osana ympäristöklusterin tutkimusohjelmaa "Materiaalivirrat ja energiankäyttö metsäteollisuusintegraatissa ja niihin liittyvät toimintastrategiat ympäristövaikutuslähtöisesti". Juha Räsänen on tehnyt metsäteollisuuden sivuainevirroista projektissa perusselvityksen, joka on tämän työn pohjana. Työn tavoitteena on ollut selvittää neljän itäsuomalaisen metsäteollisuusintegraatin tapauksissa vaihtoehtoisten lietteenkäsittelymenetelmien tekninen ja taloudellinen soveltuvuus nykyiseen käsittelyyn verrattuna. Tutkimuksessa hyödynnettiin aikaisempia tutkimustuloksia ja eri laitevalmistajien ja metsäteollisuusintegraattien kokemuksia. Työssä esitettäviä arvioita voidaan hyödyntää myös sektoritasolla. Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamon lietteistä käsiteltävyyden kannalta vaativin on bioliete, jonka osuuden kasvaessa perinteinen mekaaninen puristaminen ja poltto vaikeutuvat useilla tehtailla merkittävästikin nykyään ja lähivuosina. Polton ongelmat ja niistä aiheutuva ajoittainen aumakompostointitarve voivat puoltaa joko sekalietteen termistä tai biotermistä kuivausta ennen polttamista. Toinen tapa ratkaista lieteongelma on käsitellä bio- ja primäärilietteet erikseen. Biolietteen lipeälinjakäsittelyssä liete lingotaan, käsitellään mustalipeällä, haihdutetaan ja poltetaan soodakattilassa. Bioliete voidaan myös mädättää ja käsitellä sen jälkeen perinteisessä mekaanisessa puristuksessa. Kaikki käsitellyt menetelmät ovat teknisesti toteutettavissa, kunhan tietyt prosessireunaehdot täyttyvät. Vaihtoehtoiset käsittelymenetelmät vähentävät lietteen jäteluonnetta, mutta vastaavasti kustannukset lisääntyvät usein merkittävästi. Menetelmien käytöstä aiheutuvat integraatin puhdistamolietteen käsittelyn kokonaiskustannukset laskettiin työn osana olevalla taulukkolaskentasovelluksella laitetoimittajien budjettitarjouksia hyödyntäen. Biolietteen poltto soodakattilassa tarjoaa kustannusten kannalta houkuttelevimman ratkaisun. Työhön sisältyvää laskentamenettelyä voidaan soveltaa periaatteessa minkä tahansa metsäteollisuusintegraatin tapaukseen.

Measurement Problems and Problem-Solving in Kraft Pulping

Tämän työn tarkoituksena on koota yhteen selluprosessin mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat ongelmien ratkaisemiseksi. Pääpaino on online-mittaustekniikoissa. Työ koostuu kolmesta osasta. Ensimmäinen osa on kirjallisuustyö, jossa esitellään nykyaikaisen selluprosessin perusmittaukset ja säätötarpeet. Mukana on koko kuitulinja puunkäsittelystä valkaisuun ja kemikaalikierto: haihduttamo, soodakattila, kaustistamo ja meesauuni. Toisessa osassa mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat on koottu yhteen ”tiekartaksi”. Tiedot on koottu vierailemalla kolmella suomalaisella sellutehtaalla ja haastattelemalla laitetekniikka- ja mittaustekniikka-asiantuntijoita. Prosessikemian paremmalle ymmärtämiselle näyttää haastattelun perusteella olevan tarvetta, minkä vuoksi konsentraatiomittaukset on valittu jatkotutkimuskohteeksi. Viimeisessä osassa esitellään mahdollisia mittaustekniikoita konsentraatiomittausten ratkaisemiseksi. Valitut tekniikat ovat lähi-infrapunatekniikka (NIR), fourier-muunnosinfrapunatekniikka (FTIR), online-kapillaarielektroforeesi (CE) ja laserindusoitu plasmaemissiospektroskopia (LIPS). Kaikkia tekniikoita voi käyttää online-kytkettyinä prosessikehitystyökaluina. Kehityskustannukset on arvioitu säätöön kytketylle online-laitteelle. Kehityskustannukset vaihtelevat nollasta miestyövuodesta FTIR-tekniikalle viiteen miestyövuoteen CE-laitteelle; kehityskustannukset riippuvat tekniikan kehitysasteesta ja valmiusasteesta tietyn ongelman ratkaisuun. Työn viimeisessä osassa arvioidaan myös yhden mittausongelman – pesuhäviömittauksen – ratkaisemisen teknis-taloudellista kannattavuutta. Ligniinipitoisuus kuvaisi nykyisiä mittauksia paremmin todellista pesuhäviötä. Nykyään mitataan joko natrium- tai COD-pesuhäviötä. Ligniinipitoisuutta voidaan mitata UV-absorptiotekniikalla. Myös CE-laitetta voitaisiin käyttää pesuhäviön mittauksessa ainakin prosessikehitysvaiheessa. Taloudellinen tarkastelu pohjautuu moniin yksinkertaistuksiin ja se ei sovellu suoraan investointipäätösten tueksi. Parempi mittaus- ja säätöjärjestelmä voisi vakauttaa pesemön ajoa. Investointi ajoa vakauttavaan järjestelmään on kannattavaa, jos todellinen ajotilanne on tarpeeksi kaukana kustannusminimistä tai jos pesurin ajo heilahtelee eli pesuhäviön keskihajonta on suuri. 50 000 € maksavalle mittaus- ja säätöjärjestelmälle saadaan alle 0,5 vuoden takaisinmaksuaika epävakaassa ajossa, jos COD-pesuhäviön vaihteluväli on 5,2 – 11,6 kg/odt asetusarvon ollessa 8,4 kg/odt. Laimennuskerroin vaihtelee tällöin välillä 1,7 – 3,6 m3/odt asetusarvon ollessa 2,5 m3/odt.

Occlusal and dentofacial characteristics of the deciduous dentition and treatment effects of the eruption guidance appliance in the early mixed dentition

The aim of this investigation was to analyze the dental occlusion in the deciduous dentition, and the effects of orthodontic treatment carried out in the early mixed dentition with the eruption guidance appliance. The deciduous occlusion and craniofacial morphology of 486 children (244 girls and 242 boys) were investigated at the onset of the mixed dentition period (mean age 5.1 years, range 4.0-7.8 years). Treatment in the treatment group and follow-up in the control group were started when the first deciduous incisor was exfoliated (T1) and ended when all permanent incisors and first molars were fully erupted (T2). The mean age of the children was 5.1 years (SD 0.5) at T1 and 8.4 years (SD 0.5) at T2. Treatment was carried out with the eruption guidance appliance. Occlusal changes that took place in 167 children were compared with those of 104 untreated control children. Pre- and post-treatment cephalometric radiographs were taken, and the craniofacial morphology of 115 consecutively treated children was compared with that of 104 control children. The prevalence of malocclusion in the deciduous dentition was 68% or 93% depending on how the cut-off value between the acceptable and non-acceptable occlusal characteristic was defined. The early dentofacial features of children with distal occlusion, large overjet and deepbite differed from those with normal occlusion. However, the skeletal pattern of these three malocclusions showed considerable similarity each being characterized by a retrusive mandible, small maxillo-mandibular difference, convex profile, retrusive lower incisors, and large interincisal angle. In the treatment group, overjet and overbite decreased significantly from T1 to T2. Following treatment, a tooth-to-tooth contact was found in 99% of the treated children but only in 24% of the controls. A Class I molar relationship was observed in 90% of the children in the treatment group, and in 48% in the control group. Good alignment of the incisors was observed in 98% of the treated children, whereas upper crowding was found in 32% and lower crowding in 47% of the controls. A significant difference between the groups was found in the mandibular length, midfacial length and maxillo-mandibular differential. The occlusal correction, brought about by the eruption guidance appliance, was achieved mainly through changes in the dentoalveolar region of the mandible. In addition, the appliance seemed to enhance the growth of the mandible. Treatment in the early mixed dentition using the eruption guidance appliance is an effective method to normalize occlusion and reduce further need of orthodontic treatment. Only few spontaneous corrective changes can be expected without active intervention.

Design and Comparison оf Mixed Hinf/H2 Controller fоr АMB System

This master’s thesis is focused on the active magnetic bearings control, specifically the robust control. As carrying out of such kind of control used mixed H2/Hinf controller. So the goal of this work is to design it using Robust Control Toolbox™ in MATLAB and compare it performance and robustness with Hinf robust controller characteristics. But only one degree-of-freedom controller considered.

Influence of mixed fuels combustion on boiler operation

The aim of this work is to study the effect of different fuel mixtures on the operation of circulating fluidized bed (CFB) boiler. The applicability of heat balance modeling software IPSEpro to simulate CFB boiler operation is also investigated. The work discusses various types of boilers and methods of boiler operation. The fuel properties and the possible fuel influence on the boiler efficiency are described. Various biofuel types that are possible to use in combination with other fuels are presented. Some examples of the fuel mixtures use are given. A CFB boiler model has been constructed using IPSEpro and applied to analyze boiler operation outside design conditions. In the simulations, the effect of different load levels and moisture contents for the fuel mixture has been studied.