Cambium dynamics of Pinus sylvestris and Betula spp. in the northern boreal forest in Finland

Abstract

Red clover grown in a mixture with grasses : yield, persistence and dynamics of quality characteristics

Selostus: Puna-apilan pysyvyys apila-heinänurmessa sekä seosnurmen satoisuus ja laadun muutokset erilaisissa kasvuoloissa

Stand dynamics modelling approaches for multicohort management of eastern Canadian boreal forests

Abstract

Tislauskolonnin varopurkauksen laskeminen dynaamisen simuloinnin avulla

Työn tavoitteena oli tutkia tislauskolonnin dynamiikkaa ja dynaamista mallintamista simulointien avulla. Dynaamisen simulointimallin avulla selvitettiin pentaanin erotuskolonnin toimintaa poikkeus- ja häiriötilanteissa. Lisäksi pyrittiin arvioimaan työssä käytettyjen simulointiohjelmistojen soveltuvuutta tislauksen dynaamiseen simulointiin. Työn kirjallisuusosassa käsiteltiin tislauskolonnindynamiikan mallintamista matemaattisten mallien avulla sekä tislauskolonnimallin rakentamista simulointiohjelmistoon. Kirjallisuusosassa esiteltiin myös tislauskolonnin häiriötilanteita ja niiden aiheuttamia varopurkaustapauksia. Tämän lisäksi kirjallisuusosassa käytiin läpi tislauskolonnin varoventtiilien mitoittamisen perusteita. Työn soveltavassa osassa muodostettiin tislauskolonnille dynaaminen simulointimalli Aspen HYSYS Dynamics ja PROSimulator-simulointiohjelmistolla. Mallien avulla tarkasteltiin erilaisten häiriöiden ja poikkeustilanteiden vaikutusta kolonnin käyttäytymiseen ja varopurkaus-tapauksiin. Työssä arvioitiin myös ohjelmistojen soveltuvuutta tislauksen dynaamiseen simulointiin. Työssä saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että dynaamisen simuloinnin avulla saadaan hyödyllistä tietoa tislauskolonnin toiminnasta häiriö- ja poikkeustilanteissa. Dynaamisen simuloinnin onnistuminen ja luotettavien tulosten saaminen edellyttää kuitenkin tarkasteltavan prosessin tuntemista ja ohjelmiston käytön hallintaa. Työssä käytetyn Aspen HYSYS Dynamics simulointiohjelmiston käytettävyydessä havaittiin puutteita ja ohjelmisto vaatii vielä kehitystyötä. Työssä käytetty PROSimulator-simulointiohjelmisto soveltui pienistä puutteista huolimatta hyvin tislauskolonnin häiriötilanteiden tutkimiseen.

Balancing knowledge sharing and protection in collaborative innovation - The roles and dynamics of contracts, IPR's and trust

Pro-gradu tutkielman tavoitteena on tutkia, miten yritykset tasapainoilevat tiedon jakamisen ja suojaamisen välillä innovaatioyhteistyöprojekteissa, ja miten sopimukset, immateriaalioikeudet ja luottamus voivat vaikuttaa tähän tasapainoon. Yhteistyössä yritysten täytyy jakaa tarpeellista tietoa kumppanilleen, mutta toisaalta niiden täytyy varoa, etteivät ne menetä ydinosaamiseensa kuuluvaa tietoa ja kilpailuetuaan. Yrityksillä on useita keinoja tietovuodon estämiseen. Tutkielmassa keskitytään patenttien, sopimusten ja liikesalaisuuksien käyttöön tietoa suojaavina mekanismeina. Kyseiset suojamekanismit vaikuttavat luottamukseen kumppaneiden välillä, ja täten myös näiden halukkuuteen jakaa tietoa kumppaneilleen. Jos kumppanit eivät jaa tarpeeksi tietoa toisilleen, voi yhteistyö epäonnistua. Sopimusten, immateriaalioikeuksien ja luottamuksen rooleja ja vuorovaikutusta tutkitaan kahdenvälisissä yhteistyöprojekteissa. Tutkielmassa esitellään neljä case-esimerkkiä, jotka on koottu suomalaisen metsätoimialan yrityksen haastatteluista.

Introducing massively parallel computers into operational weather forecasting

Numerical weather prediction and climate simulation have been among the computationally most demanding applications of high performance computing eversince they were started in the 1950's. Since the 1980's, the most powerful computers have featured an ever larger number of processors. By the early 2000's, this number is often several thousand. An operational weather model must use all these processors in a highly coordinated fashion. The critical resource in running such models is not computation, but the amount of necessary communication between the processors. The communication capacity of parallel computers often fallsfar short of their computational power. The articles in this thesis cover fourteen years of research into how to harness thousands of processors on a single weather forecast or climate simulation, so that the application can benefit as much as possible from the power of parallel high performance computers. The resultsattained in these articles have already been widely applied, so that currently most of the organizations that carry out global weather forecasting or climate simulation anywhere in the world use methods introduced in them. Some further studies extend parallelization opportunities into other parts of the weather forecasting environment, in particular to data assimilation of satellite observations.

Supply chain integration: studies on linking customer responsiveness and operational efficiency in logistics policy planning

Abstract The research problem in the thesis deals with improving the responsiveness and efficiency of logistics service processes between a supplier and its customers. The improvement can be sought by customizing the services and increasing the coordination of activities between the different parties in the supply chain. It is argued that to achieve coordination the parties have to have connections on several levels. In the framework employed in this research, three contexts are conceptualized at which the linkages can be planned: 1) the service policy context, 2) the process coordination context, and 3) the relationship management context. The service policy context consists of the planning methods by which a supplier analyzes its customers' logistics requirements and matches them with its own operational environment and efficiency requirements. The main conclusion related to the service policy context is that it is important to have a balanced selection of both customer-related and supplier-related factors in the analysis. This way, while the operational efficiency is planned a sufficient level of service for the most important customers is assured. This kind of policy planning involves taking multiple variables into the analysis, and there is a need to develop better tools for this purpose. Some new approaches to deal with this are presented in the thesis.The process coordination context and the relationship management context deal with the issues of how the implementation of the planned service policies can be facilitated in an inter-organizational environment. Process coordination includes typically such mechanisms as control rules, standard procedures and programs, but inhighly demanding circumstances more integrative coordination mechanisms may be necessary. In the thesis the coordination problems in third-party logistics relationship are used as an example of such an environment. Relationship management deals with issues of how separate companies organize their relationships to improve the coordination of their common processes. The main implication related to logistics planning is that by integrating further at the relationship level, companies can facilitate the use of the most efficient coordination mechanisms and thereby improve the implementation of the selected logistics service policies. In the thesis, a case of a logistics outsourcing relationship is used to demonstrate the need to address the relationship issues between the service provider andthe service buyer before the outsourcing can be done.The dissertation consists of eight research articles and a summarizing report. The principal emphasis in the articles is on the service policy planning context, which is the main theme of six articles. Coordination and relationship issues are specifically addressed in two of the papers.

On the Reversed Brayton Cycle with High Speed Machinery

This work was carried out in the laboratory of Fluid Dynamics, at Lappeenranta University of Technology during the years 1991-1996. The research was a part of larger high speed technology development research. First, there was the idea of making high speed machinery applications with the Brayton cycle. There was a clear need to deepen theknowledge of the cycle itself and to make a new approach in the field of the research. Also, the removal of water from the humid air seemed very interesting. The goal of this work was to study methods of designing high speed machinery to the reversed Brayton cycle, from theoretical principles to practical applications. The reversed Brayton cycle can be employed as an air dryer, a heat pump or a refrigerating machine. In this research the use of humid air as a working fluid has an environmental advantage, as well. A new calculation method for the Braytoncycle is developed. In this method especially the expansion process in the turbine is important because of the condensation of the water vapour in the humid air. This physical phenomena can have significant effects on the level of performance of the application. Also, the influence of calculating the process with actual, achievable process equipment efficiencies is essential for the development of the future machinery. The above theoretical calculations are confirmed with two different laboratory prototypes. The high speed machinery concept allows one to build an application with only one rotating shaft including all the major parts: the high speed motor, the compressor and the turbine wheel. The use of oil free bearings and high rotational speed outlines give several advantages compared to conventional machineries: light weight, compact structure, safe operation andhigher efficiency at a large operational region. There are always problems whentheory is applied to practice. The calibrations of pressure, temperature and humidity probes were made with care but still measurable errors were not negligible. Several different separators were examined and in all cases the content of the separated water was not exact. Due to the compact sizes and structures of the prototypes, the process measurement was slightly difficult. The experimental results agree well with the theoretical calculations. These experiments prove the operation of the process and lay a ground for the further development. The results of this work give very promising possibilities for the design of new, commercially competitive applications that use high speed machinery and the reversed Brayton cycle.

Experimental insights into deformation dynamics and intermittency in rapid granular shear flows

This work concerns the experimental study of rapid granular shear flows in annular Couette geometry. The flow is induced by continuous driving of the horizontal plate at the top of the granular bed in an annulus. The compressive pressure, driving torque, instantaneous bed height and rotational speed of the shearing plate are measured. Moreover, local stress fluctuations are measured in a medium made of steel spheres 2 and 3 mm in diameter. Both monodisperse packing and bidisperse packing are investigated to reveal the influence of size diversity in intermittent features of granular materials. Experiments are conducted in an annulus that can contain up to 15 kg of spherical steel balls. The shearing granular medium takes place via the rotation of the upper plate which compresses the material loaded inside the annulus. Fluctuations of compressive force are locally measured at the bottom of the annulus using a piezoelectric sensor. Rapid shear flow experiments are pursued at different compressive forces and shear rates and the sensitivity of fluctuations are then investigated by different means through monodisperse and bidisperse packings. Another important feature of rapid granular shear flows is the formation of ordered structures upon shearing. It requires a certain range for the amount of granular material (uniform size distribution) loaded in the system in order to obtain stable flows. This is studied more deeply in this thesis. The results of the current work bring some new insights into deformation dynamics and intermittency in rapid granular shear flows. The experimental apparatus is modified in comparison to earlier investigations. The measurements produce data for various quantities continuously sampled from the start of shearing to the end. Static failure and dynamic shearing ofa granular medium is investigated. The results of this work revealed some important features of failure dynamics and structure formation in the system. Furthermore, some computer simulations are performed in a 2D annulus to examine the nature of kinetic energy dissipation. It is found that turbulent flow models can statistically represent rapid granular flows with high accuracy. In addition to academic outcomes and scientific publications our results have a number of technological applications associated with grinding, mining and massive grain storages.

Dynamics of Appropriability - Finding a Balance between Efficiency and Strength in the Appropriability Regime

Building and sustaining competitive advantage through the creation of market imperfections is challenging in a constantly changing business environment - particularly since the sources of such advantages are increasingly knowledge-based. Facilitated by improved networks and communication, knowledge spills over to competitors more easily than before,thus creating an appropriability problem: the inability of an innovating firm to utilize its innovations commercially. Consequently, as the importance of intellectual assets increases, their protection also calls for new approaches. Companies have various means of protection at their disposal, and by taking advantage of them they can make intangibles more non-transferable and prevent, or at leastdelay, imitation of their most crucial intellectual assets. However, creating barriers against imitation has another side to it, and the transfer of knowledge in situations requiring knowledge sharing may be unintentionally obstructed. Theaim of this thesis is to increase understanding of how firms can balance knowledge protection and sharing so as to benefit most from their knowledge assets. Thus, knowledge protection is approached through an examination of the appropriability regime of a firm, i.e., the combination of available and effective means ofprotecting innovations, their profitability, and the increased rents due to R&D. A further aim is to provide a broader understanding of the formation and structure of the appropriability regime. The study consists of two parts. The first part introduces the research topic and the overall results of the study, and the second part consists of six complementary research publications covering various appropriability issues. The thesis contributes to the existing literature in several ways. Although there is a wide range of prior research on appropriability issues, a lot of it is restricted either to the study of individual appropriability mechanisms, or to comparing certain features of them. These approaches are combined, and the relevant theoretical concepts are clarified and developed. In addition, the thesis provides empirical evidence of the formation of the appropriability regime, which is consequently presented as an adaptive process. Thus, a framework is provided that better corresponds to the complex reality of the current business environment.

The Dynamics of Force Fluctuations in Shear Granular Flows

Tämän työn tavoitteena oli tutkia rakeisen materiaalin kinematiikkaa ja rakentaa koelaitteisto rakeisen materiaalin leikkausjännitysvirtauksien tutkimiseen. Kokeellisessa osassa on keskitytty sisäisiin voimaheilahteluihin ja niiden ymmärtämiseen. Teoriaosassa on käyty läpi rakeisen materiaalin yleisiä ominaisuuksia ja lisäksi on esitetty kaksi eri tapaa mallintaa fysikaalisien ominaisuuksien heilahteluja rakeisessa materiaalissa. Nämä kaksi esitettyä mallinnusmenetelmää ovat skalaarinen q-malli ja simulointi. Skalaarinen q-malli määrittelee jokaiseen yksittäiseen rakeeseen kohdistuvan jännityksen, rakeen ollessa osa 2- tai 3-dimensionaalista asetelmaa. Tämän mallin perusidea on kuvata jännityksien epähomogeenisuutta, joka johtuu rakeiden satunnaisasettelusta. Simulointimallinnus perustuu event-driven algoritmiin, missä systeemin dynamiikkaa kuvataan yksittäisillä partikkelien törmäyksillä. Törmäyksien vaiheet ratkaistiin käyttämällä liikemääräyhtälöitä ja restituution määritelmää. Teoriaosuudessa käytiin vielä pieniltä osin läpi syitä jännitysheilahteluihin ja rakeisen materiaalin lukkiintumiseen. Tutkimuslaitteistolla tutkittiin rakeisen materiaalin käyttäytymistä rengasmaisessa leikkausjännitysvirtauksessa. Tutkimusosuuden päätavoitteena oli mitata partikkelien kosketuksista ja törmäyksistä johtuvia hetkellisiä voimaheilahteluja rengastilavuuden pohjalta. Rakeisena materiaalina tutkimuksessa käytettiin teräskuulia. Jännityssignaali ajan funktiona osoittaa suurta heilahtelua, joka voi olla jopa kertalukua keskiarvosta suurempaa. Tällainen suuren amplitudin omaava heilahtelu on merkittävä haittapuoli yleisesti rakeisissa materiaaleissa käytettyjen jatkuvuusmallien kanssa. Tällainen heilahtelu tekee käytetyt jatkuvuusmallit epäpäteviksi. Yleisellä tasolla jännityksien todennäköisyysjakauma on yhtäpitävä skalaarisen q-mallin tuloksien kanssa. Molemmissa tapauksissa todennäköisyysjakaumalla on eksponentiaalinen muoto.

Identification and Management of Operational Risks in IT Organization of Financial Service Provider

Työn tavoitteena on tunnistaa toiminnallisia riskitekijöitä rahoituspalveluita tarjoavan yrityksen IT-organisaatiossa sekä löytää arkipäiväisiä keinoja hallita näitä riskejä. Työssä riskejä on myös tarkasteltu mahdollisen ulkoistuksen yhteydessä. Fuusiot ovat yleisiä rahoitusalan yrityksissä. Yhteenliittymien tuloksena yritysten IT-arkkitehtuuri voi olla monimutkainen ja kulttuurierot yrityksessä suuria. Synergia- ja mittakaavaetuja saadakseen yritys keskittää toimintojaan ja IT-ratkaisujaan. Riskien tunnistaminen on riskienhallintaprosessin tärkein vaihe. Tässä tutkimuksessa riskit ja riskitekijät tunnistettiin itsearvioinnin avulla kysymyssarjoja hyväksikäyttäen. Monet riskitekijät liittyivät sisäisen valvonnan ja seurannan puutteisiin. Myöhemmin näille riskeille pohdittiin työryhmässä käytännönläheisiä hallintakeinoja. Yritys voi siirtää tai jakaa IT -riskejä ulkoistamalla. Ulkoistaminen voi kuitenkin tuoda mukaan myös uusia riskitekijöitä. Ennen ulkoistamispäätöstä yrityksen sisäisten prosessien ja organisaation on oltava järjestyksessä, jotta sopimuksen kannattavuutta voidaan verrata luotettavasti saman palvelun tuottamiseen sisäisesti.