Railway Wagon Market Analysis and New Multi-Purpose Wagon Solution for Freight Transports - Finnish Manufacturing Perspective

Rautateillä käytettävät tavaravaunut ovat vanhenemassa hyvin nopeasti; tämä koskee niin Venäjää, Suomea, Ruotsia kuin laajemminkin Eurooppaa. Venäjällä ja Euroopassa on käytössä runsaasti vaunuja, jotka ovat jo ylittäneet niille suositeltavan käyttöiän. Silti niitä käytetään kuljetuksissa, kun näitä korvaavia uusia vaunuja ei ole tarpeeksi saatavilla. Uusimmat vaunut ovat yleensä vaunuja vuokraavien yritysten tai uusien rautatieoperaattorien hankkimia - tämä koskee erityisesti Venäjää, jossa vaunuvuokraus on noussut erittäin suosituksi vaihtoehdoksi. Ennusteissa kerrotaan vaunupulan kasvavan ainakin vuoteen 2010 saakka. Jos rautateiden suosio rahtikuljetusmuotona kasvaa, niin voimistuva vaunukysyntä jatkuu huomattavan paljon pidemmän aikaa. Euroopan ja Venäjän vaunukannan tilanne näkyy myös sitä palvelevan konepajateollisuuden ongelmina - yleisesti ottaen alan eurooppalaiset yritykset ovat heikosti kannattavia ja niiden liikevaihto ei juuri kasva, venäläiset ja ukrainalaiset yritykset ovat olleet samassa tilanteessa, joskin aivan viime vuosina tilanne on osassa kääntynyt paremmaksi. Kun näiden maanosien yritysten liikevaihtoa, voittoa ja omistaja-arvoa verrataan yhdysvaltalaisiin kilpailijoihin, huomataan että jälkimmäisten suoriutuminen on huomattavan paljon parempaa, ja näillä yrityksillä on myös kyky maksaa osinkoja omistajilleen. Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää uuden tyyppinen kuljetusvaunu Suomen, Venäjän sekä mahdollisesti myös Kiinan väliseen liikenteeseen. Vaunutyypin tarkoituksena olisi kyetä toimimaan monikäyttöisenä, niin raaka-aineiden kuin konttienkin kuljetuksessa, tasapainottaen kuljetusmuotojen aiheuttamaa kuljetuspaino-ongelmaa. Kehitystyön pohjana käytimme yli 1000 venäläisen vaunutyypin tietokantaa, josta valitsimme Data Envelopment Analysis -menetelmällä soveliaimmat vaunut kontinkuljetukseen (lähemmin tarkastelimme n. 40 vaunutyyppiä), jättäen mahdollisimman vähän tyhjää tilaa junaan, mutta silti kyeten kantamaan valitun konttilastin. Kun kantokykyongelmia venäläisissä vaunuissa ei useinkaan ole, on vertailu tehtävissä tavarajunan pituuden ja kokonaispainon perusteella. Simuloituamme yhdistettyihin kuljetuksiin soveliasta vaunutyyppiä käytännössä löytyvässä kuljetusverkostossa (esim. raakapuuta Suomeen tai Kiinaan ja kontteja takaisin Venäjän suuntaan), huomasimme lyhemmän vaunupituuden sisältävän kustannusetua, erityisesti raakaainekuljetuksissa, mutta myös rajanylityspaikkojen mahdollisesti vähentyessä. Lyhempi vaunutyyppi on myös joustavampi erilaisten konttipituuksien suhteen (40 jalan kontin käyttö on yleistynyt viime vuosina). Työn lopuksi ehdotamme uuden vaunutyypin tuotantotavaksi verkostomaista lähestymistapaa, jossa osa vaunusta tehtäisiin Suomessa ja osa Venäjällä ja/tai Ukrainassa. Vaunutyypin tulisi olla rekisteröity Venäjälle, sillä silloin sitä voi käyttää Suomen ja Venäjän, kuten myös soveltuvin osin Venäjän ja Kiinan välisessä liikenteessä.

Multi-sensor Simultaneous Localization and Mapping

Simultaneous localization and mapping(SLAM) is a very important problem in mobile robotics. Many solutions have been proposed by different scientists during the last two decades, nevertheless few studies have considered the use of multiple sensors simultane¬ously. The solution is on combining several data sources with the aid of an Extended Kalman Filter (EKF). Two approaches are proposed. The first one is to use the ordinary EKF SLAM algorithm for each data source separately in parallel and then at the end of each step, fuse the results into one solution. Another proposed approach is the use of multiple data sources simultaneously in a single filter. The comparison of the computational com¬plexity of the two methods is also presented. The first method is almost four times faster than the second one.

Multi-Eruption Solar Energetic Particle Events Observed by SOHO/ERNE

In the last two decades of studying the Solar Energetic Particle (SEP) phenomenon, intensive emphasis has been put on how and when and where these SEPs are injected into interplanetary space. It is well known that SEPs are related to solar flares and CMEs. However, the role of each in the acceleration of SEPs has been under debate since the major role was taken from flares ascribed to CMEs step by step after the skylab mission, which started the era of CME spaceborn observations. Since then, the shock wave generated by powerful CMEs in between 2-5 solar radii is considered the major accelerator. The current paradigm interprets the prolonged proton intensity-time profile in gradual SEP events as a direct effect of accelerated SEPs by shock wave propagating in the interplanetary medium. Thus the powerful CME is thought of as a starter for the acceleration and its shock wave as a continuing accelerator to result in such an intensity-time profile. Generally it is believed that a single powerful CME which might or might not be associated with a flare is always the reason behind such gradual events.

In this work we use the Energetic and Relativistic Nucleus and Electrons ERNE instrument on board Solar and Heliospheric Observatory SOHO to present an empirical study to show the possibility of multiple accelerations in SEP events. In the beginning we found 18 double-peaked SEP events by examining 88 SEP events. The peaks in the intensity-time profile were separated by 3-24 hours. We divided the SEP events according to possible multiple acceleration into four groups and in one of these groups we find evidence for multiple acceleration in velocity dispersion and change in the abundance ratio associated at transition to the second peak. Then we explored the intensity-time profiles of all SEP events during solar cycle 23 and found that most of the SEP events are associated with multiple eruptions at the Sun and we call those events as Multi-Eruption Solar Energetic Particles (MESEP) events. We use the data available by Large Angle and Spectrometric Coronograph LASCO on board SOHO to determine the CME associated with such events and YOHKOH and GOES satellites data to determine the flare associated with such events. We found four types of MESEP according to the appearance of the peaks in the intensity-time profile in large variation of energy levels. We found that it is not possible to determine whether the peaks are related to an eruption at the Sun or not, only by examining the anisotropy flux, He/p ratio and velocity dispersion. Then we chose a rare event in which there is evidence of SEP acceleration from behind previous CME. This work resulted in a conclusion which is inconsistent with the current SEP paradigm. Then we discovered through examining another MESEP event, that energetic particles accelerated by a second CME can penetrate a previous CME-driven decelerating shock. Finally, we report the previous two MESEP events with new two events and find a common basis for second CME SEPs penetrating previous decelerating shocks. This phenomenon is reported for the first time and expected to have significant impact on modification of the current paradigm of the solar energetic particle events.

Some advances in mathematical models for preference relations

Preference relations, and their modeling, have played a crucial role in both social sciences and applied mathematics. A special category of preference relations is represented by cardinal preference relations, which are nothing other than relations which can also take into account the degree of relation. Preference relations play a pivotal role in most of multi criteria decision making methods and in the operational research. This thesis aims at showing some recent advances in their methodology. Actually, there are a number of open issues in this field and the contributions presented in this thesis can be grouped accordingly. The first issue regards the estimation of a weight vector given a preference relation. A new and efficient algorithm for estimating the priority vector of a reciprocal relation, i.e. a special type of preference relation, is going to be presented. The same section contains the proof that twenty methods already proposed in literature lead to unsatisfactory results as they employ a conflicting constraint in their optimization model. The second area of interest concerns consistency evaluation and it is possibly the kernel of the thesis. This thesis contains the proofs that some indices are equivalent and that therefore, some seemingly different formulae, end up leading to the very same result. Moreover, some numerical simulations are presented. The section ends with some consideration of a new method for fairly evaluating consistency. The third matter regards incomplete relations and how to estimate missing comparisons. This section reports a numerical study of the methods already proposed in literature and analyzes their behavior in different situations. The fourth, and last, topic, proposes a way to deal with group decision making by means of connecting preference relations with social network analysis.

Development of a social service in a multi-party network

Tämän pro gradu-tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia monen toimijan sosiaalipalvelukehittäjäverkoston toimivuutta ja sen toimivuuteen vaikuttavia tekijöitä. Aihetta lähestyttiin erilaisten teoreettisten kokonaisuuksien kautta, joiden avulla saatiin luotua tutkimukselle pohja. Viitekehys tutkimukselle luotiin yhdistäen erilaisia teoreettisia aihealueita verkostoista, verkostojen johtamisesta ja palveluista. Tutkimuksessa korostuu motivaation, yhteisen, tarpeeseen perustuvan tavoitteen, sitoutumisen ja orkestroinnin merkitys verkostotoiminnassa hyvän lopputuloksen aikaansaamiseksi. Tutkimuksen empiirisessä osuudessa tehty kvalitatiivinen case-tutkimus keskittyy tiettyyn verkostoon, joka on Socomin koordinoimana kehittänyt Kaakkois-Suomen alueelle uudenlaista sosiaalipalvelua liittyen henkilökohtaiseen apuun. Verkosto on monen toimijan verkosto, jonka jäsenet edustavat erilaisia tahoja ja organisaatioita. Tutkimuksen perusteella verkosto on toiminut hyvin ja tehokkaasti ja saanut luotua toimivan sosiaalipalvelun. Verkosto tukee kirjallisuuskatsauksessa löydettyjen tekijöiden, kuten verkosto-orkestroinnin, sitoutumisen ja yhteisen päämäärän, vaikutusta verkoston toimintaan ja lopputulokseen.

Fraud detection in the banking sector : a multi-agent approach

Fraud is an increasing phenomenon as shown in many surveys carried out by leading international consulting companies in the last years. Despite the evolution of electronic payments and hacking techniques there is still a strong human component in fraud schemes. Conflict of interest in particular is the main contributing factor to the success of internal fraud. In such cases anomaly detection tools are not always the best instruments, since the fraud schemes are based on faking documents in a context dominated by lack of controls, and the perpetrators are those ones who should control possible irregularities. In the banking sector audit team experts can count only on their experience, whistle blowing and the reports sent by their inspectors. The Fraud Interactive Decision Expert System (FIDES), which is the core of this research, is a multi-agent system built to support auditors in evaluating suspicious behaviours and to speed up the evaluation process in order to detect or prevent fraud schemes. The system combines Think-map, Delphi method and Attack trees and it has been built around audit team experts and their needs. The output of FIDES is an attack tree, a tree-based diagram to ”systematically categorize the different ways in which a system can be attacked”. Once the attack tree is built, auditors can choose the path they perceive as more suitable and decide whether or not to start the investigation. The system is meant for use in the future to retrieve old cases in order to match them with new ones and find similarities. The retrieving features of the system will be useful to simplify the risk management phase, since similar countermeasures adopted for past cases might be useful for present ones. Even though FIDES has been built with the banking sector in mind, it can be applied in all those organisations, like insurance companies or public organizations, where anti-fraud activity is based on a central anti-fraud unit and a reporting system.

Multi-axis solutions in packaging machines in Europe

The objective of this thesis was to examine the potential of multi-axis solutions in packaging machines produced in Europe. The definition of a multi-axis solution in this study is a construction that uses a common DC bus power supply for different amplifiers running the axes and the intelligence is centralized into one unit. The cost structure of a packaging machine was gained from an automation research, which divided the machines according to automation categories. The automation categories were then further divided into different sub-components by evaluating the ratio of multi-axis solutions compared to other automation components in packaging machines. A global motion control study was used for further information. With the help of the ratio, an estimation of the potential of multi-axis solutions in each country and packaging machine sector was completed. In addition to the research, a specific questionnaire was sent to five companies to gain information about the present situation and possible trends in packaging machinery. The greatest potential markets are in Germany and Italy, which are also the largest producers of packaging machinery in Europe. The greatest growth in the next few years will be seen in Turkey where the annual growth rate equals the general machinery production rate in Asia. The greatest market potential of the Nordic countries is found in Sweden in 35th position on the list. According to the interviews, motion control products in packaging machines will retain their current power levels, as well as the number of axes in the future. Integrated machine safety features together with a universal programming language are the desired attributes of the future. Unlike generally in industry, the energy saving objectives are and will remain insignificant in the packaging industry.

Innovation in a Non-Formal Adult Education Organisation – Multi-Case Study in Four Adult Education Centres

More than ever, education organisations are experiencing the need to develop new services and processes to satisfy expanding and changing customer needs and to adapt to the environmental changes and continually tightening economic situation. Innovation has been found in many studies to have a crucial role in the success of an organisation, both in the private and public sectors, in formal education and in manufacturing and services alike. However, studies concerning innovation in non-formal adult education organisations, such as adult education centres (AECs) in Finland, are still lacking. This study investigates innovation in the non-formal adult education organisation context from the perspective of organisational culture types and social networks. The objective is to determine the significant characteristics of an innovative non-formal adult education organisation. The analysis is based on data from interviews with the principals and fulltime staff of four case AECs. Before the case study, a pre-study phase is accomplished in order to obtain a preliminary understanding of innovation at AECs. The research found strong support for the need of innovation in AECs. Innovation is basically needed to accomplish the AEC system’s primary mission mentioned in the ACT on Liberal Adult Education. In addition, innovation is regarded vital to institutes and may prevent their decline. It helps the institutes to be more attractive, to enter new market, to increase customer satisfaction and to be on the cutting edge. Innovation is also seen as a solution to the shortage of resources. Innovative AECs search actively for additional resources for development work through project funding and subsidies, cooperation networks and creating a conversational and joyful atmosphere in the institute. The findings also suggest that the culture type that supports innovation at AECs is multidimensional, with an emphasis on the clan and adhocratic culture types and such values as: dynamism, future orientation, acquiring new resources, mistake tolerance, openness, flexibility, customer orientation, a risk-taking attitude, and community spirit. Active and creative internal and external cooperation also promote innovation at AECs. This study also suggests that the behaviour of a principal is crucial. The way he or she shows appreciation the staff, encouragement and support to the staff and his or her approachability and concrete participation in innovation activities have a strong effect on innovation attitudes and activities in AECs.

Some reformulations for the quadratic assignment problem

Kombinatorisk optimering handlar om att hitta en bra eller rent av den bästa möjliga lösningen från ett känt antal lösningar eller kombinationer. Ofta är antalet lösningar så enormt att en genomgång av alla olika lösningar inte är möjlig. En av huvudorsakerna till att det forskas inom kombinatorisk optimering är att liknande frågeställningar eller problem uppkommer inom så många olika områden. Påståendet stämmer speciellt bra för kvadratiska tilldelningsproblem(eng. Quadratic Assignment Problem). Sådana problem uppstår då man försöker beskriva en stor mängd tillämpade frågeställningar. Vilken gate skall väljas för flygen på större flygplatser för att minimera den totala väg människorna behöver gå och bagaget förflyttas? Var skall olika avdelningar på en fabrik placeras för att minimera materialförflyttningar mellan avdelningarna? Hur ser ett optimalt tangentbord ut för olika språk? Var skall komponenterna placeras på ett kretskort? De här är alla frågor som kan besvaras genom att lösa kvadratiska tilldelningsproblem. Kvadratiska tilldelningsproblem är dock mycket svåra att lösa. Det beror på att problemet i den standardform det matematiskt formuleras i huvudsak består av produkter av binära variabler. I denna avhandling har problemet omformulerats till en linjär diskret form som innehåller färre variabler. Med omformuleringen har bland annat flera tidigare olösta kvadratiska tilldelningsproblem kunnat lösas till globalt optimum, den bästa möjliga lösningen, för första gången någonsin.

Kysyntä-toimitusketjun synkronointi epävarman kysynnän ja tarjonnan toimintaympäristössä

Kysynnän ja tarjonnan epävarmuudet ovat nykyisin arkipäivää useilla toimialoilla. Elämme epävarmuuden suhteen ennen näkemättömiä aikoja, minkä on arvioitu jatkuvan myös tulevaisuudessa. Yritysten tilauskannat ovat lyhyitä, ja tilaukset viivästyvät tai peruuntuvat kokonaan. Toisaalta tarjonnan epävarmuudet aiheuttavat asiakasyrityksille haasteita esimerkiksi toimitusmyöhästymisten muodossa. Tuotannon ollessa hajaantunut verkostoihin yksittäisten yritysten toiminta ja päätökset vaikuttavat toisten verkostoyritysten toimintaan. Tämän takia epävarmuuden aiheuttamista muutoksista ja poikkeamista tulisi tiedottaa kumppaniyrityksiä, jotta kaikki pysyisivät samalla kellotaajuudella. Operatiivisen ja taktisen tiedon jakaminen on nykyisissä toimitusketjuissa jo arkipäivää, mutta yritysten välisistä rajapinnoista löytyy edelleen kehitettävää. Riittävästä ei kiinnitetä huomiota vastaanottajan kykyyn ja tapaan hyödyntää informaatiota – varsinkaan muutostilanteissa. Ajan/nopeuden ollessa yhä tärkeämpi kilpailutekijä informaation ajoituksella on kriittinen merkitys kysyntä-toimitusketjujen kokonaissuorituskykyyn. Toisin sanoen, millä ajanhetkellä tietoa tulisi jakaa, jotta kumppani pystyisi hyödyntämään saamaansa tietoa mahdollisimman hyvin. Kysyntä-toimitusketjun synkronoinnilla tarkoitetaan tässä väitöstutkimuksessa nimenomaan aikatekijään keskittymistä yritysten välisessä päätöksenteossa ja informaation jakamisessa toimitusketjun kokonaissuorituskyvyn parantamiseksi. Tutkimus kytkeytyy toimitusketjukoordinoinnin tieteelliseen keskusteluun. Koordinointiteorian keskeinen osa ovat riippuvuussuhteet, joita johdetaan koordinointimekanismien avulla. Kysyntätoimitusketjun synkronointia on mallinnettu aikaisemmin VOP-OPP-mallin (Value Offering Point – Order Penetration Point) ja sen johdannaisten avulla. Näissä malleissa asiakasyrityksen kysyntäketju ja toimittajayrityksen toimitusketju ovat keskinäisessä riippuvuussuhteessa, jota johdetaan päätöksenteon synkronoinnin ja informaation jakamisen koordinointimekanismeilla. VOP-OPP-malli johdannaisineen eivät kuitenkaan huomioi epävarman toimintaympäristön vaikutuksia synkronointiin. Näissä malleissa informaation ainoana laatudimensiona tarkasteltava aikatekijä on liian kapea-alainen näkökulma synkronointiin epävarmassa ympäristössä. Lisäksi nämä mallit keskittyvät vain yksisuuntaiseen, kysyntälähtöiseen, synkronointiin jättäen huomioimatta tarjontalähtöisen synkronoinnin. Aikatekijä- ja kokonaissuorituskykypainotustensa takia VOP-OPP-malli tarjosi kuitenkin hyvän lähtöfilosofian uusien synkronointimallien kehittämiseen. Väitöstutkimus toteutettiin hypoteettis-deduktiivisena tapaustutkimuksena, jossa ensin luotiin kirjallisuuden perusteella uudet teoreettiset synkronointimalliehdotukset. Tämän jälkeen ehdotusten toimivuutta arvioitiin käytännön kysyntä-toimitusketjuissa. Tutkimuksen uutuusarvo liittyy kysyntä-toimitusketjun synkronoinnin keskeisten piirteiden systeemiseen mallintamiseen epävarmassa toimintaympäristössä. Kontribuutiona esitetään kysyntä-toimitusketjun synkronoinnin moniulotteinen kokonaismalli, joka sisältää koordinointimekanismeina päätöksenteon synkronoinnin, informaation läpinäkyvyyden sekä asiakas- ja toimittajapään joustot. Tiedon vaihtoa mallissa tarkastellaan kaksisuuntaisesti – kysyntä- ja tarjontalähtöisesti. Informaation laatudimensioina mallissa ovat informaation ajoitus, luotettavuus ja tarkkuus. Kokonaismalli sisältää kolme alimallia: Demand Visibility Point – Demand Penetration Point (DVP-DPP) on kysyntälähtöisen synkronoinnin malli, Supply Visibility Point – Supply Information Penetration Point (SVP-SIPP) on tarjontalähtöisen synkronoinnin malli ja Integroitu DVP-DPP - SVP-SIPP-malli kytkee edellä mainitut mallit toisiinsa. Näissä alimalleissa informaation eri luokkia ovat tilausta edeltävä, tilaukseen liittyvä, tilauksen jälkeinen ja sovitun toimitusajankohdan jälkeinen kysyntä- ja tarjontatieto. Käytännön hyödyntämisen näkökulmasta mallit toimivat ns. mentaalitason koordinointimekanismeina, joiden tarkoitus on herättää toimitusketjukumppanit tavoittelemaan kokonaissuorituskyvyn parantamista oman edun tavoittelemisen sijasta. Tutkimuksen päärajoitteena on sen keskittyminen ainoastaan kahdenvälisiin yhteistyösuhteisiin, mikä tarjoaa nykyisessä verkostoituneessa toimintaympäristössä varsin kapean kuvan käytännön synkronointihaasteisiin.

Magnetic properties of multi-walled nanotubes on polysterene substrate

Nanotubes are one of the most perspective materials in modern nanotechologies. It makes present investigation very actual. In this work magnetic properties of multi-walled nanotubes on polystyrene substrate are investigated by using quantum magnetometer SQUID. Main purpose was to obtain magnetic field and temperature dependences of magnetization and to compare them to existing theoretical models of magnetism in carbon-bases structures. During data analysis a mathematical algorithm for obtained data filtration was developed because measurement with quantum magnetometer assume big missives of number data, which contain accidental errors. Nature of errors is drift of SQUID signal, errors of different parts of measurement station. Nanotube samples on polystyrene substrate were studied with help of atomic force microscope. On the surface traces of nanotube were found contours, which were oriented in horizontal plane. This feature was caused by rolling method for samples. Detailed comparison of obtained dependences with information of other researches on this topic allows to obtain some conclusions about nature of magnetism in the samples. It emphasizes importance and actuality of this scientific work.