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.

Disaster recovery of business critical 3-tiered ERP applications: Disaster Recovery of Nokia Groups SAP R/3

Nykyaikaisessa liiketoimintaympäristössä yritysten kriittisiksi resursseiksi ovat muodostuneet liiketoimintaa tukevat tietojärjestelmät. Mahdollisuus hyödyntää näitä resursseja riippuu ko. liiketoiminnalle kriittisten järjestelmien luotettavuudesta ja hyödynnettävien sovellusten saatavuudesta. Eräs tilanne jossa järjestelmien kyky tukea todellisia liiketoimintaprosesseja vaarantuu on katastrofi. Vaikutukseltaan katastrofi voi olla paikallinen tai kattaa laajojakin alueita. Eri tyyppisiin katastrofeihin on varauduttava niiden edellyttämin tavoin. Eräs kriittisten tietojärjestelmien arkkitehtuuriin vaikuttanut trendi 90-luvulla on ollut client/server lähestymistapa. Client/server paradigman mukaan sovellus jaetaan tasoihin siten että esitys-, sovellus- ja tietokantakerrokset voidaan erottaa fyysisesti toisistaan näiden silti muodostaessa loogisesti yhtenäisen kokonaisuuden. Liiketoiminnan näkökulmasta 90- luvun mullistavia IT-uutuuksia olivat toiminnanohjausjärjestelmät, joiden avulla oli mahdollista hallita koko tuotantoketjua ja muita prosessikokonaisuuksia lähes reaaliajassa. Monikerroksisten toiminnanohjausjärjestelmien luotettavuus on osoittautunut haastavavaksi sillä kaikkien kerrosten suojaaminen kaikilta mahdollisilta katastrofeilta täydellisesti on nykyisellä teknologialla mahdotonta. Kompromissien tekemiseksi on oltava selvillä kunkin menetetyn prosessin aiheuttamista taloudellisista ja liiketoiminnallisista vaikutuksista. Tämän vuoksi juuri toiminnanohjausjärjestelmät ovat mielenkiintoisia, vaikuttavathan ne liiketoimintaprosesseihin läpi koko yrityksen prosessiketjun. Monikerroksisten client/server arkkitehtuuriin pohjautuvien toiminnanohjausjärjestelmien suojaamisessa katastrofeilta onkin sovellettava useita tekniikoita ja teknologioita, ja yhdistettävä kokonaisuus prosessikehykseen. Näin voidaan luoda suunnitelmallinen osa IT strategiaa, joka ottaa kantaa liiketoiminnan jatkuvuuteen katastrofitilanteessa ja mahdollistaa nopean ja täydellisen palautumisen kaikissa olosuhteissa.

Using time and stochastic models for software reliability forecasting and analysis

Tämä työ luo katsauksen ajallisiin ja stokastisiin ohjelmien luotettavuus malleihin sekä tutkii muutamia malleja käytännössä. Työn teoriaosuus sisältää ohjelmien luotettavuuden kuvauksessa ja arvioinnissa käytetyt keskeiset määritelmät ja metriikan sekä varsinaiset mallien kuvaukset. Työssä esitellään kaksi ohjelmien luotettavuusryhmää. Ensimmäinen ryhmä ovat riskiin perustuvat mallit. Toinen ryhmä käsittää virheiden ”kylvöön” ja merkitsevyyteen perustuvat mallit. Työn empiirinen osa sisältää kokeiden kuvaukset ja tulokset. Kokeet suoritettiin käyttämällä kolmea ensimmäiseen ryhmään kuuluvaa mallia: Jelinski-Moranda mallia, ensimmäistä geometrista mallia sekä yksinkertaista eksponenttimallia. Kokeiden tarkoituksena oli tutkia, kuinka syötetyn datan distribuutio vaikuttaa mallien toimivuuteen sekä kuinka herkkiä mallit ovat syötetyn datan määrän muutoksille. Jelinski-Moranda malli osoittautui herkimmäksi distribuutiolle konvergaatio-ongelmien vuoksi, ensimmäinen geometrinen malli herkimmäksi datan määrän muutoksille.

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.

Tuotantoprosessin optimointi valmistusta ja kokoonpanoa harjoittavassa yrityksessä

Diplomityö on tehty Instrumentarium Oyj:hin kuuluvan Datex-Ohmedan Helsingin tehtaalla. Työn tavoitteena on ollut Helsingin tehtaan tuotantoprosessin ja sen mitoitussääntöjen kehittäminen. Työ on ollut osa sekä yrityksen toimituskyvyn kehittämisprojektia

Operational Knowledge in Process Design

Työn tarkoituksena on selvittää, miten käyttötietämystä hyödynnetään prosessisuunnittelussa. Tavoitteena on löytää keinoja parantaa käyttötietämyksen hallintaa suunnitteluprosessin aikana ja selvittää, vaikuttaako tämä prosessisuunnittelun laatuun.Prosessisuunnittelun laatua arvioidaan seitsemällä kriteerillä, jotka ovat investointikustannukset, käyttökustannukset, turvallisuus, ympäristövaikutukset, käytettävyys, innovatiivisuus ja aikataulu. Suunnitteluprosessi jaetaan kolmeen vaiheeseen: esisuunnitteluun, perussuunnitteluun ja detaljisuunnitteluun. Prosessisuunnittelua, investointiprojektia, prosessisuunnittelun laatukriteerejä, suunnitteluprosessin eri vaiheita ja käyttötietämyksen luokittelua tarkastellaan yleisesti. Työssä selvitettiin käyttötietämyksen hyödyntämistä Kemiralla. Aluksi muotoiltiin yleisiä väittämiä käyttötietämyksen hyödyntämisestä Kemiran ulkopuolisten eri alojen asiantuntijoiden haastattelujen perusteella. Tämän jälkeen Kemiran prosessisuunnittelijat arvioivat väittämiä. Arvioiden perusteella tehtiin johtopäätöksiä yleisesti käyttötietämyksen hyödyntämisestä prosessisuunnittelussa. Seuraavaksi haastateltiin kahdessa erityyppisessä case-projektissa mukana olleita henkilöitä ja muotoiltiin yleiset väittämät näihin projekteihin sopiviksi. Projekteissa mukana olleet henkilöt arvioivat väittämiä, ja näiden arvioiden perusteella projekteja vertailtiin keskenään. Lopussa esitetään johtopäätökset kaikkien väittämien arvioiden perusteella. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että käyttötietämystä voidaan hyödyntää kaikissa suunnittelun vaiheissa, mutta paras hyöty saadaan perus- ja detaljisuunnittelussa. Käyttötietämyksellä voidaan vaikuttaa joihinkin prosessisuunnittelun laatukriteereihin, kuten esimerkiksi käytettävyyteen ja turvallisuuteen enemmän kuin muihin. Kemiralle suositellaan nykyisten tiedonhallintamenetelmien kehittämistä, jotta käyttötietämyksen saatavuus ja sen siirtäminen paranisi. Pr

Flash Memory Cells Reliability Parameters Investigation

The present work is a part of the large project with purpose to qualify the Flash memory for automotive application using a standardized test and measurement flow. High memory reliability and data retention are the most critical parameters in this application. The current work covers the functional tests and data retention test. The purpose of the data retention test is to obtain the data retention parameters of the designed memory, i.e. the maximum time of information storage at specified conditions without critical charge leakage. For this purpose the charge leakage from the cells, which results in decrease of cells threshold voltage, was measured after a long-time hightemperature treatment at several temperatures. The amount of lost charge for each temperature was used to calculate the Arrhenius constant and activation energy for the discharge process. With this data, the discharge of the cells at different temperatures during long time can be predicted and the probability of data loss after years can be calculated. The memory chips, investigated in this work, were 0.035 μm CMOS Flash memory testchips, designed for further use in the Systems-on-Chips for automotive electronics.

Projektivientiyrityksen johtaminen ja suorituskyvyn analysointi

Functional management systems and performance measurement are essential tools for a company operating in the project management business. These tools should be flexible and adaptable for different kind of projects. The study was carried out with constructive research approach. The study consists of the literature research, the present situation analysis of the case company and development of the new management and performance measurement operation models for the case company. The literature research contains strategic management, performance measurement and project business with special features of international projects. Present situation analysis of the case company includes its history, background, ownership, organization structure, business strategy, current business operation and personnel and also some information about equivalent reference companies. Developed models of the new management and performance measurement for the case company cover strategic and operational management systems and also a total performance measurement system. The last part of the study covers validity and reliability evaluation of the study and proposed action plan for the case company in order to continue development and implementation of the new management and performance measurement systems.

Improvement of Operational Efficiency effectiveness (OEE) using Six Sigma DMAIC Methodology — Case Bottomer line AD2378

Overall Equipment Effectiveness (OEE) is the key metric of operational excellence. OEE monitors the actual performance of equipment relative to its performance capabilities under optimal manufacturing conditions. It looks at the entire manufacturing environment measuring, in addition to the equipment availability, the production efficiency while the equipment is available to run products, as well as the efficiency loss that results from scrap, rework, and yield losses. The analysis of the OEE provides improvement opportunities for the operation. One of the tools used for OEE improvement is Six Sigma DMAIC methodology which is a set of practices originally developed to improve processes by eliminating defects. It asserts the continuous efforts to reduce variation in process outputs as key to business success, as well as the possibility of measurement, analysis, improvement and control of manufacturing and business processes. In the case of the Bottomer line AD2378 in Papsac Maghreb Casablanca plant, the OEE figures reached 48.65 %, which is below the accepted OEE group performance. This required immediate actions to achieve OEE improvement. This Master thesis focuses on the application of Six Sigma DMAIC methodology in the OEE improvement on the Bottomer Line AD2378 in Papsac Maghreb Casablanca plant. First, the Six Sigma DMAIC and OEE usage in operation measurement will be discussed. Afterwards, the different DMAIC phases will allow the identification of improvement focus, the identification of OEE low performance causes and the design of improvement solutions. These will be implemented to allow further tracking of improvement impact on the plant operations.

Effects of modern variable frequency drive on the reliability of an old crane induction motor

The work aims to analyze the possibilities of utilizing old crane driving AC induction motors in modern pulse-width-modulated variable frequency drives. Bearing currents and voltage stresses are the two main problems associated with modern IGBT inverters, and they may cause premature failure of an old induction motor. The origins of these two problems are studied. An analysis of the mechanism of bearing failure is proposed. Certain types of bearing currents are considered in detail. The most effective and economical means are chosen for bearing currents mitigation. Transient phenomena of cables and mechanism of over voltages occurring at motor terminals are studied in the work. The weakest places of the stator winding insulation system are shown and recommendations are given considering the mitigation of voltage stresses. Only the most appropriate and cost effective preventative methods are chosen for old motor drives. Rewinding of old motors is also considered.

Toimittaja-arvioinnin ja toimitusvalvonnan kehittäminen metsäteollisuuden kunnossapitoyrityksessä

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää toimitusvalvontaa ja toimittaja-arviointia metsäteollisuuden kunnossapitoyrityksen toiminnanohjausjärjestelmän sekä toimintatapojen osalta. Tutkimus toteutettiin haastattelemalla yrityksen eri yksiköiden hankintaorganisaatioita sekä valittuja toimittajia ja sidosryhmiä. Tutkimuksessa myös tutustuttiin kohdeyrityksen SAP R/3 -järjestelmän nykyisiin hyödynnettyihin ja hyödyntämättömiin ominaisuuksiin. Työn teoreettinen viitekehys perustui hankintatoiminnan ja kunnossapidon kehityssuuntien sekä soveltuvien teknologisten ratkaisujen tarkasteluun kunnossapitoyrityksen toimintaympäristössä. Tutkimuksessa havaittuja kehitystarpeita arvioitiin järjestelmäasiantuntijoiden ja muodostetun laatukustannusten laskentamallin avulla. Toimittaja-arviointi rajattiin tutkimuksessa koskemaan toimitusvarmuuden ja laatupoikkeamien jatkuvaa, keskitettyä raportoinnin työkalujen hyödyntämistä. Toimitusvalvonnan parantamiseksi arvioitiin kunnossapitotoimintaan ja kunnossapidon hankintoihin soveltuvaa ratkaisua. Kehitysehdotuksia ja suosituksia ilmeni useita ja ne ryhmiteltiin kohdeyrityksen kannalta helposti toteutettaviin tai toimintamalleista johtuviin, kohtalaisia muutoksia vaativiin ja suuria muutoksia vaativiin hankkeisiin.

Reliability analysis of medium voltage feeder

Distribution companies are facing numerous challenges in the near future. Regulation defines correlation between power quality and revenue cap. Companies have to take measures for reliability increase to successfully compete in modern conditions. Most of the failures seen by customers originate in medium voltage networks. Implementation of network automation is the very effective measure to reduce duration and number of outages, and consequently, outage costs. Topic of this diploma work is study of automation investments effect on outage costs and other reliability indices. Calculation model have been made to perform needed reliability calculations. Theoretical study of different automation scenarios has been done. Case feeder from actual distribution company has been studied and various renovation plans have been suggested. Network automation proved to be effective measure for increasing medium voltage network reliability.

Haja-asutusalueiden sähkönjakelujärjestelmien kehittäminen – erityisesti 1000 V jakelujännitteen käyttömahdollisuudet

Yhteiskunnan riippuvuus sähköstä on lisääntynyt voimakkaasti viime vuosikymmenien aikana. Sähkönjakelussa esiintyneet lyhyet ja pitkät keskeytykset ovat osoittaneet yhteiskunnan haavoittuvuuden ja yhteiskunta kestää entistä vähemmän sähkönjakelussa tapahtuvia häiriöitä. Keskeytyksistä aiheutuneiden haittojen arvostus on kasvanut ja tämä on luonut taloudelliset perusteet sähkön laatua parantaville investoinneille. Haja-asutusalueiden keskijänniteverkon johdot on rakennettu avojohtoina ja siten ne ovat alttiita sääolosuhteista johtuville myrsky- ja lumikuormavaurioille. Ilmastomuutoksen ennustetaan lisäävän tuulisuutta ja siten ongelmat sähkönjakelussa mahdollisesti lisääntyvät. Taajamissa käytetään enemmän kaapeleita ja johtolähdöt ovat lyhyitä, joten myrskyistä aiheutuvia keskeytyksiä on vähemmän kuin haja-asutusalueella. Olemassa olevat jakeluverkot ovat käytössä vielä vuosikymmeniä, joten uuden tekniikan kehittämisen rinnalla on kehitettävä myös olemassa olevaa jakeluverkkoa ja sen ylläpitoa. Ylläpidon tavoitteena on käyttövarmuuden parantamisen lisäksi huolehtia siitä, että jakeluverkkoihin sitoutunut omaisuus säilyttää arvonsa mahdollisimman hyvin pitoajan loppuun saakka. Jakeluverkkoihin investoitiin paljon 1950–70-luvuilla. Tältä ajalta on yhä käytössä puupylväitä, joiden ikääntymisen takia korvausinvestointien tarve kasvaa. Hyvänä puolena tässä on että käyttövarmuuden parantamiseksi olemassa olevaa jakeluverkkoa ei tarvitse uusia ennenaikaisesti. Tutkimuksessa päähuomio on haja-asutusalueiden 20 kV keskijänniteverkon kehittämisessä, sillä yli 90 % asiakkaiden kokemista keskeytyksistä johtuu keskijänniteverkon vioista. Erityisesti johtorakenteisiin ja johtojen sijoittamiseen on kiinnitettävä huomiota. Käyttövarmuuden lisäksi jakeluverkkojen kehittämistä ohjaavia tekijöitä ovat taloudellisuus, ympäristön huomioiminen, viranomaisvalvonta sekä asiakkaiden ja omistajien odotukset. Haja-asutusalueilla taloudelliset haasteet ovat suuret vakituisen väestön vähenemisen ja mahdollisesti sähköntarpeen pienenemisen takia. Taloudellisuus korostuu ja riskit kasvavat, kun tuottojen määrä supistuu tarvittaviin jakeluverkon investointeihin ja ylläpitokustannuksiin verrattuna. Ristiriitaa aiheuttaa se, että asiakkaat odottavat sähkönjakelulta parempaa luotettavuutta, mutta paremmasta sähkönlaadusta ei olla valmiita maksamaan juurikaan nykyistä enempää. Jakeluverkkojen kehittämistä voi hidastaa myös viranomaisvalvonta, jos tuottoja ei voida lisätä investointien lisätarpeiden suhteessa. Tutkimuksessa on analysoitu yleisellä tasolla kaapeloinnin lisäämistä, korkeiden pylväiden käyttämistä, leveitä johtokatuja, edullisten ja yksinkertaisten sähköasemien rakentamista haja-asutusalueille ja automaatioasemien lisäämistä keskijänniteverkon solmupisteisiin. Erityisesti tutkimuksessa on analysoitu uutena tekniikkana 1000 V jännitteen käyttömahdollisuutta jakeluverkkojen kehittämisessä. Sähköjohtojen siirtäminen teiden varsiin parantaa käyttövarmuutta, vaikka johdot rakennetaan samalla tekniikalla kuin olemassa olevat johdot. Hajaasutusalueille rakennettavilla sähköasemilla pitkät syöttöjohdot voidaan jakaa pienemmiksi syöttöalueiksi, jolloin keskeytyksistä aiheutuvat haitat koskettavat kerrallaan pienempää asiakasmäärää. Samaan tulokseen päästään oikein sijoitetuilla ja toteutetuilla automaatioasemilla. Tutkimuksen mukaan lupaavaksi tekniikaksi jakeluverkkojen kehittämisessä on osoittautumassa 1000 V jänniteportaan ottaminen 400 V pienjännitteen lisäksi. 1000 V verkoilla voidaan korvata häiriöherkkiä 20 kV keskijänniteverkon lyhyitä, alle viiden kilometrin pituisia haarajohtoja ja haarajohtojen jatkeita, missä siirrettävät tehot ovat pieniä. Uudessa jakelujärjestelmässä sähkö tuodaan 1000 V jännitteellä lähelle asiakasta, jossa jännite muunnetaan normaaliksi asiakkaille soveltuvaksi 400/230 V jännitteeksi. Edullisuus perustuu siihen, että rakentamisessa käytetään samoja pienjännitejohtoja kuin asiakkaille menevässä 400 V pienjänniteverkossa. 1000 V jakelutekniikassa sekä investointikustannukset että ylläpitokustannukset ovat pienemmät kuin perinteisessä 20 kV ilmajohtotekniikassa. 1000 V johdot säästävät maisemaa, sillä ne eivät tarvitse leveää johtokatua kuten 20 kV keskijännitejohdot. 1000 V verkkojen käyttö soveltuukin erityisesti vapaa-ajanasuntojen sähköistykseen herkissä ranta- ja järvimaisemissa. 1000 V verkot mahdollistavat kaapeliauraamisen lisäämisen ja näin voidaan vähentää ympäristöä haittaavien kyllästettyjen pylväiden käyttöä. 1000 V jakeluverkkojen osalta tutkimustyön tuloksia on sovellettu suomalaisessa Suur-Savon Sähkö Oy:ssä. Käytännön kokemuksia 1000 V jakelujärjestelmästä on useista kymmenistä kohteista. Tutkimustulokset osoittavat, ettei keskijänniteverkon maakaapelointi hajaasutusalueilla ole taloudellisesti kannattavaa nykyisillä keskeytyksistä aiheutuvilla haitta-arvoilla, mutta jos keskeytyskustannusten arvostus kasvaa, tulee kaapelointi kannattavaksi monissa paikoissa. Myös myrskyisyyden ja myrskyistä aiheutuvien jakelukeskeytysten lisääntyminen tekisi kaapeloinnista kannattavan. Tulevaisuudessa jakeluverkkojen rakentaminen on entistä monimuotoisempi tehtävä, jossa taloudellisuuden ja käyttövarmuuden lisäksi on huomioitava asiakkaat, omistajat, viranomaiset ja ympäristö. Tutkimusta jakelutekniikan kehittämiseksi tarvitaan edelleen. Tulevaisuuden osalta haja-asutusalueiden jakeluverkkojen kehittämiseen liittyy paljon epävarmuuksia. Hajautetun kiinteistökohtaisen sähköntuotannon lisääntyminen voi tehdä jakeluverkoista nykyistä tarpeettomampia, mutta esimerkiksi liikenteen sähköistyminen voi kasvattaa jakeluverkkojen merkitystä. Tästä syystä jakeluverkkojen rakentamisessa tarvitaan joustavuutta, jotta tarvittaessa voidaan helposti sopeutua erilaisiin kehityssuuntiin.