Tarkkuuselektroniikkatuotteen elinkaariarviointi tuotesuunnittelun tueksi

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia tarkkuuselektroniikkatuotteen ympäristönäkökohtia elinkaariarvioinnin avulla. Työn osana tehtiin elinkaariarviointi (LCA) kahdelle tarkkuuselektroniikkatuotteelle. LCA:ssa keskityttiin elinkaaren kehdosta-asiakkaalle-vaiheisiin. Työn tavoitteena oli tuottaa määrällistä ja laadullista tietoa valittujen tuotteiden ympäristövaikutuksista. Selvitys tehtiin yrityksen tuotesuunnittelun tueksi. LCA:n inventaarioanalyysiin kerättiin prosessikohtaista tietoa selvityksen aikana. Myös kaupallista LCA-ohjelmaa ja sen tarjoamia tietopankkeja hyödynnettiin elinkaariarvioinnin toteuttamisessa. Teoriaosassa esitellään LCA-menetelmä. Lisäksi tarkastellaan elinkaariarviointiin liittyviä tuotekohtaisia ympäristökysymyksiä. Työssä eritellään myös yleisesti tarkkuuselektroniikkatuotteen eri osien elinkaareen vaiheita ja niihin liittyviä ympäristönäkökohtia. Kokeellisessa osassa kuvataan kahdelle tuotteelle tehtyä LCA-tapaustutkimusta. Elinkaariarvioinnin inventaariotiedon lähteet kuvataan. Inventaarioanalyysin ja vaikutusarvioinnin avulla tuodaan esille tuotteiden ympäristökuormaan merkittävimmin vaikuttavat prosessit ja elinkaaren vaiheet. Lisäksi tarkastellaan miten tapaustuotteiden ympäristökuormaa voitaisiin pienentää kahden esimerkin avulla. Lopuksi annetaan suosituksia jatkotoimenpiteistä tuotesuunnitteluun ja tiedonkeruuseen.

Positron emission tomography in the diagnosis and staging of pancreatic and neuroendocrine tumors

Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Viimeaikaisesta perinteisten kuvantamismenetelmien kehityksestä huolimatta sekä haima- että neuroendokriinisten (NE) kasvaimien diagnostiikka on haastavaa. Uudentyyppinen kuvantamismenetelmä, fuusio positroniemissiotomografia-tietokonetomografia (PET/TT), on lupaava näiden kasvainten erotusdiagnostiikassa ja levinneisyyden arvioinnissa. Huolimatta alustavista lupaavista tutkimustuloksista, PET/TT:n rooli on toistaiseksi vielä epäselvä sekä haima- että NE-kasvaimissa eikä se näin ollen ole vakiintunut kliiniseen hoitokäytäntöön. Väitöskirjatyön tavoitteena oli selvittää PET/TT -menetelmän käyttökelpoisuutta haima- ja NE-kasvaimien diagnostiikassa. Kahden ensimmäisen osatyön prospektiivisessa tutkimuksessa potilaat, joilla epäiltiin haimakasvainta, kuvannettiin PET/TT:llä käyttäen merkkiaineena fluorideoxyglukoosia (¹⁸F-FDG) kasvaimen aineenvaihdunnan arvioimiseksi ja kasvaimen verenvirtausta arviointiin käyttäen merkkiaineena radiovettä (¹⁵O-H₂O). Kolmen muun osatyön tavoitteena oli selvittää dihydroxyfenylalaniini (18F-DOPA) PET -menetelmää erilaisten NE-kasvaimien diagnostiikassa ja levinneisyyden arvioinnissa. Tulokset: Haimakasvaimien ensivaiheen diagnostiikassa ¹⁸F-FDG-PET/TT:llä oli korkeampi diagnostinen tarkkuus verrattuna titokoneleike- (TT) ja magneettikuvantamiseen (MK) (89% vs. 76% ja 79%). Etenkin pahanlaatuiseksi epäillyn sappitiehytahtauman erotusdiagnostiikassa ¹⁸F-FDG-PET/TT:n positiivinen ennustearvo (92%) oli korkea. Haimasyövän levinneisyyden arvioinnissa ¹⁸F-FDG-PET/TT:n herkkyys oli huono (30%) paikallisen taudin osoittamisessa. Sen sijaan etäpesäkkeiden osoittamisessa ¹⁸F-FDG-PET/TT oli merkittävästi herkempi menetelmä verrattuna TT ja magneettikuvantamiseen (88% vs. 38%). Verrattaessa erilaisten haimakasvaimien ja normaalin haimakudoksen aineenvaihduntaa ja verenvirtausta, aineenvaihdunta/verenvirtaus suhde oli merkittävästi korkeampi pahanlaatuisissa haimakasvaimissa (P<0.05). Lisäksi kasvaimen korkea aineenvaihdunta/verenvirtaus suhde viittasi huonompaan taudin ennusteeseen. ¹⁸F-DOPA-PET löysi seitsemän kahdeksasta insulinoomasta ja oli positiivinen myös kahdella potilaalla, joilla todettiin haiman saarakesoluhyperplasia. Perustuen alustaviin tuloksiin, rutiinikäytössä oleva karbidopa esilääke ennen ¹⁸F-DOPA-PET kuvantamista peitti insulinooma löydöksen kahdella potilaalla kolmesta. NE-kasvaiminen diagnostiikassa 82 potilaan aineisto osoitti ¹⁸F-DOPA PET kuvantamisen tarkkuudeksi 90%. Etenkin feokromosytoomien ensivaiheen diagnostiikassa ja NE-kasvaimen uusiutumaa epäiltäessä menetelmän tarkkuus oli korkea. Kokonaisuudessaan 59%:lla aineiston potilaista ¹⁸F-DOPA-PET kuvantamisella oli vaikutusta kliinisiin hoitoratkaisuihin. Johtopäätökset: PET/TT käyttäen merkkiaineena ¹⁸F-FDG:tä ja radiovettä osoittautui käyttökelpoiseksi menetelmäksi haimakasvaimien erotusdiagnostiikassa. Lisäksi ¹⁸F-FDG-PET/TT oli hyödyllinen haimasyövän etäpesäkkeiden arvioinnissa. Tutkimus osoitti myös ¹⁸F-DOPA-PET kuvantamisen olevan luotettava menetelmä insulinoomien ja muiden vatsan alueen NE-kasvaimien ensivaiheen diagnostiikassa sekä levinneisyyden arvioinnissa, etenkin muiden kuvantamislöydösten ollessa ristiriitaisia. PET kuvantamisella oli merkittävä vaikutus potilaiden kliiniseen hoitokäytäntöön sekä haima- että NE-kasvaimissa.

Cost estimation framework for modular product

Cost estimation is an important, but challenging process when designing a new product or a feature of it, verifying the product prices given by suppliers or planning a cost saving actions of existing products. It is even more challenging when the product is highly modular, not a bulk product. In general, cost estimation techniques can be divided into two main groups - qualitative and quantitative techniques - which can further be classified into more detailed methods. Generally, qualitative techniques are preferable when comparing alternatives and quantitative techniques when cost relationships can be found. The main objective of this thesis was to develop a method on how to estimate costs of internally manufactured and commercial elevator landing doors. Because of the challenging product structure, the proposed cost estimation framework is developed under three different levels based on past cost information available. The framework consists of features from both qualitative and quantitative cost estimation techniques. The starting point for the whole cost estimation process is an unambiguous, hierarchical product structure so that the product can be classified into controllable parts and is then easier to handle. Those controllable parts can then be compared to existing past cost knowledge of similar parts and create as accurate cost estimates as possible by that way.

Early relationship between very preterm infant and mother: The role of infant, maternal and dyadic factors

Pienipainoisen keskosen ja äidin varhainen suhde: Lapsen, äidin ja dyadisten muuttujien vaikutus Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia keskosvauvan ja äidin varhaista suhdetta. Tutkimuksessa selvitettiin myös vauvan itkukäyttäytymisen, vauvan sylissä olon ja äidin masentuneisuuden yhteyttä äidin ja keskosvauvan varhaiseen suhteeseen. Tutkimusryhmät koostuivat 32:sta (tutkimus I-II) ja 38:sta (tutkimus III-IV) keskosena syntyneestä vauvasta (syntymäpaino < 1501 g tai GI < 32 viikkoa) sekä 46:sta täysiaikaisena syntyneestä terveestä verrokkivauvasta. Lapsen ja äidin vuorovaikutusta arvioitiin 6 ja 12 kuukauden iässä (korjattu ikä) PCERAmenetelmällä. Äidin mielikuvia lapsestaan tutkittiin WMCI-haastattelulla, kun lapsi oli 12 kuukautta. Baby Day Diary -menetelmää käytettiin vauvan itkukäyttäytymisen ja sylissä olon keston mittaamisessa vauvan ollessa 5 kuukautta. Äidin masentuneisuutta arvioitiin EDPS-lomakkeella, kun lapsi oli 6 kuukautta. Tulokset osoittivat, että turvallisten kiintymyssuhdemielikuvien määrä tai vuorovaikutuksen laatu eivät keskosvauvan äideillä eronneet täysiaikaisina syntyneiden vauvojen äitien vastaavista. Ryhmien välillä ei löytynyt eroja myöskään dyadisen vuorovaikutuksen laadussa. Keskosena syntyneet lapset olivat kuitenkin vetäytyvämpiä ja heillä oli laadullisesti heikommat keskittymisen ja leikin taidot vuorovaikutustilanteessa 12 kuukauden iässä täysiaikaisina syntyneisiin lapsiin nähden. Lisäksi äidin masentuneisuus ja lapsen pitkittynyt itkuisuus olivat negatiivisessa yhteydessä vuorovaikutuksen laatuun keskosvauvojen ryhmässä. Vauvan itkukertojen määrän, sylissä olon keston sekä äidin ja vauvan vuorovaikutuksen laadun välillä löytyi positiivinen yhteys ainoastaan keskosena syntyneiden lasten ryhmässä. Tulostemme perusteelle toteamme, että lapsen ennenaikainen syntymä itsessään ei näytä muodostavan riskiä äidin vuorovaikutuksen laadulle tai turvalliselle kiintymyssuhteelle. Yhdessä muiden riskitekijöiden kanssa keskosuus kuitenkin altistaa vauvat ja heidän äitinsä varhaisen vuorovaikutuksen ongelmille. Lisäksi tuloksemme viittaavat siihen, että vauvan itku ja siitä seuraava sylissä olo toimivat suojaavana mekanismina pienipainoisen keskosen ja äidin varhaisessa suhteessa.

High pressure compression of filter cakes

The purpose of this thesis was to investigate the compression of filter cakes at high filtration pressures with five different test materials and to compare the energy consumption of high pressure compression with the energy consumption of thermal drying. The secondary target of this study was to investigate the particle deformation of test materials during filtration and compression. Literature part consists of basic theory of filtration and compression and of the basic parameters that influence the filtration process. There is also a brief description about all of the test materials including their properties and their industrial production and processing. Theoretical equations for calculating the energy consumptions of the filtrations at different conditions are also presented. At the beginning of the experiments at experimental part, the basic filtration tests were done with all the five test materials. Filtration tests were made at eight different pressures, from 6 bars up to 100 bars, by using piston press pressure filter. Filtration tests were then repeated by using a cylinder with smaller slurry volume than in the first series of filtration tests. Separate filtration tests were also done for investigating the deformation of solid particles during filtration and for finding the optimal curve for raising the filtration pressure. Energy consumption differences between high pressure filtration and ideal thermal drying process were done partly experimentally and partly by using theoretical calculation equations. By comparing these two water removal methods, the optimal ranges for their use were found considering their energy efficiency. The results of the measurements shows that the filtration rate increased and the moisture content of the filter cakes decreased as the filtration pressure was increased. Also the porosity of the filter cakes mainly decreased when the filtration pressure was increased. Particle deformation during the filtration was observed only with coal particles.

TUKKE – Tuoteseuranta satamasidonnaisessa kuljetusketjussa

Logistiikka-alalla toimivien yritysten liiketoimintaympäristö on muuttunut globalisaation myötä maailmanlaajuiseksi ja entistä dynaamisemmaksi. Tämä on lisännyt ajantasaisen ja virheettömän tiedon välityksen merkitystä läpi maa- ja yritysrajojen ylittävien toimitusketjujen. Tuoteseuranta ja siihen liittyvän tiedon välittäminen ovat olennainen osa maailmanlaajuisten toimitusketjujen hallintaa. Tuoteseurannan avulla tavaratoimituksia voidaan seurata läpi toimitusketjun, minkä ansiosta tieto kuljetuskaluston, kuljetusyksiköiden ja tuotteiden sijainnista ja saatavuudesta on tarvittaessa eri osapuolten käytettävissä ajasta ja paikasta riippumatta. Tarkan tavaratoimitusten sijainnin tietäminen tehostaa toimitusketjun eri osapuolten resurssien suunnittelua ja kohdistamista, mahdollistaa toimitusketjun pullonkaulojen havaitsemisen sekä helpottaa poikkeamatilanteiden hallintaa. Satamissa toimitusketjujen hallinnan merkitys korostuu toimijoiden ja erilaisten prosessien monitahoisuudesta johtuen. Tämä tutkimusraportti on Turun yliopiston Merenkulkualan koulutus- ja tutkimuskeskuksen Kotkan yksikössä tammikuun 2008 ja elokuun 2009 välisenä aikana toteutetun Tuoteseuranta satamasidonnaisessa kuljetusketjussa (TUKKE) -projektin loppuraportti TUKKE-projektissa tarkasteltiin satamasidonnaisissa kuljetusketjuissa liikkuvia tietovirtoja ja niiden jakamista eri toimijoiden kesken sekä selvitettiin satamasidonnaisten kuljetusketjujen tuoteseurannan nykytilaa ja kehitysmahdollisuuksia. Tuoteseurannassa hyödynnettävät tunnistus- ja paikannusmenetelmät voidaan jakaa satelliittipaikannus-, verkkopaikannus- ja lähipaikannusmenetelmiin. Satelliittipaikannus on käytännössä ainoa reaaliaikaisen maailmanlaajuisen tuoteseurannan mahdollistava menetelmä, jonka tarkkuus on tyypillisesti muutamia metrejä, mutta erilaisilla laajennuksilla voidaan päästä vieläkin parempiin paikannustarkkuuksiin. Satelliittipaikannus soveltuu pääasiassa kuljetusvälineiden ja suurten kuljetusyksiköiden (esim. kontti) seurantaan, ja vain erityistapauksissa kriittisten yksittäisten tuotteiden seurantaan. Verkkopaikannusmenetelmät eivät yksistään sovellu ehdotonta tarkkuutta vaativiin paikannussovelluksiin, sillä niiden tarkkuus vaihtelee tekniikasta ja ympäristöstä riippuen kymmenistä metreistä aina kymmeniin kilometreihin. Jatkuvan ja reaaliaikaisen kaupallisen paikannuspalvelun toteuttaminen verkkopaikannusmenetelmillä on käytännössä mahdotonta. Verkkopaikannusta voidaankin hyödyntää lähinnä yksittäisiä paikkapyyntöjä toteuttavana menetelmänä, joka soveltuu toimitusketjuissa lähinnä tavaratoimitusten karkean tason seurantaan. Verkkopaikannus soveltuu nykyään lähinnä satelliittipaikannusta tukevaksi menetelmäksi, esimerkiksi poikkeamatilanteiden hallinnassa. Lähipaikannustekniikat ovat ainoita paikannusmenetelmiä, joilla päästään jopa senttimetritason tarkkuuksiin sekä sisä- että ulkotiloissa. Lähipaikannusmenetelmät soveltuvat hyvin esimerkiksi varastojen hallintaan. Lähipaikannusmenetelmiin kuuluvat tunnistusmenetelmät (viivakoodi ja RFID) helpottavat tuotteiden hallintaa tarjoamalla statustietoa tavaratoimituksista toimitusketjun eri vaiheissa. Tunnistusmenetelmät ovat usein järkevin ratkaisu tuotetasoisessa seurannassa. Erilaiset tavaratoimitukset asettavat erilaisia vaatimuksia tuoteseurannalle. Kokokuormatasoisten kuljetusten seuranta on perinteisesti perustunut konttien osalta yksilölliseen tunnistenumeroon sekä perävaunun ja trailerin osalta rekisterinumeroon. Kokokuormayksiköiden seurannassa olisi mahdollista siirtyä käyttämään tehokkaampia seurantamenetelmiä, joista satelliittipaikannus ja RFID-tekniikka ovat useimmissa tapauksissa sopivimmat ratkaisut. Kokokuormatason seuranta edellyttää seurantatekniikan (esim. RFID-tunniste tai GPS-vastaanotin) asentamista seurattavaan kuljetusyksikköön (esim. kontti). Kokokuormatasoinen seuranta riittää monissa tapauksissa, koska kuljetusyksikköä seurattaessa voidaan samalla seurata sen sisältämiä osakuormia ja yksittäisiä tuotteita. Osakuormatasoinen seuranta tarkoittaa kuljetuslavojen tai muiden vastaavien kuljetusalustojen seurantaa. Kuljetuslavojen seuranta on mahdollista toteuttaa lavakohtaisilla tunnisteilla (esim. RFID-tunniste), joihin voidaan linkittää myös tieto lavan sisältämistä tuotteista. Kuljetuslavoja voidaan seurata reaaliaikaisesti myös satelliittipaikannuksella, mutta tälle ei useinkaan ole tarvetta, koska yleensä toimitusketjun eri osapuolia kiinnostaa lähinnä tavaratoimituksiin liittyvä statustieto. Tuotetasolla tapahtuva tuoteseuranta mahdollistaa yksityiskohtaisen ja tarkan tuotteiden tunnistamisen ja paikantamisen läpi kuljetusketjun. Tuotetasoinen seuranta edellyttää seurantatekniikan asentamista jokaiseen yksittäiseen seurattavaan tuotteeseen. Käytännössä ainoat tuotetasoiseen seurantaan soveltuvat seurantatekniikat ovat viivakoodi- ja RFID-tunnistustekniikat, koska tuotetasoisen seurannan toteuttaminen muilla seurantatekniikoilla ei ole yleensä taloudellisesti järkevää. Yleisesti ottaen tuotetasoista seurantaa kannattaa hyödyntää lähinnä tuotteiden tunnistamisessa ja statustietopohjaisissa sovelluksissa eikä niinkään varsinaisessa paikannuksessa. Satamasidonnaisten kuljetusketjujen tuoteseuranta perustuu nykyään lähinnä statustietoon ja sitä tarjoaviin tunnistustekniikoihin. Tämä johtuu pääasiassa siitä, ettei satamasidonnaisissa toimitusketjuissa useinkaan tarvita statustietoa tarkempaa tietoa, vaan yleensä pelkkä ETA-tieto riittää. Esimerkiksi reaaliaikaista paikkatietoa tarjoavaa satelliittipaikannustekniikkaa hyödynnetään satamasidonnaisissa kuljetusketjuissa lähinnä navigoinnissa ja reittisuunnittelussa, mutta vain harvoin reaaliaikaisessa tuoteseurannassa. Matkapuhelinverkkoihin perustuva paikannus ei näyttäisi olevan yleisessä käytössä satamasidonnaisten kuljetusketjujen tuoteseurannassa. Toimijoiden laajasta kirjosta johtuen satamasidonnaisissa toimitusketjuissa on harvoin käytössä yhtenäistä koko toimitusketjun kattavaa tuoteseurantajärjestelmää. Laajan ja useita toimijoita sisältävän tuoteseurantajärjestelmän rajapintojen ja standardien integrointi on erittäin haastavaa. Kullakin toimitusketjun toimijalla on yleensä käytössä omia sisäisiä järjestelmiä, joilla voidaan tietyiltä osin hallita tavaratoimitusten seurantaa kyseisen yrityksen näkökulmasta. Yhtenäinen koko toimitusketjun kattava tuoteseurantaratkaisu voi toimia suljetuissa järjestelmissä, joissa on rajattu määrä toimijoita ja joissa tavoitellaan vain näiden toimijoiden yhteisiä etuja. Suljetuissa järjestelmissä eri toimijoiden väliset rajapinnat on integroitu keskenään yhteensopiviksi, ja osapuolien välille on muodostunut vakiintuneita toimintatapoja. Lisäksi suljetut järjestelmät pysyvät usein melko muuttumattomina. Nämä tekijät tuovat läpinäkyvyyttä suljettuun toimitusketjuun, ja tuotetiedon jakamisesta tulee luonnollinen osa toimitusketjun toimintaa. Tekniset valmiudet hyvinkin kehittyneiden ja monipuolisten koko toimitusketjuja kattavien tuoteseurantaratkaisujen toteuttamiseen ovat jo olemassa. Toimitusketjujen laajuisten seurantaratkaisujen kehittämisen esteenä eivät siis niinkään ole itse seurantatietoa tuottavat tunnistus- ja paikannustekniikat, vaan suurimpana haasteena on seurantatiedon saattaminen sellaiseen muotoon, että se on helposti jokaisen toimitusketjun osapuolen saatavissa ja hyödynnettävissä. Yksittäisillä mailla ja satamilla on jo nykyään käytössä eräänlaisia tietoportaaleja, jotka mahdollistavat tavaratoimituksiin liittyvien tietojen keskitetyn tallentamisen ja hyödyntämisen. Myös Suomen meriliikennettä palvelee tämäntapainen keskitetty tietoportaali PortNet, joka on tarkoitettu pääasiassa aluskäynteihin liittyvien tietojen jakamiseen eri toimijoiden kesken. PortNet sisältää kuitenkin tietoa vain Suomen satamiin kohdistuvista aluskäynneistä. Tästä johtuen tavaratoimitusten seuranta läpi globaalien toimitusketjujen ei ole PortNet-järjestelmällä mahdollista. Tulevaisuuden kannalta olisikin tärkeää pohtia, olisiko mahdollista kehittää PortNetjärjestelmän kaltainen globaali tietoportaali, joka palvelisi kansainvälisiä satamasidonnaisia toimitusketjuja ja loisi pohjan läpinäkyvälle maa- ja yritysrajat ylittävälle tuoteseurantaratkaisulle.

Elinkaariarvioinnin hyödyntäminen pumpputehtaan ympäristötoimenpiteiden tunnistamisessa

Voimistuvan kasvihuoneilmiön myötä kiinnostus hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen on lisääntynyt. Ympäristöteknologian tavoitteena on hidastaa tämän ilmiön haitallisia vaikutuksia maailmanlaajuisesti, kansallisesti sekä yritystasolla. Yrityksillä on yhä suurempi paine valmistaa tuotteita ympäristöä vähemmän kuormittavasti. Työn tavoitteena on tarkastella elinkaariarvioinnin käytettävyyttä, kun halutaan tunnistaa pumpputehtaan mahdollisuuksia pienentää tuotteidensa valmistuksen ympäristönkuormittavuutta. Työssä pyritään myös selvittämään ne pumpun valmistuksen prosessit, jotka tuottavat eniten kasvihuonekaasupäästöjä. Tarkastelussa on keskitytty lähinnä hiilidioksidipäästöjen laskentaan. Työssä on käytetty elinkaariarvioinnin menetelmää ja työ noudattaa SFS ISO 14040 ja 14044 standardia. Elinkaariarviointi on hyväksi havaittu keino tunnistaa ne tuotteen tai palvelun yksikköprosessit, joilla on suurin vaikutus ympäristöön. Tutkimuksessa luotiin elinkaariarviointi pumppulaitoksen vuosittain tuottamille pumpuille. Samalla toteutettiin elinkaariarviointiin Excel-malli, jolla voidaan arvioida yksittäisten pumppujen valmistuksen hiilidioksidipäästöt. Tulosten pohjalta on tehty myös joitakin ehdotuksia pumpun valmistuksen hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Laskennassa käytetty aineisto kerättiin kirjallisuudesta, pumppulaitoksen alihankkijoilta sekä julkaistuista elinkaariarvioinneista vuoden 2008 kesän aikana. Työssä on osoitettu, että elinkaariarviointia voidaan hyödyntää tunnistettaessa pumpputehtaan ympäristötoimenpiteitä. Saatujen tulosten luotettavuus on kuitenkin riippuvainen käytettävissä olevista resursseista sekä lähtötietojen tarkkuudesta. Erityisesti valimoiden ilmoittamat energiankulutusmäärät vaikuttavat tulosten tarkkuuteen. Tarkempien tulosten saaminen edellyttäisi muun muassa tehtaan alihankkijoiden parempaa tietoisuutta omasta energiankulutuksestaan.

Statistical Analysis and Numerics of Heat Exchanger Models

The identifiability of the parameters of a heat exchanger model without phase change was studied in this Master’s thesis using synthetically made data. A fast, two-step Markov chain Monte Carlo method (MCMC) was tested with a couple of case studies and a heat exchanger model. The two-step MCMC-method worked well and decreased the computation time compared to the traditional MCMC-method. The effect of measurement accuracy of certain control variables to the identifiability of parameters was also studied. The accuracy used did not seem to have a remarkable effect to the identifiability of parameters. The use of the posterior distribution of parameters in different heat exchanger geometries was studied. It would be computationally most efficient to use the same posterior distribution among different geometries in the optimisation of heat exchanger networks. According to the results, this was possible in the case when the frontal surface areas were the same among different geometries. In the other cases the same posterior distribution can be used for optimisation too, but that will give a wider predictive distribution as a result. For condensing surface heat exchangers the numerical stability of the simulation model was studied. As a result, a stable algorithm was developed.

Valmistuskustannusten arviointi ja kustannustiedon käyttö valmistusystävällisyyteen tähtäävässä tuotekehityksessä

Työn tarkoituksena oli tutkia menetelmiä koneiden valmistuskustannusten arvioimiseksi ja hyödyntää kustannustietoa tuotekehitysprosessissa. Taloudellisen suunnittelun menetelmäksi valittiin DFMA -menetelmä. DFMA -menetelmä on suunnittelustrategia, jonka tarkoituksena on ottaa huomioon suunniteltavan tuotteen valmistuskustannukset ja valmistettavuus mahdollisimman aikaisessa tuotekehitysprosessin vaiheessa. Työn soveltavassa osassa käsiteltiin Rauten uutta puristinlinjaa, jolle arvioitiin valmistuskustannukset. Jatkokehitys kohdennettiin kustannusten painopistealueisiin kokoonpanossa ja valituille kokoonpanoille tehtiin muutoksia valmistuskustannusten pienentämiseksi. Kehitetyille kokoonpanoille arvioitiin uudet valmistuskustannukset ja puristimen mekaanisissa osissa saatiin valmistuskustannuksia pienennetyksi n. 22,6 %, joka oli n. 8,5 % koko puristinlinjan yhteenlasketuista kokonaiskustannuksista. Valmistuskustannusten arvioiminen koneen jokaista komponenttia kohden todettiin olevan liian työlästä. Arviointityön helpottamiseksi alettiin kehittää kustannusten arviointijärjestelmää, jonka avulla koneen muuttuvat materiaali- ja osto-osista aiheutuvat kustannukset saataisiin arvioiduksi. Materiaali ja osto-osien kustannukset aiheuttavat yleensä suurimman osan koko koneen valmistuskustannuksista, joten muista valmistusvaiheista kuten kokoonpanosta, koneistuksesta jne. aiheutuvat kustannukset voidaan arvioida karkeammin.

Symplektisen integroinnin soveltaminen satelliittien suhteellisten ratojen laskemiseen

Maapalloa kiertävien satelliittien liikkeet toistensa suhteen eli satelliittien suhteelliset radat ovat keskeisessä asemassa satelliittimuodostelmien kannalta. Suhteellisten ratojen ratkaiseminen maapallon potentiaalikentässä on haastava ongelma, johon on kehitetty useita eri lähestymistapoja alkaen Hillin tekemästä matemaattisesta pohjatyöstä vuonna 1878. Eri lähestymistavat voidaan jakaa analyyttisiin ja numeerisiin menetelmiin. Analyyttisissa menetelmissä suhteellisen liikkeen liikeyhtälöt ratkaistaan approksimaatioiden avulla ja saadusta ratkaisuista voidaan suoraan lukea suhteellisen radan kehitys jonkin sopivan ajanluonteisen parametrin funktiona. Numeerisissa menetelmissä ratkaistaan liikeyhtälöt numeerisesti eli sovelletaan ratojen numeerista integrointia. Eräs moderni numeerinen menetelmä on soveltaa symplektisiä integrointimenetelmiä suhteellisen radan ratkaisemiseen. Tämän työn ensimmäisessä osassa kehitetään symplektisten integrointimenetelmien tarvitsema matemaattinen teoria lähtien differentiaaligeometrian alkeista. Teorian sovelluksena saadaan Zassenhausin kaavan avulla johdettua symplektisten leapfrog"-menetelmien lähtökohta. Työn toisessa osassa keskitytään suhteellisten satelliittiratojen ongelmaan. Ensin käsitellään yksittäisen satelliitin liikettä ja suhteellisten ratojen esittämisessä käytetyt koordinaatistot. Sen jälkeen esitellään analyyttiset Hillin--Clohessyn--Wiltshiren, Tschaunerin--Hempelin ja Halsallin--Palmerin suhteelliset ratalaskumenetelmät. Numeerisista menetelmistä tutkitaan S.~Mikkolan kehittämää logaritmisen Hamiltonin funktion menetelmää. Työssä kehitetään algoritmi menetelmän soveltamiseen suhteellisiin ratalaskuihin. Kehitettyä menetelmää verrataan analyyttisiin menetelmiin ja tarkkaan ellipsiratojen erotuksena saatuun suhteelliseen rataan. Vertailun tuloksena havaitaan logaritmisen Hamiltonin funktion menetelmä kehityskelpoiseksi ja huomattavasti analyyttisiä menetelmiä tarkemmaksi.

Sadevälkkeen mallinnus ilmavalvontatutkajärjestelmää varten

Tutkat muodostavat Suomen rauhanajan ilmavalvonnan rungon. Ilmatilassa on lentokoneiden lisäksi paljon muitakin kohteita, jotka ilmavalvontatutka havaitsee. Naita ei toivottuja kaikuja kutsutaan välkkeeksi. Sadevälke on tilavuusvälkettä. Tämän työn tarkoituksena on löytää menetelmä tai malli, jolla voitaisiin mallintaa sadevälkkeen vaikutus ilmavalvontatutkassa. Toisaalta myös sadevälkkeen suodatus on työn keskeinen tavoite. Käytettyjä suodatusmenetelmiä olivat adaptiivinen suodatus ja doppler-suodatus. Suodinpankkiin eli doppler-suodatukseen lisättiin vielä CFAR Työn tuloksena voi todeta, että sadevälkkeen suodatus onnistui hyvin mutta itse sadevälkkeen mallintamista tulee kehittää edelleen. Työssä käytetyt menetelmät on esitetty algoritmimuodossa. Mittausaineiston keräys suoritettiin keskivalvontatutkalla ja SP-testerillä. Varsinaiset suodatuskokeet ja mallin testaus tehtiin Matlab-ohjelmistolla.

Assessment of total cardiovascular risk in hypertensive subjects

Valtimotautiriskin arviointi verenpainepotilailla Valtimotaudit ovat yleisin kuolinsyy koko maailmassa. Väestön elintapojen muuttuminen ja ikääntyminen uhkaavat edelleen lisätä valtimotautien esiintyvyyttä. Kokemäenjokilaakson valtimotautien ehkäisyprojektin tavoitteena oli löytää 45–70-vuotiaasta väestöstä henkilöt, joilla on kohonnut riski sairastua valtimotauteihin. Kaksivaiheisen seulontamenetelmän avulla voitiin terveydenhoitajan antama elintapaneuvonta kohdistaa riskihenkilöihin ja rajoittaa lääkärin vastaanoton tarve niihin potilaisiin, jotka todennäköisesti hyötyvät ennaltaehkäisevästä lääkityksestä. Suomalainen tyypin 2 diabeteksen sairastumisriskin arviointikaavake ja hoitajan toteama kohonnut verenpaine osoittautuivat käytännöllisiksi menetelmiksi seuloa väestöstä riskihenkilöitä. Valtimotautien ehkäisyprojektissa Harjavallassa ja Kokemäellä todettiin verenpainetauti 1 106 henkilöllä, jotka eivät sairastaneet valtimotautia tai aiemmin todettua diabetesta. Heidän tutkimustulostensa avulla voidaan arvioida kohonneen verenpaineen vaikutusta sokeriaineenvaihduntaan ja verenpaineen aiheuttamiin kohde-elinvaurioihin. Sokeriaineenvaihdunnan häiriöt ovat verenpainetautia sairastavilla yleisempiä kuin väestössä muutoin. Käyttämällä metabolisen oireyhtymän kriteerejä sokerirasituskokeen suorittamisen edellytyksenä voidaan tutkimusten määrää vähentää kolmanneksella ja silti löytää lähes kaikki diabetesta tai sen esiastetta sairastavat verenpainepotilaat. Verenpainepotilaista etenkin metabolista oireyhtymää sairastavilla naisilla on suurentunut munuaisten vajaatoiminnan riski. Jos verenpainepotilaan munuaisten toimintaa arvioidaan pelkästään plasman kreatiniini -arvon perusteella, kolme neljästä munuaisten vajaatoimintaa potevasta jää toteamatta verrattuna laskennallisen glomerulusten suodattumisnopeuden määritykseen seulontamenetelmänä. Joka kolmannella verenpainetautia sairastavalla voidaan todeta alaraajavaltimoiden kovettumista; useammin niillä, joiden ylä- ja alaverenpaineen erotus, pulssipaine on yli 65 mmHg. Verenpainetauti on itsenäinen perifeerisen valtimotaudin vaaratekijä. Tutkimuksessa käytetty menetelmä nilkka-olkavarsipainesuhteen määrittämiseksi soveltunee hyvin perusterveydenhuollon käyttöön riskihenkilöiden löytämiseksi. Valtimotautien kokonaisriskin arviointimenetelmät tai uuden riskitekijän, herkän C-reaktiivisen proteiinin määritys eivät voi korvata kohde-elinvaurioiden mittaamista verenpainepotilaan valtimotautiriskin huolellisessa arvioinnissa.

Design and manufacture of a microdistillation column

Aim of this thesis was to design and manufacture a microdistillation column. The literature review part of this thesis covers stainless steels, material processing and basics about engineering design and distillation. The main focus, however, is on the experimental part. Experimental part is divided into five distinct sections: First part is where the device is introduced and separated into three parts. Secondly the device is designed part by part. It consists mostly of detail problem solving, since the first drawings had already been drawn and the critical dimensions decided. Third part is the manufacture, which was not fully completed since the final assembly was left out of this thesis. Fourth part is the test welding for the device, and its analysis. Finally some ideas for further studies are presented. The main goal of this thesis was accomplished. The device only lacks some final assembly but otherwise it is complete. One thing that became clear during the process was how difficult it is to produce small and precise steel parts with conventional manufacturing methods. Internal stresses within steel plates and thermal distortions can easily ruin small steel structures. Designing appropriate welding jigs is an important task for even simple devices. Laser material processing is a promising tool for this kind of steel processing because of the flexibility, good cutting quality and also precise and low heat input when welding. Next step in this project is the final assembly and the actual distillation tests. The tests will be carried out at Helsinki University of Technology.

Kapillaarielektroforeesin soveltaminen uuttofaasin koostumuksen analysointiin

Työn tarkoituksena oli löytää kapillaarielektroforeesimenetelmä (CE), joka soveltuisi metallien neste-nesteuutossa käytettävien orgaanisten uuttofaasien koostumuksen analysointiin. Kapillaarielektroforeesissa käytetyn elektrolyyttiliuoksen analyytti-kohtaista optimointia ei tässä työssä tehty, vaan liikkeelle lähdettiin fenoleille tarkoitetulla menetelmällä. Tarkasteltavia uuttoreagenssiryhmiä olivat hydroksi-oksiimit sekä fosfiinihappo- ja fosforihappopohjaiset reagenssit. Tutkittavia kaupallisia laimentimia olivat Orfom SX 11 ja Shellsol D70. Lisäksi tutkittiin kahta modifiointiainetta, TOPOa (tri-n-oktyylifosfiinioksidi) ja TXIB:tä (2,2,4-trimetyyli-1,3-pentaanidiolidi-isobutyraatti). Työssä tavoiteltiin kapillaarielektroforeesin hyötyjä erityisesti hydrometallurgisessa teollisuudessa. Suurimpana hyötynä ennakoitiin mahdollisuus analysoida suuria molekyylejä, kuten uuttoreagenssi-metallikomplekseja, joita ei pystytä analysoimaan kaasukromatografilla (GC). Näytteet voidaan myös analysoida ilman hidasta ja usein ei-kvantitatiivista derivatisointia. Kirjallisuudesta ei löytynyt aiempia artikkeleita CE:n soveltamisesta kyseisille aiheille. Kapillaarielektroforeesianalyyseissa pystyttiin esimerkiksi havaitsemaan hydroksi-oksiimin kuparikompleksi orgaanisessa faasissa. Seulonta-ajoissa yleisenä ongelmana oli kuitenkin tulosten heikko toistettavuus. Kapillaari-elektro-foreesi-menetelmä tarjoaa selvästi mahdollisuuksia tulevaisuudessa, mutta vielä sillä ei päästy luotettavaan toistoon sähkökentän häiriöiden ja elektrolyyttiliuoksen riittämättömän optimoinnin vuoksi. Lisäksi teollisissa olosuhteissa käytetyille autenttisille hydroksioksiimi- ja fosfiinihapponäytteille tehtiin perinteisiä kaasukromatografia-analyysejä, joiden perusteella voitiin nähdä uuttofaasin koostumuksen muuttuneen prosessissa. Hapettuminen sekä eri hydrolyysireaktiot ovat tärkeimmät syyt reagenssien ja laimentimien muuttumiselle. Näitä hajoamistuotteita ei tässä työssä onnistuttu analysoimaan kapillaarielektroforeesilla.

Ruuvipurkaimen DFMA

Tämän työn tarkoituksena oli soveltaa valmistusystävällisen ja kokoonpanon huomioivan suunnittelun(DFMA) periaatteita ajavalle ruuvipurkaimelle valmistuskustannusten alentamiseksi. Työn teoriaosassa esitellään valmistusystävällisen suunnittelun periaatteita. Yhtä tarkemmin noudatettua DFMA-menetelmää esitellään hieman enemmän. Teoriassa käsitellään myös valmistuskustannusten laskentaa, lähinnä hitsauksen ja koneistuksen osalta. Ruuvipurkaimen rakenteeseen perehdyttiin tekemällä siitä 3D-malli. Purkaimen valmistuskustannukset selvitettiin ja kustannusten painopisteet määritettiin. Niiden pohjalta valittiin kohteet joihin paneuduttiin ja joihin sovellettiin DFMA:n periaatteita. Ruuvipurkaimen valmistettavuuden parantamisessa saavutettiin tavoite, 10 % kustannussäästö valmistuskustannuksissa. Valmistettavuutta saatiin paremmaksi DFMA-menetelmiä soveltaen ja sitä kautta tuli kustannussäästöjä. Ostokomponenttien toimittajakartoituksella saatiin myös kustannuksia karsittua. Käytetty DFMA-menetelmä hieman sovellettuna oli tälle tuotteelle toimiva vaihtoehto. Jatkamalla valmistusystävällistä suunnittelua kalleimmille osille, saataisiin enemmän kustannussäästöjä mihin tässä työssä päästiin.