New directions in Stochastic Multicriteria Acceptability Analysis

Decisions taken in modern organizations are often multi-dimensional, involving multiple decision makers and several criteria measured on different scales. Multiple Criteria Decision Making (MCDM) methods are designed to analyze and to give recommendations in this kind of situations. Among the numerous MCDM methods, two large families of methods are the multi-attribute utility theory based methods and the outranking methods. Traditionally both method families require exact values for technical parameters and criteria measurements, as well as for preferences expressed as weights. Often it is hard, if not impossible, to obtain exact values. Stochastic Multicriteria Acceptability Analysis (SMAA) is a family of methods designed to help in this type of situations where exact values are not available. Different variants of SMAA allow handling all types of MCDM problems. They support defining the model through uncertain, imprecise, or completely missing values. The methods are based on simulation that is applied to obtain descriptive indices characterizing the problem. In this thesis we present new advances in the SMAA methodology. We present and analyze algorithms for the SMAA-2 method and its extension to handle ordinal preferences. We then present an application of SMAA-2 to an area where MCDM models have not been applied before: planning elevator groups for high-rise buildings. Following this, we introduce two new methods to the family: SMAA-TRI that extends ELECTRE TRI for sorting problems with uncertain parameter values, and SMAA-III that extends ELECTRE III in a similar way. An efficient software implementing these two methods has been developed in conjunction with this work, and is briefly presented in this thesis. The thesis is closed with a comprehensive survey of SMAA methodology including a definition of a unified framework.

Hissikuiluelementtien soveltuvuus kerrostalojen saneerauskohteisiin

Työn tavoitteena oli kartoittaa hissikuiluelementtien markkinapotentiaali kerrostalojen saneerauskohteissa, arvioida yhtiön markkinointi- ja suunnitteluresursseja, tehdä tuotannon kehittämissuunnitelma ja analysoida elementtiliiketoiminnan kannattavuus. Tutkimus sisältää sekä teoreettisen että empiirisen osan. Teoreettisessa osassa tutkittiin markkinoita ja niihin vaikuttamista sekä markkinoiden kilpailukeinoja ja toteuttamistapoja teoreettisesti kirjallisuuden avulla. Markkinaselvityksessä saatiin selville toteutuneiden kohteiden kautta potentiaaliset toimitusmäärät tulevaisuudessa. Tarkasteltiin yhtiön kykyä vastata kysyntään markkinointi-, suunnittelu- sekä valmistuskapasiteetin osalta. Lopuksi laskettiin kysynnän aiheuttama lisäinvestointikustannus ja määriteltiintuotteen hinta. Näin pystyttiin laskemaan liiketoiminnan kannattavuuskalkyyli, mikä kannusti panostamaan markkinaan. Saneeraushissikuilutoiminta osoittautui kannattavaksi Specifinn Oy:ssä määriteltyjen investointien tuottotavoitteen kannalta.

Standardizing Customized Features of a Configurable Product

Työn päätavoitteena on arvioida hissien automaattiovien usein toistuvien asiakaskohtaisesti räätälöityjen tuoteominaisuuksien vakioimisen kannattavuutta KONEen Hyvinkään tehtaalla. Työssä arvioidaan myös massaräätälöinnin periaatteiden soveltuvuutta erikoisovien toimitusprosessiin sekä toimintoperusteisen kustannustiedon tarpeellisuutta tuoteominaisuuksia koskevien päätösten teossa. Asiakaskohtaisesti räätälöity ovituotanto jaettiin kategorioihin, joiden volyymeja ja tuotemuutosten tekoon käytettyjä suunnittelutuntimääriä analysoimalla selvitettiin, muodostaako jokin räätälöitävä tuoteominaisuus riittävän suuren kappalemääräisen kysynnän tai suunnittelutuntien kulutuskohteen, jotta ominaisuuden vakiointi olisi kannattavaa. Ovien kustannusrakenne-esimerkkien avulla selvitettiin myös suunnittelun osuus kokonaiskustannuksista. Analyysien perusteella todettiin asiakaskohtaisten muutosten olevan hajanaisia ja vain muutaman ominaisuuden osalta muodostuvan tarpeeksi suuri ja yhtenäinen kokonaisuus, joka olisi taloudellisesti kannattavaavakioida. Monimutkaisen tuoterakenteen vuoksi massaräätälöinnin opit eivät ole suoraan kopioitavissa hissien erikoisovien toimitusprosessiin, mutta sisältävät hyödyllisiä toimintamalleja prosessin kehittämiseen.

Implementing the Product Configurator in a Large Manufacturing Company

Työn tavoitteena on kuvata hissin ovien tuotekonfigurointiprosessia sekä SAP R/3 tuotekonfiguraattorin käyttöönoton aiheuttamia vaikutuksia. Työssä kuvataan myös uuden tuotekonfiguraattorin kehitystä, testausta, käyttöönottoa sekä pitkäaikaishallintaa. Tuotekonfigurointi on tehokas tapa toteuttaa massaräätälöintiä. Sen tarkoituksena on yhdistää massatuotannon ja asiakaskohtaisen tuotannon etuja tarjoamalla asiakkaille räätälöityjä, esisuunniteltuihin komponentteihin ja ennalta määrättyyn konfigurointimalliin perustuvia tuotteita. Näitä tuotteita tuotetaan konfigurointiprosessissa. Tämä prosessi voi olla erittäin monimutkainen ja altis virheille, joten sen tueksi on kehitetty tuotekonfiguraattoreita. Tuotekonfiguraattorit voivat tehostaa konfigurointiprosessia merkittävästi. KONE on valmistanut konfiguroitavia tuotteita useita vuosikymmeniä ja se on käyttänyt prosessien tukemiseen useita eri konfiguraattoreita. Näin ollen uuden konfiguraattorin käyttöönoton vaikutusten ei oleteta olevan niin dramaattisia kuin otettaessa konfiguraattoria käyttöön ensimmäisen kerran. Uudella konfiguraattorilla on kuitenkin useita vaikutuksia tuotteen hallintaan, konfigurointiprosessiin, tietojärjestelmiin, alihankkijoihin sekä asiakkaisiin. Konfiguraattorin käyttöönoton vaikutuksia tehostaa projektin liittyminen ERP järjestelmän käyttöönottoon

Harmonising the Modular Product Range

Työn tavoitteena on analysoida KONEen hissien ovituoteperheitä ja harmonisoida modulaarista ovituotevalikoimaa niin, että tulos olisi mahdollisimman suotuisa KONEelle sekä sen sidosryhmille. Harmonisointi toteutetaan, koska KONEen tuotevalikoima on erittäin laaja ja monimutkainen ja siitä syystä erittäin kallis ja vaikea hallita ja ylläpitää. Tavoitteena on selvittää myös termejä modulaarisuus ja tuotealusta olennaisen kirjallisuuden pohjalta. Nykyään yritysten täytyy kehittää tuotevalikoimaa jatkuvasti. Yrityksen koko tuotevalikoiman varioituvuus tulisi kuitenkin pitää järkevissä rajoissa. Moduuleita ja tuotealustoja pitäisi käyttää jakamaan tuotteiden avainelementtejä ja lisäämään varioituvuutta helposti hallittavalla tavalla. Kannattamattomat ja matalavolyymiset tuotteet kuluttavat yrityksen niukkoja resursseja. Tällaiset tuotteet tulisi poistaa tuotevalikoimasta, mutta ei ilman harkintaa. Kannattama-tonkin tuote voi olla erittäin arvokas asiakkaalle ja tällaisen tuotteen hylkääminen voi olla yritykselle pitkällä tähtäimellä erittäin kohtalokasta. Työn tuloksena oli harmonisointiehdotus KONEen AMD-oville ja selvitys harmonisoinnin vaikutuksista. Harmonisointi KONEella päätettiin toteuttaa siten, että matalavolyymiset tuotteet siirrettiin erikoistuotteiden valikoimaan. Myös kustannusanalyysi tukee harmonisointipäätöstä laskentajärjestelmän puutteista huolimatta.

Tarkkoihin matkustajatietoihin perustuva hissiohjausjarjestelma

Työssä esitetään geneettisten algoritmien käyttöön perustuva hissiohjausjärjestelmä, jossa ohjauspaatosten tekemisessä hyödynnetään tarkkoja matkustajatietoja. Tämä hissiohjausjärjestelmä soveltuu käytettäväksi muun muassa kohde-allokointiin perus-tuvassa hissijärjestelmässä, jossa matkustajat antavat hissikutsun yhteydessä kohde-kerrostietonsa. Esitetty ohjausjärjestelmä soveltuu käytettäväksi ulkokutsun välittömään tai jatkuvaan allokointiin perustuvassa hissijärjestelmässä. Työn kirjallisessa osuudessa esitetään parannuksia aiemmin esitettyihin hissiohjausjärjestelmiin ja käydään läpi erilaisia kohde-allokointiin perustuvia hissijärjestelmiä. Työssä kuvataan uusi matkustaja-ohjaustapa, joka vähentää matkustajan tekemän hissikutsun välittömään palveluun liittyviä hissiohjausongelmia. Tarkkoja matkustajatietoja hyödyntämällä hissijärjestelmä kykenee sekä tarjoamaan matkustajille yksilöllistä palvelua että kuljettamaan matkustajia tehokkaasti.

Taajuusmuttajan vanheneminen syklisissä käytöissä

Tässä työssä tarkastellaan taajuusmuuttajan vanhenemista syklisissä käytöissä puolijohdetehokomponenttien osalta. Laitteiden vikaantumisprosessien analysoimiseksi työssä suunnitellaan syklinen kestotestausjärjestelmä, joka mahdollistaa useamman taajuusmuuttajan yhtäaikaisen vanhentamisen. Jaksottaisesti toistuvat kuormitussyklit rasittavat termomekaanisesti taajuusmuuttajan tehomoduulin sisäisiä rakenteita suurten lämpötilavaihtelujen johdosta. Teoriaosuuden pääpaino kohdistuu puolijohdetehokomponenttien rakenteeseen, vikaantumisprosesseihin ja eliniän kartoittamiseen. Työssä käydään läpi yleisimpien pienijännitteisten moottorinohjausinverttereiden tehomoduulien mekaaniset rakenteet, tyypillisemmät syklisestä kuormituksesta johtuvat vikaantumisprosessit sekä puolijohdetehokomponenttivalmistajien käyttämät syklisen eliniän testausmenetelmät. Loppuosassa työtä suunnitellaan taajuusmuuttajan syklinen kestotestausjärjestelmä laitteiden keinotekoista vanhentamista varten. Testausjärjestelmällä voidaan kuormittaa useampaa taajuusmuuttajaa vuorottain mielivaltaisella kuormitusvirtaprofiililla. Laitteita vanhennettiin kaksi testierää kuormittamalla niitä jaksottaisesti hissikäytön tyypillisellä kuormitusprofiililla. Puolijohdetehokomponentin vanhenemisen edistystä seurattiin termisen impedanssiketjun mittausmenetelmällä, joka perustuu IGBT:n kollektoriemitterijännitteen lämpötilariippuvuuteen. Testilaitteiden puolijohdetehokomponentit hajosivat syklisen eliniän päättymiseen teoriassa esitettyjen vikaantumisprosessien seurauksesta. Tehomoduulien vika-analyysi osoittaa syklisen kestotestausjärjestelmän soveltuvaksi menetelmäksi tutkia erilaisten kuormitusprofiilien vaikutusta taajuusmuuttajan vanhenemiseen.

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.

Development of Collaborative Product Structure Management

The purpose of this thesis is to develop an environment or network that enables effective collaborative product structure management among stakeholders in each unit, throughout the entire product lifecycle and product data management. This thesis uses framework models as an approach to the problem. Framework model methods for development of collaborative product structure management are proposed in this study, there are three unique models depicted to support collaborative product structure management: organization model, process model and product model. In the organization model, the formation of product data management system (eDSTAT) key user network is specified. In the process model, development is based on the case company’s product development matrix. In the product model framework, product model management, product knowledge management and design knowledge management are defined as development tools and collaboration is based on web-based product structure management. Collaborative management is executed using all these approaches. A case study from an actual project at the case company is presented as an implementation; this is to verify the models’ applicability. A computer assisted design tool and the web-based product structure manager, have been used as tools of this collaboration with the support of the key user. The current PDM system, eDSTAT, is used as a piloting case for key user role. The result of this development is that the role of key user as a collaboration channel is defined and established. The key user is able to provide one on one support for the elevator projects. Also the management activities are improved through the application of process workflow by following criteria for each project milestone. The development shows effectiveness of product structure management in product lifecycle, improved production process by eliminating barriers (e.g. improvement of two-way communication) during design phase and production phase. The key user role is applicable on a global scale in the company.

Energy storage in electric drive system

In recent years the environmental issues and the energy saving have become increasingly import in modern society where industry is the major emission factor and energy consumer. Generally, most of the total energy consumption is caused by electrical drives used in industrial applications and thus improving the performance of electrical drives give an opportunity to improve the energy efficiency. In this Master Thesis improving the energy efficiency in different electrical drives is clarified with different cases: regenerative braking in the electric grid or recovery of the braking energy into an energy storage. In addition, as an example, the energy consumption of an elevator is analyzed by measurements. From these measurement results it can be estimated how much the share of the standby energy consumption is from the total energy consumption and how much regenerative energy is available. The latter part of the thesis concentrates on determination of the properties of lithium iron phosphate battery with measurements.

Spin-Dynamics in Cold Gases of 87Rb and Atomic Hydrogen. The spins they are a-changin’

In this thesis the dynamics of cold gaseous atoms is studied. Two different atomic species and two different experimental techniques have been used. In the first part of the thesis experiments with Bose-Einstein condensates of Rb-87 are presented. In these experiments the methods of laser cooling and magnetic trapping of atoms were utilized. An atom chip was used as the experimental technique for implementation of magnetic trapping. The atom chip is a small integrated instrument allowing accurate and detailed manipulation of the atoms. The experiments with Rb-87 probed the behaviour of a falling beam of atoms outcoupled from the Bose-Einstein condensate by electromagnetic field induced spin flips. In the experiments a correspondence between the phases of the outcoupling radio frequency field and the falling beam of atoms was found. In the second part of the thesis experiments of spin dynamics in cold atomic hydrogen gas are discussed. The experiments with atomic hydrogen are conducted in a cryostat using a dilution refrigerator as the cooling method. These experiments concentrated on explaining and quantifying modulations in the electron spin resonance spectra of doubly polarized atomic hydrogen. The modifications to the previous experimental setup are described and the observation of electron spin waves is presented. The observed spin wave modes were caused by the identical spin rotation effect. These modes have a strong dependence on the spatial profile of the polarizing magnetic field. We also demonstrated confinement of these modes in regions of strong magnetic field and manipulated their spatial distribution by changing the position of the field maximum.

Parametrisen kustannusmallin validointi ja implementointi

Parametric cost modeling is a technique, where cost estimating relationships are built to meet products’ parameters. Parameters are directly defined from product features, when it is possible to solve product cost exact before even a single product is manufactured and calculated with general cost accounting. The parametric model can be used in product design, sourcing and comparing product cost of similar products. The model reveals the cost origin more clear than general accounting. The purpose of this thesis was to find out parameters for modeling elevator doors and validate the parameters to meet actual costs. The other target was to simulate cost impact and changes in the cost structure. The results were compared to previous calculations and actual costs and model was tested in new product design. The results of the calculations revealed, that material consumption is the most significant issue in design effectiveness as well as the complexity of the components and structure. To develop the model more research is needed for other continents cost structure and waste calculation principles.