Integration of Real-Time Simulator, Motion Platform and Haptics

This thesis describes the process of the integration of a real-time simulator environment with a motion platform and a haptic device as a part of the Kvalive project. Several programs running on two computers were made to control the different devices of the environment. User tests were made to obtain information of needed improvements to make the simulator more realistic. Also new ideas for improving the simulator and directions of further research were obtained with the help of this research.

Implementation and Integration of New Baggage Logistic Centre at HelsinkiVantaa Airport

This thesis deals with improving international airport baggage supply chain management (SCM) by means of information technology and new baggage handling system. This study aims to focus on supply chain visibility in practice and to suggest different ways to improve the supply chain performance through information sharing. The objective is also to define how radio frequency identification (RFID) and enterprise resource planning (ERP) can make processes more transparent. In order to get full benefits from processes, effective business process management and monitoring as well as the key performance indicators must be defined, implemented and visualized through e.g. dashboard views for different roles. As an outcome of the research the need for the use of information technology systems and more advanced technologies, e.g. RFID in the supply chain management is evident. Sophisticated ERP is crucial in boosting SCM business processes and profitability. This would be beneficial for dynamic decision making as well in the airport and airline supply chain management. In the long term, economic aspects support the actions I have suggested in order to make production more flexible in reacting to quick changes.

Supplier relationship management capability in the firm's global integration

Organizing is a general problem for global firms. Firms are seeking a balance between responsiveness at the local level and efficiency through worldwide integration. In this, supply management is the focal point where external commercial supply market relations are connected with the firm's internal functions. Here, effective supplier relationship management (SRM) is essential. Global supply integration processes create new challenges for supply management professionals and new capabilities are required. Previous research has developed several models and tools for managers to manage and categorize different supplier relationship types, but the role of the firm's internal capability of managing supplier relationships in their global integration has been a clearly neglected issue. Hence, the main objective of this dissertation is to clarify how the capability of SRM may influence the firm's global competitiveness. This objective is divided into four research questions aiming to identify the elements of SRM capability, the internal factors of integration, the effect of SRM capability on strategy and how SRM capability is linked with global integration. The dissertation has two parts. The first part presents the theoretical approaches and practical implications from previous research and draws a synthesis on them. The second part comprises four empirical research papers addressing the research questions. Both qualitative and quantitative methods are utilized in this dissertation. The main contribution of this dissertation is that it aggregates the theoretical and conceptual perspectives applied to SRM research. Furthermore, given the lack of valid scales to measure capability, this study aimed to provide a foundation for an SRM capability scale by showing that the construct of SRM capability is formed of five separate elements. Moreover, SRM capability was found to be the enabler in efforts toward value chain integration. Finally, it was found that the effect of capability on global competitiveness is twofold: it reduces conflicts between responsiveness and integration, and it creates efficiency. Thus, by identifying and developing the firm's capabilities it is possible to improve performance, and hence, global competitiveness.

Groupware and Workflow Tools - A Case study of SAP Business Workflow Supporting System Integration in a Global Telecommunication Company

Workflow management systems aim at the controlled execution of complex application processes in distributed and heterogeneous environments. These systems will shape the structure of information systems in business and non-business environments. E business and system integration is a fertile soil for WF and groupware tools. This thesis aims to study WF and groupware tools in order to gather in house knowledge of WF to better utilize WF solutions in future, and to focus on SAP Business Workflow in order to find a global solution for Application Link Enabling support for system integration. Piloting this solution in Nokia collects the experience of SAP R/3 WF tool for other development projects in future. The literary part of this study will guide to the world of business process automation providing a general description of the history, use and potentials of WF & groupware software. The empirical part of this study begins with the background of the case study describing the IT environment initiating the case by introducing SAP R/3 in Nokia, the communication technique in use and WF tool. Case study is focused in one solution with SAP Business Workflow. This study provides a concept to monitor communication between ERP systems and to increase the quality of system integration. Case study describes a way create support model for ALE/EDI interfaces. Support model includes monitoring organization and the workflow processes to solve the most common IDoc related errors.

Introducing Continuous Integration for C and C++ Software Development Projects on Linux Platform

Software integration is a stage in a software development process to assemble separate components to produce a single product. It is important to manage the risks involved and being able to integrate smoothly, because software cannot be released without integrating it first. Furthermore, it has been shown that the integration and testing phase can make up 40 % of the overall project costs. These issues can be mitigated by using a software engineering practice called continuous integration. This thesis work presents how continuous integration is introduced to the author's employer organisation. This includes studying how the continuous integration process works and creating the technical basis to start using the process on future projects. The implemented system supports software written in C and C++ programming languages on Linux platform, but the general concepts can be applied to any programming language and platform by selecting the appropriate tools. The results demonstrate in detail what issues need to be solved when the process is acquired in a corporate environment. Additionally, they provide an implementation and process description suitable to the organisation. The results show that continuous integration can reduce the risks involved in a software process and increase the quality of the product as well.

Financial integration and TARGET2-Securities – A stakeholder approach

The purpose of this study was to analyze how different stakeholders, such as the European Central Bank, the European Commission, the European Central Securities Depositories Association, the Bank of International Settlements and the International Monetary Fund, have influenced the European financial integration in the area of securities clearing and settlement since the introduction of the single currency. The results show that the contribution differs from stakeholder to another and can take the form of standards and recommendations, legislation, research and publications, risk analysis etc. The Eurosystem has been particularly active in this area by proving and planning central bank services, such as TARGET2, CCMB2 and T2S. Along the way the development has and continues to face challenges that need to be solved by European authorities. Coordination is a key factor for the future as we have seen during the recent financial turmoil.

Integration und Vermittlung landeskundlicher Inhalte im Fremdsprachenunterricht

Tämän väitöskirjatyön aiheena on maantuntemuksellisten sisältöjen integrointi ja välittäminen vieraan kielen opetuksessa. Maantuntemuksellisilla sisällöillä tarkoitetaan vieraan kielen opetuksessa ei-kielellisiä sisältöjä, jotka ylittävät pelkän kielitiedon, kieliopin ja sanaston, välittämisen rajat. Tutkimuskirjallisuudessa näitä ei-kielellisiä sisältöjä nimitetään monin eri tavoin, esimerkiksi maantuntemukseksi (Landeskunde), sosiokulttuurisiksi tiedoiksi ja taidoiksi (soziokulturelles Wissen) tai yksinkertaisesti kulttuuriksi (Kultur). Väitöskirjatyö jakautuu teoreettiseen kehykseen (luvut 1–4), julkaistujen artikkeleiden tutkimusmetodien ja tuloksien käsittelyyn (luvut 5–6) sekä julkaistuihin artikkeleihin. Teoreettisen kehyksen ensisijaisia tutkimuskysymyksiä ovat, miten maantuntemuksellisten sisältöjen välittäminen konkretisoituu eri näkökulmista (opettajat, oppijat, oppimateriaalit) tarkasteltuna, miten kulttuurienvälinen maantuntemus ilmentyy vieraan kielen opetuksessa ja mitkä sisällöt ovat merkittäviä vieraan kielen opetuksessa. Metodisina lähestymistapoina tutkimuksessa on käytetty oppikirja-analyysiä, opetuksen tarkkailua sekä kyselytutkimuksia. Liitteenä oleville julkaistuille artikkeleille on yhteistä se, että jokainen niistä käsittelee jotakin erityistä maantuntemuksellisiin sisältöihin liittyvää aihetta empiriisestä näkökulmasta erityisesti saksan kielen opetuksen kannalta. Artikkelien tutkimusongelmia ovat kulttuuristen ja kielellisten sisältöjen yhdistäminen, kulttuurienvälisen viestinnän konkretisoituminen, kielellisen ja kulttuurisen variaation huomioiminen, stereotyyppien asema sekä sukupuolierojen merkitys vieraan kielen opetuksessa. Väitöskirjatyön teoreettisessa kehyksessä luodaan aluksi historiallinen katsaus maantuntemuksen asemaan vieraan kielen opetuksessa ja selvitetään tarkemmin erityisesti vieraan kielen didaktiikan uusimpien traditioiden, kuten konstruktivismin ja sosiokulttuurisen teorian, yhteyttä maantuntemuksen oppimiseen. Tässä yhteydessä käsitellään myös kulttuurienvälisen oppimisen traditiota ja maantuntemusta sen sovellusalueena. Tämän lisäksi selvitetään konkreettisia vieraan kielen opetuksessa ilmeneviä maantuntemukseen liittyviä didaktis-metodisia kysymyksiä, erityisesti opettajan roolia ja sitä, miten kulttuurienvälisen tradition mukainen maantuntemuksen välittäminen konkretisoituu yhtäältä yksittäisinä tehtävinä ja harjoituksina sekä toisaalta elektronisten viestimien välityksellä. Teoreettisen kehyksen ytimen muodostaa maantuntemuksellisten aiheiden valintaan ja merkittävyyteen liittyvä tutkimuskirjallisuuden pohjalta tehtävä pohdinta. Vieraan kielen opetuksessa kieliopilliset sisällöt opetetaan pääosin vakiintuneessa järjestyksessä, mutta maantuntemuksellisten sisältöjen opettamisessa ja oppimisessa ei ole säännönmukaisuuksia. Yhteenvetona esitetään teesejä, joiden tarkoituksena on antaa ehdotuksia, suosituksia ja didaktisia neuvoja maantuntemuksen opetukseen ja oppimiseen. Väitöskirjatyössä paneudutaan vaikeuksiin määritellä maantuntemuksen oppimisen kannalta merkittävät aiheet erityisesti saksan kielen opetusta silmällä pitäen. Arkipäivän kulttuurin käsittelyn tärkeyteen käytännön opetuksessa viittaavat oppikirjojen aihepiirit, opettajien ja opiskelijoiden käsitykset sekä Eurooppalaisen viitekehyksen suositukset. Tutkimuksessa selvitettiin tarkemmin myös aihepiirien valintaa kohderyhmän mukaan ja kartoitettiin oppijoiden käsityksiä maantuntemuksellisista sisällöistä ja heidän näihin kohdistuvia toiveitaan. Kyselytulosten mukaan aikuisten oppijoiden mieliin jäivät saksan kielen oppitunnilla erityisesti sellaiset kulttuuriin liittyvät asiat, jotka oppijat kokivat autenttisiksi tai jotka herättivät tunnilla keskustelua ja olivat kohdekulttuurissa erilaisia kuin omassa kulttuurissa. Tutkimuksessa selvitettiin myös kulttuurienvälisen oppimisen aspekteja vieraan kielen opetuksessa ja oppimateriaaleissa, erityisesti ”oman” ja ”vieraan” kulttuurin kokemisesta ja niiden vastakkainasettelusta. Näyttää siltä, että kulttuurienvälisen oppimisen mahdollisuudet tutkimissani saksan kielen oppikirjoissa rajoittuvat siihen, että oppijoille tarjotaan mahdollisuus eläytyä kohdekulttuurin arkeen oppikirjojen henkilöiden kautta ja että oppijoita kehotetaan kertomaan omasta kulttuuristaan. Tutkimuksessa pohditaan myös tarkemmin, voivatko sähköiset oppimateriaalit ja internet johtaa takaisin faktoihin keskittyvään maantuntemuksen oppimiseen. Virtuaaliset oppimisympäristöt, esimerkiksi oppikirjojen internetsivustot, antavat kaikesta huolimatta uusia mahdollisuuksia tutkivaan oppimiseen. Tällaisia ovat esimerkiksi ”minitutkimustehtävät” ja sellaiset harjoitustyypit, jotka eivät oppikirjoissa ole mahdollisia, kuten virtuaaliset kaupunkikierrokset. Opettajien ja oppimateriaalien laatijoiden pitäisi suunnitella sellaisia tehtäviä ja harjoituksia, jotka antavat riittävästi mahdollisuuksia myös kulttuurienväliselle pohdinnalle. Oppijan oma ja kohdekulttuuri voidaan opetuksessa nostaa samanaikaisesti esille esimerkiksi käsittelemällä kielellisiä ja kulttuurisia variaatioita. Tutkimustulosten mukaan kulttuurienvälisen oppimisen traditionkin aikana maantuntemusta välitetään yhä perinteisellä tavalla faktatietoihin painottuen, eli käytännössä kieltenopetusta ohjaa vielä edelleenkin hyvin perinteinen käsitys kielestä ja kielitaidosta. Kielten opettajien koulutuksessa olisi huomioitava se, että opettajien tulisi olla kokonaisvaltaisia kulttuurin asiantuntijoita, eli myös historia, yhteiskunta, politiikka ja myös ”arkipäiväisen elämän” tuntemus ovat tärkeitä opettajan ammattitaidossa.

Numerical modelling of small supersonic axial flow turbines

Supersonic axial turbine stages typically exhibit lower efficiencies than subsonic axial turbine stages. One reason for the lower efficiency is the occurrence of shock waves. With higher pressure ratios the flow inside the turbine becomes relatively easily supersonic if there is only one turbine stage. Supersonic axial turbines can be designed in smaller physical size compared to subsonic axial turbines of same power. This makes them good candidates for turbochargers in large diesel engines, where space can be a limiting factor. Also the production costs are lower for a supersonic axial turbine stage than for two subsonic stages. Since supersonic axial turbines are typically low reaction turbines, they also create lower axial forces to be compensated with bearings compared to high reaction turbines. The effect of changing the stator-rotor axial gap in a small high (rotational) speed supersonic axial flow turbine is studied in design and off-design conditions. Also the effect of using pulsatile mass flow at the supersonic stator inlet is studied. Five axial gaps (axial space between stator and rotor) are modeled using threedimensional computational fluid dynamics at the design and three axial gaps at the off-design conditions. Numerical reliability is studied in three independent studies. An additional measurement is made with the design turbine geometry at intermediate off-design conditions and is used to increase the reliability of the modelling. All numerical modelling is made with the Navier-Stokes solver Finflo employing Chien’s k ¡ ² turbulence model. The modelling of the turbine at the design and off-design conditions shows that the total-to-static efficiency of the turbine decreases when the axial gap is increased in both design and off-design conditions. The efficiency drops almost linearily at the off-design conditions, whereas the efficiency drop accelerates with increasing axial gap at the design conditions. The modelling of the turbine stator with pulsatile inlet flow reveals that the mass flow pulsation amplitude is decreased at the stator throat. The stator efficiency and pressure ratio have sinusoidal shapes as a function of time. A hysteresis-like behaviour is detected for stator efficiency and pressure ratio as a function of inlet mass flow, over one pulse period. This behaviour arises from the pulsatile inlet flow. It is important to have the smallest possible axial gap in the studied turbine type in order to maximize the efficiency. The results for the whole turbine can also be applied to some extent in similar turbines operating for example in space rocket engines. The use of a supersonic stator in a pulsatile inlet flow is shown to be possible.

Integration of the Food Waste Disposer Unit to the Existing Sewage System

Among the numerous approaches to food waste treatment, the food waste disposers method (FWDs), as a newcomer, has become slowly accepted by the general public owing to the worries about its impact on the existing sewage system. This paper aims to justify the role of FWDs in the process of urbanization in order to better prepare a city to take good care of the construction of its infrastructure and the solid waste treatment. Both the literatures and the case study help to confirm that FWDs has no negative effects on the wastewater treatment plant and it is also environmental friendly by reducing the greenhouse gas emissions. In the case study, the Lappeenranta waste water treatment plant has been selected in order to figure out the possible changes to a WWTP following the integration of FWDs: the observation shows only minor changes take place in a WWTP, in case of 25% application, like BOD up 7%, TSS up 6% and wastewater flowrate up 6%, an additional sludge production of 200 tons per year and the extra yield of methane up to 10000m3 per year; however, when the utilization rate of FWD is over 75%, BOD, TSS, and wastewater flowrate will experience more significant changes, thus exerting much pressure on the existing WWTP. FWDs can only be used in residential areas or cities equipped with consummate drainage network within the service sphere of WWTP, therefore, the relevant authority or government department should regulate the installation frequency of FWDs, while promoting the accessory application of FWDs. In the meanwhile, WWTP should improve their treatment process in order to expand their capacity for sludge treatment so as to stay in line with the future development of urban waste management.

Numerical Investigation of Flow Past a Circular Cylinder and in a Staggered Tube Bundle Using Various Turbulence Models

Transitional flow past a three-dimensional circular cylinder is a widely studied phenomenon since this problem is of interest with respect to many technical applications. In the present work, the numerical simulation of flow past a circular cylinder, performed by using a commercial CFD code (ANSYS Fluent 12.1) with large eddy simulation (LES) and RANS (κ - ε and Shear-Stress Transport (SST) κ - ω! model) approaches. The turbulent flow for ReD = 1000 & 3900 is simulated to investigate the force coefficient, Strouhal number, flow separation angle, pressure distribution on cylinder and the complex three dimensional vortex shedding of the cylinder wake region. The numerical results extracted from these simulations have good agreement with the experimental data (Zdravkovich, 1997). Moreover, grid refinement and time-step influence have been examined. Numerical calculations of turbulent cross-flow in a staggered tube bundle continues to attract interest due to its importance in the engineering application as well as the fact that this complex flow represents a challenging problem for CFD. In the present work a time dependent simulation using κ – ε, κ - ω! and SST models are performed in two dimensional for a subcritical flow through a staggered tube bundle. The predicted turbulence statistics (mean and r.m.s velocities) have good agreement with the experimental data (S. Balabani, 1996). Turbulent quantities such as turbulent kinetic energy and dissipation rate are predicted using RANS models and compared with each other. The sensitivity of grid and time-step size have been analyzed. Model constants sensitivity study have been carried out by adopting κ – ε model. It has been observed that model constants are very sensitive to turbulence statistics and turbulent quantities.

Some defects in two-dimensional spin-1/2 Heisenberg antiferromagnets: a numerical study of magnetic effects

En del av de intressantaste fenomenen inom dagens materialfysik uppstår ur ett intrikat samspel mellan myriader av elektroner. Högtemperatursupraledare är det mest berömda exemplet. Varken klassiska teorier eller modeller där elektronerna är oberoende av varandra kan förklara de häpnadsväckande effekterna i de starkt korrelerade elektronsystemen. I vissa kopparoxider, till exempel La2CuO4, är det känt att valenselektronerna till följd av en stark ömsesidig växelverkan lokaliseras en och en till kopparatomerna i föreningens CuO2 plan. Laddningarnas inneboende magnetiska moment—spinnet—får då en avgörande roll för materialets elektriska och magnetiska egenskaper, vilka i exemplets fall kan beskrivas med Heisenbergmodellen som är den grundläggande teoretiska modellen för mikroskopisk magnetism. Men exakt varför föreningarna kan bli supraledande då de dopas med överskottsladdningar är än så länge en obesvarad fråga. Min avhandling undersöker orenheters inverkan på Heisenbergmodellens magnetiska egenskaper—ett problem av både experimentell och teoretisk relevans. En etablerad numerisk metod har använts—en kvantmekanisk Monte Carlo teknik—för att utföra omfattande datorsimuleringar av den matematiska modellen på två dedikerade Linux datorkluster. Arbetet hör till området beräkningsfysik. De teoretiska modellerna för starkt korrelerade elektronsystem, däribland Heisenbergmodellen, är ytterst invecklade matematiskt sett och de kan inte lösas exakt. Analytiska utredningar bygger för det mesta på antaganden och förenklingar vars inverkningar på slutresultatet är ofta oklara. I det avseende kan numeriska studier vara exakta, det vill säga de kan behandla modellerna som de är. Oftast behövs bägge tillvägagångssätten. Den röda tråden i arbetet har varit att numeriskt testa vissa högaktuella analytiska förutsägelser rörande effekterna av orenheter i Heisenbergmodellen. En del av dem har vi på basen av mycket noggranna data kunnat bekräfta. Men våra resultat har också påvisat felaktigheter i de analytiska prognoserna som sedermera delvis reviderats. En del av avhandlingens numeriska upptäckter har i sin tur stimulerat till helt nya teoretiska studier.

Charge transport in disordered materials : simulations, theory, and numerical modeling of hopping transport and electron-hole recombination

Min avhandling behandlar hur oordnade material leder elektrisk ström. Bland materialen som studeras finns ledande polymerer, d.v.s. plaster som leder ström, och mer allmänt organiska halvledare. Av de här materialen har man kunnat bygga elektroniska komponenter, och man hoppas på att kunna trycka hela kretsar av organiska material. För de här tillämpningarna är det viktigt att förstå hur materialen själva leder elektrisk ström. Termen oordnade material syftar på material som saknar kristallstruktur. Oordningen gör att elektronernas tillstånd blir lokaliserade i rummet, så att en elektron i ett visst tillstånd är begränsad t.ex. till en molekyl eller ett segment av en polymer. Det här kan jämföras med kristallina material, där ett elektrontillstånd är utspritt över hela kristallen (men i stället har en väldefinierad rörelsemängd). Elektronerna (eller hålen) i det oordnade materialet kan röra sig genom att tunnelera mellan de lokaliserade tillstånden. Utgående från egenskaperna för den här tunneleringsprocessen, kan man bestämma transportegenskaperna för hela materialet. Det här är utgångspunkten för den så kallade hopptransportmodellen, som jag har använt mig av. Hopptransportmodellen innehåller flera drastiska förenklingar. Till exempel betraktas elektrontillstånden som punktformiga, så att tunneleringssannolikheten mellan två tillstånd endast beror på avståndet mellan dem, och inte på deras relativa orientation. En annan förenkling är att behandla det kvantmekaniska tunneleringsproblemet som en klassisk process, en slumpvandring. Trots de här grova approximationerna visar hopptransportmodellen ändå många av de fenomen som uppträder i de verkliga materialen som man vill modellera. Man kan kanske säga att hopptransportmodellen är den enklaste modell för oordnade material som fortfarande är intressant att studera. Man har inte hittat exakta analytiska lösningar för hopptransportmodellen, därför använder man approximationer och numeriska metoder, ofta i form av datorberäkningar. Vi har använt både analytiska metoder och numeriska beräkningar för att studera olika aspekter av hopptransportmodellen. En viktig del av artiklarna som min avhandling baserar sig på är att jämföra analytiska och numeriska resultat. Min andel av arbetet har främst varit att utveckla de numeriska metoderna och applicera dem på hopptransportmodellen. Därför fokuserar jag på den här delen av arbetet i avhandlingens introduktionsdel. Ett sätt att studera hopptransportmodellen numeriskt är att direkt utföra en slumpvandringsprocess med ett datorprogram. Genom att föra statisik över slumpvandringen kan man beräkna olika transportegenskaper i modellen. Det här är en så kallad Monte Carlo-metod, eftersom själva beräkningen är en slumpmässig process. I stället för att följa rörelsebanan för enskilda elektroner, kan man beräkna sannolikheten vid jämvikt för att hitta en elektron i olika tillstånd. Man ställer upp ett system av ekvationer, som relaterar sannolikheterna för att hitta elektronen i olika tillstånd i systemet med flödet, strömmen, mellan de olika tillstånden. Genom att lösa ekvationssystemet fås sannolikhetsfördelningen för elektronerna. Från sannolikhetsfördelningen kan sedan strömmen och materialets transportegenskaper beräknas. En aspekt av hopptransportmodellen som vi studerat är elektronernas diffusion, d.v.s. deras slumpmässiga rörelse. Om man betraktar en samling elektroner, så sprider den med tiden ut sig över ett större område. Det är känt att diffusionshastigheten beror av elfältet, så att elektronerna sprider sig fortare om de påverkas av ett elektriskt fält. Vi har undersökt den här processen, och visat att beteendet är väldigt olika i endimensionella system, jämfört med två- och tredimensionella. I två och tre dimensioner beror diffusionskoefficienten kvadratiskt av elfältet, medan beroendet i en dimension är linjärt. En annan aspekt vi studerat är negativ differentiell konduktivitet, d.v.s. att strömmen i ett material minskar då man ökar spänningen över det. Eftersom det här fenomenet har uppmätts i organiska minnesceller, ville vi undersöka om fenomenet också kan uppstå i hopptransportmodellen. Det visade sig att det i modellen finns två olika mekanismer som kan ge upphov till negativ differentiell konduktivitet. Dels kan elektronerna fastna i fällor, återvändsgränder i systemet, som är sådana att det är svårare att ta sig ur dem då elfältet är stort. Då kan elektronernas medelhastighet och därmed strömmen i materialet minska med ökande elfält. Elektrisk växelverkan mellan elektronerna kan också leda till samma beteende, genom en så kallad coulombblockad. En coulombblockad kan uppstå om antalet ledningselektroner i materialet ökar med ökande spänning. Elektronerna repellerar varandra och ett större antal elektroner kan leda till att transporten blir långsammare, d.v.s. att strömmen minskar.