Optimizing Customer Energy Invoice Calculation with Parallel Computation

Diplomityön tarkoituksena on optimoida asiakkaiden sähkölaskun laskeminen hajautetun laskennan avulla. Älykkäiden etäluettavien energiamittareiden tullessa jokaiseen kotitalouteen, energiayhtiöt velvoitetaan laskemaan asiakkaiden sähkölaskut tuntiperusteiseen mittaustietoon perustuen. Kasvava tiedonmäärä lisää myös tarvittavien laskutehtävien määrää. Työssä arvioidaan vaihtoehtoja hajautetun laskennan toteuttamiseksi ja luodaan tarkempi katsaus pilvilaskennan mahdollisuuksiin. Lisäksi ajettiin simulaatioita, joiden avulla arvioitiin rinnakkaislaskennan ja peräkkäislaskennan eroja. Sähkölaskujen oikeinlaskemisen tueksi kehitettiin mittauspuu-algoritmi.

Simulation of structural stress history based on dynamic analysis

Modern machine structures are often fabricated by welding. From a fatigue point of view, the structural details and especially, the welded details are the most prone to fatigue damage and failure. Design against fatigue requires information on the fatigue resistance of a structure’s critical details and the stress loads that act on each detail. Even though, dynamic simulation of flexible bodies is already current method for analyzing structures, obtaining the stress history of a structural detail during dynamic simulation is a challenging task; especially when the detail has a complex geometry. In particular, analyzing the stress history of every structural detail within a single finite element model can be overwhelming since the amount of nodal degrees of freedom needed in the model may require an impractical amount of computational effort. The purpose of computer simulation is to reduce amount of prototypes and speed up the product development process. Also, to take operator influence into account, real time models, i.e. simplified and computationally efficient models are required. This in turn, requires stress computation to be efficient if it will be performed during dynamic simulation. The research looks back at the theoretical background of multibody dynamic simulation and finite element method to find suitable parts to form a new approach for efficient stress calculation. This study proposes that, the problem of stress calculation during dynamic simulation can be greatly simplified by using a combination of floating frame of reference formulation with modal superposition and a sub-modeling approach. In practice, the proposed approach can be used to efficiently generate the relevant fatigue assessment stress history for a structural detail during or after dynamic simulation. In this work numerical examples are presented to demonstrate the proposed approach in practice. The results show that approach is applicable and can be used as proposed.

The Finnish it industries in transition. Defining and Measuring the Finnish Software Product and IT Services Industries by Applying Theoretical Frameworks

The starting point of this study is that the prevailing way to consider the Finnish IT industries and industry information often results in a limited and even skewed picture of the sector. The purpose of the study is to contribute and increase knowledge and understanding of the status, structure and evolution of the Finnish IT industries as well as the Finnish IT vendor field and competition. The focus is on software product and IT services industries which form a crucial part of all ICT industries. This study examines the Finnish IT sector from production (supply) as well as market (demand) perspective. The study is based on empirical information from multiple sources. Three research questions were formulated for the study. The first concerns the status of the Finnish IT industries considered by applying theoretical frameworks. The second research question targets at the basis for the future evolution of the Finnish IT industries and, finally, the third at the ability of the available definitions and indicators to describe the Finnish IT industries and IT markets. Major structural changes like technological changes and related innovations, globalization and new business models are drivers of the evolution of the IT industries. The findings of this study emphasize the significant role of IT services in the Finnish IT sector and in connection to that the ability to combine IT service skills, competences and practices with high level software skills also in the future. According to the study the Finnish IT enterprises and their customers have become increasingly dependent on global ecosystems and platforms, applications and IT services provided by global vendors. As a result, more IT decisions are made outside Finland. In addition, IT companies are facing new competition from other than IT industries bringing into market new substitutes. To respond to the new competition, IT firms seek growth by expanding beyond their traditional markets.. The changing global division of labor accentuates the need for accurate information of the IT sector but, at the same time, also makes it increasingly challenging to acquire the information needed. One of the main contributions of this study is to provide frameworks for describing the Finnish IT sector and its evolution. These frameworks help combine empirical information from various sources and make it easier to concretize the structures, volumes, relationships and interaction of both, the production and market side of the Finnish IT industry. Some frameworks provide tools to analyze the vendor field, competition and the basis for the future evolution of the IT industries. The observations of the study support the argument that static industry definitions and related classifications do not serve the information needs in dynamic industries, such as the IT industries. One of the main messages of this study is to emphasize the importance of understanding the definitions and starting points of different information sources. Simultaneously, in the structure and evolution of Finnish IT industries the number of employees has become a more valid and reliable measure than the revenue based indicators.

Theoretical Analysis and Numerical Simulation of Spectral Radiative Properties of Combustion Gases in Oxy/Air-Fired Combustion Systems

Energy efficiency is one of the major objectives which should be achieved in order to implement the limited energy resources of the world in a sustainable way. Since radiative heat transfer is the dominant heat transfer mechanism in most of fossil fuel combustion systems, more accurate insight and models may cause improvement in the energy efficiency of the new designed combustion systems. The radiative properties of combustion gases are highly wavelength dependent. Better models for calculating the radiative properties of combustion gases are highly required in the modeling of large scale industrial combustion systems. With detailed knowledge of spectral radiative properties of gases, the modeling of combustion processes in the different applications can be more accurate. In order to propose a new method for effective non gray modeling of radiative heat transfer in combustion systems, different models for the spectral properties of gases including SNBM, EWBM, and WSGGM have been studied in this research. Using this detailed analysis of different approaches, the thesis presents new methods for gray and non gray radiative heat transfer modeling in homogeneous and inhomogeneous H2O–CO2 mixtures at atmospheric pressure. The proposed method is able to support the modeling of a wide range of combustion systems including the oxy-fired combustion scenario. The new methods are based on implementing some pre-obtained correlations for the total emissivity and band absorption coefficient of H2O–CO2 mixtures in different temperatures, gas compositions, and optical path lengths. They can be easily used within any commercial CFD software for radiative heat transfer modeling resulting in more accurate, simple, and fast calculations. The new methods were successfully used in CFD modeling by applying them to industrial scale backpass channel under oxy-fired conditions. The developed approaches are more accurate compared with other methods; moreover, they can provide complete explanation and detailed analysis of the radiation heat transfer in different systems under different combustion conditions. The methods were verified by applying them to some benchmarks, and they showed a good level of accuracy and computational speed compared to other methods. Furthermore, the implementation of the suggested banded approach in CFD software is very easy and straightforward.

Investointilaskelmien merkitys pienissä ja keskisuurissa yrityksissä -tapaustutkimus

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, mikä merkitys investointilaskelmilla on kohdeyrityksen investointipäätöksen teossa ja miten epävarmuus investointilaskelmissa voidaan ottaa huomioon. Tutkimus perustuu kvalitatiivisiin eli laadullisiin tutkimusmenetelmiin. Tutkimuksen teoreettinen viitekehys käsittelee investointilaskelmien tuottamaa informaatiota ja millä perusteella yritykset valitsevat investointilaskentamenetelmän yritykseen. Empiirisen osuuden tiedonhankinnassa hyödynnettiin tapaustutkimusta. Tutkimus osoitti, että kohdeyrityksessä koetaan tärkeäksi analysoida investointihankkeita eri arviointimenetelmillä. Yrityksellä on halu kehittää investointilaskentaa perinteisen takaisinmaksuajan menetelmän rinnalle. Myös herkkyysanalyysin merkitys nousi esille.

Utilization of Particle Image velocimetry in PPOOLEX condensation experiments

Particle Image Velocimetry, PIV, is an optical measuring technique to obtain velocity information of a flow in interest. With PIV it is possible to achieve two or three dimensional velocity vector fields from a measurement area instead of a single point in a flow. Measured flow can be either in liquid or in gas form. PIV is nowadays widely applied to flow field studies. The need for PIV is to obtain validation data for Computational Fluid Dynamics calculation programs that has been used to model blow down experiments in PPOOLEX test facility in the Lappeenranta University of Technology. In this thesis PIV and its theoretical background are presented. All the subsystems that can be considered to be part of a PIV system are presented as well with detail. Emphasis is also put to the mathematics behind the image evaluation. The work also included selection and successful testing of a PIV system, as well as the planning of the installation to the PPOOLEX facility. Already in the preliminary testing PIV was found to be good addition to the measuring equipment for Nuclear Safety Research Unit of LUT. The installation to PPOOLEX facility was successful even though there were many restrictions considering it. All parts of the PIV system worked and they were found out to be appropriate for the planned use. Results and observations presented in this thesis are a good background to further PIV use.

Jalometallikustannusten hallintatyökalu

Tämän työn tavoitteena on luoda malli tai työkalu Ecocat Oy:n jalometallihävikin kustan-nusten hallitsemiseen tuote- tai tuoteperhetasolla. Lisäksi osatavoitteena on nostaa esiin huomioita ja käytäntöjä hävikin hallinnan tueksi. Työn teoriaosuudessa käydään läpi prosesseihin liittyvää kirjallisuutta keskittyen proses-sien kuvaamiseen, määrittelyyn, kehittämiseen sekä vaihtelun vähentämisen perusteisiin. Lisäksi teoriaosassa on lyhyt Lean perusteiden sekä työkalujen kuvaus, jonka tarkoituk-sena on antaa pohjaa hävikin minimointityölle. Viimeinen teoriakappale keskittyy jalo-metalleihin raaka-aineina; niiden hankintaan, markkinoiden piirteisiin ja kustannusvaiku-tuksiin. Työn empiirisen osan johdantona toimii kappaleessa 4 oleva katalysaattorien ja niissä käytettävien jalometallien esittely. Kappaleissa 5 - 7 on työn empiirinen osuus, jossa luodaan tavoitteiden mukainen kustannustenhallintyökalu. Työn tuloksena syntyi viiden tutkimukseen valitun tuotteen avulla Excel-laskentatyökalu, jolla tiettyjen spesifikaatioiden mukaisten tuotteiden jalometallihävikin osuus tuotannon aikana voidaan laskea. Lisäksi työn tuloksissa, osatavoitteen mukaisesti, tarkastellaan muun muassa mittausprosesseihin sekä työn suoritukseen liittyviä kehityskohteita.

Jatkuvan äänitehojakautuman algoritmi pitkien käytävien äänikenttien mallintamiseen

JÄKÄLA-algoritmi (Jatkuvan Äänitehojakautuman algoritmi Käytävien Äänikenttien LAskentaan) ja sen NUMO- ja APPRO-laskentayhtälöt perustuvat käytävällä olevan todellisen äänilähteen kuvalähteiden symmetriaan. NUMO on algoritmin numeerisen ratkaisun ja APPRO likiarvoratkaisun laskentayhtälö. Algoritmia johdettaessa oletettiin, että absorptiomateriaali oli jakautunut tasaisesti käytävän ääntä heijastaville pinnoille. Suorakaiteen muotoisen käytävän kuvalähdetason muunto jatkuvaksi äänitehojakautumaksi sisältää kolme muokkausvaihetta. Aluksi suorakaiteen kuvalähdetaso muunnetaan neliön muotoiseksi. Seuraavaksi neliön muotoisen kuvalähdetason samanarvoiset kuvalähteet siirretään koordinaattiakselille diskreetiksi kuvalähdejonoksi. Lopuksi kuvalähdejono muunnetaan jatkuvaksi äänitehojakautumaksi, jolloin käytävän vastaanottopisteen äänenpainetaso voidaan laskea integroimalla jatkuvan äänitehojakautuman yli. JÄKÄLA-algoritmin validiteetin toteamiseksi käytettiin testattua kaupallista AKURI-ohjelmaa. AKURI-ohjelma antoi myös hyvän käsityksen siitä, miten NUMO- ja APPRO-yhtälöillä lasketut arvot mahdollisesti eroavat todellisilla käytävillä mitatuista arvoista. JÄKÄLA-algoritmin NUMO- ja APPRO-yhtälöitä testattiin myös vertaamalla niiden antamia tuloksia kolmen erityyppisen käytävän äänenpainetasomittauksiin. Tässä tutkimuksessa on osoitettu, että akustisen kuvateorian pohjalta on mahdollista johtaa laskenta-algoritmi, jota voidaan soveltaa pitkien käytävien äänikenttien pika-arvioinnissa paikan päällä. Sekä teoreettinen laskenta että käytännön äänenpainetasomittaukset todellisilla käytävillä osoittivat, että JÄKÄLA-algoritmin yhtälöiden ennustustarkkuus oli erinomainen ideaalikäytävillä ja hyvä niillä todellisilla käytävillä, joilla ei ollut ääntä heijastavia rakenteita. NUMO- ja APPRO-yhtälöt näyttäisivät toimivan hyvin käytävillä, joiden poikkileikkaus oli lähes neliön muotoinen ja joissa pintojen suurin absorptiokerroin oli korkeintaan kymmenen kertaa pienintä absorptiokerrointa suurempi. NUMO- ja APPRO-yhtälöiden suurin puute on, etteivät ne ota huomioon pintojen erilaisia absorptiokertoimia eivätkä esineistä heijastuvia ääniä. NUMO- ja APPRO- laskentayhtälöt poikkesivat mitatuista arvoista eniten käytävillä, joilla kahden vastakkaisen pinnan absorptiokerroin oli hyvin suuri ja toisen pintaparin hyvin pieni, ja käytävillä, joissa oli massiivisia, ääntä heijastavia pilareita ja palkkeja. JÄKÄLA-algoritmin NUMO- ja APPRO-yhtälöt antoivat tutkituilla käytävillä kuitenkin selvästi tarkempia arvoja kuin Kuttruffin likiarvoyhtälö ja tilastollisen huoneakustiikan perusyhtälö. JÄKÄLA-algoritmin laskentatarkkuutta on testattu vain neljällä todellisella käytävällä. Algoritmin kehittämiseksi tulisi jatkossa käytävän vastakkaisia pintoja ja niiden absorptiokertoimia käsitellä laskennassa pareittain. Algoritmin validiteetin varmistamiseksi on mittauksia tehtävä lisää käytävillä, joiden absorptiomateriaalien jakautumat poikkeavat toisistaan.

Species och artikelbruk i finskspråkiga grundskoleelevers inlärarsvenska. En longitudinell undersökning i årskurserna 7–9

Denna doktorsavhandling utreder hur finska grundskolelever använder de svenska substantivens bestämdhetsformer och artiklar och hur deras kunskaper utvecklas under årskurserna 7-9. Species och artikelbruk är problematiska för alla andraspråksinlärare i svenska, men de är synnerligen svåra för inlärare vars förstaspråk saknar morfologisk species. Det svenska systemet avviker också kraftigt från det motsvarande systemet i engelskan, varför tidigare kunskaper i engelska inte är till någon stor hjälp i inlärningen, låt vara att bestämdheten som begrepp redan är bekant för inläraren. Den teoretiska referensramen bygger på både grammatiska beskrivningar av den svenska grammatiken och på teorierna om grammatikinlärningen i andraspråk. Bland de sistnämnda är teorierna om tvärspråkligt inflytande, explicit respektive implicit inlärning samt helsekvensinlärning (på engelska formulaic language) av relevans. Undersökningsmaterialet består av korta texter samt inspelat muntligt material som med jämna mellanrum insamlats av finskspråkiga grundskolelever (n=67) som läser B-svenska. Undersökningen är i första hand kvantitativ, om än inmatningen av nominalfraserna i materialet samt deras formella och semantiska aspekter i analysprogrammet Microsoft Access också innebar en omfattande kvalitativ analys. Undersökningen bygger på performansanalysen och analysen av obligatoriska kontexter och beräkningen av frekvenser och korrekthetsprocent för de olika nominalfrastyperna. Informanterna använder komplext språk redan i årskurs 7. Korrekthetsprocenten stiger under undersökningstiden i de flesta frastyperna, men skillnaderna är sällan statistiskt signifikanta. Den normativa analysen visar också, att formfelen är i både det skriftliga och det muntliga materialet signifikant vanligare än speciesfelen. Det är med andra ord lättare för informanterna att välja rätt species än att bilda en korrekt nominalfras. I tidigare undersökningar i Sverige har likadana resultat nåtts. De mest centrala frastyperna i undersökningen bildar i båda typerna av materialet en inlärningsgång som upprepas i alla årskurser och kan förklaras med komplexitetsskillnaderna mellan de olika frastyperna. Informanterna behärskar bäst de frastyper, som varken innehåller artiklar eller ändelser. Näst bäst behärskar de substantivets bestämda form singularis och svagast obestämd form singularis, vars artikel är en klassisk svårighetskälla för finska svenskinlärare. Analysen av informanternas läromedel visar dock att den typiska undervisningsordningen i läromedlen inte motsvarar inlärningsgången som upptäckts i denna undersökning.

Modeling of residual stresses and distortion due to welding in fillet welds

Welding has a growing role in modern world manufacturing. Welding joints are extensively used from pipes to aerospace industries. Prediction of welding residual stresses and distortions is necessary for accurate evaluation of fillet welds in relation to design and safety conditions. Residual stresses may be beneficial or detrimental, depending whether they are tensile or compressive and the loading. They directly affect the fatigue life of the weld by impacting crack growth rate. Beside theoretical background of residual stresses this study calculates residual stresses and deformations due to localized heating by welding process and subsequent rapid cooling in fillet welds. Validated methods are required for this purpose due to complexity of process, localized heating, temperature dependence of material properties and heat source. In this research both empirical and simulation methods were used for the analysis of welded joints. Finite element simulation has become a popular tool of prediction of welding residual stresses and distortion. Three different cases with and without preload have been modeled during this study. Thermal heat load set is used by calculating heat flux from the given heat input energy. First the linear and then nonlinear material behavior model is modeled for calculation of residual stresses. Experimental work is done to calculate the stresses empirically. The results from both the methods are compared to check their reliability. Residual stresses can have a significant effect on fatigue performance of the welded joints made of high strength steel. Both initial residual stress state and subsequent residual stress relaxation need to be considered for accurate description of fatigue behavior. Tensile residual stresses are detrimental and will reduce the fatigue life and compressive residual stresses will increase it. The residual stresses follow the yield strength of base or filler material and the components made of high strength steel are typically thin, where the role of distortion is emphasizing.

Profitability planning of the ski resort project

Objective of this master’s thesis is to create an investment calculation model, which makes it possible to determine if the ski resort business can be profitable. The ultimate goal is to create a description with the help of theoretical knowledge, interviews and investment calculation model, how the operation of ski resort is possible to be profitable and what are the critical success factors for achieving this goal. Thesis is carried out as qualitative research, which is supported by the necessary constructive information utilizing calculations. The client company has provided valuable insights and material for this thesis. Theoretical report examines the steps of developing a business plan, investment components and methods as well as sensitivity analysis. The theoretical part is based on the articles, textbooks, interviews and researches. The empirical part of the thesis is assembled by benchmarking other same size Finnish ski resorts, conducting interviews and using investment calculation model. The empirical part provides comprehensive information about ski resort industry, the future of the project, the business plan and the profitability calculations. As the result of this thesis the investment calculation model, which makes it possible to simulate different scenarios for ski resort project, was formed. The model was used to create a picture in which kind of scenario the ski resort business would be profitable and what are the critical success factors in achieving this aim.

Kestomagneettitahtikoneen vääntömomentin tuottokyvyn optimointi hybridibussikäyttöön

Työssä tarkastellaan hybridi- ja sähköajoneuvojen voimankäyttöjärjestelmiä ja bussin ajomoottorina toimivan kestomagneettitahtikoneen toimintaa ja sen soveltuvuutta ajoneuvokäyttöön. Esitetään analyyttinen työkalu kestomagneettitahtikoneen induktanssisuunnittelun ja koneen vääntömomentin tuottokyvyn optimoinnin tueksi. Työkalua hyödynnetään esitettävässä ajomoottorin mitoituslaskelmassa. Työssä päätellään, että kestomagneettitahtimoottori soveltuu hyvin ajoneuvokäyttöön. Maksimaalisen vääntömomentin saavuttamiseksi sen roottorin rakenne ja induktanssit on optimoitava. Analysoimalla ajoneuvokäyttöön tarkoitettua kestomagneettitahtimoottoria työkalun avulla havaitaan, että yhtä suuremmalla induktanssisuhteella vääntömomentti on pienempi kentänheikennyksessä kuin ajettaessa konetta taajuusmuuttajalla vakioteholla nimelliskuormalla. Vastaavasti yhtä pienemmillä induktanssisuhteilla vääntömomentti on pienempi kentänheikennyksessä. Todetaan, että vääntömomentti kasvaa induktanssisuhteen poiketessa yhdestä. Suuri vääntömomentti saadaan pienillä induktanssisuhteilla. Induktanssisuhteen kasvattaminen yhdestä ei lisää moottorin tuottamaa vääntömomenttia yhtä paljon kuin induktanssisuhteen pienentäminen. Työn lopuksi verrataan työkalun laskemia tuloksia kirjallisuudesta löytyvillä yhtälöillä laskettuihin tuloksiin. Työkalun laskemat tulokset vaikuttavat ristiriidattomilta ja yhteneväisiltä teorian kanssa. Työkalun toteutuksessa tehdyt teoreettiset yksinkertaistukset aiheuttavat todennäköisesti epätarkkuutta tuloksissa erityisesti suurella kuormituksella.

Alterations in The States and Contents of Consciousness: Empirical and Theoretical Aspects

The main purpose of the present doctoral thesis is to investigate subjective experiences and cognitive processes in four different types of altered states of consciousness: naturally occurring dreaming, cognitively induced hypnosis, pharmacologically induced sedation, and pathological psychosis. Both empirical and theoretical research is carried out, resulting in four empirical and four theoretical studies. The thesis begins with a review of the main concepts used in consciousness research, the most influential philosophical and neurobiological theories of subjective experience, the classification of altered states of consciousness, and the main empirical methods used to study consciousness alterations. Next, findings of the original studies are discussed, as follows. Phenomenal consciousness is found to be dissociable from responsiveness, as subjective experiences do occur in unresponsive states, including anaesthetic-induced sedation and natural sleep, as demonstrated by post-awakening subjective reports. Two new tools for the content analysis of subjective experiences and dreams are presented, focusing on the diversity, complexity and dynamics of phenomenal consciousness. In addition, a new experimental paradigm of serial awakenings from non-rapid eye movement sleep is introduced, which enables more rapid sampling of dream reports than has been available in previous studies. It is also suggested that lucid dreaming can be studied using transcranial brain stimulation techniques and systematic analysis of pre-lucid dreaming. For blind judges, dreams of psychotic patients appear to be indistinguishable from waking mentation reports collected from the same patients, which indicates a close resemblance of these states of mind. However, despite phenomenological similarities, dreaming should not be treated as a uniform research model of psychotic or intact consciousness. Contrary to this, there seems to be a multiplicity of routes of how different states of consciousness can be associated. For instance, seemingly identical time perception distortions in different alterations of consciousness may have diverse underlying causes for these distortions. It is also shown that altered states do not necessarily exhibit impaired cognitive processing compared to a baseline waking state of consciousness: a case study of time perception in a hypnotic virtuoso indicates a more consistent perceptual timing under hypnosis than in a waking state. The thesis ends with a brief discussion of the most promising new perspectives for the study of alterations of consciousness.