Cost-efficient virtual machine management : provisioning, admission control, and consolidation

One of the main challenges in Software Engineering is to cope with the transition from an industry based on software as a product to software as a service. The field of Software Engineering should provide the necessary methods and tools to develop and deploy new cost-efficient and scalable digital services. In this thesis, we focus on deployment platforms to ensure cost-efficient scalability of multi-tier web applications and on-demand video transcoding service for different types of load conditions. Infrastructure as a Service (IaaS) clouds provide Virtual Machines (VMs) under the pay-per-use business model. Dynamically provisioning VMs on demand allows service providers to cope with fluctuations on the number of service users. However, VM provisioning must be done carefully, because over-provisioning results in an increased operational cost, while underprovisioning leads to a subpar service. Therefore, our main focus in this thesis is on cost-efficient VM provisioning for multi-tier web applications and on-demand video transcoding. Moreover, to prevent provisioned VMs from becoming overloaded, we augment VM provisioning with an admission control mechanism. Similarly, to ensure efficient use of provisioned VMs, web applications on the under-utilized VMs are consolidated periodically. Thus, the main problem that we address is cost-efficient VM provisioning augmented with server consolidation and admission control on the provisioned VMs. We seek solutions for two types of applications: multi-tier web applications that follow the request-response paradigm and on-demand video transcoding that is based on video streams with soft realtime constraints. Our first contribution is a cost-efficient VM provisioning approach for multi-tier web applications. The proposed approach comprises two subapproaches: a reactive VM provisioning approach called ARVUE and a hybrid reactive-proactive VM provisioning approach called Cost-efficient Resource Allocation for Multiple web applications with Proactive scaling. Our second contribution is a prediction-based VM provisioning approach for on-demand video transcoding in the cloud. Moreover, to prevent virtualized servers from becoming overloaded, the proposed VM provisioning approaches are augmented with admission control approaches. Therefore, our third contribution is a session-based admission control approach for multi-tier web applications called adaptive Admission Control for Virtualized Application Servers. Similarly, the fourth contribution in this thesis is a stream-based admission control and scheduling approach for on-demand video transcoding called Stream-Based Admission Control and Scheduling. Our fifth contribution is a computation and storage trade-o strategy for cost-efficient video transcoding in cloud computing. Finally, the sixth and the last contribution is a web application consolidation approach, which uses Ant Colony System to minimize the under-utilization of the virtualized application servers.

The early activities of front end of innovation in oem companies using a new fei platform as a framework for renewal

The main goal of this study is to create a seamless chain of actions and more detailed structure to the front end of innovation to be able to increase the front end performance and finally to influence the renewal of companies. The main goal is achieved through by the new concept of an integrated model of early activities of FEI leading to a discovery of new elements of opportunities and the identification of new business and growth areas. The procedure offers one possible solution to a dynamic strategy formation process in innovation development cycle. In this study the front end of innovation is positioned between a strategy reviews and a concept creation with needed procedures, tools, and frameworks. The starting point of the study is that the origins of innovation are not well enough understood. The study focuses attention on the early activities of FEI. These first activities are conceptualized in order to find out successful innovation initiatives and strategic renewal agendas. A seamless chain of activities resulting in faster and more precise identification of opportunities and growth areas available on markets and inside companies is needed. Three case studies were conducted in order to study company views on available theory doctrine and to identify the first practical experiences and procedures in the beginning of the front end of innovation. Successful innovation requires focus on renewal in both internal and external directions and they should be carefully balanced for best results. Instead of inside-out mode of actions the studied companies have a strong outside-in thinking mode and they mainly co-develop their innovation initiatives in close proximity with customers i.e. successful companies are an integral part of customers business and success. Companies have tailor-made innovation processes combined their way of working linked to their business goals, and priorities of actual needs of transformation. The result of this study is a new modular FEI platform which can be configured by companies against their actual business needs and drivers. This platform includes new elements of FEI documenting an architecture presenting how the system components work together. The system is a conceptual approach from theories of emergent strategy formation, opportunity identification and creation, interpretation-analysis-experimentation triad and the present FEI theories. The platform includes new features compared to actual models of FEI. It allows managers to better understand the importance of FEI in the whole innovation development stage and FEI as a phase and procedure to discover and implement emergent strategy. An adaptable company rethinks and redirects strategy proactively from time to time. Different parts of the business model are changed to remove identified obstacles for growth and renewal which gives them avenues to find right reforms for renewal.

Designing sustainable industrial ecosystems : the case of a biogas-for-traffic solution

This thesis focuses on the development of sustainable industrial architectures for bioenergy based on the metaphors of industrial symbiosis and industrial ecosystems, which imply exchange of material and energy side-flows of various industries in order to improve sustainability of those industries on a system level. The studies on industrial symbiosis have been criticised for staying at the level of incremental changes by striving for cycling waste and by-flows of the industries ‘as is’ and leaving the underlying industry structures intact. Moreover, there has been articulated the need for interdisciplinary research on industrial ecosystems as well as the need to extend the management and business perspectives on industrial ecology. This thesis addresses this call by applying a business ecosystem and business model perspective on industrial symbiosis in order to produce knowledge on how industrial ecosystems can be developed that are sustainable environmentally and economically. A case of biogas business is explored and described in four research papers and an extended summary that form this thesis. Since the aim of the research was to produce a normative model for developing sustainable industrial ecosystems, the methodology applied in this research can be characterised as constructive and collaborative. A constructive research mode was required in order to expand the historical knowledge on industrial symbiosis development and business ecosystem development into the knowledge of what should be done, which is crucial for sustainability and the social change it requires. A collaborative research mode was employed through participating in a series of projects devoted to the development of a biogas-for-traffic industrial ecosystem. The results of the study showed that the development of material flow interconnections within industrial symbiosis is inseparable from larger business ecosystem restructuring. This included a shift in the logic of the biogas and traffic fuel industry and a subsequent development of a business ecosystem that would entail the principles of industrial symbiosis and localised energy production and consumption. Since a company perspective has been taken in this thesis, the role of an ecosystem integrator appeared as a crucial means to achieve the required industry restructuring. This, in turn, required the development of a modular and boundary-spanning business model that had a strong focus on establishing collaboration among ecosystem stakeholders and development of multiple local industrial ecosystems as part of business growth. As a result, the designed business model of the ecosystem integrator acquired the necessary flexibility in order to adjust to local conditions, which is crucial for establishing industrial symbiosis. This thesis presents a normative model for the development of a business model required for creating sustainable industrial ecosystems, which contributes to approaches at the policy-makers’ level, proposed earlier. Therefore, this study addresses the call for more research on the business level of industrial ecosystem formation and the implications for the business models of the involved actors. Moreover, the thesis increases the understanding of system innovation and innovation in business ecosystems by explicating how business model innovation can be the trigger for achieving more sustainable industry structures, such as those relying on industrial symbiosis.

Kestävyysstrategioiden arviointi pk-yrityksissä

Yrityksien vastuullinen liiketoiminta ja kestävä kehitys ovat nousseet esille sekä julkisessa keskustelussa että tieteellisessä tutkimuksessa. Tehty tutkimus on painottunut suuryrityksiin ja eri viitekehykset ja työkalut on luotu suuryrityksien näkökulmasta. Kuitenkin suurten ja pk-yritysten toiminta eroaa huomattavasti toisistaan, minkä vuoksi erilaiset mallit ei ole suoraan sovellettavissa pk-yrityksille. Tämä diplomityö pyrkii vastaamaan tähän ongelmaan tarkastelemalla kestävyyttä pk-yrityksien näkökulmasta. Tutkimuksen tavoitteena on arvioida, miten kestävyys näkyy pk-yrityksien toiminnassa sekä pohtia, miten kestävien strategioiden syntymistä saadaan edistettyä. Tutkimus koostuu kirjallisuustutkimuksena tehdystä teoriakatsauksesta sekä empiirisestä osuudesta, joka pohjautuu haastatteluihin sekä kyselytutkimukseen. Tarkastelun tuloksena muodostuu ymmärrys siitä, miten kestävyys ilmenee pk-yrityksissä ja miten pk-yrityksien ominaispiirteet vaikuttavat kestävyyden huomioimiseen. Tulokset osoittavat, että kirjallisuudesta tunnistetut kestävyysstrategiatyypittelyt ovat sovellettavissa suomalaisiin pk-yrityksiin, mutta selvää rajaa kestävyysstrategiatyyppien välille on vaikea vetää. Samassa yrityksessä voi olla tunnistettavissa useita strategiatyyppejä riippuen tarkasteltavasta osa-alueesta. Pk-yrityksissä kestävyyden huomioimiseen vaikuttavat merkittävästi myös niiden ominaispiirteet, mitkä erottavat pk-yritykset suuryrityksistä. Merkittävimmiksi ominaispiirteiksi tässä tutkimuksessa tunnistettiin omistajien asenteet, likviditeettiongelmat, resurssien sekä tiedon ja osaamisen vähyys.

Yritysten sähkön kysyntäjouston tuotteistaminen

Muuttuva sähköntuotantorakenne yhdessä Euroopan yhdentyvien sähkömarkkinoiden kanssa muuttaa energiayhtiöiden toimintaympäristöä tulevaisuudessa. Markkinoilta poistu-va säätökykyinen lauhdevoima ja lisääntyvä säiden mukaan vaihteleva tuuli- ja aurin-koenergia lisäävät säätövoiman tarvetta energiajärjestelmässä. Osa lisääntyvästä säätövoi-man tarpeesta voidaan kattaa kulutuksen kysyntäjoustoa lisäämällä. Tässä työssä tavoitteena on kehittää Savon Voima Oyj:lle kysyntäjoutopalvelu yritysasiak-kaille. Työssä kartoitetaan kysyntäjouston eri markkinapaikkojen mahdollisuuksia kysyntä-jouston toteuttamiselle, sekä käydään läpi niiden asettamia rajoitteita kysyntäjouston to-teuttamisen kannalta. Työn osana kehitettyä kysyntäjouston potentiaalin laskentatyökalua käytetään arvioitaessa valittujen pilottiasiakkaiden potentiaalia Elspot-markkinoille osallistuvan kysyntäjouston osalta. Laskennan tulosten perusteella kysyntäjouston toteuttaminen Elspot-markkinoille on kannattavaa valittujen pilottiasiakkaiden kohdalla. Työssä käydään läpi kysyntäjoustopalvelun prosessia, sen vaiheita sekä huomioon otettavia asioita tarjottaessa kysyntäjoustopalvelua yrityksille. Lopuksi esitetään liiketoimintamalli, jolla palvelua lähdetään yritysasiakkaille tarjoamaan. Liiketoimintamallissa esitetään koh-deryhmät ja markkinat kysyntäjouston toteuttamiselle.

Arctic Offshore Management - uusi liiketoimintakonsepti offshoreteollisuudelle

Aker Arctic Technology Inc. (AACR) on kansainvälisesti tunnettu jäänmurtajien ja muiden arktisten alueiden laivojen suunnitteluun ja tekniseen konsultointiin erikoistuneena yhtiönä. Työn tavoitteena on luoda uusi arktisille alueille suunnattu liiketoimintakonsepti, jossa liiketoimintamallia kehitetään asiakastarpeen mukaan vastaamaan ja luomaan kysyntää palvelulle. Fyysisen kehitystyön tuloksena voidaan tarjota globaalisti ainutlaatuista teknistä testaustoimintaa ja säilytetään mallikoelaitoksen etumatka kilpailijoihin rakenteiden, tasanteiden ja alusten jäissä toimivuuden osalta. Tämän diplomityön teoreettisessa osuudessa kuvataan uusien ja jo olemassa olevien liiketoimintamallien kehittämiseen tarvittavaa johdon strategista välinettä Business Model Canvasia (BMC) ja muita analyysityökaluja. Työn teoreettisessa osuudessa käytettiin tieteellistä kirjallista aineistoa, julkaisuja sekä koti- että ulkomailta. Työn tutkimuksellisessa osuudessa havainnoitiin kuuden kuukauden ajan yrityksen sisällä toiminnassa tapahtuvaa liiketoimintaa. Havainnoinnin kautta kerättiin analyysien tiedot, joiden perusteella yhdessä yrityksen edustajien kanssa saatiin aikaan BMC. Uusi liiketoimintakonseptin todettiin olevan tarpeellinen arktisten offshore-palveluiden lisääntyvässä tarpeessa. Konseptin myötä saadaan nykyinen yrityksen palveluiden kompleksisuus pois ja samalla kyetään aggressiivisemmin markkinoimaan uusia tuotteita asiakkaille. Konseptin suurimpana vahvuutena on omat mallinnustilat, jonka monikäyttöisyys antaa liiketoiminnalle tarvittavan kilpailuedun.

E-commerce value chain in Russian markets – The role of market specific factors

International e-commerce is still rather new concept and therefore lacks comprehensive research. Different nature of markets and companies has challenged the traditional theories as well as redefined traditional operations. Prior research has mainly concentrated on studying the specific topics as barriers and the choice of international strategy. For this reason, there is a lack of research that comprehensively analyzes the operations of international e-commerce companies. The aim of this study was to increase knowledge on operations of Finnish e-commerce companies in Russia. In order to receive comprehensive knowledge of the operations, research analyzed the internationalization process, the effects of market specific factors to e-commerce and the implementation of various value chain activities of e-commerce. Research focused on examining how companies have seen the peculiarities of Russian markets and how to respond to them. The empiric part of the study was conducted as a qualitative research by interviewing five company representatives and three specialists of international e-commerce and Russian business.The results of this research revealed that having e-commerce in Russia is challenging and requires long term, strategy-based work. E-commerce is assumed to be inherently global business model, but in the case of Russia, numerous e-commerce activities require localization. The most crucial activity to localize is a content and language of content. Even though e-commerce market in Russia has a lot of peculiarities, operating via marketspace decreases the level of bureaucracy and market risk. Despite the challenges, developing e- commerce market in Russia offers a huge potential for companies, whose international strategy needs Russian operation to achieve company goals.

Ansaintamallien muutos videopeliteollisuudessa

Tutkielmassa tarkastellaan ansaintamallien muutosta videopeliteollisuudessa.

Role of service and data reuse in enterprises

Digitalization has been predicted to change the future as a growing range of non-routine tasks will be automated, offering new kinds of business models for enterprises. Serviceoriented architecture (SOA) provides a basis for designing and implementing welldefined problems as reusable services, allowing computers to execute them. Serviceoriented design has potential to act as a mediator between IT and human resources, but enterprises struggle with their SOA adoption and lack a linkage between the benefits and costs of services. This thesis studies the phenomenon of service reuse in enterprises, proposing an ontology to link different kinds of services with their role conceptually as a part of the business model. The proposed ontology has been created on the basis of qualitative research conducted in three large enterprises. Service reuse has two roles in enterprises: it enables automated data sharing among human and IT resources, and it may provide cost savings in service development and operations. From a technical viewpoint, the ability to define a business problem as a service is one of the key enablers for achieving service reuse. The research proposes two service identification methods, first to identify prospective services in the existing documentation of the enterprise and secondly to model the services from a functional viewpoint, supporting service identification sessions with business stakeholders.

Kommunikaatio-operaattorin taloudellisesti kannattava liiketoimintamalli tasapuolisen pääsyn FTTH-verkkoihin

FTTH-liityntäverkkoja voivat rakennuttaa ja omistaa perinteisten teleoperaattoreiden lisäksi myös muut toimijat, kuten sähköyhtiöt, valtion- ja kuntien omistamat yhtiöt ja yksityiset osuuskunnat. Markkinatoimijoiden ja eri teknologioiden keskinäinen kilpailu johtaa kuitenkin helposti pieniin liityntätiheyksiin ja hajanaisiin pieniin verkkoihin. Tämä tekee verkkojen kannattavasta rakentamisesta vaikeaa ja palvelujen toteuttamisesta tehotonta. Tilannetta voidaan parantaa tasapuolisella pääsyllä, joka selkeyttää arvoketjun osapuolten rooleja. Diplomityön tavoitteena oli kuvata kommunikaatio-operaattorin rooli Suomen telemarkkinaan ja rakentaa sille taloudellisesti kannattava liiketoimintamalli toisen osapuolen toteuttamiin tasapuolisen pääsyn FTTH-verkkoihin. Työ toteutettiin hyödyntäen konstruktiivista tutkimusotetta ja sen lopputuloksena syntyi soveltuva liiketoimintamalli. Kommunikaatio-operaattorin kaksipuolisella alustalla yhdistetään valtakunnallisesti toisiinsa palveluntarjoajat ja alueellisiin liityntäverkkoihin liittyneet loppuasiakkaat. Kommunikaatio-operaattorin liiketoimintamalli mahdollistaa kapasiteetin, palvelunlaadun ja toimintavarmuuden suhteen erilaistetut virtuaaliset tukkutuotteet ja sitä kautta mahdollisuuden uuteen ansaintaan.

Liiketoimintamallin uudistuminen yrityskaupassa

Diplomityön tavoitteena on tutkia yrityskaupan vaikutuksia liiketoimintaan. Kuinka se muuttui yrityskaupan jälkeen ja kuinka se vastasi ennalta suunniteltua strategiaa. Työ tehtiin haastattelututkimuksena, jossa tutkittavina kohdeyhtiöinä oli kuusi yritystä, jotka olivat laajentuneet ostamalla yrityksen tai yrityksiä. Yhtiöiden tavoitteena oli hakea kasvua ostamalla valmis yritys tai liiketoiminta. Tutkimuksen teoreettisen viitekehityksen mukaisesti, jos yrityksen kasvustrategiana on kasvaa yrityskaupan avulla, sillä on vaikutus liiketoimintaan yrityskaupan jälkeen. Työn tuloksena saatiin arvio siitä, kuinka alkuperäinen strateginen tavoite saavutettiin ja mitä muita hyötyjä ja haittoja liiketoiminnan yhdistämisellä oli. Työn keskeisimmät tulokset olivat, että yrityskaupalla on aina vaikutus yrityksen liike- toimintaan. Paras hyöty saadaan, jos ostettavan yrityksen liiketointa on täydentävää, ei päällekkäistä liiketoimintaa. Yhdistymisestä saadaan hyötyjä jos yritykset voivat hyödyn- tää toinen toisensa osaamista. Etuina saadaan myös synergiahyötyjä, erityisesti yrityksen hallinnossa ja toiminnanohjausjärjestelmissä. Ostettavan yrityksen haltuunotto tulisi olla hallittu ja nopea.

Measurement of social value creation with non-financial measures

This research examines the concept of social entrepreneurship which is a fairly new business model. In the field of business it has become increasingly popular in recent years. The growing awareness of the environment and concrete examples of impact created by social entrepreneurship have encouraged entrepreneurs to address social problems. Society’s failures are tried to redress as a result of business activities. The purpose of doing business is necessarily no longer generating just profits but business is run in order to make a social change with the profit gained from the operations. Successful social entrepreneurship requires a specific nature, constant creativity and strong desire to make a social change. It requires constant balancing between two major objectives: both financial and non-financial issues need to be considered, but not at the expense of another. While aiming at the social purpose, the business needs to be run in highly competitive markets. Therefore, both factors need equally be integrated into an organization as they are complementary, not exclusionary. Business does not exist without society and society cannot go forward without business. Social entrepreneurship, its value creation, measurement tools and reporting practices are under discussion in this research. An extensive theoretical basis is covered and used to support the findings coming out of the researched case enterprises. The most attention is focused on the concept of Social Return on Investment. The case enterprises are analyzed through the SROI process. Social enterprises are mostly small or medium sized. Naturally this sets some limitations in implementing measurement tools. The question of resources requires the most attention and therefore sets the biggest constraints. However, the size of the company does not determine all – the nature of business and the type of social purpose need to be considered always. The mission may be so concrete and transparent that in all cases any kind of measurement would be useless. Implementing measurement tools may be of great benefit – or a huge financial burden. Thus, the very first thing to carefully consider is the possible need of measuring value creation.

Digitalisaatio ja kuljettajakoulutusyrittäjyys

Digitalisaation myötä myös liikenteestä tulee yhä älykkäämpää. Valtiovalta purkaa sääntelyä ja sallii digitaalisten menetelmien laajempaa käyttöä. Kuljettajakoulutusta pidetään toimialana kuitenkin hyvin konventionaalisena. Diplomityön tarkoituksena on tutkia, mitä digitalisaatio tarkoittaa kuljettajakoulutusyritysten liiketoimintamalleille. Empiiristä aineistoa saatiin teemahaastatteluin ja aineistoa analysoitiin laadullisin menetelmin. Työssä esitellään alan vahvuudet, heikkoudet, mahdollisuudet ja uhat sekä tulevaisuuden skenaariot. Digitalisaatio aiheuttaa merkittäviä muutoksia kuljettajakoulutusalan yrityksille. Auto ei ole enää entisenlainen statussymboli eikä rahan käytön kohde. Digitaaliajan ihmiset eivät aina kaipaa fyysistä liikkumista, kun vielä kivijalkakaupatkin vähenevät. Ajokorttia ei useinkaan koeta välttämättömäksi aikuistumisriitiksi. Uusi teknologia voi kuitenkin radikaalisti parantaa alan yritysten suorituskykyä: palvelut muuttuvat ajasta ja paikasta riippumattomiksi sekä skaalautuviksi. Kuluttajien kannalta digitalisaatio puolestaan parantaa asiakaslähtöisyyttä. Alan liiketoimintamallien kehittymiseen vaikuttaa neljä taustavoimaa: digitalisaatio, perinteet, sääntely ja yrittäjyys. Liiketoimintamalli sisältää opetukselliset ydintoiminnot, sisäiset prosessit, liiketoiminnan tukitoiminnot ja arvoehdotuksen asiakkaalle. Liiketoiminnan kehittäminen vastaamaan digitalisaation vaatimuksia edellyttää proaktiivista innovaatiostrategiaa. Siihen perustuvien innovaatiomenetelmien avulla yritys voi kehittää liiketoimintamalliaan digitalisaation tarjoamien ja tiedon asymmetriasta kumpuavien mahdollisuuksien hyödyntämiseksi.

Uudella liiketoimintamallilla palloiluhalli menestykseen?

Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, voisiko uudella Keravan seudulle mahdollisesti rakennettavalla palloiluhallilla olla mahdollisuuksia erottautua kilpailijoistaan ja sitä kautta menestyä. Tutkimusta varten haastateltiin kolmea eri yritystä jotka toimivat eri puolella Suomea. Palloiluhalliyritykset tuottavat voittoa ja mahdollistavat toiminnan kehittämisen pitkällä aikavälillä. Liiketoimintamalleja ei kuitenkaan ole järjestelmällisesti mietitty, joten sitä kautta on saavutettavissa uusia mahdollisuuksia. Täydellisellä liiketoimintamallilla on mahdollista saada palloiluhalli vielä entistä paremmin tuottavaksi ja sitä kautta menestyväksi.