Improving strategic decision-making with simulation based decision support systems

Combating climate change is one of the key tasks of humanity in the 21st century. One of the leading causes is carbon dioxide emissions due to usage of fossil fuels. Renewable energy sources should be used instead of relying on oil, gas, and coal. In Finland a significant amount of energy is produced using wood. The usage of wood chips is expected to increase in the future significantly, over 60 %. The aim of this research is to improve understanding over the costs of wood chip supply chains. This is conducted by utilizing simulation as the main research method. The simulation model utilizes both agent-based modelling and discrete event simulation to imitate the wood chip supply chain. This thesis concentrates on the usage of simulation based decision support systems in strategic decision-making. The simulation model is part of a decision support system, which connects the simulation model to databases but also provides a graphical user interface for the decisionmaker. The main analysis conducted with the decision support system concentrates on comparing a traditional supply chain to a supply chain utilizing specialized containers. According to the analysis, the container supply chain is able to have smaller costs than the traditional supply chain. Also, a container supply chain can be more easily scaled up due to faster emptying operations. Initially the container operations would only supply part of the fuel needs of a power plant and it would complement the current supply chain. The model can be expanded to include intermodal supply chains as due to increased demand in the future there is not enough wood chips located close to current and future power plants.

Nettipohjainen voimalaitosratkaisujen hinta-arviojärjestelmä

Työn tarkoitus on suunnitella ja toteuttaa nettipohjainen voimalaitosratkaisujen hinta-arviojärjestelmä Savonia Power Oy:n käyttöön. Järjestelmän tarkoitus on automatisoida voimalaitosratkaisujen tunnuslukujen laskeminen asiakkaan antamien alkuarvojen pohjalta ja tallentaa mahdollinen yhteydenottopyyntö. Järjestelmän vaatimuksina ovat laskentakaavojen helppo päivitettävyys, kaavojen automaattinen hakeminen Excel 2007–muotoisesta tiedostosta ja asiakasrajapinnan nettipohjaisuus. Työ jakaantuu kahteen osaan. Teoriaosassa selvitetään työssä käytettyjen tekniikoiden taustaa ja selvitetään Microsoftin OOXML-tiedostomuodon rakenne työssä vaadittavin osin. Käytännön osassa suunnitellaan ja osin toteutetaan valmis järjestelmä käyttäen PHP-kieltä, XML-määrittelykieltä ja MySQL-tietokantaa. Suurimmat haasteet järjestelmän toteutuksessa ovat laskentakaavojen parsiminen Excel-tiedostosta ilman sen sisällön tiukkaa rajoittamista tiettyihin raameihin ja järjestelmän helppo päivitys saaduilla laskentakaavoilla. Työn lopputuloksena on toimiva, muttei viimeistelty järjestelmä sekä tämä dokumentti. Työn suurin merkitys tulee olemaan edellä mainittujen suunnitteluhaasteiden selvittäminen, sekä valmis ohjelmarunko yleiseen käyttöön otetulle järjestelmälle.

Applying Qt to programming courses

Työn tavoitteena on sovittaa Qt opetussuunnitelmaan. Työ sisältää Qt:n lyhyen historian sekä katsauksen sen nykytilaan. Nykytilakatsaus sisältää kolme näkökulmaa: miten ja missä Qt:ta voidaan käyttää, sekä sen käyttötarkoitukset teollisuudessa ja opetuksessa. Työn tuloksena syntyy luentodemonstraatiota varten pieni ohjelma, joka on luotu C++:n ja Qt Designerin avulla ja käyttää olennaisia käyttöliittymäkirjaston olioita. Toisena tuotteena työssä syntyy luonnos Lappeenrannan Teknillisen Yliopiston ohjelmointikursseista, joissa Qt:ta voitaisiin käyttää avustamaan opiskelijoita näkemään, miten graafinen ohjelma luodaan sekä valmentaa heitä ymmärtämään viitekehyksien ja graafisten kirjastojen tuomat edut.

Preparing for CRIS: Challenges and Opportunities for Systems Integration at Finnish Universities

Poster at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

DSpace-CRIS tutorial

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

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.

Toimialakohtaisen tietojärjestelmän käytettävyyden kehittäminen

Työssä on tutkittu toimialakohtaisen tietojärjestelmän käyttöliittymän ja käytettävyyden kehittämistä uuteen sovelluskehittimen versioon siirtymisen yhteydessä. Kirjallisuusosassa käsitellään keskeisiä asioita käyttöliittymien suunnitteluun ja käytettävyyteen kehittämiseen liittyen. Työssä esitetään mahdollisia ratkaisumalleja erinäisiin ongelmiin. Työ sisältää käyttäjäkyselyn, johon vapaaehtoiset järjestelmän käyttäjät osallistuivat. Tämän lisäksi työ sisältää analyysia tutkimuksesta saatujen tulosten perusteella. Lopputuloksena työssä ovat testauksen merkityksen korostuminen ja yhtenäisyys käyttöliittymien suunnittelussa. Myös asiakastyytyväisyyden merkitys tietojärjestelmän käytettävyydessä korostuu.

Putkimaisten kappaleiden hitsausautomaatioratkaisun kehittäminen

Putkipalkkiliitosten käyttäminen offshore-teollisuuden rakennusten tukirakenteissa on erittäin yleistä. Liitosten valmistaminen on hankalaa ja hidasta. Hyvin usein tukirakenteiden putkipalkkiliitokset joudutaan hitsaamaan manuaalisesti tukirakenteen suuren koon vuoksi. Tukirakenteen uudella valmistustavalla, jossa rakenne kootaan pienemmistä osista, voidaan putkipalkkiliitosten valmistaminen ja hitsaaminen automatisoida. Robottihitsausasema sekä sen käyttöliittymä ja ohjelmisto todettiin toimivaksi ratkaisuksi putkipalkkiliitosten hitsaamiseen. Automaatiosuunnitteluun liittyy monia eri vaiheita, joiden huolellinen läpikäynti takaa todenmukaisemman konseptiratkaisun. Konseptiratkaisu kehittyy samalla, kun laitteistoja ja layoutia muokataan valmiimmiksi. Automaatiosuunnittelun aikana pyritään löytämään oikea taso automaatiolle. Valittu automaation taso vaikuttaa tuotannon tuottavuuteen, läpimenoaikaan ja joustavuuteen. Automaation määrällä vaikutetaan myös ihmisen tekemän työn määrään ja työnkuvaan. Tässä diplomityössä kehitettiin Pemamek Oy:lle hitsausautomaatioratkaisuja putkimaisille kappaleille. Putkiston osia valmistavan tehtaan hitsaus- ja tuotantoautomaation konseptiratkaisua tarkasteltiin esimerkkitapauksen muodossa, jolla kuvattiin, kuinka automaatiojärjestelmä voidaan suunnitella konseptitasolle. Toinen hitsausautomaatioratkaisu, joka tässä työssä kehitettiin, on robottihitsausasema käyttöliittymineen putkipalkkiliitoksen hitsaamiseen.

Tablet-käyttöliittymäsovellus sähköisen asioinnin palvelulle

Tässä diplomityössä oli tavoitteena tutkia käytettävyyttä ja käyttöliittymiä tablet-laitteiden näkökulmasta. Työssä tutkittiin sitä, mikä tekee hyvän tablet-käyttöliittymän ja mitä asioita sen suunnittelussa tulisi huomioida. Lisäksi tehtävänä oli selvittää, miten työn toimeksian-tajan käytössä olevat tekniikat soveltuvat käytettäviksi tablet-laitteiden kanssa. Työn poh-jalta havaittiin, että tablet-käyttöliittymien suunnittelussa tulisi noudattaa vakiintuneita käyttöliittymäsuunnittelun periaatteita, joista tärkeimmät ovat yksinkertaisuus, yhtenäisyys, virheiden ehkäisy ja käyttäjätuki. Hyvän käytettävyyden takaamiseksi suunnittelussa tulisi kuitenkin huomioida tablet-laitteiden erikoispiirteet ja rajoitukset. Tutkimustyön lisäksi diplomityössä toteutettiin yksinkertainen tablet-laitteille suunniteltu käyttöliittymä Vaadin TouchKit -käyttöliittymäkehystä käyttäen.

Eleohjaus Google Cardboard-virtuaaliympäristöön käyttäen älypuhelimen kameraa

Tässä opinnäytetyössä on toteutettu ja arvioitu virtuaalitodellisuuteen soveltuvaa käyttöliittymää. Motivaationa työlle oli Google Cardboardin mahdollistama todentuntuinen virtuaalikokemus älypuhelimen hinnalla. Cardboard-ympäristöön ei kuitenkaan ollut olemassa kattavaa käyttöliittymää ja tämän työn tavoitteena olikin selvittää, onko älypuhelimen kameraa mahdollista käyttää eleohjauksen toteuttamiseen niin että ohjaus on käytettävyydeltään kelvollinen ja se tukee läsnäolon tunteen syntymistä. Asian selvittämiseksi kehitettiin testipeli, jolla eleohjausta verrattiin Cardboardin oletuskäyttöliittymään. Koehenkilöt saavuttivat ehdotetulla käyttöliittymällä testipelissä keskimäärin 45-% korkeampia pistemääriä ja lisäksi he arvioivat sen olleen toimiva ja sen synnyttämän läsnäolon tunteen olleen voimakkaampaa.

Enhancing Security of Linux OS against Administrators

Inside cyber security threats by system administrators are some of the main concerns of organizations about the security of systems. Since operating systems are controlled and managed by fully trusted administrators, they can negligently or intentionally break the information security and privacy of users and threaten the system integrity. In this thesis, we propose some solutions for enhancing the security of Linux OS by restricting administrators’ access to superuser’s privileges while they can still manage the system. We designed and implemented an interface for administrators in Linux OS called Linux Admins’ User Interface (LAUI) for managing the system in secure ways. LAUI along with other security programs in Linux like sudo protect confidentiality and integrity of users’ data and provide a more secure system against administrators’ mismanagement. In our model, we limit administrators to perform managing tasks in secure manners and also make administrators accountable for their acts. In this thesis we present some scenarios for compromising users’ data and breaking system integrity by system administrators in Linux OS. Then we evaluate how our solutions and methods can secure the system against these administrators’ mismanagement.

Benefits of a low-cost one-phase current distortion detection device in appliance supply in low-voltage residential networks

In this bachelor’s thesis are examined the benefits of current distortion detection device application in customer premises low voltage networks. The purpose of this study was to find out if there are benefits for measuring current distortion in low-voltage residential networks. Concluding into who can benefit from measuring the power quality. The research focuses on benefits based on the standardization in Europe and United States of America. In this research, were also given examples of appliances in which current distortion detection device could be used. Along with possible illustration of user interface for the device. The research was conducted as an analysis of the benefits of current distortion detection device in residential low voltage networks. The research was based on literature review. The study was divided to three sections. The first explain the reasons for benefitting from usage of the device and the second portrays the low-cost device, which could detect one-phase current distortion, in theory. The last section discuss of the benefits of usage of current distortion detection device while focusing on the beneficiaries. Based on the result of this research, there are benefits from usage to the current distortion detection device. The main benefitting party of the current distortion detection device was found to be manufactures, as they are held responsible of limiting the current distortion on behalf of consumers. Manufactures could adjust equipment to respond better to the distortion by having access to on-going current distortion in network. The other benefitting party are system operators, who would better locate distortion issues in low-voltage residential network to start prevention of long-term problems caused by current distortion early on.

Flexible Sensor for Wearable Vital Sign Monitoring System

In modern society, the body health is a very important issue to everyone. With the development of the science and technology, the new and developed body health monitoring device and technology will play the key role in the daily medical activities. This paper focus on making progress in the design of the wearable vital sign system. A vital sign monitoring system has been proposed and designed. The whole detection system is composed of signal collecting subsystem, signal processing subsystem, short-range wireless communication subsystem and user interface subsystem. The signal collecting subsystem is composed of light source and photo diode, after emiting light of two different wavelength, the photo diode collects the light signal reflected by human body tissue. The signal processing subsystem is based on the analog front end AFE4490 and peripheral circuits, the collected analog signal would be filtered and converted into digital signal in this stage. After a series of processing, the signal would be transmitted to the short-range wireless communication subsystem through SPI, this subsystem is mainly based on Bluetooth 4.0 protocol and ultra-low power System on Chip(SoC) nRF51822. Finally, the signal would be transmitted to the user end. After proposing and building the system, this paper focus on the research of the key component in the system, that is, the photo detector. Based on the study of the perovskite materials, a low temperature processed photo detector has been proposed, designed and researched. The device is made up of light absorbing layer, electron transporting and hole blocking layer, hole transporting and electron blocking layer, conductive substrate layer and metal electrode layer. The light absorbing layer is the important part of whole device, and it is fabricated by perovskite materials. After accepting the light, the electron-hole pair would be produced in this layer, and due to the energy level difference, the electron and hole produced would be transmitted to metal electrode and conductive substrate electrode through electron transporting layer and hole transporting layer respectively. In this way the response current would be produced. Based on this structure, the specific fabrication procedure including substrate cleaning; PEDOT:PSS layer preparation; pervoskite layer preparation; PCBM layer preparation; C60, BCP, and Ag electrode layer preparation. After the device fabrication, a series of morphological characterization and performance testing has been done. The testing procedure including film-forming quality inspection, response current and light wavelength analysis, linearity and response time and other optical and electrical properties testing. The testing result shows that the membrane has been fabricated uniformly; the device can produce obvious response current to the incident light with the wavelength from 350nm to 800nm, and the response current could be changed along with the light wavelength. When the light wavelength keeps constant, there exists a good linear relationship between the intensity of the response current and the power of the incident light, based on which the device could be used as the photo detector to collect the light information. During the changing period of the light signal, the response time of the device is several microseconds, which is acceptable working as a photo detector in our system. The testing results show that the device has good electronic and optical properties, and the fabrication procedure is also repeatable, the properties of the devices has good uniformity, which illustrates the fabrication method and procedure could be used to build the photo detector in our wearable system. Based on a series of testing results, the paper has drawn the conclusion that the photo detector fabricated could be integrated on the flexible substrate and is also suitable for the monitoring system proposed, thus made some progress on the research of the wearable monitoring system and device. Finally, some future prospect in system design aspect and device design and fabrication aspect are proposed.

Usability and Security in Medication Administration Applications

The traditional process of filling the medicine trays and dispensing the medicines to the patients in the hospitals is manually done by reading the printed paper medicine chart. This process can be very strenuous and error-prone, given the number of sub-tasks involved in the entire workflow and the dynamic nature of the work environment. Therefore, efforts are being made to digitalise the medication dispensation process by introducing a mobile application called Smart Dosing application. The introduction of the Smart Dosing application into hospital workflow raises security concerns and calls for security requirement analysis. This thesis is written as a part of the smart medication management project at Embedded Systems Laboratory, A° bo Akademi University. The project aims at digitising the medicine dispensation process by integrating information from various health systems, and making them available through the Smart Dosing application. This application is intended to be used on a tablet computer which will be incorporated on the medicine tray. The smart medication management system include the medicine tray, the tablet device, and the medicine cups with the cup holders. Introducing the Smart Dosing application should not interfere with the existing process carried out by the nurses, and it should result in minimum modifications to the tray design and the workflow. The re-designing of the tray would include integrating the device running the application into the tray in a manner that the users find it convenient and make less errors while using it. The main objective of this thesis is to enhance the security of the hospital medicine dispensation process by ensuring the security of the Smart Dosing application at various levels. The methods used for writing this thesis was to analyse how the tray design, and the application user interface design can help prevent errors and what secure technology choices have to be made before starting the development of the next prototype of the Smart Dosing application. The thesis first understands the context of the use of the application, the end-users and their needs, and the errors made in everyday medication dispensation workflow by continuous discussions with the nursing researchers. The thesis then gains insight to the vulnerabilities, threats and risks of using mobile application in hospital medication dispensation process. The resulting list of security requirements was made by analysing the previously built prototype of the Smart Dosing application, continuous interactive discussions with the nursing researchers, and an exhaustive stateof- the-art study on security risks of using mobile applications in hospital context. The thesis also uses Octave Allegro method to make the readers understand the likelihood and impact of threats, and what steps should be taken to prevent or fix them. The security requirements obtained, as a result, are a starting point for the developers of the next iteration of the prototype for the Smart Dosing application.