R&D Performance Analysis: Case Studies on the Challenges and Promotion of the Evaluation and Measurement of R&D

Due to the intense international competition, demanding, and sophisticated customers, and diverse transforming technological change, organizations need to renew their products and services by allocating resources on research and development (R&D). Managing R&D is complex, but vital for many organizations to survive in the dynamic, turbulent environment. Thus, the increased interest among decision-makers towards finding the right performance measures for R&D is understandable. The measures or evaluation methods of R&D performance can be utilized for multiple purposes; for strategic control, for justifying the existence of R&D, for providing information and improving activities, as well as for the purposes of motivating and benchmarking. The earlier research in the field of R&D performance analysis has generally focused on either the activities and considerable factors and dimensions - e.g. strategic perspectives, purposes of measurement, levels of analysis, types of R&D or phases of R&D process - prior to the selection of R&Dperformance measures, or on proposed principles or actual implementation of theselection or design processes of R&D performance measures or measurement systems. This study aims at integrating the consideration of essential factors anddimensions of R&D performance analysis to developed selection processes of R&D measures, which have been applied in real-world organizations. The earlier models for corporate performance measurement that can be found in the literature, are to some extent adaptable also to the development of measurement systemsand selecting the measures in R&D activities. However, it is necessary to emphasize the special aspects related to the measurement of R&D performance in a way that make the development of new approaches for especially R&D performance measure selection necessary: First, the special characteristics of R&D - such as the long time lag between the inputs and outcomes, as well as the overall complexity and difficult coordination of activities - influence the R&D performance analysis problems, such as the need for more systematic, objective, balanced and multi-dimensional approaches for R&D measure selection, as well as the incompatibility of R&D measurement systems to other corporate measurement systems and vice versa. Secondly, the above-mentioned characteristics and challenges bring forth the significance of the influencing factors and dimensions that need to be recognized in order to derive the selection criteria for measures and choose the right R&D metrics, which is the most crucial step in the measurement system development process. The main purpose of this study is to support the management and control of the research and development activities of organizations by increasing the understanding of R&D performance analysis, clarifying the main factors related to the selection of R&D measures and by providing novel types of approaches and methods for systematizing the whole strategy- and business-based selection and development process of R&D indicators.The final aim of the research is to support the management in their decision making of R&D with suitable, systematically chosen measures or evaluation methods of R&D performance. Thus, the emphasis in most sub-areas of the present research has been on the promotion of the selection and development process of R&D indicators with the help of the different tools and decision support systems, i.e. the research has normative features through providing guidelines by novel types of approaches. The gathering of data and conducting case studies in metal and electronic industry companies, in the information and communications technology (ICT) sector, and in non-profit organizations helped us to formulate a comprehensive picture of the main challenges of R&D performance analysis in different organizations, which is essential, as recognition of the most importantproblem areas is a very crucial element in the constructive research approach utilized in this study. Multiple practical benefits regarding the defined problemareas could be found in the various constructed approaches presented in this dissertation: 1) the selection of R&D measures became more systematic when compared to the empirical analysis, as it was common that there were no systematic approaches utilized in the studied organizations earlier; 2) the evaluation methods or measures of R&D chosen with the help of the developed approaches can be more directly utilized in the decision-making, because of the thorough consideration of the purpose of measurement, as well as other dimensions of measurement; 3) more balance to the set of R&D measures was desired and gained throughthe holistic approaches to the selection processes; and 4) more objectivity wasgained through organizing the selection processes, as the earlier systems were considered subjective in many organizations. Scientifically, this dissertation aims to make a contribution to the present body of knowledge of R&D performance analysis by facilitating dealing with the versatility and challenges of R&D performance analysis, as well as the factors and dimensions influencing the selection of R&D performance measures, and by integrating these aspects to the developed novel types of approaches, methods and tools in the selection processes of R&D measures, applied in real-world organizations. In the whole research, facilitation of dealing with the versatility and challenges in R&D performance analysis, as well as the factors and dimensions influencing the R&D performance measure selection are strongly integrated with the constructed approaches. Thus, the research meets the above-mentioned purposes and objectives of the dissertation from the scientific as well as from the practical point of view.

Measurement of Bioactivity of Immunomodulatory Treatment of Relapsing Multiple Sclerosis. With Emphasis on MxA Protein

Background Multiple sclerosis (MS) is a demyelinating disease of the central nervous system, which mainly affects young adults. In Finland, approximately 2500 out of 6000 MS patients have relapsing MS and are treated with disease modifying drugs (DMD): interferon- β (INF-β-1a or INF-β-1b) and glatiramer acetate (GA). Depending on the used IFN-β preparation, 2 % to 40 % of patients develop neutralizing antibodies (NAbs), which abolish the biological effects of IFN-β, leading to reduced clinical and MRI detected efficacy. According to the Finnish Current Care Guidelines and European Federation of Neurological Societis (EFNS) guidelines, it is suggested tomeasure the presence of NAbs during the first 24 months of IFN-β therapy. Aims The aim of this thesis was to measure the bioactivity of IFN-β therapy by focusing on the induction of MxA protein (myxovirus resistance protein A) and its correlation to neutralizing antibodies (NAb). A new MxA EIA assay was set up to offer an easier and rapid method for MxA protein detection in clinical practice. In addition, the tolerability and safety of GA were evaluated in patients who haddiscontinued IFN-β therapy due to side effects and lack of efficacy. Results NAbs developed towards the end of 12 months of treatment, and binding antibodies were detectable before or parallel with them. The titer of NAb correlated negatively with the amount of MxA protein and the mean values of preinjection MxA levels never returned to true baseline in NAb negative patients, but tended to drop in the NAb positive group. The test results between MxA EIA and flow cytometric analysis showed significant correlation. GA reduced the relapse rate and was a safe and well-tolerated therapy in IFN-β-intolerant MS patients. Conclusions NAbs inhibit the induction of MxA protein, which can be used as a surrogate marker of the bioactivity of IFN-β therapy. Compared to flow cytometricanalysis and NAb assay, MxA-EIA seemed to be a sensitive and more practical method in clinical use to measure the actual bioactivity of IFN-β treatment, which is of value also from a cost-effective perspective.

Measurement of the tree root growth using electrical impedance spectroscopy

Abstract

Estimation of forest canopy cover : a comparison of field measurement techniques

Abstract

On the Condition Monitoring of Induction machines

The research of condition monitoring of electric motors has been wide for several decades. The research and development at universities and in industry has provided means for the predictive condition monitoring. Many different devices and systems are developed and are widely used in industry, transportation and in civil engineering. In addition, many methods are developed and reported in scientific arenas in order to improve existing methods for the automatic analysis of faults. The methods, however, are not widely used as a part of condition monitoring systems. The main reasons are, firstly, that many methods are presented in scientific papers but their performance in different conditions is not evaluated, secondly, the methods include parameters that are so case specific that the implementation of a systemusing such methods would be far from straightforward. In this thesis, some of these methods are evaluated theoretically and tested with simulations and with a drive in a laboratory. A new automatic analysis method for the bearing fault detection is introduced. In the first part of this work the generation of the bearing fault originating signal is explained and its influence into the stator current is concerned with qualitative and quantitative estimation. The verification of the feasibility of the stator current measurement as a bearing fault indicatoris experimentally tested with the running 15 kW induction motor. The second part of this work concentrates on the bearing fault analysis using the vibration measurement signal. The performance of the micromachined silicon accelerometer chip in conjunction with the envelope spectrum analysis of the cyclic bearing faultis experimentally tested. Furthermore, different methods for the creation of feature extractors for the bearing fault classification are researched and an automatic fault classifier using multivariate statistical discrimination and fuzzy logic is introduced. It is often important that the on-line condition monitoring system is integrated with the industrial communications infrastructure. Two types of a sensor solutions are tested in the thesis: the first one is a sensor withcalculation capacity for example for the production of the envelope spectra; the other one can collect the measurement data in memory and another device can read the data via field bus. The data communications requirements highly depend onthe type of the sensor solution selected. If the data is already analysed in the sensor the data communications are needed only for the results but in the other case, all measurement data need to be transferred. The complexity of the classification method can be great if the data is analysed at the management level computer, but if the analysis is made in sensor itself, the analyses must be simple due to the restricted calculation and memory capacity.

Methods for the analysis of two dimensional measurement data of paper web

This work is devoted to the problem of reconstructing the basis weight structure at paper web with black{box techniques. The data that is analyzed comes from a real paper machine and is collected by an o®-line scanner. The principal mathematical tool used in this work is Autoregressive Moving Average (ARMA) modelling. When coupled with the Discrete Fourier Transform (DFT), it gives a very flexible and interesting tool for analyzing properties of the paper web. Both ARMA and DFT are independently used to represent the given signal in a simplified version of our algorithm, but the final goal is to combine the two together. Ljung-Box Q-statistic lack-of-fit test combined with the Root Mean Squared Error coefficient gives a tool to separate significant signals from noise.

Machine vision measurement system for paper printability assessments

This work had two primary objectives: 1) to produce a working prototype for automated printability assessment and 2) to perform a study of available machine vision and other necessary hardware solutions. The three printability testing methods, IGT Picking,He¬liotest, and mottling, considered in this work have several different requirements and the task was to produce a single automated testing system suitable for all methods. A system was designed and built and its performance was tested using the Heliotest. Working proto¬types are important tools for implementing theoretical methods into practical systems and testing and demonstrating the methodsin real life conditions. The system was found to be sufficient for the Heliotest method. Further testing and possible modifications related to other two test methods were left for future works. A short study of available systems and solutions concerning image acquisition of machine vision was performed. The theoretical part of this study includes lighting systems, optical systems and image acquisition tools, mainly cameras and the underlying physical aspects for each portion.

Visual measurement of laser-arc hybrid welding

Tässä työssä raportoidaan hybridihitsauksesta otettujen suurnopeuskuvasarjojen automaattisen analyysijärjestelmän kehittäminen.Järjestelmän tarkoitus oli tuottaa tietoa, joka avustaisi analysoijaa arvioimaan kuvatun hitsausprosessin laatua. Tutkimus keskittyi valokaaren taajuuden säännöllisyyden ja lisäainepisaroiden lentosuuntien mittaamiseen. Valokaaria havaittiin kuvasarjoista sumean c-means-klusterointimenetelmän avullaja perättäisten valokaarien välistä aikaväliä käytettiin valokaaren taajuuden säännöllisyyden mittarina. Pisaroita paikannettiin menetelmällä, jossa yhdistyi pääkomponenttianalyysi ja tukivektoriluokitin. Kalman-suodinta käytettiin tuottamaan arvioita pisaroiden lentosuunnista ja nopeuksista. Lentosuunnanmääritysmenetelmä luokitteli pisarat niiden arvioitujen lentosuuntien perusteella. Järjestelmän kehittämiseen käytettävissä olleet kuvasarjat poikkesivat merkittävästi toisistaan kuvanlaadun ja pisaroiden ulkomuodon osalta, johtuen eroista kuvaus- ja hitsausprosesseissa. Analyysijärjestelmä kehitettiin toimimaan pienellä osajoukolla kuvasarjoja, joissa oli tietynlainen kuvaus- ja hitsausprosessi ja joiden kuvanlaatu ja pisaroiden ulkomuoto olivat samankaltaisia, mutta järjestelmää testattiin myös osajoukon ulkopuolisilla kuvasarjoilla. Testitulokset osoittivat, että lentosuunnanmääritystarkkuus oli kohtuullisen suuri osajoukonsisällä ja pieni muissa kuvasarjoissa. Valokaaren taajuuden säännöllisyyden määritys oli tarkka useammassa kuvasarjassa.

Methods for Region Based Paper Surface Roughness Measurement

Paperin pinnan karheus on yksi paperin laatukriteereistä. Sitä mitataan fyysisestipaperin pintaa mittaavien laitteiden ja optisten laitteiden avulla. Mittaukset vaativat laboratorioolosuhteita, mutta nopeammille, suoraan linjalla tapahtuville mittauksilla olisi tarvetta paperiteollisuudessa. Paperin pinnan karheus voidaan ilmaista yhtenä näytteelle kohdistuvana karheusarvona. Tässä työssä näyte on jaettu merkitseviin alueisiin, ja jokaiselle alueelle on laskettu erillinen karheusarvo. Karheuden mittaukseen on käytetty useita menetelmiä. Yleisesti hyväksyttyä tilastollista menetelmää on käytetty tässä työssä etäisyysmuunnoksen lisäksi. Paperin pinnan karheudenmittauksessa on ollut tarvetta jakaa analysoitava näyte karheuden perusteella alueisiin. Aluejaon avulla voidaan rajata näytteestä selvästi karheampana esiintyvät alueet. Etäisyysmuunnos tuottaa alueita, joita on analysoitu. Näistä alueista on muodostettu yhtenäisiä alueita erilaisilla segmentointimenetelmillä. PNN -menetelmään (Pairwise Nearest Neighbor) ja naapurialueiden yhdistämiseen perustuvia algoritmeja on käytetty.Alueiden jakamiseen ja yhdistämiseen perustuvaa lähestymistapaa on myös tarkasteltu. Segmentoitujen kuvien validointi on yleensä tapahtunut ihmisen tarkastelemana. Tämän työn lähestymistapa on verrata yleisesti hyväksyttyä tilastollista menetelmää segmentoinnin tuloksiin. Korkea korrelaatio näiden tulosten välillä osoittaa onnistunutta segmentointia. Eri kokeiden tuloksia on verrattu keskenään hypoteesin testauksella. Työssä on analysoitu kahta näytesarjaa, joidenmittaukset on suoritettu OptiTopolla ja profilometrillä. Etäisyysmuunnoksen aloitusparametrit, joita muutettiin kokeiden aikana, olivat aloituspisteiden määrä ja sijainti. Samat parametrimuutokset tehtiin kaikille algoritmeille, joita käytettiin alueiden yhdistämiseen. Etäisyysmuunnoksen jälkeen korrelaatio oli voimakkaampaa profilometrillä mitatuille näytteille kuin OptiTopolla mitatuille näytteille. Segmentoiduilla OptiTopo -näytteillä korrelaatio parantui voimakkaammin kuin profilometrinäytteillä. PNN -menetelmän tuottamilla tuloksilla korrelaatio oli paras.

Performance measurement oforder-delivery chain in SMEs: Case study

Tutkimus pyrkii selvittämään, kuinka tehokas suorituskykymittaristo voidaan parhaiten suunnitella pk-yrityksessä. Tutkimuksen tavoitteena on luoda suorituskykymittaristo pienen kohdeyrityksen johtajien tarpeisiin. Päähuomion kohteena on yrityksen tilaus-toimitusketju ja arvoverkko. Työ on luonteeltaan kvalitatiivinen toimintatutkimus, joka noudattaa toiminta-analyyttista tutkimusotetta. Työn teoriaosassa selvitetään, kuinka suorituskyvyn mittaaminen sekä materiaali-, tieto- ja rahavirtojen hallinta on kehittynyt viime vuosina pk-yrityksen näkökulmasta. Mittariston suunnittelu aloitetaan kohdeyrityksen perusteellisella analyysilla. Tämän pohjalta määritellään yrityksen kriittiset menestystekijät, joista lopulta johdetaan suorituskykymittarit. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että yleinen asenne mittaamista kohtaan, strategian huomioinnin puute sekä tietojärjestelmien rajoitteet ovat päähaasteita pk-yrityksen suorituskyvyn mittaamisessa. Mittareiden tuleekin olla melko yksinkertaisia ja helppoja käyttää, jotta mittaamisen ei koettaisi kuluttavan rajallisia resursseja liikaa. Mittariston tulee kuitenkin antaa kokonaisvaltainen kuva yrityksen suorituskyvystä, johon vaikuttavat kaikki arvoverkon osapuolet ja heidän yhteistyö toistensa kanssa.

The Role and Measurement of Social Capital in New Technology-Based Start-up Context

Tämän Pro gradu-tutkielman tavoitteena olirakentaa esiymmärrys sosiaalisen pääoman roolista ja mittaamisesta uuden teknologian start-up yrityksissä. Pääasiallisena tarkoituksena tässä tutkimuksessa olilöytää sosiaalisen pääoman ja start-up yrityksen tuloksellisuuden välille yhdistävä tekijä. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin pääasiallisesti kuuden OKO Venture Capitalin sijoitusportfolioon sisältyvien case-yritysten kvalitatiivisten teemahaastatteluiden sekä kvantitatiivisten kyselylomakkeiden avulla. Kvalitatiivisten haastatteluiden tulosten perusteella sosiaalisen pääoman ja tuloksellisuuden välille löytyi yhdistävä tekijä, jota käytettiin myöhemmin hyväksi kvantitatiivisessa kyselylomakkeessa. Tämän tutkielman tulokset osoittivat, että startegisen päätöksenteon kautta sosiaalinen pääoma vaikuttaa osittain start-up yritysten tuloksellisuuteen. Manageriaalisesti tärkempi löydös tässä tutkimuksessa oli kuitenkin se, että sosiaalista pääomaa voidaan käyttää hyväksi ennustettaessa uuden teknologian start-up yritysten tulevaisuuden kassavirtoja.

Paper Surface Image Processing for Roughness Quality Measurement

Diplomityössä on käsitelty paperin pinnankarkeuden mittausta, joka on keskeisimpiä ongelmia paperimateriaalien tutkimuksessa. Paperiteollisuudessa käytettävät mittausmenetelmät sisältävät monia haittapuolia kuten esimerkiksi epätarkkuus ja yhteensopimattomuus sileiden papereiden mittauksissa, sekä suuret vaatimukset laboratorio-olosuhteille ja menetelmien hitaus. Työssä on tutkittu optiseen sirontaan perustuvia menetelmiä pinnankarkeuden määrittämisessä. Konenäköä ja kuvan-käsittelytekniikoita tutkittiin karkeilla paperipinnoilla. Tutkimuksessa käytetyt algoritmit on tehty Matlab® ohjelmalle. Saadut tulokset osoittavat mahdollisuuden pinnankarkeuden mittaamiseen kuvauksen avulla. Parhaimman tuloksen perinteisen ja kuvausmenetelmän välillä antoi fraktaaliulottuvuuteen perustuva menetelmä.