Optimization and Measuring Techniques for Collect-and-Place Machines in Printed Circuit Board Industry

This thesis considers optimization problems arising in printed circuit board assembly. Especially, the case in which the electronic components of a single circuit board are placed using a single placement machine is studied. Although there is a large number of different placement machines, the use of collect-and-place -type gantry machines is discussed because of their flexibility and increasing popularity in the industry. Instead of solving the entire control optimization problem of a collect-andplace machine with a single application, the problem is divided into multiple subproblems because of its hard combinatorial nature. This dividing technique is called hierarchical decomposition. All the subproblems of the one PCB - one machine -context are described, classified and reviewed. The derived subproblems are then either solved with exact methods or new heuristic algorithms are developed and applied. The exact methods include, for example, a greedy algorithm and a solution based on dynamic programming. Some of the proposed heuristics contain constructive parts while others utilize local search or are based on frequency calculations. For the heuristics, it is made sure with comprehensive experimental tests that they are applicable and feasible. A number of quality functions will be proposed for evaluation and applied to the subproblems. In the experimental tests, artificially generated data from Markov-models and data from real-world PCB production are used. The thesis consists of an introduction and of five publications where the developed and used solution methods are described in their full detail. For all the problems stated in this thesis, the methods proposed are efficient enough to be used in the PCB assembly production in practice and are readily applicable in the PCB manufacturing industry.

Solving Challenging Real-World Scheduling Problems

This work contains a series of studies on the optimization of three real-world scheduling problems, school timetabling, sports scheduling and staff scheduling. These challenging problems are solved to customer satisfaction using the proposed PEAST algorithm. The customer satisfaction refers to the fact that implementations of the algorithm are in industry use. The PEAST algorithm is a product of long-term research and development. The first version of it was introduced in 1998. This thesis is a result of a five-year development of the algorithm. One of the most valuable characteristics of the algorithm has proven to be the ability to solve a wide range of scheduling problems. It is likely that it can be tuned to tackle also a range of other combinatorial problems. The algorithm uses features from numerous different metaheuristics which is the main reason for its success. In addition, the implementation of the algorithm is fast enough for real-world use.

Monitoring and information reporting through regulation : an inter-jurisdictional comparison of forestry-related hard laws

[Abstract]

Scheduling forest road maintenance using the analytic hierarchy process and heuristics

Abstract

Production scheduling tools' evaluation in a global telecommunications and electronics company

Tutkimuksen päätavoite on arvioida, ovatko neljä ohjelmistovaihtoehtoa riittäviä tuotannon aikataulutuksen työkaluja ja mikä työkaluista sopii toimeksiantajayritykselle. Alatavoitteena on kuvata tuotannon aikataulutuksen nyky- ja tahtotila prosessimallinnuksen avulla, selvittää työkalun käyttäjätarpeet ja määritellä priorisoidut valintakriteerit työkalulle.Tutkimuksen teoriaosuudessa tutkitaan tuotannon aikataulutuksen logiikkaa ja haasteita. Työssä tarkastellaan aikataulutusohjelmiston valintaa rinnakkain prosessinmallinnuksen kanssa. Aikataulutusohjelmistovaihtoehdot ja metodit käyttäjätarpeiden selvittämiseksi käydään läpi. Empiriaosuudessa selvitetään tutkimuksen suhde toimeksiantajayrityksen strategiaan. Käyttäjätarpeet selvitetään haastattelujen avulla jaanalysoidaan QFD matriisin avulla. Toimeksiantajayrityksen tuotannon aikataulutuksen nyky- ja tahtotilaprosessit mallinnetaan, jotta ohjelmistojen sopivuutta, aikataulutusprosessia tukevana työkaluna voidaan arvioida.Tutkimustuloksena ovatpriorisoidut valintakriteerit aikataulutustyökalulle eli käyttäjätarpeista johdetut tärkeimmät toiminnalliset ominaisuudet, järjestelmätoimittaja-arvio sekä suositukset jatkotoimenpiteistä ja lisätutkimuksesta.

Web user interface architecture for advanced planning and scheduling systems Case: Nokia Demand / Supply Planning Applications

In modem hitec industry Advanced Planning and Scheduling (APS) systems provide the basis for e-business solutions towards the suppliers and the customers. One objective of this thesis was to clarify the modem supply chain management with the APS systems and especially concentrate on the area of Collaborative Planning. In order Advanced Planning and Scheduling systems to be complete and usable, user interfaces are needed. Current Visual Basic user interfaces have faced many complaints and arguments from the users as well as from the development team. This thesis is trying to analyze the reasons and causes for the encountered problems and also provide ways to overcome them. The decision has been made to build the new user interfaces to be Web-enabled. Therefore another objective of this thesis was to research and find suitable technologies for building the Web-based user interfaces for Advanced Planning and Scheduling Systems in Nokia Demand/Supply Planning business area. Comparison between the most suitable technologies is made. Usability issues of Web-enabled user interfaces are also covered. The empirical part of the thesis includes design and implementation of a Web-based user interface with the chosen technology for a particular APS module that enables Collaborative Planning with suppliers.

High Throughput Purification of Combinatorial Libraries by Preparative LC/MS

Viime vuosien nopea kehitys on kiihdyttänyt uusien lääkkeiden kehittämisprosessia. Kombinatorinen kemia on tehnyt mahdolliseksi syntetisoida suuria kokoelmia rakenteeltaan toisistaan poikkeavia molekyylejä, nk. kombinatorisia kirjastoja, biologista seulontaa varten. Siinä molekyylien rakenteeseen liittyvä aktiivisuus tutkitaan useilla erilaisilla biologisilla testeillä mahdollisten "osumien" löytämiseksi, joista osasta saatetaan myöhemmin kehittää uusia lääkeaineita. Jotta biologisten tutkimusten tulokset olisivat luotettavia, on syntetisoitujen komponenttien oltava mahdollisimman puhtaita. Tämän vuoksi tarvitaan HTP-puhdistusta korkealaatuisten komponenttien ja luotettavan biologisen tiedon takaamiseksi. Jatkuvasti kasvavat tuotantovaatimukset ovat johtaneet näiden puhdistustekniikoiden automatisointiin ja rinnakkaistamiseen. Preparatiivinen LC/MS soveltuu kombinatoristen kirjastojen nopeaan ja tehokkaaseen puhdistamiseen. Monet tekijät, esimerkiksi erotuskolonnin ominaisuudet sekä virtausgradientti, vaikuttavat preparatiivisen LC/MS puhdistusprosessin tehokkuuteen. Nämä parametrit on optimoitava parhaan tuloksen saamiseksi. Tässä työssä tutkittiin emäksisiä komponentteja erilaisissa virtausolosuhteissa. Menetelmä kombinatoristen kirjastojen puhtaustason määrittämiseksi LC/MS-puhdistuksen jälkeen optimoitiin ja määritettiin puhtaus joillekin komponenteille eri kirjastoista ennen puhdistusta.

Entry Mode Choice in a Hard Service Company

Pro gradun tavoitteena oli löytää tärkeimmät seikat, jotka vaikuttavat kansainvälisen operaatiomuodon valintaan. Tutkimuskohteena olivat suomalaiset pienet tai keskisuuret tuotteistetut ohjelmistopalveluyritykset. Tutkimusmenetelmänä käytettiin kvalitatiivista tutkimusta sekä case-tutkimusta. Tutkimus koostui kahdesta osasta: teoreettinen osa sekä empiirinen kahden case yrityksen analyysi. Operaatiomuodon valintaan vaikuttavat tekijät jaettiin sisäisiin (yritys, tuote ja päätöksentekijä), ulkoisiin (ala ja maa) ja operaatiomuodon (kontrolli, riski, resurssit, joustavuus, tuotot ja kulut) tekijöihin. Teoreettisesti operaatiomuodon valinta on erittäin monimutkainen päätös ja sitä on tutkittu monelta kannalta. Tämä empiirinen tutkimus osoittaa, että yrityksen resurssit olivat tärkein vaikuttava tekijä molemmissa yrityksissä.

RTOS Framework for Real-Time Control System

This thesis is done as a complementary part for the active magnet bearing (AMB) control software development project in Lappeenranta University of Technology. The main focus of the thesis is to examine an idea of a real-time operating system (RTOS) framework that operates in a dedicated digital signal processor (DSP) environment. General use real-time operating systems do not necessarily provide sufficient platform for periodic control algorithm utilisation. In addition, application program interfaces found in real-time operating systems are commonly non-existent or provided as chip-support libraries, thus hindering platform independent software development. Hence, two divergent real-time operating systems and additional periodic extension software with the framework design are examined to find solutions for the research problems. The research is discharged by; tracing the selected real-time operating system, formulating requirements for the system, and designing the real-time operating system framework (OSFW). The OSFW is formed by programming the framework and conjoining the outcome with the RTOS and the periodic extension. The system is tested and functionality of the software is evaluated in theoretical context of the Rate Monotonic Scheduling (RMS) theory. The performance of the OSFW and substance of the approach are discussed in contrast to the research theme. The findings of the thesis demonstrates that the forged real-time operating system framework is a viable groundwork solution for periodic control applications.

Dewatering of hard-to-dewater pulps

Nanocellulose has much potential for enhancing the tensile strength of paper but it slows down significantly drainage, restricting its use in industrial scale. Main objective of the work was to find ways to improve the dewatering of nanocellulose-containing papers. The effects of cationic potato starch, microparticle system and filler addition on dewatering and such key properties as formation, tensile strength and air permeance of manufactured paper were studied. Test points had 0, 4 or 8 % CNF and 0, 15 or 30 % PCC content. Based on earlier studies, 25 mg/g starch dosage was added to some test points. Modern microparticle system, consisted of cationic polyacrylamide and amorphous silica, was used in few test points. Dosages for both components were 0.3 and 0.6 mg/g, following the recommendations of the supplier. Also, the influences of CNF and filler on drying behaviour after different stages (drainage, wet pressing and cylinder drying) were estimated. Following trends were observed. Starch does not have unambiguous influence on dewatering. In some cases, it improved drainage slightly but effects on the properties of end product were discovered small. Filler quickened dewatering but large proportions were noticed to be detrimental for the drainage, air permeance and tensile strength. Microparticle system improved drainage notably, especially if CNF dosage was high. In addition, microparticle system increased tensile strength and decreased air permeance. However, its effects on formation were detrimental. Dewatering of nanocellulose-containing furnishes is treatable up to a certain point. In the end, such drainage times that were measured from test points which consisted only of pure kraft pulps are awkward to reach.

The family school : the impact of a group training programme on overactive hard-to-manage preschool children and their parents

Föräldraskap upplevs som en utmanande uppgift i dag och det påstås att föräldrar oftare än förr skulle var i behov av råd och stöd beträffande barnuppfostran. Denna uppgift kan ytterligare försvåras om det i familjen finns ett hyperaktivt okoncentrerat barn att uppfostra. Detta arbete undersökte effekterna av ett kortvarigt gruppbaserat interventionsprogram benämnt Familjeskolan POP (Preschool Overactivity Programme). Familjeskolan är avsedd för familjer med barn i lekåldern, som visar beteendesvårigheter såsom ADHD (Attention Deficit Hyperactivity Disorder), ODD (Oppositional Deficit Disorder) eller CD (Conduct Disorder). Målet för Familjeskolan är att öka föräldrarnas kunskaper och självförtroende då de har ett krävande svårhanterligt barn att uppfostra. Familjeskolan strävar också till att reducera barns icke-önskvärda beteenden genom att öka deras sociala färdigheter och koncentrationsförmåga. Familjeskolan verkställdes i Helsingfors vid ADHD- centrets lokaliteter. 45 mödrar och deras barn från huvudstadsregionen deltog i denna undersökning. Av dessa deltog 33 i Familjeskola-programmet medan de 12 övriga bildade den s.k. kontrollgruppen. Undersökningsresultaten tyder på förbättringar beträffande både moderns och faderns föräldrakunskaper efter Familjeskola-interventionen. Det är att lägga märke till att enbart mödrar deltog i interventionsprogrammet. Efter programmet klarade mödrar enligt egen utsaga vardagen bättre. Speciellt hade de blivit bättre på att hantera barnens beteendesvårigheter och hyperaktivt okoncentrerat beteende. Resultaten påvisade också att programmet var effektivast för de mödrar som före Familjeskolan upplevde sig besitta ringa föräldrakunskaper. Mödrarna rapporterade en signifikant minskning i barnens totala beteendesvårigheter. Efter interventionen ansåg mödrarna att deras barn var mindre olydiga, hyperaktiva samt att deras beteendesvårigheter var lindrigare. Enligt dagvårdspersonalen hade barnens totala beteendesvårigheter och problem med koncentration och hyperaktivitet också minskat. Motsvarande förbättringar uppnåddes inte i kontrollgruppen. Resultaten från uppföljningsintervjun, visade också att barnens beteendeförändringar var bestående både hemma och i daghemmet. Både föräldrar och dagvårdspersonalen rapporterade en signifikant minskning i barnens totala svårigheter jämfört med innan familjerna påbörjade interventionen. Föräldrarna rapporterade en marginell minskning i barnens ADHD-liknande beteende, beteendesvårigheter och i svårigheter med kamrater, dagvårdspersonalen däremot rapporterade en signifikant minskning i barnens beteendesvårigheter, hyperaktivt/okoncentrerat beteende samt i svårigheter med kamrater mellan innan familjerna påbörjade interventionen och uppföljningen ett år efter. Resultaten av denna undersökning stödjer hypotesen att kortvariga gruppbaserade interventionsprogram kan åstadkomma permanenta förbättringar i föräldrakunskaper och barns beteende. Detta gäller främst hyperaktivitet, koncentrationssvårigheter och trotsighet.