Scheduling forest road maintenance using the analytic hierarchy process and heuristics

Abstract

Developing usability evaluation heuristics for augmented reality applications

There is no generic usability heuristics for Augmented Reality (AR) applications, thus, the aim of this thesis was to develop one. The development of the heuristics was carried out in phases. Based on a literature review, a preliminary version of the heuristics was developed, which was evaluated by four experts. As a result, six evaluation criteria were formed: 1) interaction methods and controls, 2) presentation of virtual objects, 3) relationship between virtual objects and real world, 4) information related to virtual objects, 5) suitability for the usage context and 6) physical comfort of use. The heuristics should be used with Nielsen's (1995) generic usability evaluation heuristics. The heuristics are not ready to be used as such, since it must still be tested in practice.

Säähavaintoaseman käytettävyyteen vaikuttavat tekijät

Diplomityön tarkoituksena on tuoda esiin tuotteen käytettävyyden kehittämisen tärkeyden osana uuden tuotteen kehittämistä. Tavoitteena on analysoida liikuteltavan säähavaintoaseman käytettävyyden nykytilanne ja löytää mahdollisia käytettävyyden kehittämisalueita. Työssä käydään läpi eri käytettävyyden määritteitä ja käytettävyyden testausta. Käytettävyyden tarkastelunäkökulmia ovat asiakkaiden vaatimukset tuotteelle ja yleinen käytettävyyden subjektiivinen analysointi perustuen hyväksi tunnettuihin suunnittelun perusteisiin, heuristiikkoihin. Säähavaintoasemat ovat valittu eri segmenteistä, jotta voidaan tutkia säähavaintokonseptia, jollaista ei tänäpäivänä vielä ole ja löytää käyttäjien mahdollisia tulevaisuuden tarpeita. Näin saadaan myös laaja näkökulma eri segmenteille suunnattujen säähavaintoasemien käytettävyydestä.Käytettävyyttä voidaan pitää tehokkaana myyntiargumenttina. Tämä edellyttää läheistä yhteistyötä käyttäjien kanssa ja tietoa tuotteen käyttöympäristöstä. Tuotteen tulisi tutkimusten perusteella olla yksinkertainen toiminnoiltaan ja luotettava, jotta se vastasi käyttäjien tarpeita. Työssä osoitetaan myös useita käytettävyyden kehittämisalueita, joita kehittämällä voidaan vastata käyttäjien tarpeita. Tutkimuksen perusteella tutkittavat säähavaintoasemat voisivat olla käyttäjäystävällisempiä ja vastata paremmin käyttäjän tarpeita.Jatkotoimenpiteinä ehdotetaan esille tulleiden säähavaintoseman käytettävyyden osa-alueiden tarkempaa kartoittamista ja erityisesti käyttäjien tomintaympäristöjen ymmärtämistä. Näin varmistetaan käyttäjäystävällisyyden huomioiminen aikaisessa tuotesuunnitteluprosessin vaiheessa. Tuotteen käytettävyyden huomioiminen aikaisessa suunnitteluvaiheessa on yleensä myös edullista yhtiölleDiplomityön tarkoituksena on tuoda esiin tuotteen käytettävyyden kehittämisen tärkeyden osana uuden tuotteen kehittämistä. Tavoitteena on analysoida liikuteltavan säähavaintoaseman käytettävyyden nykytilanne ja löytää mahdollisia käytettävyyden kehittämisalueita. Työssä käydään läpi eri käytettävyyden määritteitä ja käytettävyyden testausta. Käytettävyyden tarkastelunäkökulmia ovat asiakkaiden vaatimukset tuotteelle ja yleinen käytettävyyden subjektiivinen analysointi perustuen hyväksi tunnettuihin suunnittelun perusteisiin, heuristiikkoihin. Säähavaintoasemat ovat valittu eri segmenteistä, jotta voidaan tutkia säähavaintokonseptia, jollaista ei tänäpäivänä vielä ole ja löytää käyttäjien mahdollisia tulevaisuuden tarpeita. Näin saadaan myös laaja näkökulma eri segmenteille suunnattujen säähavaintoasemien käytettävyydestä.Käytettävyyttä voidaan pitää tehokkaana myyntiargumenttina. Tämä edellyttää läheistä yhteistyötä käyttäjien kanssa ja tietoa tuotteen käyttöympäristöstä. Tuotteen tulisi tutkimusten perusteella olla yksinkertainen toiminnoiltaan ja luotettava, jotta se vastasi käyttäjien tarpeita. Työssä osoitetaan myös useita käytettävyyden kehittämisalueita, joita kehittämällä voidaan vastata käyttäjien tarpeita. Tutkimuksen perusteella tutkittavat säähavaintoasemat voisivat olla käyttäjäystävällisempiä ja vastata paremmin käyttäjän tarpeita.Jatkotoimenpiteinä ehdotetaan esille tulleiden säähavaintoseman käytettävyyden osa-alueiden tarkempaa kartoittamista ja erityisesti käyttäjien tomintaympäristöjen ymmärtämistä. Näin varmistetaan käyttäjäystävällisyyden huomioiminen aikaisessa tuotesuunnitteluprosessin vaiheessa. Tuotteen käytettävyyden huomioiminen aikaisessa suunnitteluvaiheessa on yleensä myös edullista yhtiölle

Komposiittivaipan moderni optimisuunnittelu ja toteutus

Tavoitteena tällä tutkimuksella on soveltaa modernin optimisuunnittelun keinoja komposiittimuovisen nestesäiliön lieriömäisen vaipparakenteen suunnittelemiseksi optimaalisen tyydyttäviksi valmistustekniikan ja kustannusten kannalta. Kuormituksia on kahdenlaisia. Säiliön sisällä on neste, joka tuottaa hydrostaattisen painekuorman ja järjestelmään kytketty puhallin tuottaa ulkoisen ylipaineen. Säiliöt ovat pystysäiliöitä ja ne tukeutuvat alustaan suoran pohjalaatan avulla. FEM- malleissa kuoren alaosat ovat jäykästi kiinnitettyjä ja yläosissa säteensuuntaiset siirtymät ovat estettyjä. Materiaaleiksi kuoreen on valittu kahdella eri menetelmällä lujitetut komposiittimateriaalit. Kantavan kerroksen toimintona on kantaa kuormat. Sulkukerros toimii korroosiosuojana ja sen lujuus on kantavaa kerrosta pienempi. Keinoina käytetään ensin innovatiivista suunnittelua optimaalisten lähtövaihtoehtojen ideoimiseksi ja valitsemiseksi jatkokehittelyä varten. Tavoitteena on asiakkaan tyytyväisyyden maksimointi huomioiden tuotteen kustannukset ja kesto. Yhtenä suunnittelun keinona on käytetty kuoriteoriaa ja komposiittien materiaalimalleja. Kestoehtoina on sovellettu komposiiteille soveltuvia kriteerejä. Toisena keinona käytetään FEM-laskentaa. Elementtityypiksi on valittu kaksiulotteinen kuorielementti, jossa on ortotrooppisen ainemallin mukaiset materiaaliominaisuudet. Jännitystuloksien merkittävyys keston kannalta selvitettiin Tsai-Hillin kriteerillä. Tuloksina saatiin ensin innovoitua rakenteelle kaksi päävaihtoehtoa, joita alettiin optimoida. Valitussa ratkaisussa on huomioitu kokonaisuus ja eri yksityiskohdat, kuten paino, jäykisteet kustannustehokkuus, valmistusnopeus, laatu, hävikit, päästöt, lujuus ja kilpailukykyinen myyntihinta. Yhteenvetona voidaan todeta, että käytetyt keinot ovat hyvin tehokkaita ja niillä voidaan suunnitella ja toteuttaa komposiittirakenteita, jotka tyydyttävät optimaalisesti loppukäyttäjän teknis- taloudelliset vaatimukset. Lisäksi tulokset osoittavat, että standardin ja FEM-laskennan ennustukset ovat lähellä toisiaan sylinterimäisillä kuoriosilla, mutta standardit suosittavat suurempia mittoja itse jäykisteille.

Tuning Performance of Multi-threaded programs

Diplomityö tarkastelee säikeistettyä ohjelmointia rinnakkaisohjelmoinnin ylemmällä hierarkiatasolla tarkastellen erityisesti hypersäikeistysteknologiaa. Työssä tarkastellaan hypersäikeistyksen hyviä ja huonoja puolia sekä sen vaikutuksia rinnakkaisalgoritmeihin. Työn tavoitteena oli ymmärtää Intel Pentium 4 prosessorin hypersäikeistyksen toteutus ja mahdollistaa sen hyödyntäminen, missä se tuo suorituskyvyllistä etua. Työssä kerättiin ja analysoitiin suorituskykytietoa ajamalla suuri joukko suorituskykytestejä eri olosuhteissa (muistin käsittely, kääntäjän asetukset, ympäristömuuttujat...). Työssä tarkasteltiin kahdentyyppisiä algoritmeja: matriisioperaatioita ja lajittelua. Näissä sovelluksissa on säännöllinen muistinkäyttökuvio, mikä on kaksiteräinen miekka. Se on etu aritmeettis-loogisissa prosessoinnissa, mutta toisaalta huonontaa muistin suorituskykyä. Syynä siihen on nykyaikaisten prosessorien erittäin hyvä raaka suorituskyky säännöllistä dataa käsiteltäessä, mutta muistiarkkitehtuuria rajoittaa välimuistien koko ja useat puskurit. Kun ongelman koko ylittää tietyn rajan, todellinen suorituskyky voi pudota murto-osaan huippusuorituskyvystä.

Algorithmic Solutions for Combinatorial Problems in Resource Management of Manufacturing Environments

This thesis studies the use of heuristic algorithms in a number of combinatorial problems that occur in various resource constrained environments. Such problems occur, for example, in manufacturing, where a restricted number of resources (tools, machines, feeder slots) are needed to perform some operations. Many of these problems turn out to be computationally intractable, and heuristic algorithms are used to provide efficient, yet sub-optimal solutions. The main goal of the present study is to build upon existing methods to create new heuristics that provide improved solutions for some of these problems. All of these problems occur in practice, and one of the motivations of our study was the request for improvements from industrial sources. We approach three different resource constrained problems. The first is the tool switching and loading problem, and occurs especially in the assembly of printed circuit boards. This problem has to be solved when an efficient, yet small primary storage is used to access resources (tools) from a less efficient (but unlimited) secondary storage area. We study various forms of the problem and provide improved heuristics for its solution. Second, the nozzle assignment problem is concerned with selecting a suitable set of vacuum nozzles for the arms of a robotic assembly machine. It turns out that this is a specialized formulation of the MINMAX resource allocation formulation of the apportionment problem and it can be solved efficiently and optimally. We construct an exact algorithm specialized for the nozzle selection and provide a proof of its optimality. Third, the problem of feeder assignment and component tape construction occurs when electronic components are inserted and certain component types cause tape movement delays that can significantly impact the efficiency of printed circuit board assembly. Here, careful selection of component slots in the feeder improves the tape movement speed. We provide a formal proof that this problem is of the same complexity as the turnpike problem (a well studied geometric optimization problem), and provide a heuristic algorithm for this problem.

Kuljetustensuunnittelu- ja reitinoptimointiohjelmiston kaupallistamiseen vaikuttavat keskeiset ominaisuudet

Ajoneuvojen reititystä on tutkittu 1950-luvulta asti, alunperin etsiessä polttoainekuljetuksille optimaalisinta reittiä varastolta useille palveluasemille. Siitä lähtien ajoneuvon reititystehtäviä on tutkittu akateemisesti ja niistä on muodostettu kymmeniä erilaisia variaatioita. Tehtävien ratkaisumenetelmät jaetaan tyypillisesti tarkkoihin menetelmiin sekä heuristiikkoihin ja metaheuristiikkoihin. Konetehon ja heuristiikoissa käytettävien algoritmien kehittymisen myötä reitinoptimointia on alettu tarjota kaupallisesti. CO-SKY-projektin tavoitteena on kaupallistaa web-pohjainen tai toiminnanohjausjärjestelmään integroitava ajoneuvon reititys. Diplomityössä tutkitaan kuljetustensuunnittelu- ja reitinoptimointiohjelmistojen kaupallistamiseen vaikuttavia keskeisiä ominaisuuksia. Ominaisuuksia on tarkasteltu: 1) erityisesti pk-kuljetusyritysten tarpeiden ja vaatimusten pohjalta, ja 2) markkinoilla olevien ohjelmistojen tarjontaa arvioiden. Näiden pohjalta on myös pyritty arvioimaan kysynnän ja tarjonnan kohtaamista. Pilottiasiakkaita haastattelemalla ohjelmistolle on kyetty asettamaan vaatimuksia, mutta samalla on kuultu käyttäjien mielipiteitä optimoinnista. Lukuisia logistiikkaohjelmistojen tarjoajia on haastateltu logistiikkamessuilla sekä Suomessa että Saksassa. Haastattelujen perusteella on saatu käsitys kyseisistä ohjelmista sekä optimoinnin tarjonnasta että kysynnästä. Akateeminen tutkimus aiheesta on laajaa, koskien niin teknistä toteutusta kuin myös (kysely-)tutkimuksia tarjolla olevien ohjelmistojen ominaisuuksista ja laadusta. Kuljetusyritysten tarpeissa on vaihtelua yritys- ja alakohtaisesti. Perusongelmat ovat samoja, joita reitinoptimoinnin akateemisessa tutkimuksessa käsitellään ja joita kaupalliset ohjelmistot pystyvät ratkaisemaan. Vaikka reitinoptimoinnilla saatavat hyödyt ovat mitattavissa, suunnittelu etenkin pk-yrityksissä tehdään pääosin yhä käsin. Messuhaastattelujen ja loppukäyttäjien mielipiteiden perusteella voidaan todeta kaupallisten ratkaisujen olevan suunniteltu isommille kuljetusyrityksille: tyypillisen it-projektin hinta, käyttöönottoaika ja asennus sekä ratkaisun takaisinmaksuaika vaikuttavat pk-yritysten hankintapäätökseen. Kaupallistamiseen liittyen haasteet liittyvät erityisesti segmentointiin ja markkinointiin asiakasarvon todentamisen ja sen välittämisen kautta.

Usability comparison of open source content management systems

The purpose of this thesis is to study, investigate and compare usability of open source cms. The thesis examines and compares usability aspect of some open source cms. The research is divided into two complementary parts –theoretical part and analytical part. The theoretical part mainly describes open source web content management systems, usability and the evaluation methods. The analytical part is to compare and analyze the results found from the empirical research. Heuristic evaluation method was used to measure usability problems in the interfaces. The study is fairly limited in scope; six tasks were designed and implemented in each interface for discovering defects in the interfaces. Usability problems were rated according to their level of severity. Time it took by each task, level of problem’s severity and type of heuristics violated will be recorded, analyzed and compared. The results of this study indicate that the comparing systems provide usable interfaces, and WordPress is recognized as the most usable system.

Design and evaluation of web interface signs to improve web usability : a semiotic framework

Technological innovations, the development of the internet, and globalization have increased the number and complexity of web applications. As a result, keeping web user interfaces understandable and usable (in terms of ease-of-use, effectiveness, and satisfaction) is a challenge. As part of this, designing userintuitive interface signs (i.e., the small elements of web user interface, e.g., navigational link, command buttons, icons, small images, thumbnails, etc.) is an issue for designers. Interface signs are key elements of web user interfaces because ‘interface signs’ act as a communication artefact to convey web content and system functionality, and because users interact with systems by means of interface signs. In the light of the above, applying semiotic (i.e., the study of signs) concepts on web interface signs will contribute to discover new and important perspectives on web user interface design and evaluation. The thesis mainly focuses on web interface signs and uses the theory of semiotic as a background theory. The underlying aim of this thesis is to provide valuable insights to design and evaluate web user interfaces from a semiotic perspective in order to improve overall web usability. The fundamental research question is formulated as What do practitioners and researchers need to be aware of from a semiotic perspective when designing or evaluating web user interfaces to improve web usability? From a methodological perspective, the thesis follows a design science research (DSR) approach. A systematic literature review and six empirical studies are carried out in this thesis. The empirical studies are carried out with a total of 74 participants in Finland. The steps of a design science research process are followed while the studies were designed and conducted; that includes (a) problem identification and motivation, (b) definition of objectives of a solution, (c) design and development, (d) demonstration, (e) evaluation, and (f) communication. The data is collected using observations in a usability testing lab, by analytical (expert) inspection, with questionnaires, and in structured and semi-structured interviews. User behaviour analysis, qualitative analysis and statistics are used to analyze the study data. The results are summarized as follows and have lead to the following contributions. Firstly, the results present the current status of semiotic research in UI design and evaluation and highlight the importance of considering semiotic concepts in UI design and evaluation. Secondly, the thesis explores interface sign ontologies (i.e., sets of concepts and skills that a user should know to interpret the meaning of interface signs) by providing a set of ontologies used to interpret the meaning of interface signs, and by providing a set of features related to ontology mapping in interpreting the meaning of interface signs. Thirdly, the thesis explores the value of integrating semiotic concepts in usability testing. Fourthly, the thesis proposes a semiotic framework (Semiotic Interface sign Design and Evaluation – SIDE) for interface sign design and evaluation in order to make them intuitive for end users and to improve web usability. The SIDE framework includes a set of determinants and attributes of user-intuitive interface signs, and a set of semiotic heuristics to design and evaluate interface signs. Finally, the thesis assesses (a) the quality of the SIDE framework in terms of performance metrics (e.g., thoroughness, validity, effectiveness, reliability, etc.) and (b) the contributions of the SIDE framework from the evaluators’ perspective.

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.

Tuotekehitysprosessin alkupään järjestäminen pelialan yrityksessä

Tämän diplomityön tarkoitus on rakentaa mobiilipeliyritykselle tuotekehitysprosessin alkupään prosessi tuotekehityksen tehostamiseksi. Toimialan dynaamisuudesta ja hyperkilpailullisuudesta johtuen sekä projektien abstraktin luonteen takia tulee mobiilipelikehitysyritysten erityisesti panostaa tuotekehityksen alkuvaiheisiin. Työ tutkii yleisiä tuotekehityksen periaatteita sekä yleisiä olemassaolevia tuotekehitysprosesseja. Tarkastelun kohteena ovat erityisesti innovatiivinen organisaatio ja benchmarking tuotekehityksen apuna. Yleisesti tuotekehitysprosesseista tutustutaan yleisimpiin malleihin, jotka ovat olleet valtavirran käytössä jo pitkään. Prosessien tarkastelun lisäksi niitä tutkitaan kriittisesti ja löydetään osa-alueita, joihin tulee keskittyä erityisesti tuotekehitysprosessin alkupään järjestämisessä. Lisäksi työssä paneudutaan alan menestyneiden yritysten toimintatapoihin, joista haetaan oppia rakennettavaan malliin. Työssä käsitellään myös toimialan ominaispiirteitä, joista johtuen perinteiset tuotekehitysprosessit eivät ole optimaalisia alalle. Työn tuloksena saadaan virtaviivainen prosessimalli, joka maksimoi luovuuden, mutta säästää resursseja ja luo selkeät linjat prosessin läpivientiin. Rakennettuun malliin pohditaan myös kehitysehdotuksia, ja sille on laadittu kevyt jatkokehityssuunnitelma. Malli menee suoraan yrityksen käyttöön, joten lopullinen malli tulee myös hioutumaan tuotekehitysprojektien edetessä. Työssä on erityistä se, että työn tekijä on toiminut alalla työtehtävissä, ja malli on hioutunut pitkän ajan kuluessa. Täten suuri osa työstä on tekijän hiljaisen tiedon avaamista ja pohtimista.

Lumen de lumine sparsum, Psal: XXXVI: v. 10.

Invokaatio: I.N.J.