Novel virtual environment and real-time simulation based methods for improving life-cycle efficiency of non-road mobile machinery

Virtual environments and real-time simulators (VERS) are becoming more and more important tools in research and development (R&D) process of non-road mobile machinery (NRMM). The virtual prototyping techniques enable faster and more cost-efficient development of machines compared to use of real life prototypes. High energy efficiency has become an important topic in the world of NRMM because of environmental and economic demands. The objective of this thesis is to develop VERS based methods for research and development of NRMM. A process using VERS for assessing effects of human operators on the life-cycle efficiency of NRMM was developed. Human in the loop simulations are ran using an underground mining loader to study the developed process. The simulations were ran in the virtual environment of the Laboratory of Intelligent Machines of Lappeenranta University of Technology. A physically adequate real-time simulation model of NRMM was shown to be reliable and cost effective in testing of hardware components by the means of hardware-in-the-loop (HIL) simulations. A control interface connecting integrated electro-hydraulic energy converter (IEHEC) with virtual simulation model of log crane was developed. IEHEC consists of a hydraulic pump-motor and an integrated electrical permanent magnet synchronous motorgenerator. The results show that state of the art real-time NRMM simulators are capable to solve factors related to energy consumption and productivity of the NRMM. A significant variation between the test drivers is found. The results show that VERS can be used for assessing human effects on the life-cycle efficiency of NRMM. HIL simulation responses compared to that achieved with conventional simulation method demonstrate the advances and drawbacks of various possible interfaces between the simulator and hardware part of the system under study. Novel ideas for arranging the interface are successfully tested and compared with the more traditional one. The proposed process for assessing the effects of operators on the life-cycle efficiency will be applied for wider group of operators in the future. Driving styles of the operators can be analysed statistically from sufficient large result data. The statistical analysis can find the most life-cycle efficient driving style for the specific environment and machinery. The proposed control interface for HIL simulation need to be further studied. The robustness and the adaptation of the interface in different situations must be verified. The future work will also include studying the suitability of the IEHEC for different working machines using the proposed HIL simulation method.

Liikesimulaattorialustan kehittäminen virtuaaliprototyypin avulla

Työn tarkoituksena oli kehittää kuuden vapausasteen liikesimulaattorialusta virtuaaliprototyypin avulla siten, että alustan dynamiikka mallinnetaan Adams-ohjelmistolla ja ohjaus- ja säätöpiiri Matlab Simulink:llä. Tarkoituksena oli tutkia dynaamisen mallin ja säätöteknisen mallin yhdistämistä ja niiden yhteen toimimista. Tarkoituksena oli myös selvittää tulevaisuudessa rakennettavan Stewart:n alustan mekaniikan mitat ja hydraulikomponenttien koot. Työssä tutkittiin alustan käyttäytymistä halutulla liikealueella, nopeuksia joita saavutetaan ja mekaanisia rajoitteita. Työn tuloksesta on tarkoitus rakentaa fyysinen prototyyppi liittyen KONSI-projektiin, jossa kehitetään satamanosturisimulaattori nosturiohjaajan koulutuksen tueksi. Malli tullaan kytkemään Teppo Lehtisen diplomityönä tehtyyn satamanosturi kontin simulointimalliin ja koko järjestelmän on tarkoitus toimia reaaliaikaisena.

Virtuaalitodellisuuslaboratorion laiteympäristön kehittäminen - ohjaimet ja ohjelmistot

Tämä diplomityö on tehty osana HumanICT-projektia, jonka tavoitteena on kehittää uusi, virtuaalitekniikoita hyödyntävä, työkoneiden käyttäjäliityntöjen suunnittelumenetelmä. Työn tarkoituksena oli kehittää VTT:n Tuotteet ja tuotanto tutkimusyksikköön kuluvan Ihminen-kone-turvallisuus ryhmän nykyistä virtuaalitodellisuuslaboratoriota siten, että sitä voidaan käyttää työkoneiden suunnittelussa sekä monipuolisissa ergonomiatarkasteluissa. Itse ympäristön kehittäminen pitää sisällään uuden ohjainjärjestelmän suunnittelun sekä sen implementoinnin nykyisin käytössä olevaan virtuaaliympäristöön. Perinteisesti ohjaamosimulaattorit ovat olleet sovelluskohteisiin räätälöityjä, joten ne ovat kalliita ja niiden konfiguroinnin muuttaminen on vaikeaa, joskus jopa mahdotonta. Tämän työntarkoituksena oli kehittää PC-tietokoneeseen ja yleiseen käyttöjärjestelmään perustuva ohjainjärjestelmä, joka on nopeasti kytkettävissä erilaisiin virtuaaliympäristön sovelluksiin, kuten ohjaamomalleihin. Työssä tarkasteltiin myös tapoja mallintaa fysikaalisia ilmiöitä reaaliaikasovelluksissa, eli on-line simuloinnissa. Tämän tarkastelun perusteella etsittiin ja valittiin jatkokäsittelyyn ohjelmistoja, joiden reaaliaikaisen dynamiikan simulointialgoritmitolivat kaikkein kehittyneimpiä ja monipuolisia.

Matematiikan perusopetuksen internet-aineiston tuottaminen

Tämän diplomityön tarkoituksena on kuvata Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa matematiikan perusopetuksen virtuaaliympäristöä pedagogisesti toimivana oppimisympäristönä. Matematiikan virtuaalimateriaali on luotu tukemaan lähiopetusta matematiikan perusopetuksessa. Virtuaalimateriaalin kehittämisessä tähdätään pedagogiseen osaamiseen ja järjestelmän toimintalogiikan kehittämiseen sisällönhallintatyökalujen avulla. Opiskelun ja opetuksen kansainvälistymisen myötä on kehitetty perusmatematiikan virtuaaliympäristöä niin, että järjestelmä tarjoaa yliopiston opettajille ja suomalaisille sekä ulkomaalasille opiskelijoille yhteisen perusmatematiikan virtuaaliympäristön. Kehityksen tuloksena on saatu järjestelmä, joka hyödyntää tietoverkkoja kuten Wikipediaa verkko-opetuksen aputyökaluna.

Visualisointiympariston suunnittelu

Diplomityossa kartoitetaan Visualisointiympäristön rakentamiseen ja toteuttamiseen soveltuvia tekniikoita. Kartoituksen perusteella laadittiin lista tarvittavista komponenteista Visualisointiympäristön toteuttamiseksi Lappeenrannan teknillisen yliopiston konetekniikan osastolle mekatroniikan ja virtuaalisuunnittelun laboratoriolle. Työssä tarkastellaan keinotodellisuuden ulottuvuuksia ja esitellään sen hyödyntämismahdollisuuksia eri aloilla nyt ja tulevaisuudessa. Keinotodellisuuteen liittyvät tekniikat eri toteuttamistapoineen esitellaan käyttäen esimerkkeinä tällä hetkellä markkinoilla olevia tuotteita. Lopuksi arvioitiin virtuaalitekniikan kehitystä ja sen merkitystä tulevaisuudessa. Tutkimus osoittaa, etta keinotodellisuudelle löytyy runsaasti sovelluksia eri aloilla, ja edullisen PC-tekniikan kehittyessä kustannukset laskevat jatkuvasti, jolloin vähitellen keinotodellisuus yleistyy.

The Strategic Intent and Launching of a Knowledge Management Tool in a Complex Organisation, case Stora Enso Consumer Boards

Informaatiotulva ja organisaation monimutkaisuus luoneet tarpeen tietämyksen hallinnalle. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tunnistaa muutostarpeet, jotka portaalin käyttöönotto tietämyksenhallintatyökaluna luo. Tutkimuksessa verrataan myös uusia työkaluja olemassa oleviin sekä arvioidaan organisaation kykyä siirtää tietämystä virtuaalisesti. Kirjallisuutta vastaavanlaisista projekteista ei ole ollut saatavilla, sillä käyttöönotettava teknologia on melko uutta. Samaa teknologiaa on käytössä hieman eri alueella, kuin tässä projektissa on tavoitteena. Tutkimus on tapaustutkimus, jonka pääasialliset lähteet ovat erilaisissa kokouksissa tuotettuja dokumentteja. Tutkija on osallistunut aktiivisesti projektityöhön, joten osa taustatiedoista perustuu tutkijan huomioihin sekä vielä keskusteluihin. Teoriaosassa käsitellään tietämyksen jakamista tietämyksen hallinnan ja virtuaalisuuden näkökulmasta. Muutoksen hallintaa on käsitelty lyhyesti tietämyksenhallintatyökalun käyttöönotossa. Tutkimus liittyy Stora Enso Consumer Boardsin tietämyksen hallintaprojektiin.

Virtuaalitekniikoiden ja riskianalyysin käyttö kivenmurskainten tuotekehityksessä

Tässä työssä keskitytään Metso Mineralsin valmistamien tuotteiden suunnitteluympäristöön ja erityisesti sen kehittämismahdollisuuksiin uusien teknologioiden avulla. Käyttövarmuuden parantamiseksi yksi potentiaalisimmista keinoista on parantaa laitteiden huollettavuutta. Tyypillisesti huollettavuuden verifiointi tapahtuu vasta prototyyppien testauksessa työmaaolosuhteissa, jolloin havaittujen ongelmien muuttaminen on hankalaa. Siksi huollettavuuteen tulisi kiinnittää enemmän huomiota jo tuotekehitysvaiheessa. Tässä työssä selvitetään virtuaalitekniikoiden tarjoamia mahdollisuuksia em. asioiden parantamiseksi. Työn toisena osakokonaisuutena tutkitaan riskianalyysien kehittämismahdollisuuksia. Tavoitteena on kehittää toimiva menetelmä riskianalyysin suorittamiseen virtuaaliprototyyppien avulla ja testata kaupallisten riskianalyysiin tarkoitettujen sovellusten käyttöä. Lopuksi tarkastellaan vielä uusien menetelmien integrointia osaksi tuotekehitysprosessia. Tehtyjen Case-tutkimusten perusteella havaittiin, että virtuaaliympäristöjen ja -tekniikoiden avulla saavutetaan hyötyä tuotekehityksen varhaisessa vaiheessa. Kyselytutkimuksesta saadun palautteen perusteella virtuaalitekniikoiden sovelluksille annettiin asteikolla 1–5 yleisarvosanaksi keskimäärin kolme. Virtuaalitekniikoiden ja riskianalyysien yhteiskäyttöä testattiin onnistuneesti, mutta tämä vaatii vielä kehittämistä.

Uuden tiedon luominen blogiviestinnässä

Virtuaaliset yhteisöt ja erilaiset virtuaaliset välineet yhteisöllisyyden mahdollistamiselle ovat kasvavan tieteellisen mielenkiinnon kohteena. Tässä tutkimuksessa tutkittiin uuden tiedon luomisen prosessia blogiviestinnässä. Tämä tehtiin käyttäen tietojohtamisen tieteenalalla perusteoriana pidettyä Ikujiro Nonakan uuden tiedon luomisen SECImalliia. Blogiympäristöä tarkasteltiin niin ikään Ikujiro Nonakan bakäsitteen avulla. Aihetta tarkennettiin pohtimalla ryhmäytymistä ja sen ilmenemistä virtuaalisessa viestinnässä. Tutkimus toteutettiin tapaustutkimuksena, ja tutkimuskohteena oli Lappeenrannan teknillisen yliopiston opintojaksolla ”Virtuaalinen yhteistyö ja tietotekniset työkalut” käytetty verkko-oppimissovelluksen tarjoama blogialusta. Tutkimuksen empiirisen osan muodostaa aineisto, joka rakentuu opiskelijoiden omista opintojaksoon kuuluvista blogikeskusteluista. Tutkimuksen tärkeimpänä johtopäätöksenä havaittiin, että blogiviestintä edistää uuden tiedon luomista. Edelleen todettiin että blogialusta tukee välineenä uuden tiedon luomisen prosessia, ja tarjoaa tiedon luomiselle hyvän virtuaalisen ympäristön, ba:n. Uuden tiedon luomiseen vaikutti luottamus niin teknistä alustaa, opettajia kuin yhteisöä kohtaan. Avaintekijöiksi nousi avoimuus, tahto jakaa omaa tietämystään, mielenkiinto aiheeseen sekä ryhmäkoheesio. Uuden tiedon rakentumisen huomaaminen, ja virtuaalisen yhteisön uuden tiedon luomisen potentiaalin ymmärtäminen nostivat kollektiivisesti tahtoa rikastaa yleistä keskustelua, heijastaa omia kokemuksia muiden kokemuksiin, sekä jakaa yhteiset johtopäätökset, eli sosiaalistaa, ulkoistaa, yhdistää ja sisäistää kollektiivisesti luotu tieto yksilön kokemukseksi.

Memoria virtualis - death and mourning rituals in online environments

The main objective of this work has been to understand the ritual aspect of how private people use the Internet to mourn and honor their intimates in various online environments. The research material was compiled in 2007–2013 through ethnographic and autoethnographic observations in social media applications, online memorial websites, one shared virtual environment (Second Life) and one massive multi-player online role-playing game (World of Warcraft). The research material consists of – in addition to the ethnographic observations – three online surveys with 153 respondents (mainly from Finland, the United States and the United Kingdom). In addition, the researcher conducted 38 longer online interviews (i.e. via email, an avatar). The theoretical framework is derived from ritual theory, hermeneutic-phenomenological anthropology and discourse analysis. The research questions are as follows: Why are death rituals practiced in online environments? How are virtual memorials created in various online environments? What kind of systems of meanings are virtual memorials constructed from? The results indicate that online mourning and honoring is appropriated in addition to the “traditional” offline rituals. In online environments the bereaved can choose, where, when, how and with whom they share their grief and loss. Memorials are created in the web intentionally and unintentionally, where the latter refers inter alia to the Facebook profile of the deceased where his/her intimates gather to mourn and honor immediately after the death. The first refers to intentionally memorialized online places spaces via different service providers. Virtual memorials are a way to construct the identity of the deceased, as well as the bereaved in multiple ways. They also re-enforce and create a sense of communality both privately and publicly, and enable one meaningful online place where all the intimates of the deceased can gather together to mourn and honor despite the geographical or time distances. Tämä väitöstutkimus tarkastelee miten nykyiset kuolemanrituaalit ovat digitalisoituneet verkkoympäristöihin. Tutkimus on suoritettu verkkoetnografisin sekä autoetnografisin menetelmin sosiaalisen median sivustoilla, virtuaalimuistomerkkipalveluissa, yhdestä virtuaalimaailmassa (Second Life) sekä yhdestä reaaliaikaisessa verkkopelissä (World of Warcraft) vuosina 2007–2013. Tutkimusaineisto koostuu etnografisten havainnointien lisäksi kolmesta verkkokyselystä, joissa vastaajia on yhteensä 153 pääasiassa Suomesta, Yhdysvalloista sekä Iso-Britanniasta. Kyselyjen lisäksi tutkija on tehnyt myös 38 laajempaa verkkohaastattelua eri ympäristöissä (esim. sähköposti, avatar virtuaalimaailmassa). Teoreettinen kehys koostuu rituaaliteoriasta, hermeneuttis-phenomenologiasta sekä diskurssianalyysista. Tutkimuskysymykset ovat seuraavat: miksi kuolemanrituaaleja harjoitetaan verkkoympäristöissä, miten virtuaalisia muistomerkkejä luodaan verkkoon, sekä millaisista merkitysjärjestelmistä virtuaaliset muistomerkit muodostuvat? Tutkimustulosten mukaan verkkosureminen ja muistaminen ovat tulleet perinteisten kuolemanrituaalien rinnalle, jolloin sureva itse voi päättää miten, missä, milloin sekä kenen kanssa suree läheistään. Muistomerkkejä verkkoon luodaan suunnitellusti (intentional) sekä suunnittelemattomasti (unintentional), jolloin jälkimmäinen viittaa esimerkiksi edesmenneen Facebook profiiliin, missä hänen läheisensä kokoontuvat muistelemaan ja suremaan välittömästi kuoleman jälkeen. Ensimmäinen taas viittaa suunnitelmalliseen muistomerkin luomiseen, jota varten löytyy useita palveluntarjoajia. Virtuaalimuistomerkit ovat keino rakentaa sekä edesmenneen että surevan identiteettiä, vahvistaa ja luoda yhteisöllisyyttä niin yksityisesti kuin julkisesti, sekä luoda yksi yhteinen aina ja kaikkialta saavutettavissa oleva merkityksellinen paikka verkkoon, missä kaikki läheiset voivat ajasta ja paikasta riippumatta muistella ja surra läheistään.

“Why share in uncertain conditions?” Factors of individual level knowledge sharing in offshoring cases

The objective of this Master’s Thesis was to research factors influencing and enhancing individual level knowledge sharing in offshore projects which often involve uncertainty of the knowledge provider’s own future. The purpose was to understand why individuals are willing to share their knowledge under these kinds of circumstances. In addition the goal was to identify obstacles to interpersonal knowledge sharing in order to understand how to mitigate their influence. The research was conducted as a qualitative multiple case study in a global IT company, and the data was gathered using semi-structured personal theme interviews within two different offshore projects. In order to a gain a wider perspective on the matter, some management representatives were interviewed as well. Data was analysed with the inductive content analysis method. Results of the study indicate that individuals are willing to share their knowledge despite of uncertainty if they are motivated, if they are provided with opportunities to do so, and if they have skills, competence and experience to share their knowledge. A strong knowledge sharing culture in the organization or team also works as a strong incentive for individual level knowledge sharing. The findings suggest that even under uncertain conditions it is possible to encourage people to share their knowledge if uncertainty can be decreased to a bearable level, a robust and personal connection and relationship between the knowledge provider and acquirer can be created and suitable opportunities for knowledge sharing are provided. In addition, based on the results the support and commitment of management and HR in addition to favourable environmental circumstances play an essential role in building a bridge between the knowledge provider and acquirer in order to create a virtual environment and space for knowledge sharing: Ba.

Ikkuna virtuaaliympäristöön

Tämän kandidaatintutkielman tavoitteena on rakentaa käyttäjien laitteiden sijaintia monitoroiva järjestelmä luokkahuonetilaan. Sijaintitiedot siirretään visualisointiohjelmistoon, joka näyttää laitteet virtuaaliympäristössä. Työssä käydään läpi jo olemassa olevat toteutukset ja käydään lävitse käytettyjen työkalujen valintaperusteet. Työn toteutus kuvataan suunnittelusta toteutukseen. Työssä tehdään 3 erillistä testiä, joista saaduilla tuloksia käytetään tutkimusongelmien ratkaisussa.

Virtuaalijohtaminen – esimiehen rooli ja tärkeimmät vaikuttamiskeinot virtuaalisen tiimin menestyksen kannalta

Tässä tutkimuksessa tutkittiin esimiehen merkitystä ja roolia virtuaalisessa ympäristössä, jossa tiimit ovat osittain itseohjautuvia ja vastaavat osasta perinteisesti esimiehelle kuuluvista vastuista sekä johtamiskäytäntöjä, joilla esimies pystyy parhaiten tukemaan tiimiään kun vuorovaikutus tapahtuu pääasiassa teknologiavälitteisesti. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, mistä tekijöistä muodostuu virtuaalisen tiimin tehokas johtaminen. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisena tutkimuksena. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin puolistrukturoiduilla teemahaastatteluilla finanssialalla toimivasta tietointensiivisestä asiantuntijaorganisaatiosta. Haastateltavana oli sekä esimiehiä että asiantuntijoita. Tutkimus osoitti, että hajautuneisuus korostaa esimiehen merkitystä virtuaalisessa ympäristössä. Virtuaalinen konteksti vaatii vahvan ihmisten johtamiseen keskittyvän esimiehen, joka johtaa tiimin jäseniä yksilöinä sekä tiimiä kokonaisuutena valmentavalla otteella. Virtuaalijohtamisessa on ennen kaikkea kyse tiimin yhteistyön mahdollistamisesta ja itseohjautuvuuden tukemisesta ja siinä korostuu suhteiden luomiseen, tiimin muodostumiseen, vuorovaikutukseen, kommunikointiin ja tiedon jakamiseen liittyvät johtamiskäytännöt.