Latentin kasvukäyräanalyysin avulla muutoksen mallintamisesta kehityksellisten ilmiöiden parempaan ymmärtämiseen

Summary: Using latent growth curve modeling to understand developmental phenomena

Pitkittäisaineistojen analyysista latenttien muuttujien malleilla

Summary: Analyzing longitudinal data using latent-variable models

Pienvesivoimalanmallinnus ja jakeluverkkovaikutusten tarkastelu

Tässä työssä simuloitiin Valkealassa sijaitsevaa Tirvan pienvesivoimalaitosta ja sen vaikutusta sähkönjakeluverkkoon. Pienvesivoimalaitos mallinnettiin PSCAD-ympäristöön verkko- ja voimalaitostietojen perusteella. Sähköverkko kuvattiin malliin koko 110 kV:n siirtävän verkon ja Tirvan pienjänniteverkon väliltä. Mallin avulla tehtiin sarja hajautettua sähköntuotantoa koskevia tarkasteluita. Tarkasteluissa huomattiin voimalaitoksen verkkoonliitynnän aiheuttavan standardien ylärajoilla olevan transienttisen muutoksen voimalaitoksen jännitteisiin. Työssä tehtiin yksityiskohtaisempi jännitehäviöiden mittaus voimalaitoksen pullonkaulana toimivalle pienitehoiselle jakelumuuntajalle. Tuotannon lisäämisen yhteydessä näkyvän yllättävän jännitteen laskun syyt paikannettiin muuntajalla tapahtuviin loistehon siirrosta johtuviin ylimääräisiin jännitehäviöihin. Voimalaitoksella ei ole merkittävää vaikutusta vikatilanteiden virtoihin.

Sankatuotannonkehittäminen Lean-menetelmin

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää kirjallisuuden avulla, mitä on lean-tuotanto ja implementoida lean-tuotantoon liittyviä tuotannon kehitysmenetelmiä. Työn aikana suunniteltiin lean-menetelmien avulla tuotantoa kehittäviä toimenpiteitä ja implementoitiin muutamia näistä. Näitä muutosten aiheuttamia seurauksia arvioitiin ja seurattiin. Lisäksi muutosten implementointia varten koulutettiin operaattoreita. Pääpaino on lean-menetelmiin tutustumisessa, pullonkaulan purkamisessa, pullonkaulakoneen asetuksen lyhentämisessä ja näiden vaikutusten tarkastelussa arvovirtakuvauksen ja asiakaskysynnän tahtiaikaan perustuen.

Strategy Implementation Bottlenecks: Identification, Analysis and Removal

This thesis investigates the strategy implementation process of enterprices; a process whichhas lacked the academic attentioon compared with a rich strategy formation research trdition. Strategy implementation is viewed as a process ensuring tha the strtegies of an organisation are realised fully and quickly, yet with constant consideration of changing circumstances. The aim of this sudy is to provide a framework for identifying, analysing and removing the strategy implementation bottleneck af an organization and thus for intesifying its strategy process.The study is opened by specifying the concept, tasks and key actors of strategy implementation process; especially arguments for the critical implementation role of the top management are provided. In order to facilitate the analysis nad synthetisation of the core findings of scattered doctrine, six characteristic approaches to strategy implementation phenomenon are identified and compared. The Bottleneck Framework is introduced as an instrument for arranging potential strategy realisation problems, prioritising an organisation's implementation obstacles and focusing the improvement measures accordingly. The SUCCESS Framework is introduced as a mnemonic of the seven critical factors to be taken into account when promoting sttrategy implementation. Both frameworks are empirically tested by applying them to real strategy implementation intesification process in an international, industrial, group-structured case enterprise.

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

SC HIOMON JA PAPERIKONEEN LÄMPÖTASAPAINON HALLINTA

Kivihiokkeen valmistus on energiaintensiivistä. Käytetystä energiasta muuttuu yli 90 prosenttia lämmöksi. Hiomolla käytetystä lämmöksi muuttuneesta tehosta voidaan paperikoneelle siirtää noin puolet. Mekaanisen massan valmistuksen ja paperikoneen vesikierrot erotetaan toisistaan häiriöaineiden kulkeutumisen estämiseksi. Vesikiertojen erottamisella katkaistaan myös lämmön siirtyminen hiomolta paperikoneelle massojen mukana. Käyttämällä lämmönsiirtimiä hiomon vesien jäähdytyksessä, voidaan hiomon hiomakoneiden suihkuvesivesilämpötilaa alentaa. Lämmönsiirto vaikuttaa paperikoneella annostelumassojen laimennusten kautta perälaatikkolämpötilaa kohottavasti. Työn tehtäväksi määritettiin kesäkuukausina esiintyvä hiomakoneiden suihkuveden raakavesijäähdytyksen tarpeen poistaminen ensisijaisesti niin, että ylimäärälämpö hyödynnetään tehtaalla. Työn muiksi tavoitteiksi muodostui annostelumassojen lämpötilan hallinta, etenkin muutokset, joilla voidaan nostaa hylkymassan annostelulämpötilaa. Työn kokeellinen osa tehtiin UPM Kymmene Oyj Kajaanin tehtailla syksyn 2004 aikana. Työssä tutkittiin WinGEMS simulointiohjelmalla tehtyjen mallien avulla lämmön siirtymistä hiomon ja paperikone 2:n välillä, sekä lämmönsiirtoa pois tasealueelta. Simulointimalli nykytilanteesta rakennettiin yksityiskohtaisesti nykyisen tuotantoprosessin kaltaiseksi ja siitä muokattiin eri vaihtoehtoja, joilla ratkaistiin tutkimukselle asetetut tehtävät. Kytkentämuutoksilla pystyttiin siirtämään hiomolta yli 85 % hiomakoneiden suihkuveden ylimäärälämmöstä ilman uusia laitehankintoja. Asentamalla lopuksi lämmönsiirrin hiomon puhdassuodoslinjaan, hiomakoneiden suihkuveden jäähdytystarve poistettiin kokonaan. Samalla alennettiin valkaisuun menevän massan lämpötilaa, jolloin peroksidivalkaisun kemikaalikulutus väheni yli 10 %. Lämmönsiirrinverkostosta tehtiin kesätilanteen pinch-analyysi, jolla selvitettiin prosessin lämmitys ja jäähdytystarpeet. Analyysin perusteella selvisi, että kytkennöissä ei rikota pinch sääntöjä ja, että prosessissa esiintyy kynnysongelma, jossa prosessi tarvitsee ainoastaan jäähdytystä.

Tuotannonohjauksen kehittäminen liittimiä valmistavassa yrityksessä

Diplomityön tarkoituksena oli kehittää ja yksinkertaistaa tuotannonohjausta. Teoriaosassa selvitettiin erilaisia tuotannonohjaustekniikoita sekä vertailtiin niitä toisiinsa. Käytännön osassa perehdyttiin ensin toimitusajan varmistamisen ja tuotannonsuunnittelun rutiineihin. Niitä analysoimalla etsittiin kehityskohteita. Toimitusvarmuutta analysoimalla löydettiin järjestelmän kapeikko. Läpäisyaikoja analysoimalla tutustuttiin kuinka toimitusvastaavien tuotannon kuormittamisen erot vaikuttavat läpäisyaikoihin. ABC-analyysillä löydettiin meisto- ja pinnoitusosastoa kuormittavimmat puolivalmisteet. Järjestelmän pullonkaulana on pintakäsittely ja liikkuvana pullonkaulana meisto. Kehityskohteita arvioitiin kriittisten menestystekijöiden perusteella. Kehitettävien kohteiden lopullinen valinta tehtiin yhdessä työn ohjausryhmän kanssa. Kiireisimmät kehityskohteet olivat uuden tuotannonohjausmallin rakentaminen, tuotteiden ja puolivalmisteiden jakaminen eri ohjaustavoille, Excel-taulukoiden käytön laajentaminen ja monipuolistaminen sekä tuotannon osittainen visualisointi. Näiden toteuttaminen aloitettiin työn aikana ja sitä tullaan vielä jatkamaan.

Production Control Principles in Printed Wiring Board Fabrication

Työn tavoitteena oli kuvata piirilevyvalmistaja Aspocomp Oy:n Espoon tehtaan tämän hetkinen tuotannonohjausperiaate ja tunnistaa siinä esiintyvät puutteet sekä kehittää vaihtoehtoinen tuotannonohjausperiaate piirilevyvalmistukseen. Vaihtoehtoisen ohjausperiaatteen lähtökohtana oli tuotannonohjauksen sopeuttaminen vaativaan ja jatkuvasti muuttuvaan liiketoimintaympäristöön. Työn teoreettinen osa keskittyi tuotannonohjauksen eri lähestymistapoihin. Kirjallisuuskatsauksessa esitetään eri tuotannonohjausperiaatteiden keskeiset sisällöt, jotka muodostavat rungon toimivalle tuotannonohjauskäytännölle. Työn kokeellinen osa keskittyi Espoon piirilevytehtaan tuotannonohjausperiaatteen selvittämiseen. Espoon piirilevytehtaan nykyisessä tuotannonohjausperiaatteessa havaittujen ongelmakohtien ja liiketoimintaympäristön vaatimusten perusteella kehitettiin vaihtoehtoinen tuotannonohjaustapa. Vaihtoehtoisen tuotannonohjaustavan päämääränä oli läpimenoajan lyhentäminen sekä tuotannon parempi hallittavuus. Vaihtoehtoinen toimintamalli tavoitteiden saavuttamiseksi perustuu pullonkaulateoriaan, jossa keskeisin muutos nykyiseen toimintamalliin oli puolivalmisteiden varastointi toimitusajan lyhentämiseksi sekä tuotantovolyymin heilahdusten vaikutusten vähentämiseksi. Työn kokeellisessa osassa ilmeni, että kysynnän muutokset ja kapasiteetin suunnittelun puute aiheuttivat ongelmia piirilevytehtaan tuotannonohjauksessa.

Reuse of information for selection of methods and operating conditions for drying of pharmaceutical materials

Drying is a major step in the manufacturing process in pharmaceutical industries, and the selection of dryer and operating conditions are sometimes a bottleneck. In spite of difficulties, the bottlenecks are taken care of with utmost care due to good manufacturing practices (GMP) and industries' image in the global market. The purpose of this work is to research the use of existing knowledge for the selection of dryer and its operating conditions for drying of pharmaceutical materials with the help of methods like case-based reasoning and decision trees to reduce time and expenditure for research. The work consisted of two major parts as follows: Literature survey on the theories of spray dying, case-based reasoning and decision trees; working part includes data acquisition and testing of the models based on existing and upgraded data. Testing resulted in a combination of two models, case-based reasoning and decision trees, leading to more specific results when compared to conventional methods.

Advanced chemometric methods: Applicability on industrial data

Recent years have produced great advances in the instrumentation technology. The amount of available data has been increasing due to the simplicity, speed and accuracy of current spectroscopic instruments. Most of these data are, however, meaningless without a proper analysis. This has been one of the reasons for the overgrowing success of multivariate handling of such data. Industrial data is commonly not designed data; in other words, there is no exact experimental design, but rather the data have been collected as a routine procedure during an industrial process. This makes certain demands on the multivariate modeling, as the selection of samples and variables can have an enormous effect. Common approaches in the modeling of industrial data are PCA (principal component analysis) and PLS (projection to latent structures or partial least squares) but there are also other methods that should be considered. The more advanced methods include multi block modeling and nonlinear modeling. In this thesis it is shown that the results of data analysis vary according to the modeling approach used, thus making the selection of the modeling approach dependent on the purpose of the model. If the model is intended to provide accurate predictions, the approach should be different than in the case where the purpose of modeling is mostly to obtain information about the variables and the process. For industrial applicability it is essential that the methods are robust and sufficiently simple to apply. In this way the methods and the results can be compared and an approach selected that is suitable for the intended purpose. Differences in data analysis methods are compared with data from different fields of industry in this thesis. In the first two papers, the multi block method is considered for data originating from the oil and fertilizer industries. The results are compared to those from PLS and priority PLS. The third paper considers applicability of multivariate models to process control for a reactive crystallization process. In the fourth paper, nonlinear modeling is examined with a data set from the oil industry. The response has a nonlinear relation to the descriptor matrix, and the results are compared between linear modeling, polynomial PLS and nonlinear modeling using nonlinear score vectors.

Conservation Genetics of Exploited Finnish Salmonid Fishes

Genetic diversity is one of the levels of biodiversity that the World Conservation Union (IUCN) has recognized as being important to preserve. This is because genetic diversity is fundamental to the future evolution and to the adaptive flexibility of a species to respond to the inherently dynamic nature of the natural world. Therefore, the key to maintaining biodiversity and healthy ecosystems is to identify, monitor and maintain locally-adapted populations, along with their unique gene pools, upon which future adaptation depends. Thus, conservation genetics deals with the genetic factors that affect extinction risk and the genetic management regimes required to minimize the risk. The conservation of exploited species, such as salmonid fishes, is particularly challenging due to the conflicts between different interest groups. In this thesis, I conduct a series of conservation genetic studies on primarily Finnish populations of two salmonid fish species (European grayling, Thymallus thymallus, and lake-run brown trout, Salmo trutta) which are popular recreational game fishes in Finland. The general aim of these studies was to apply and develop population genetic approaches to assist conservation and sustainable harvest of these populations. The approaches applied included: i) the characterization of population genetic structure at national and local scales; ii) the identification of management units and the prioritization of populations for conservation based on evolutionary forces shaping indigenous gene pools; iii) the detection of population declines and the testing of the assumptions underlying these tests; and iv) the evaluation of the contribution of natural populations to a mixed stock fishery. Based on microsatellite analyses, clear genetic structuring of exploited Finnish grayling and brown trout populations was detected at both national and local scales. Finnish grayling were clustered into three genetically distinct groups, corresponding to northern, Baltic and south-eastern geographic areas of Finland. The genetic differentiation among and within population groups of grayling ranged from moderate to high levels. Such strong genetic structuring combined with low genetic diversity strongly indicates that genetic drift plays a major role in the evolution of grayling populations. Further analyses of European grayling covering the majority of the species’ distribution range indicated a strong global footprint of population decline. Using a coalescent approach the beginning of population reduction was dated back to 1 000-10 000 years ago (ca. 200-2 000 generations). Forward simulations demonstrated that the bottleneck footprints measured using the M ratio can persist within small populations much longer than previously anticipated in the face of low levels of gene flow. In contrast to the M ratio, two alternative methods for genetic bottleneck detection identified recent bottlenecks in six grayling populations that warrant future monitoring. Consistent with the predominant role of random genetic drift, the effective population size (N_e) estimates of all grayling populations were very low with the majority of N_e estimates below 50. Taken together, highly structured local populations, limited gene flow and the small N_e of grayling populations indicates that grayling populations are vulnerable to overexploitation and, hence, monitoring and careful management using the precautionary principles is required not only in Finland but throughout Europe. Population genetic analyses of lake-run brown trout populations in the Inari basin (northernmost Finland) revealed hierarchical population structure where individual populations were clustered into three population groups largely corresponding to different geographic regions of the basin. Similar to my earlier work with European grayling, the genetic differentiation among and within population groups of lake-run brown trout was relatively high. Such strong differentiation indicated that the power to determine the relative contribution of populations in mixed fisheries should be relatively high. Consistent with these expectations, high accuracy and precision in mixed stock analysis (MSA) simulations were observed. Application of MSA to indigenous fish caught in the Inari basin identified altogether twelve populations that contributed significantly to mixed stock fisheries with the Ivalojoki river system being the major contributor (70%) to the total catch. When the contribution of wild trout populations to the fisheries was evaluated regionally, geographically nearby populations were the main contributors to the local catches. MSA also revealed a clear separation between the lower and upper reaches of Ivalojoki river system – in contrast to lower reaches of the Ivalojoki river that contributed considerably to the catch, populations from the upper reaches of the Ivalojoki river system (>140 km from the river mouth) did not contribute significantly to the fishery. This could be related to the available habitat size but also associated with a resident type life history and increased cost of migration. The studies in my thesis highlight the importance of dense sampling and wide population coverage at the scale being studied and also demonstrate the importance of critical evaluation of the underlying assumptions of the population genetic models and methods used. These results have important implications for conservation and sustainable fisheries management of Finnish populations of European grayling and brown trout in the Inari basin.

Utilisation of customer contacts: customer observation

Importance of customer as a source of knowledge and finding out the customer needs have both been emphasised both in business literature and in the interviews made for this study. Especially the latent customer needs are seen important for future competitiveness. However, the methods for finding out the customer needs concentrate on the present, clearly phrased needs. There is a need for rich customer based knowledge. Customer contacts are underutilised as a source of knowledge. The objective of this study is to find a method to utilise the customer contacts as a source of knowledge more efficiently. To reach this objective, the customer observation is presented. A concrete goal is the development of a general method of customer observation and its application to the needs of the case company Fastems. Fastems hopes that the method raises the amount of ideas that come to the product and service development processes and increases their customer orientation. The method is tested in practise in the piloting stage. The testing is done in service organisations of Fastems in several countries. The observations received during the piloting phase are analysed and feedback is given to the observers. An important part of the study is to find appropriate methods for motivating the observers. The successful implementation and sustenance of the method are seen as goals of high importance. Later on, the customer observation method is implemented throughout the company. The results of the piloting are promising and the described method has roused interest among other companies as well.

Identifying first graders at risk of reading and writing difficulties : creating a group-based screening tool in kiswahili in Tanzania

Early identification of beginning readers at risk of developing reading and writing difficulties plays an important role in the prevention and provision of appropriate intervention. In Tanzania, as in other countries, there are children in schools who are at risk of developing reading and writing difficulties. Many of these children complete school without being identified and without proper and relevant support. The main language in Tanzania is Kiswahili, a transparent language. Contextually relevant, reliable and valid instruments of identification are needed in Tanzanian schools. This study aimed at the construction and validation of a group-based screening instrument in the Kiswahili language for identifying beginning readers at risk of reading and writing difficulties. In studying the function of the test there was special interest in analyzing the explanatory power of certain contextual factors related to the home and school. Halfway through grade one, 337 children from four purposively selected primary schools in Morogoro municipality were screened with a group test consisting of 7 subscales measuring phonological awareness, word and letter knowledge and spelling. A questionnaire about background factors and the home and school environments related to literacy was also used. The schools were chosen based on performance status (i.e. high, good, average and low performing schools) in order to include variation. For validation, 64 children were chosen from the original sample to take an individual test measuring nonsense word reading, word reading, actual text reading, one-minute reading and writing. School marks from grade one and a follow-up test half way through grade two were also used for validation. The correlations between the results from the group test and the three measures used for validation were very high (.83-.95). Content validity of the group test was established by using items drawn from authorized text books for reading in grade one. Construct validity was analyzed through item analysis and principal component analysis. The difficulty level of most items in both the group test and the follow-up test was good. The items also discriminated well. Principal component analysis revealed one powerful latent dimension (initial literacy factor), accounting for 93% of the variance. This implies that it could be possible to use any set of the subtests of the group test for screening and prediction. The K-Means cluster analysis revealed four clusters: at-risk children, strugglers, readers and good readers. The main concern in this study was with the groups of at-risk children (24%) and strugglers (22%), who need the most assistance. The predictive validity of the group test was analyzed by correlating the measures from the two school years and by cross tabulating grade one and grade two clusters. All the correlations were positive and very high, and 94% of the at-risk children in grade two were already identified in the group test in grade one. The explanatory power of some of the home and school factors was very strong. The number of books at home accounted for 38% of the variance in reading and writing ability measured by the group test. Parents´ reading ability and the support children received at home for schoolwork were also influential factors. Among the studied school factors school attendance had the strongest explanatory power, accounting for 21% of the variance in reading and writing ability. Having been in nursery school was also of importance. Based on the findings in the study a short version of the group test was created. It is suggested for use in the screening processes in grade one aiming at identifying children at risk of reading and writing difficulties in the Tanzanian context. Suggestions for further research as well as for actions for improving the literacy skills of Tanzanian children are presented.

Exploring Adaptive Implementation of On-Chip Networks

As technology geometries have shrunk to the deep submicron regime, the communication delay and power consumption of global interconnections in high performance Multi- Processor Systems-on-Chip (MPSoCs) are becoming a major bottleneck. The Network-on- Chip (NoC) architecture paradigm, based on a modular packet-switched mechanism, can address many of the on-chip communication issues such as performance limitations of long interconnects and integration of large number of Processing Elements (PEs) on a chip. The choice of routing protocol and NoC structure can have a significant impact on performance and power consumption in on-chip networks. In addition, building a high performance, area and energy efficient on-chip network for multicore architectures requires a novel on-chip router allowing a larger network to be integrated on a single die with reduced power consumption. On top of that, network interfaces are employed to decouple computation resources from communication resources, to provide the synchronization between them, and to achieve backward compatibility with existing IP cores. Three adaptive routing algorithms are presented as a part of this thesis. The first presented routing protocol is a congestion-aware adaptive routing algorithm for 2D mesh NoCs which does not support multicast (one-to-many) traffic while the other two protocols are adaptive routing models supporting both unicast (one-to-one) and multicast traffic. A streamlined on-chip router architecture is also presented for avoiding congested areas in 2D mesh NoCs via employing efficient input and output selection. The output selection utilizes an adaptive routing algorithm based on the congestion condition of neighboring routers while the input selection allows packets to be serviced from each input port according to its congestion level. Moreover, in order to increase memory parallelism and bring compatibility with existing IP cores in network-based multiprocessor architectures, adaptive network interface architectures are presented to use multiple SDRAMs which can be accessed simultaneously. In addition, a smart memory controller is integrated in the adaptive network interface to improve the memory utilization and reduce both memory and network latencies. Three Dimensional Integrated Circuits (3D ICs) have been emerging as a viable candidate to achieve better performance and package density as compared to traditional 2D ICs. In addition, combining the benefits of 3D IC and NoC schemes provides a significant performance gain for 3D architectures. In recent years, inter-layer communication across multiple stacked layers (vertical channel) has attracted a lot of interest. In this thesis, a novel adaptive pipeline bus structure is proposed for inter-layer communication to improve the performance by reducing the delay and complexity of traditional bus arbitration. In addition, two mesh-based topologies for 3D architectures are also introduced to mitigate the inter-layer footprint and power dissipation on each layer with a small performance penalty.