Northern agriculture : constraints and responses to global climate change

Selostus: Maatalous pohjoisilla äärialueilla: ilmastolliset rajoitukset ja ilmaston muutosten vaikutukset viljelyyn

Sähkökaupan riskit ja riskienhallinta

Diplomityön tavoitteena on luoda kokonaisvaltainen kuva sähkökaupassa esiintyvistä riskeistä ja niiden analysointi- sekä hallintamenetelmistä. Toinen päätavoitteista on lisätä ymmärrystä markkinoiden erikoispiirteistä, kuten siirtokapasiteettirajoituksista, kysynnän hintajouston puutteesta ja markkinoiden keskittyneisyydestä, sekä arvioida niiden merkitystä sähkökaupan riskienhallinnan näkökulmasta. Markkinoiden erikoispiirteet ja sähkön tuotantoon ja kulutukseen vaikuttavat fundamentaaliset tekijät aiheuttavat suuria muutoksia pörssisähkön hintatasossa. Sähkön volatiliteetti yhdessä useiden muiden riskitekijöiden kanssa aiheuttaa sähkökaupantoimijoille todellisen tarpeen riskienhallinnalle. Sähkökauppa tarjoaa haasteellisen toimintaympäristön riskienhallinnan näkökulmasta. Sähkökaupassa esiintyvien riskien täydellinen hallitseminen on miltei mahdoton tehtävä, mutta sähkökaupan toimintaympäristön tunteminen ja järjestelmällisesti toteutettu riskienhallinta luovat hyvät edellytykset menestyksekkäälle toiminnalle sähkökaupassa. Diplomityössä käsitellään sähkökaupassa esiintyviä riskejä ja niidensyntyyn vaikuttavia tekijöitä. Näiden asioiden ymmärtäminen luo pohjan sähkökaupan onnistuneelle riskienhallinnalle. Työssä käydään myös läpi yleisimmät sähkökaupassa käytetyt riskianalyysin menetelmät. Diplomityössä esitellään sähköpörssin tarjoamat johdannaistuotteet ja havainnollistetaan niiden käyttöä osana sähkökaupan riskienhallintaa. Työn lopussa käsitellään profiiliriskin muodostumista jasen vaikutuksia sähkön hankintakustannuksiin.

Introducing massively parallel computers into operational weather forecasting

Numerical weather prediction and climate simulation have been among the computationally most demanding applications of high performance computing eversince they were started in the 1950's. Since the 1980's, the most powerful computers have featured an ever larger number of processors. By the early 2000's, this number is often several thousand. An operational weather model must use all these processors in a highly coordinated fashion. The critical resource in running such models is not computation, but the amount of necessary communication between the processors. The communication capacity of parallel computers often fallsfar short of their computational power. The articles in this thesis cover fourteen years of research into how to harness thousands of processors on a single weather forecast or climate simulation, so that the application can benefit as much as possible from the power of parallel high performance computers. The resultsattained in these articles have already been widely applied, so that currently most of the organizations that carry out global weather forecasting or climate simulation anywhere in the world use methods introduced in them. Some further studies extend parallelization opportunities into other parts of the weather forecasting environment, in particular to data assimilation of satellite observations.

Supply chain integration: studies on linking customer responsiveness and operational efficiency in logistics policy planning

Abstract The research problem in the thesis deals with improving the responsiveness and efficiency of logistics service processes between a supplier and its customers. The improvement can be sought by customizing the services and increasing the coordination of activities between the different parties in the supply chain. It is argued that to achieve coordination the parties have to have connections on several levels. In the framework employed in this research, three contexts are conceptualized at which the linkages can be planned: 1) the service policy context, 2) the process coordination context, and 3) the relationship management context. The service policy context consists of the planning methods by which a supplier analyzes its customers' logistics requirements and matches them with its own operational environment and efficiency requirements. The main conclusion related to the service policy context is that it is important to have a balanced selection of both customer-related and supplier-related factors in the analysis. This way, while the operational efficiency is planned a sufficient level of service for the most important customers is assured. This kind of policy planning involves taking multiple variables into the analysis, and there is a need to develop better tools for this purpose. Some new approaches to deal with this are presented in the thesis.The process coordination context and the relationship management context deal with the issues of how the implementation of the planned service policies can be facilitated in an inter-organizational environment. Process coordination includes typically such mechanisms as control rules, standard procedures and programs, but inhighly demanding circumstances more integrative coordination mechanisms may be necessary. In the thesis the coordination problems in third-party logistics relationship are used as an example of such an environment. Relationship management deals with issues of how separate companies organize their relationships to improve the coordination of their common processes. The main implication related to logistics planning is that by integrating further at the relationship level, companies can facilitate the use of the most efficient coordination mechanisms and thereby improve the implementation of the selected logistics service policies. In the thesis, a case of a logistics outsourcing relationship is used to demonstrate the need to address the relationship issues between the service provider andthe service buyer before the outsourcing can be done.The dissertation consists of eight research articles and a summarizing report. The principal emphasis in the articles is on the service policy planning context, which is the main theme of six articles. Coordination and relationship issues are specifically addressed in two of the papers.

Tapahtumapohjainen simulointi kuljetusketjun automatisoinnin kehittämisessä

Työn tavoitteena oli tutkia kuljetusketjun automatisoinnin kehittämistä tapahtumapohjaisen simuloinnin avulla. Työn teoria osassa käsitellään yleisellä tasolla simuloinnin teoriaa, siihen liittyviä käsitteitä ja erityisesti simulointiprojektin läpiviennin vaiheita. Tässä osassa saadaan vastaukset seuraaviin kysymyksiin: - Mitä tapahtumapohjaisella simuloinnilla tarkoitetaan? - Mitkä ovat simuloinnin hyödyt ja rajoitteet? - Mitä käyttökohteita simuloinnilla on? - Minkälaisia ohjelmia simulointiin käytetään? - Mitä vaiheita simulointiprojekti sisältää? Soveltavassa osassa tutkitaan kuinka tapahtumapohjaista simulointia hyödynnettiin Veto-Ketju -projektissa ja millaisia tuloksia rakennetulla simulointimallilla saavutettiin. Veto-Ketju -projekti käsittelee kuljetusketjun sekä varasto- ja satamakäsittelyn tehostamista automatisoinnin avulla. Projektin vetäjänä ja automaattisen tavarankäsittelyjärjestelmän toimittajana on Pesmel Oy ja satamatoimintojen ja logistiikan asiantuntijana SysOpen-konserniin kuuluva suunnittelu- ja konsulttitoimisto EP-Logistics Oy. Paperiteollisuudesta mukana ovat UPM-Kymmene ja M-real, satamaoperaattorina toimii Rauma Stevedoring ja kuljetusoperaattorina VR Cargo. Veto-Ketju –projektin simulointitutkimuksessa varmistettiin suunnitellun automaattisen junavaunujen purkausjärjestelmän toiminta ennen sen käyttöönottoa ja tutkittiin erilaisten toimintatapojen vaikutuksia satamatoimintoihin, satamassa tarvittavien resurssien määrään ja määritettiin tarvittavien varastojen koko. Simulointimallin avulla pystyttiin osoittamaan selkeästi erilaisten toimintavaihtoehtojen erot. Tällä tavoin saatiin tuotetuksi lisää tietoa päätöksenteon tueksi muun muassa järjestelmän sijoituspaikan ja mahdollisen uuden varaston rakentamisen suhteen.

Identification and Management of Operational Risks in IT Organization of Financial Service Provider

Työn tavoitteena on tunnistaa toiminnallisia riskitekijöitä rahoituspalveluita tarjoavan yrityksen IT-organisaatiossa sekä löytää arkipäiväisiä keinoja hallita näitä riskejä. Työssä riskejä on myös tarkasteltu mahdollisen ulkoistuksen yhteydessä. Fuusiot ovat yleisiä rahoitusalan yrityksissä. Yhteenliittymien tuloksena yritysten IT-arkkitehtuuri voi olla monimutkainen ja kulttuurierot yrityksessä suuria. Synergia- ja mittakaavaetuja saadakseen yritys keskittää toimintojaan ja IT-ratkaisujaan. Riskien tunnistaminen on riskienhallintaprosessin tärkein vaihe. Tässä tutkimuksessa riskit ja riskitekijät tunnistettiin itsearvioinnin avulla kysymyssarjoja hyväksikäyttäen. Monet riskitekijät liittyivät sisäisen valvonnan ja seurannan puutteisiin. Myöhemmin näille riskeille pohdittiin työryhmässä käytännönläheisiä hallintakeinoja. Yritys voi siirtää tai jakaa IT -riskejä ulkoistamalla. Ulkoistaminen voi kuitenkin tuoda mukaan myös uusia riskitekijöitä. Ennen ulkoistamispäätöstä yrityksen sisäisten prosessien ja organisaation on oltava järjestyksessä, jotta sopimuksen kannattavuutta voidaan verrata luotettavasti saman palvelun tuottamiseen sisäisesti.

Materiaalivirtojen kehittäminen asiakasohjautuvassa tuotannossa

Asiakasohjautuva valmistus on tämän päivän tuotanto-organisaation elinehto. Useilla aloilla kilpailukykyä ja kannattavaa tuotantoa on vaikea ylläpitää ilman asiakasohjaukseen perustuvaa tuotantotapaa. Tulevaisuuden yritys tarvitsee menestyäkseen kykyä mukautua nopeasti ja vaivattomasti markkinoiden yllättäviin muutoksiin. Näihin muutoksiin pystytään vastaamaan ketterällä tuotantofilosofialla, ja ketterän toiminnan nopealla omaksumisella onkin suuri merkitys yrityksen kilpailukykyyn tulevaisuuden kiristyvillä markkinoilla. Diplomityössä tarkastellaan herkästi markkinoiden muutoksiin sopeutuvan tuotannon vaatimuksia ja edellytyksiä. Työssä keskitytään ketterän tuotannon toimintatapojen ja piirteiden kuvaamiseen sekä niiden soveltamiseen käytännön toimitaan. Tavoitteina ovat materiaalivirtojen sujuvuuden parantaminen ja läpimenoaikojen lyhentäminen. Empiirisessä osassa kuvattiin kohdeyrityksen nykyinen toimintatapa ja esitettiin perusteltuja kehitysehdotuksia ketterän tuotannon piirteiden pohjalta. Tavoitteet pyrittiin saavuttamaan tuotantoeräkokojen optimoinnin, layout –muutosten, visuaalisten ohjausmenetelmien sekä automaattisten materiaalinkäsittelylaitteiden avulla. Työssä esitettiin käytännön toimenpide-ehdotukset, kustannuslaskelmat sekä arviot saavutettavista hyödyistä.

Operational Knowledge in Process Design

Työn tarkoituksena on selvittää, miten käyttötietämystä hyödynnetään prosessisuunnittelussa. Tavoitteena on löytää keinoja parantaa käyttötietämyksen hallintaa suunnitteluprosessin aikana ja selvittää, vaikuttaako tämä prosessisuunnittelun laatuun.Prosessisuunnittelun laatua arvioidaan seitsemällä kriteerillä, jotka ovat investointikustannukset, käyttökustannukset, turvallisuus, ympäristövaikutukset, käytettävyys, innovatiivisuus ja aikataulu. Suunnitteluprosessi jaetaan kolmeen vaiheeseen: esisuunnitteluun, perussuunnitteluun ja detaljisuunnitteluun. Prosessisuunnittelua, investointiprojektia, prosessisuunnittelun laatukriteerejä, suunnitteluprosessin eri vaiheita ja käyttötietämyksen luokittelua tarkastellaan yleisesti. Työssä selvitettiin käyttötietämyksen hyödyntämistä Kemiralla. Aluksi muotoiltiin yleisiä väittämiä käyttötietämyksen hyödyntämisestä Kemiran ulkopuolisten eri alojen asiantuntijoiden haastattelujen perusteella. Tämän jälkeen Kemiran prosessisuunnittelijat arvioivat väittämiä. Arvioiden perusteella tehtiin johtopäätöksiä yleisesti käyttötietämyksen hyödyntämisestä prosessisuunnittelussa. Seuraavaksi haastateltiin kahdessa erityyppisessä case-projektissa mukana olleita henkilöitä ja muotoiltiin yleiset väittämät näihin projekteihin sopiviksi. Projekteissa mukana olleet henkilöt arvioivat väittämiä, ja näiden arvioiden perusteella projekteja vertailtiin keskenään. Lopussa esitetään johtopäätökset kaikkien väittämien arvioiden perusteella. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että käyttötietämystä voidaan hyödyntää kaikissa suunnittelun vaiheissa, mutta paras hyöty saadaan perus- ja detaljisuunnittelussa. Käyttötietämyksellä voidaan vaikuttaa joihinkin prosessisuunnittelun laatukriteereihin, kuten esimerkiksi käytettävyyteen ja turvallisuuteen enemmän kuin muihin. Kemiralle suositellaan nykyisten tiedonhallintamenetelmien kehittämistä, jotta käyttötietämyksen saatavuus ja sen siirtäminen paranisi. Pr

Elinkaarikustannusanalyysi teknologiayrityksessä

Työn tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa elinkaarikustannusten laskentasovellus teknologiaympäristössä. Ensin luotiin elinkaarikustannuslaskennalle viitekehys ja työlle teoreettinen pohja kirjallisuuslähteiden perusteella. Varsinainen tutkimus aloitettiin strategisille asiakkaille suunnatulla tutkimuksella heidän käyttämistään sovelluksista elinkaarikustannusten laskentaan, laskennan menetelmistä sekä yhteistyön kannalta oleellisista kustannusparametreista. Lisäksi selvitettiin yrityksen omat tarpeet laskennalle.Seuraavaksi kartoitettiin markkinoilta löytyviä sovelluksia elinkaarikustannusten hallintaan, joista valittiin neljä tarkempaan vertailuun aiemmin selvitettyjen vaatimusten perusteella. Vaihtoehtona harkittiin myös oman laskentasovelluksen kehittämistä, mutta todettiin vertailussa löytyneen valmiin ohjelmiston täyttävän sovellukselle asetetut vaatimukset niin hyvin, ettei oman sovelluksen suunnittelun katsottu olevan tarpeellista.Lopuksi muokattiin valittu sovellus toimimaan tulevassa käyttöympäristössä ja luotiin käytön kannalta oleelliset tietokannat elinkaarikustannusten laskennassa tarvittaville lähtötiedoille. Samalla luotiin myös toimintarutiinit ja jaettiin vastuut sovelluksen tulevaa käyttöä ja tietokantojen päivitystä varten. Tutkimuksen tuloksena saatiin yrityksen käyttöön luotua sekä yrityksen että asiakkaiden vaatimukset täyttävä sovellus elinkaarikustannusten laskentaan.

Operational Reliability Analysis of a Three-Tiered Thin-Client ERP-system in an International Corporate Environment

Internationalization and the following rapid growth have created the need to concentrate the IT systems of many small-to-medium-sized production companies. Enterprise Resource Planning systems are a common solution for such companies. Deployment of these ERP systems consists of many steps, one of which is the implementation of the same shared system at all international subsidiaries. This is also one of the most important steps in the internationalization strategy of the company from the IT point of view. The mechanical process of creating the required connections for the off-shore sites is the easiest and most well-documented step along the way, but the actual value of the system, once operational, is perceived in its operational reliability. The operational reliability of an ERP system is a combination of many factors. These factors vary from hardware- and connectivity-related issues to administrative tasks and communication between decentralized administrative units and sites. To accurately analyze the operational reliability of such system, one must take into consideration the full functionality of the system. This includes not only the mechanical and systematic processes but also the users and their administration. All operational reliability in an international environment relies heavily on hardware and telecommunication adequacy so it is imperative to have resources dimensioned with regard to planned usage. Still with poorly maintained communication/administration schemes no amount of bandwidth or memory will be enough to maintain a productive level of reliability. This thesis work analyzes the implementation of a shared ERP system to an international subsidiary of a Finnish production company. The system is Microsoft Dynamics Ax, currently being introduced to a Slovakian facility, a subsidiary of Peikko Finland Oy. The primary task is to create a feasible base of analysis against which the operational reliability of the system can be evaluated precisely. With a solid analysis the aim is to give recommendations on how future implementations are to be managed.

Improvement of Operational Efficiency effectiveness (OEE) using Six Sigma DMAIC Methodology — Case Bottomer line AD2378

Overall Equipment Effectiveness (OEE) is the key metric of operational excellence. OEE monitors the actual performance of equipment relative to its performance capabilities under optimal manufacturing conditions. It looks at the entire manufacturing environment measuring, in addition to the equipment availability, the production efficiency while the equipment is available to run products, as well as the efficiency loss that results from scrap, rework, and yield losses. The analysis of the OEE provides improvement opportunities for the operation. One of the tools used for OEE improvement is Six Sigma DMAIC methodology which is a set of practices originally developed to improve processes by eliminating defects. It asserts the continuous efforts to reduce variation in process outputs as key to business success, as well as the possibility of measurement, analysis, improvement and control of manufacturing and business processes. In the case of the Bottomer line AD2378 in Papsac Maghreb Casablanca plant, the OEE figures reached 48.65 %, which is below the accepted OEE group performance. This required immediate actions to achieve OEE improvement. This Master thesis focuses on the application of Six Sigma DMAIC methodology in the OEE improvement on the Bottomer Line AD2378 in Papsac Maghreb Casablanca plant. First, the Six Sigma DMAIC and OEE usage in operation measurement will be discussed. Afterwards, the different DMAIC phases will allow the identification of improvement focus, the identification of OEE low performance causes and the design of improvement solutions. These will be implemented to allow further tracking of improvement impact on the plant operations.

Active sulphide mine tailings impoundments as sources of contaminated drainage: controlling factors, methods of characterisation and geochemical constraints for mitigation

Low quality mine drainage from tailings facilities persists as one of the most significant global environmental concerns related to sulphide mining. Due to the large variation in geological and environmental conditions at mine sites, universal approaches to the management of mine drainage are not always applicable. Instead, site-specific knowledge of the geochemical behaviour of waste materials is required for the design and closure of the facilities. In this thesis, tailings-derived water contamination and factors causing the pollution were investigated in two coeval active sulphide mine sites in Finland: the Hitura Ni mine and the Luikonlahti Cu-Zn-Co-Ni mine and talc processing plant. A hydrogeochemical study was performed to characterise the tailingsderived water pollution at Hitura. Geochemical changes in the Hitura tailings were evaluated with a detailed mineralogical and geochemical investigation (solid-phase speciation, acid mine drainage potential, pore water chemistry) and using a spatial assessment to identify the mechanisms of water contamination. A similar spatial investigation, applying selective extractions, was carried out in the Luikonlahti tailings area for comparative purposes (Hitura low-sulphide tailings vs. Luikonlahti sulphide-rich tailings). At both sites, hydrogeochemistry of tailings seepage waters was further characterised to examine the net results of the processes observed within the impoundments and to identify constraints for water treatment. At Luikonlahti, annual and seasonal variation in effluent quality was evaluated based on a four-year monitoring period. Observations pertinent to future assessment and mine drainage prevention from existing and future tailings facilities were presented based on the results. A combination of hydrogeochemical approaches provided a means to delineate the tailings-derived neutral mine drainage at Hitura. Tailings effluents with elevated Ni, SO₄ ^2- and Fe content had dispersed to the surrounding aquifer through a levelled-out esker and underneath the seepage collection ditches. In future mines, this could be avoided with additional basal liners in tailings impoundments where the permeability of the underlying Quaternary deposits is inadequate, and with sufficiently deep ditches. Based on the studies, extensive sulphide oxidation with subsequent metal release may already initiate during active tailings disposal. The intensity and onset of oxidation depended on e.g. the Fe sulphide content of the tailings, water saturation level, and time of exposure of fresh sulphide grains. Continuous disposal decreased sulphide weathering in the surface of low-sulphide tailings, but oxidation initiated if they were left uncovered after disposal ceased. In the sulphide-rich tailings, delayed burial of the unsaturated tailings had resulted in thick oxidized layers, despite the continuous operation. Sulphide weathering and contaminant release occurred also in the border zones. Based on the results, the prevention of sulphide oxidation should already be considered in the planning of tailings disposal, taking into account the border zones. Moreover, even lowsulphide tailings should be covered without delay after active disposal ceases. The quality of tailings effluents showed wide variation within a single impoundment and between the two different types of tailings facilities assessed. The affecting factors included source materials, the intensity of weathering of tailings and embankment materials along the seepage flow path, inputs from the process waters, the water retention time in tailings, and climatic seasonality. In addition, modifications to the tailings impoundment may markedly change the effluent quality. The wide variation in the tailings effluent quality poses challenges for treatment design. The final decision on water management requires quantification of the spatial and seasonal fluctuation at the site, taking into account changes resulting from the eventual closure of the impoundment. Overall, comprehensive hydrogeochemical mapping was deemed essential in the identification of critical contaminants and their sources at mine sites. Mineralogical analysis, selective extractions, and pore water analysis were a good combination of methods for studying the weathering of tailings and in evaluating metal mobility from the facilities. Selective extractions with visual observations and pH measurements of tailings solids were, nevertheless, adequate in describing the spatial distribution of sulphide oxidation in tailings impoundments. Seepage water chemistry provided additional data on geochemical processes in tailings and was necessary for defining constraints for water treatment.

The Effect of Operational Disturbances on Reliability and Operation Time Distribution of NCmachine Tools in FMS

This thesis concentrates on studying the operational disturbance behavior of machine tools integrated into FMS. Operational disturbances are short term failures of machine tools which are especially disruptive to unattended or unmanned operation of FMS. The main objective was to examine the effect of operational disturbances on reliability and operation time distribution for machine tools. The theoretical part of the thesis covers the fimdamentals of FMS relating to the subject of this study. The concept of FMS, its benefits and operator's role in FMS operation are reviewed. The importance of reliability is presented. The terms describing the operation time of machine tools are formed by adopting standards and references. The concept of failure and indicators describing reliability and operational performance for machine tools in FMSs are presented. The empirical part of the thesis describes the research methodology which is a combination of automated (ADC) and manual data collection. By using this methodology it is possible to have a complete view of the operation time distribution for studied machine tools. Data collection was carried out in four FMSs consisting of a total of 17 machine tools. Each FMS's basic features and the signals of ADC are described. The indicators describing the reliability and operation time distribution of machine tools were calculated according to collected data. The results showed that operational disturbances have a significant influence on machine tool reliability and operational performance. On average, an operational disturbance occurs every 8,6 hours of operation time and has a down time of 0,53 hours. Operational disturbances cause a 9,4% loss in operation time which is twice the amount of losses caused by technical failures (4,3%). Operational disturbances have a decreasing influence on the utilization rate. A poor operational disturbance behavior decreases the utilization rate. It was found that the features of a part family to be machined and the method technology related to it are defining the operational disturbance behavior of the machine tool. Main causes for operational disturbances were related to material quality variations, tool maintenance, NC program errors, ATC and machine tool control. Operator's role was emphasized. It was found that failure recording activity of the operators correlates with the utilization rate. The more precisely the operators record the failure, the higher is the utilization rate. Also the FMS organizations which record failures more precisely have fewer operational disturbances.

Capital Structure of Finnish SMEs and Financial Constraints

This thesis studies capital structure of Finnish small and medium sized enterprises. The specific object of the study is to test whether financial constraints have an effect on capital structure. In addition influences of several other factors were studied. Capital structure determinants are formulated based on three capital structure theories. The tradeoff theory and the agency theory concentrate on the search of optimal capital structure. The pecking order theory concerns favouring on financing source over another. The data of this study consists of financial statement data and results of corporate questionnaire. Regression analysis was used to find out the effects of several determinants. Regression models were formed based on the presented theories. Short and long term debt ratios were considered separately. The metrics of financially constrained firms was included in all models. It was found that financial constrains have a negative and significant effect to short term debt ratios. The effect was negative also to long term debt ratio but not statistically significant. Other considerable factors that influenced debt ratios were fixed assets, age, profitability, single owner and sufficiency of internal financing.