Many valued algebraic structures as measures of comparison

This thesis studies the properties and usability of operators called t-norms, t-conorms, uninorms, as well as many valued implications and equivalences. Into these operators, weights and a generalized mean are embedded for aggregation, and they are used for comparison tasks and for this reason they are referred to as comparison measures. The thesis illustrates how these operators can be weighted with a differential evolution and aggregated with a generalized mean, and the kinds of measures of comparison that can be achieved from this procedure. New operators suitable for comparison measures are suggested. These operators are combination measures based on the use of t-norms and t-conorms, the generalized 3_-uninorm and pseudo equivalence measures based on S-type implications. The empirical part of this thesis demonstrates how these new comparison measures work in the field of classification, for example, in the classification of medical data. The second application area is from the field of sports medicine and it represents an expert system for defining an athlete's aerobic and anaerobic thresholds. The core of this thesis offers definitions for comparison measures and illustrates that there is no actual difference in the results achieved in comparison tasks, by the use of comparison measures based on distance, versus comparison measures based on many valued logical structures. The approach has been highly practical in this thesis and all usage of the measures has been validated mainly by practical testing. In general, many different types of operators suitable for comparison tasks have been presented in fuzzy logic literature and there has been little or no experimental work with these operators.

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.

Laajakaistayhteyksien vertailua käyttäjän ja rakennuttajan näkökulmasta

Diplomityön tarkoituksena on selvittää eri laajakaistatekniikoiden ominaisuuksia, ja verrata niitä käyttäjien ja rakennuttajien näkökulmaan. Miten käyttäjätsuhtautuvat tekniikan kehittymiseen, ja mitä he ovat valmiita maksamaan siitä. Ovatko näkemykset rakentajien kanssa samansuuntaisia, vai onko tekniikka edellä käyttäjiä? Näihin kysymyksiin pyrittiin saamaan vastaus tässä diplomityössä haastattelemalla molempia osapuolia ja vertailemalla vastauksia. Laajakaistayhteydet ovat lähes kaikkien saatavilla nykypäivänä. Suurin osa yhteyksistä on toteutettu kuparitekniikoilla, joista ADSL on yleisin kaapeli-TV ratkaisun kanssa. Harvemmin asutuilla tai muuten hankalasti tavoitettavilla alueilla laajakaistayhteydet ovat toteutettu langattomin ratkaisuin WiMAX- tai @450-tekniikoilla. Laajakaistayhteyksien kriteerinä on ollut 256 kbit/s nopeus, mutta nykyään käyttäjien keskiarvo on noussut 2 Mbit/s nopeuteen. Nopeudet vaikuttavat sovelluksiin, mitä voidaan käyttää. Nykyään Internetin kautta on saatavilla monipuolisesti erilaisia sovelluksia ja viestintätapoja. Vaatimukset laajakaistayhteyksiltä ovat erilaisia; toiset vaativat reaaliaikaisuutta ja suurta nopeutta ja samalla toiset tyytyvät vähempään. Kaikille yhteyksille on kuitenkin yhteistä se, että niiden käyttövaatimukset ovat kasvaneet jatkuvasti. Tulevaisuutta onpyritty kartoittamaan tekniikoiden mahdollisesta kehitysnäkökulmasta, sekä sillä, miten muualla maailmassa edetään laajakaistatekniikoiden kanssa. Oman vivahteen kehitykseen tuovat kansalliset tarpeet ja resurssit.

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.

Railcarrier in Intermodal Freight Transportation Network

The major objective of this thesis is to describe and analyse how a railcarrier is engaged in an intermodal freight transportation network through its role and position. Because of the fact that the role as a conceptualisation has a lot of parallels with the position, both these phenomena are evaluated theoretically and empirically. VR Cargo (a strategical business unitof the Finnish railway company VR Ltd.) was chosen to be the focal firm surrounded by the actors of the focal net. Because of the fact that networks are sets of relationships rather than sets of actors, it is essential to describe the dimensions of the relationships created through the time thus having a past, presentand future. The roles are created during long common history shared by the actors especially when IM networks are considered. The presence of roles is embeddedin the tasks, and the future is anchored to the expectations. Furthermore, in this study role refers to network dynamics, and to incremental and radical changes in the network, in a similar way as position refers to stability and to the influences of bonded structures. The main purpose of the first part of the study was to examine how the two distinctive views that have a dominant position in modern logistics ¿ the network view (particularly IMP-based network approach) and the managerial view (represented by Supply Chain Management) differ, especially when intermodalism is under consideration. In this study intermodalism was defined as a form of interorganisational behaviour characterized by the physical movement of unitized goods with Intermodal Transport Units, using more than one mode as performed by the net of operators. In this particular stage the study relies mainly on theoretical evaluation broadened by some discussions with the practitioners. This is essential, because the continuous dialogue between theory and practice is highly emphasized. Some managerial implications are discussed on the basis of the theoretical examination. A tentative model for empirical analysis in subsequent research is suggested. The empirical investigation, which relies on the interviews among the members in the focal net, shows that the major role of the focal company in the network is the common carrier. This role has some behavioural and functional characteristics, such as an executive's disclosure expressing strategic will attached with stable and predictable managerial and organisational behaviour. Most important is the notion that the focal company is neutral for all the other operators, and willing to enhance and strengthen the collaboration with all the members in the IM network. This also means that all the accounts are aimed at being equal in terms of customer satisfaction. Besides, the adjustments intensify the adopted role. However, the focal company is also obliged tosustain its role as it still has a government-erected right to maintain solely the railway operations on domestic tracks. In addition, the roles of a dominator, principal, partner, subcontractor, and integrator were present appearing either in a dyadic relationship or in net(work) context. In order to reveal differentroles, a dualistic interpretation of the concept of role/position was employed.

Dekontaminointimenetelmien arviointi ja toimintaprosessien tehostaminen Loviisan voimalaitoksella

Tämän diplomityön lähtökohtana oli Loviisan voimalaitoksella 2006 käynnistyneen valvonta-alueen laajennusprojektin (VAJAKO) uudistettavien dekontaminointitilojen tehostaminen. Diplomityössä arvioitiin Loviisan voimalaitoksen dekontaminointikeskuksissa käytössä olevien puhdistusmenetelmien tehokkuutta ja toimivuutta. Tämän lisäksi työssä tutkittiin tarkemmin kahta "uutta" dekontaminointimenetelmää, joista toisen menetelmän toimivuutta kokeiltiin pienimuotoisen kokeen avulla. Dekontaminointimenetelmien arviointi ja toimintaprosessien tehostaminen tehtiin kirjalliseen materiaaliin, käyttäjiltä saatuihin kommentteihin sekä kokeista saatuihin tuloksiin perustuen. Dekontaminointimenetelmien arviointi aloitettiin kirjallisen materiaalin tutustumisella, jonka perusteella valittiin kaksi tarkemmin tutkittavaa menetelmää. Kirjalliseen materiaaliin pohjautuvaa tietoa verrattiin käytännön kokemuksiin vierailemalla mm. Forsmarkin, Oskarshamnin, Olkiluodon ja Ringhalsin ydinvoimalaitoksissa. Työntekijöiltä saatujen tietojen sekä kirjalliseen materiaaliin pohjautuen valittiin toinen tutkituista menetelmistä käytännön kokeeseen. Kokeessa tutkittiin menetelmän toimivuutta mm. dekontaminointituloksen, puhdistusajan ja syntyvän nestemäisen jätteen määrän perusteella. Kokeista saadut tulokset yhdistettiin kirjallisen materiaalin ja käyttäjiltä saatujen kokemusten kanssa yhdeksi kokonaisuudeksi. Työssä tarkasteltiin myös Loviisan voimalaitoksen metalliromujen käsittelyprosessin toimivuutta. Toimivuuden arvioinnissa kiinnitettiin erityistä huomiota syntyperäisen lajittelun parantamiseen, jonka seurauksena puhtaiden metalliromujen dekontaminointitarve vähenee käytännössä.

Towards open access networks – prototyping with the Lappeenranta model

The provision of Internet access to large numbers has traditionally been under the control of operators, who have built closed access networks for connecting customers. As the access network (i.e. the last mile to the customer) is generally the most expensive part of the network because of the vast amount of cable required, many operators have been reluctant to build access networks in rural areas. There are problems also in urban areas, as incumbent operators may use various tactics to make it difficult for competitors to enter the market. Open access networking, where the goal is to connect multiple operators and other types of service providers to a shared network, changes the way in which networks are used. This change in network structure dismantles vertical integration in service provision and enables true competition as no service provider can prevent others fromcompeting in the open access network. This thesis describes the development from traditional closed access networks towards open access networking and analyses different types of open access solution. The thesis introduces a new open access network approach (The Lappeenranta Model) in greater detail. The Lappeenranta Model is compared to other types of open access networks. The thesis shows that end users and service providers see local open access and services as beneficial. In addition, the thesis discusses open access networking in a multidisciplinary fashion, focusing on the real-world challenges of open access networks.

Kaukolämpöverkon käytön optimointi

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää mahdollisuuksia Kotkan Energia Oy:n kaukolämpöverkon ja aivan erityisesti sen käytön kehittämiseen. Kaukolämmön optimaalinen toimittaminen on tasapainoilua kaukolämpöveden virtausten ja lämpötilojen välillä. Kaukolämpöverkon käyttöä voidaan parantaa laskemalla syötettävän kaukolämpöveden menolämpötilaa muu tuotanto ja asiakkaiden tarpeet huomioiden. Lämpötiloja laskiessa verkon oikein ajoitettu varaaminen muuttuu entistä tärkeämmäksi tekijäksi, koska sen avulla voidaan vähentää varatehon käyttöä. Alhaisempi menolämpötila laskee kaukolämpöverkon lämpöhäviöitä, mutta lisää kaukolämpöveden virtausta kuluttajien tehontarpeen pysyessä vakiona. Välipumppauksen käyttö sekä matalammat paine-erot laskevat pumppaushäviöitä, mutta työssä tehtyjen havaintojen perusteella selvästi suurin vaikutus kustannuksiin on lämpöhäviöillä. Laitoskäytöstä vastaavat operaattorit ohjaavat myös kaukolämpöverkon käyttöä, mikä tekee heidän toiminnastaan kriittisen tärkeää kaukolämpöverkon käytön optimoinnin kannalta. Kaukolämpöakku havaittiin myös kannattavaksi investoinniksi, joka samalla vähentäisi tuotannon riippuvuutta operaattorien päätöksistä.

Reseptikeskuksen lääkekohtaisen tiedon laadun kartoitus toiminnallisesta näkökulmasta

Diplomityössä kartoitetaan tiedon laatuun vaikuttavia tekijöitä kirjallisuuden pohjalta sekä tutkitaan empiirisesti sähköisen reseptin tietosisällön laatua toiminnallisuuden näkökulmasta tarkasteltuna. Tutkimuksen tavoitteena on tuottaa esiselvitys Reseptikeskuksen tietosisällön toiminnallisesta laadusta käytettäväksi lähtötietona tiedon laadun arviointiin ja seurantaan. Tutkimuksen empiirinen osuus toteutettiin kvantitatiivisena tutkimuksena analysoimalla Reseptikeskuksen tietosisällöstä poimittua n. 600 potilaan otosta. Tutkitussa tietosisällössä havaittiin joitain poikkeamia tietosisältöä koskeviin määrityksiin verrattuna, mutta merkittäviä eroja terveydenhuollon eri toimijaryhmien apteekeissa, julkisella ja yksityisellä sektorilla kirjaamien reseptien tietosisällön laadussa ei havaittu. Tiedon kontekstisidonnaisuus on keskeinen tekijä tiedon toiminnallisen laadun määrittämisessä, arvioinnissa ja kehittämisessä. Toiminnan kannalta merkityksellinen tieto rakentuu dataan liitettyjen merkitysten, tiedon käyttäjien kokemusten sekä teknisen ja sosiaalisen käyttöympäristön muodostamana kokonaisuutena. Tiedon laadun parantaminen on jatkuva prosessi, jota tulee ylläpitää arvioimalla ja kehittämällä käytettäviä laatumittareita ja analysointimalleja. Reseptikeskuksen tietosisällön laatua voidaan edelleen kehittää ja nyt tehdyn esikartoituksen pohjalta voidaan jatkossa seurata tietosisällön laadun kehittymistä uusien tutkimusten avulla

Moment Operators of Observables in Quantum Mechanics, with Applications to Quantization and Homodyne Detection

The questions studied in this thesis are centered around the moment operators of a quantum observable, the latter being represented by a normalized positive operator measure. The moment operators of an observable are physically relevant, in the sense that these operators give, as averages, the moments of the outcome statistics for the measurement of the observable. The main questions under consideration in this work arise from the fact that, unlike a projection valued observable of the von Neumann formulation, a general positive operator measure cannot be characterized by its first moment operator. The possibility of characterizing certain observables by also involving higher moment operators is investigated and utilized in three different cases: a characterization of projection valued measures among all the observables is given, a quantization scheme for unbounded classical variables using translation covariant phase space operator measures is presented, and, finally, a mathematically rigorous description is obtained for the measurements of rotated quadratures and phase space observables via the high amplitude limit in the balanced homodyne and eight-port homodyne detectors, respectively. In addition, the structure of the covariant phase space operator measures, which is essential for the above quantization, is analyzed in detail in the context of a (not necessarily unimodular) locally compact group as the phase space.

BUSINESS CONCEPTS OF MOBILE VALUE-ADDED SERVICES FROM OPERATOR’S POINT OF VIEW

Tämä diplomityö on tehty Lappeenrannassa Telecom Business Research Centerin 5T-projektiin liittyen. Työssä tutkitaan matkaviestinnän lisäarvopalveluiden liiketoimintakonsepteja operaattoreiden näkökulmasta. Lisäarvopalvelut laajentavat operaattoreiden palveluvalikoimaa. Niiden osuuden telekommunikaatioalan yritysten ja erityisesti operaattoreiden tuotoista on ennustettu kasvavan huomattavasti. Työn tärkeimpänä tavoitteena on tuoda uusia näkökulmia ja lisätä ymmärrystä lisäarvopalveluiden liiketoimintakonseptin rakentamisprosessista. Tätä tietämystä käytetään edesauttamaan työn empiirisessä osuudessa tutkitun Content Gateway -tuotteen liiketoimintaa. Tarjoamalla nopean liitynnän ja laskutuskanavan ulkopuolisten palveluntarjoajien ja operaattorin välille tämä tuote mahdollistaa operaattorille ja palveluntarjoajille lisäarvopalveluiden liiketoiminnan käynnistämisen. Lisäarvopalveluiden arvonluontiprosessi vaatii lukuisia yhteistyötä tekeviä osapuolia, joiden yhteistoiminta on dynaamista ja tiedonvälitys avointa, interaktiivista ja nopeaa. Arvonluontiin liittyy myös monia konvergoituvia kehityssuuntia. Perinteinen arvoketjuajattelu on riittämätön uuteen, verkottuneeseen toimintaympäristöön ja sen tilalle on tullut modernimpi arvoverkostomalli. Arvoverkosto luo kilpailuetunsa muita verkostoja vastaan jakamalla resurssit ja kompetenssit optimaalisesti ja liittämällä strategisen ja operationaalisen johtamisen kulttuurit toisiinsa. Tässä työssä verrataan arvoverkoston teoreettisia tavoitteita kahteen lisäarvopalveluiden liiketoimintakonseptiin. Näistä ensimmäinen, i-mode –niminen konsepti on valittu vertailuun edistyksellisyytensä ja tulevaa kehitystä ennakoivien ominaispiirteidensä vuoksi. Toinen esimerkkikonsepti on rakennettu edellä mainitun Content Gateway -tuotteen ympärille. Tutkimus sisältää mm. liikekumppaneiden hankinnan, ansaintalogiikoiden ja verkostojen johtamisen analysoinnin. Työn tuloksena on saatu ohjeita siihen, miten operaattori voi rakentaa tällaista konseptia ja mitä seikkoja tulee ottaa huomioon erityisesti sanomapalveluihin liittyvässä liiketoiminnassa.

Differential evolution based classification with pool of distances and aggregation operators

The objective of this thesis is to develop and generalize further the differential evolution based data classification method. For many years, evolutionary algorithms have been successfully applied to many classification tasks. Evolution algorithms are population based, stochastic search algorithms that mimic natural selection and genetics. Differential evolution is an evolutionary algorithm that has gained popularity because of its simplicity and good observed performance. In this thesis a differential evolution classifier with pool of distances is proposed, demonstrated and initially evaluated. The differential evolution classifier is a nearest prototype vector based classifier that applies a global optimization algorithm, differential evolution, to determine the optimal values for all free parameters of the classifier model during the training phase of the classifier. The differential evolution classifier applies the individually optimized distance measure for each new data set to be classified is generalized to cover a pool of distances. Instead of optimizing a single distance measure for the given data set, the selection of the optimal distance measure from a predefined pool of alternative measures is attempted systematically and automatically. Furthermore, instead of only selecting the optimal distance measure from a set of alternatives, an attempt is made to optimize the values of the possible control parameters related with the selected distance measure. Specifically, a pool of alternative distance measures is first created and then the differential evolution algorithm is applied to select the optimal distance measure that yields the highest classification accuracy with the current data. After determining the optimal distance measures for the given data set together with their optimal parameters, all determined distance measures are aggregated to form a single total distance measure. The total distance measure is applied to the final classification decisions. The actual classification process is still based on the nearest prototype vector principle; a sample belongs to the class represented by the nearest prototype vector when measured with the optimized total distance measure. During the training process the differential evolution algorithm determines the optimal class vectors, selects optimal distance metrics, and determines the optimal values for the free parameters of each selected distance measure. The results obtained with the above method confirm that the choice of distance measure is one of the most crucial factors for obtaining higher classification accuracy. The results also demonstrate that it is possible to build a classifier that is able to select the optimal distance measure for the given data set automatically and systematically. After finding optimal distance measures together with optimal parameters from the particular distance measure results are then aggregated to form a total distance, which will be used to form the deviation between the class vectors and samples and thus classify the samples. This thesis also discusses two types of aggregation operators, namely, ordered weighted averaging (OWA) based multi-distances and generalized ordered weighted averaging (GOWA). These aggregation operators were applied in this work to the aggregation of the normalized distance values. The results demonstrate that a proper combination of aggregation operator and weight generation scheme play an important role in obtaining good classification accuracy. The main outcomes of the work are the six new generalized versions of previous method called differential evolution classifier. All these DE classifier demonstrated good results in the classification tasks.