Toimitustäsmällisyyden suunnittelumenetelmä

Tutkimuksen ongelma on toimitusten ajallisen täsmällisyyden heikkeneminen kuljetuspolkujen pidentyessä ja erillisten suoritteitten lukumäärän kasvaessa. Näin usein tapahtuu toiminnan kansainvälistyessä. Tutkimuksen tavoitteena on kehittää menetelmä, jolla toimitusten ajallista täsmällisyyttä voidaan suunnitella ja ohjata sekä sen tavoitteet saavuttaa yllä todetusta kehityksestä huolimatta. Aluksi tutkimuksessa on jäsennetty toimitustäsmällisyyden nivoutumista yritys ja markkinointistrategioiden sekä tavoitteiden kokonaisuuteen. Täsmällisyyden merkitystä on myös tarkasteltu yleisesti yritysten kilpailutekijänä. Seuraavaksi on kehitetty interaktiivinen menetelmä, jonka avulla voidaan suunnitella yksittäisen toimituksen ajallista täsmällisyyttä. Toimituksen suoritteet ja niiden vaihtoehdot on kuvattu kvantifioituna, suunnattuna graafina eli verkkona. Ensin on tarkasteltu tilannetta, jossa suoritteiden kestot ovat vakiot ja sitten suoritteiden keston hajonnan huomioon ottavaa menetelmää, jonka avulla on löydettävissä kustannuksiltaan halvin, riittävän täsmällinen ja luotettava ratkaisu. Menetelmän soveltamista on tarkasteltu yleisesti sekä tulo että lähtölogistiikassa, dynaamisessa toimitussuoritetta koskevassa paatoksen teossa ja erilaisissa erityistapauksissa. Täsmällisyystavoitteitten asettamista ja muuttujia on tarkasteltu yleisesti ja käytännön soveltamisen kannalta. Käytännön soveltamista on kokeiltu valitun kohdeyrityksen esimerkkitilanteessa. Menetelmän toimivuutta on testattu simuloimalla sen ja perinteisesti suunniteltujen tehdastoimitusten sekä paikallisvarastosta tehtävien toimitusten tuloksia ja kustannuksia sekä vertaamalla niitä keskenään. Analyysin lopuksi on tarkasteltu esimerkkitilannetta logistisena kokonaisuutena lisäämällä vertailuun muitten kustannuskomponenttien ja lisäarvon vaikutus. Lopussa on käsitelty menetelmän käytännön soveltuvuusprofiilia ja jatkotutkimusaiheita. Yhteenvetona on todettu kehitetyn menetelmän tekevän täsmällisyyttä korostavan toimitusstrategian luotettavan toteuttamisen mahdolliseksi. Sen on taas todettu voivan olla edullinen vaihtoehto, jos täsmällisyydellä on markkina arvoa ja merkitystä pitkän tähtäimen menestystekijänä.

Space–Time Block Codes and the Complexity of Sphere Decoding

In wireless communications the transmitted signals may be affected by noise. The receiver must decode the received message, which can be mathematically modelled as a search for the closest lattice point to a given vector. This problem is known to be NP-hard in general, but for communications applications there exist algorithms that, for a certain range of system parameters, offer polynomial expected complexity. The purpose of the thesis is to study the sphere decoding algorithm introduced in the article On Maximum-Likelihood Detection and the Search for the Closest Lattice Point, which was published by M.O. Damen, H. El Gamal and G. Caire in 2003. We concentrate especially on its computational complexity when used in space–time coding. Computer simulations are used to study how different system parameters affect the computational complexity of the algorithm. The aim is to find ways to improve the algorithm from the complexity point of view. The main contribution of the thesis is the construction of two new modifications to the sphere decoding algorithm, which are shown to perform faster than the original algorithm within a range of system parameters.

Complexity Optimization in Product Development with Modularization

A company’s competence to manage its product portfolio complexity is becoming critically important in the rapidly changing business environment. The continuous evolvement of customer needs, the competitive market environment and internal product development lead to increasing complexity in product portfolios. The companies that manage the complexity in product development are more profitable in the long run. The complexity derives from product development and management processes where the new product variant development is not managed efficiently. Complexity is managed with modularization which is a method that divides the product structure into modules. In modularization, it is essential to take into account the trade-off between the perceived customer value and the module or component commonality across the products. Another goal is to enable the product configuration to be more flexible. The benefits are achieved through optimizing complexity in module offering and deriving the new product variants more flexibly and accurately. The developed modularization process includes the process steps for preparation, mapping the current situation, the creation of a modular strategy and implementing the strategy. Also the organization and support systems have to be adapted to follow-up targets and to execute modularization in practice.

Word Equations and Related Topics. Independence, Decidability and Characterizations

The three main topics of this work are independent systems and chains of word equations, parametric solutions of word equations on three unknowns, and unique decipherability in the monoid of regular languages. The most important result about independent systems is a new method giving an upper bound for their sizes in the case of three unknowns. The bound depends on the length of the shortest equation. This result has generalizations for decreasing chains and for more than three unknowns. The method also leads to shorter proofs and generalizations of some old results. Hmelevksii’s theorem states that every word equation on three unknowns has a parametric solution. We give a significantly simplified proof for this theorem. As a new result we estimate the lengths of parametric solutions and get a bound for the length of the minimal nontrivial solution and for the complexity of deciding whether such a solution exists. The unique decipherability problem asks whether given elements of some monoid form a code, that is, whether they satisfy a nontrivial equation. We give characterizations for when a collection of unary regular languages is a code. We also prove that it is undecidable whether a collection of binary regular languages is a code.

Overcoming the Complexity of Software Product Management

This thesis describes an approach to overcoming the complexity of software product management (SPM) and consists of several studies that investigate the activities and roles in product management, as well as issues related to the adoption of software product management. The thesis focuses on organizations that have started the adoption of SPM but faced difficulties due to its complexity and fuzziness and suggests the frameworks for overcoming these challenges using the principles of decomposition and iterative improvements. The research process consisted of three phases, each of which provided complementary results and empirical observation to the problem of overcoming the complexity of SPM. Overall, product management processes and practices in 13 companies were studied and analysed. Moreover, additional data was collected with a survey conducted worldwide. The collected data were analysed using the grounded theory (GT) to identify the possible ways to overcome the complexity of SPM. Complementary research methods, like elements of the Theory of Constraints were used for deeper data analysis. The results of the thesis indicate that the decomposition of SPM activities depending on the specific characteristics of companies and roles is a useful approach for simplifying the existing SPM frameworks. Companies would benefit from the results by adopting SPM activities more efficiently and effectively and spending fewer resources on its adoption by concentrating on the most important SPM activities.

Fate of fuel-bound nitrogen and sulfur in biomass-fired Industrial boilers

Användning av biomassa som energikälla för produktion av el och värme är ett sätt att minska beroendet av fossila bränslen och höja självförsörjningen av energi. Fossila bränslen är den främsta källan till koldioxid utsläpp förorsakad av människan. Biomassa, å andra sidan, betraktas som en koldioxidneutral energikälla. Svavlet och kvävet i biomassan bildar dock föroreningar såsom kväveoxider (NOX) och svaveldioxid (SO2), som bidrar till försurning av mark och sjöar. Svavlet i bränslet kan även både förorsaka och förhindra korrosion i en förbränningsanläggning, beroende på förbränningen och bränslet. Huvudsyftet med detta arbete var att få en bättre förståelse om hur utsläppen av NOX och SO2 bildas från bränslebundet kväve och svavel vid förbränning av olika biobränslen. Mätkampanjer i fullskaliga förbränningsanläggningar utfördes, där gassammansättningen mättes i eldstaden och rökgasen. Förståelsen om gaskemin i eldstaden är viktig, för att möjliggöra utvecklandet av renare och effektivare förbränningsanläggningar. Ett annat syfte med arbetet var att klargöra om sulfatering av askkomponenter vid förbränning av biobränslen med olika askegenskaper. Alkaliklorider som bildas vid biomassaförbränning kan orsaka korrosion av värmeöverföringsytor. Svavlet i bränslet visade sig ha en viktig roll i att sulfatera alkaliklorider till mindre korrosiva alkalisulfater. Närvaron av gasformig svavelsyra i rökgaskanalen av förbränningsanläggningar studerades även. Kondensering av svavelsyra leder till korrosion av rökgaskanalen och dess delar. Om svavelsyrakoncentrationen i rökgasen är känd, kan daggpunktstemperaturen beräknas och kondensering av svavelsyra förhindras. I arbetet utvecklades en mätmetod för att mäta låga koncentrationer av gasformig svavelsyra i rökgaser. Denna metod användes för att undersöka risken av lågtemperaturkorrosion orsakad av svavelsyra i förbränningsanläggningar. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Käyttämällä biomassaa energianlähteenä voidaan vähentää sähkön- ja lämmöntuotannon riippuvuutta fossiilisiin polttoaineisiin. Biomassan käytöllä voidaan myös lisätä energiantuotannon omavaraisuutta. Fossiiliset polttoaineet ovat pääasiallinen syy ihmisen aiheuttamiin hiilidioksidipäästöihin. Biomassa sen sijaan luetaan hiilidioksidineutraaleihin energianlähteisiin. Biopolttoaineiden käytössä tosin vapautuu typpi- ja rikkioksideja, jotka edesauttavat maaperän ja merien happamoitumista. Lisäksi biopolttoaineen rikki voi sekä vähentää että aiheuttaa laitteiden korroosiota energiantuotannossa riippuen biopolttoaineesta ja palamisesta. Tämän työn päätavoitteena oli selvittää mitä biopolttoaineeseen sitoutuneelle typelle ja rikille tapahtuu teollisissa polttolaitoksissa. Kyseisten oksidien muodostumista tutkittiin polttamalla eri biomassoja polttolaitoksissa. Tutkimukset toteutettiin mittauskampanjoilla useissa polttolaitoksissa. Kaasujen koostumusta mitattiin sekä tulipesässä, että savukaasuista. Kaasujen koostumus varsinkin tulipesässä on tärkeää, jotta tulevaisuudessa voidaan rakentaa puhtaampia ja tehokkaampia polttolaitoksia. Työn toisena tavoitteena oli selvittää biomassan polton yhteydessä tapahtuvaa tuhkan sulfatoitumista. Alkalikloridit, joita muodostuu biomassan poltossa, voivat aiheuttaa lämmönsiirtopintojen korroosiota. Rikki osoittautui tärkeäksi osaksi prosessia, jossa korroosiota aiheuttavat alkalikloridit sulfatoituivat vähemmän korrosoiviksi alkalisulfaateiksi. Myös kaasumaisen rikkihapon läsnäoloa savukaasuissa tutkittiin. On todettu, että kaasumuotoinen rikkihappo johtaa korroosioon savukaasukanavan kylmässä päässä ja sen eri osissa rikkihapon tiivistyessä lämpötilan laskiessa. Mikäli rikkihapon pitoisuus savukaasussa tiedetään, sen kastepiste voidaan laskea ja tiivistyminen estää. Tässä työssä kehitettiin mittausmenetelmä rikkihapon alhaisten pitoisuuksien mittaamiseen. Menetelmää hyödynnettiin polttolaitoksissa, joissa tutkittiin rikkihapon tiivistymisestä johtuvaa korroosiota.

Unraveling the functional divergence of membrane-bound pyrophosphatases

Inorganic pyrophosphatases (PPases) are enzymes that hydrolyze pyrophosphate (PPi)which is produced as a byproduct in many important growth related processes e.g. in the biosynthesis of DNA, proteins and lipids. PPases can be either soluble or membranebound. Membrane-bound PPases (mPPases) are ion transporters that couple the energy released during PPi hydrolysis to Na+ or H+ transport. When I started the project, only three Na+-transporting mPPases were known to exist. In this study, I aimed to confirm if Na+-transport is a common function of mPPases. Furthermore, the amino acid residues responsible for determining the transporter specificity were unknown. I constructed a phylogenetic tree for mPPases and selected the representative bacterial and archaeal mPPases to be investigated. I expressed different prokaryotic mPPases in Escherichia coli, isolated these as inverted membrane vesicles and characterized their functions. In the first project I identified four new Na+-PPases, two K+-dependent H+-PPases and one K+-independent mPPase. The residues determining the transporter specificity were identified by site-directed mutagenesis. I showed that the conserved glutamate residues are important for specificity, though are not the only residues that influence it. This research clarified the ion transport specificities throughout the mPPase phylogenetic tree, and revealed that Na+ transport is a widespread function of mPPases. In addition, it became clear that the transporter specificity can be predicted from the amino acid sequence in combination with a phylogenetic analysis. In the second project, I identified a novel class of mPPases, which is capable of transporting both Na+ and H+ ions and is mainly found in bacteria of the human gastrointestinal tract. The physiological role of these novel enzymes may be to help the bacteria survive in the demanding conditions of the host. In the third project, I characterized the Chlorobium limicola Na+-PPase and found that this and related mPPases are able to transport H+ ions at subphysiological Na+ concentrations. In addition, the H+-transport activity was shown to be a common function of all studied Na+-PPases at low Na+ concentrations. I observed that mutating gate-lysine to asparagine eliminated the H+ but not the Na+ ion transport function, indicating the important role of the residue in the transport of H+. In the fourth project, I characterized the unknown and evolutionary divergent mPPase clade of the phylogenetic tree. The enzymes belonging to this clade are able to transport H+ ions and, based on their sequence, were expected to be K+- and Na+-independent. The sequences of membrane-bound PPase are usually highly conserved, but the enzymes belonging to this clade are more divergent and usually contain 100−150 extra amino acid residues compared to other known mPPases. Despite the vast sequence differences, these mPPases have the full set of important residues and, surprisingly, are regulated by Na+ and K+ ions. These enzymes are mainly of bacterial origin.