Adaptive Dynamics of Resource Specialization

Ecological specialization in resource utilization has various facades ranging from nutritional resources via host use of parasites or phytophagous insects to local adaptation in different habitats. Therefore, the evolution of specialization affects the evolution of most other traits, which makes it one of the core issues in the theory of evolution. Hence, the evolution of specialization has gained enormous amounts of research interest, starting already from Darwin’s Origin of species in 1859. Vast majority of the theoretical studies has, however, focused on the mathematically most simple case with well-mixed populations and equilibrium dynamics. This thesis explores the possibilities to extend the evolutionary analysis of resource usage to spatially heterogeneous metapopulation models and to models with non-equilibrium dynamics. These extensions are enabled by the recent advances in the field of adaptive dynamics, which allows for a mechanistic derivation of the invasion-fitness function based on the ecological dynamics. In the evolutionary analyses, special focus is set to the case with two substitutable renewable resources. In this case, the most striking questions are, whether a generalist species is able to coexist with the two specialist species, and can such trimorphic coexistence be attained through natural selection starting from a monomorphic population. This is shown possible both due to spatial heterogeneity and due to non-equilibrium dynamics. In addition, it is shown that chaotic dynamics may sometimes inflict evolutionary suicide or cyclic evolutionary dynamics. Moreover, the relations between various ecological parameters and evolutionary dynamics are investigated. Especially, the relation between specialization and dispersal propensity turns out to be counter-intuitively non-monotonous. This observation served as inspiration to the analysis of joint evolution of dispersal and specialization, which may provide the most natural explanation to the observed coexistence of specialist and generalist species.

Konsernin yksiköiden välinen yhteistyö: erikoistumisen vaikutukset materiaalinkäyttöön

Diplomityö tehtiin Suomessa toimivaan metalliteollisuusalan konserniin. Tutkimuksen päämääränä oli selvittää yksiköiden tuotannollisen erikoistumisen avulla saavutettavia materiaali- ja kustannussäästöjä. Samalla haluttiin kartoittaa yksiköiden välisen yhteistyön nykytilaa, sen ongelmia ja mahdollisuuksia. Teoreettisena lähestymistapana yhteistyön osalta käytettiin yritysten välistä verkostoitumista. Erikoistumista käsittelevässä teoriaosuudessa asiaa tutkittiindifferoinnin näkökulmasta. Tietoja hankittiin haastattelemalla, tutkimalla toimintaprosesseja ja nykyistä materiaalinkäyttöä. Tutkimus näytti toteen johdon oletuksen siitä, että yksiköiden erikoistuessa saavutettaisiin mittavia kustannussäästöjä. Yksiköt eivät ole tällä hetkellä erikoistuneita, ja niiden välisen yhteistyön kehittäminen on vasta aluillaan. Yhteistyön suurimpana ongelmana on yksiköiden keskinäinen kilpailutilanne. Huomionarvoista on se, että tutkimuksen kohteena olleet yhteistyö ja erikoistuminen tukevat toisiaan.

A Graphical Pattern Editor for Java Frameworks

Ohjelmistojen uudelleenkäyttö on hyvin tärkeä käsite ohjelmistotekniikan alueella.Ohjelmistojen uudelleenkäyttötekniikat parantavat ohjelmistokehitysprosessin laatua. Yleisiä ratkaisuja sekä ohjelmiston suunnittelun että arkkitehtuurin uudelleenkäyttöön ovat olio-ohjelmointi ja sovelluskehykset. Tähän asti ei ole ollut olemassa yleisiä tapoja sovelluskehysten erikoistamiseen. Monet nykyääntunnetuista sovelluskehyksistä ovat hyvin suuria ja mutkikkaita. Tällaisten sovelluskehyksien käyttö on monimutkaista myös kokeneille ohjelmoijille. Hyvin dokumentoidut uudelleenkäytettävät sovelluskehyksen rajapinnat parantavat kehyksen käytettävyyttä ja tehostavat myös erikoistamisprosessiakin sovelluskehyksen käyttäjille. Sovelluskehyseditori (framework editor, JavaFrames) on prototyyppityökalu, jota voidaan käyttää yksinkertaistamaan sovelluskehyksen käyttöä. Perusajatus JavaFrames lähestymistavassa ovat erikoistamismallit, joita käytetään kuvamaan sovelluskehyksen uudelleenkäytettäviä rajapintoja. Näihin malleihin perustuen JavaFrames tarjoaa automaattisen lähdekoodi generaattorin, dokumentoinninja arkkitehtuurisääntöjen tarkistuksen. Tämä opinnäyte koskee graafisen mallieditorin kehittämistä JavaFrames ympäristöön. Työssä on laadittu työkalu,jonka avulla voidaan esittää graafisesti erikoistamismalli. Editori sallii uusien mallien luomisen, vanhojen käyttämättä olevien poistamisen, kuten myös yhteyksien lisäämisen mallien välille. Tällainen graafinen tuki JavaFrames ympäristöönvoi huomattavasti yksinkertaistaa sen käyttöä ja tehdä sovellusten kehittämisprosessista joustavamman.

Perusteollisuus muuttuvassa toimintaympäristössä 2000-2030: Teknologiset kehitysmahdollisuudet

The aim of the study is to consider the technology potential in Finnish basic industry and the factors affecting it. Especially the need of research and development investments and their relation to different growth scenarios are evaluated. In basic industry the expected technological change is slow, as compared to the advancement in growth firms. On the other hand, it is possible for the basic industry to utilize progress of information technology and biotechnology when developing its own products and processes. The increase of energy intensiveness is essential trend with an impact on the nature of industrial development in the longrun. The integration process to global markets requires companies to find better investment projects. The adaptation happens partly throught specialization, which means that mergers and spin-offs will continue. On the other hand, better return for capital can be sought by shifting the focus towards research and development investments. This naturally means also a higher risk level.

Novel Robot Solutions for Carrying out Field Joint Welding and Machining in the Assembly of the Vacuum Vessel of ITER

It is necessary to use highly specialized robots in ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) both in the manufacturing and maintenance of the reactor due to a demanding environment. The sectors of the ITER vacuum vessel (VV) require more stringent tolerances than normally expected for the size of the structure involved. VV consists of nine sectors that are to be welded together. The vacuum vessel has a toroidal chamber structure. The task of the designed robot is to carry the welding apparatus along a path with a stringent tolerance during the assembly operation. In addition to the initial vacuum vessel assembly, after a limited running period, sectors need to be replaced for repair. Mechanisms with closed-loop kinematic chains are used in the design of robots in this work. One version is a purely parallel manipulator and another is a hybrid manipulator where the parallel and serial structures are combined. Traditional industrial robots that generally have the links actuated in series are inherently not very rigid and have poor dynamic performance in high speed and high dynamic loading conditions. Compared with open chain manipulators, parallel manipulators have high stiffness, high accuracy and a high force/torque capacity in a reduced workspace. Parallel manipulators have a mechanical architecture where all of the links are connected to the base and to the end-effector of the robot. The purpose of this thesis is to develop special parallel robots for the assembly, machining and repairing of the VV of the ITER. The process of the assembly and machining of the vacuum vessel needs a special robot. By studying the structure of the vacuum vessel, two novel parallel robots were designed and built; they have six and ten degrees of freedom driven by hydraulic cylinders and electrical servo motors. Kinematic models for the proposed robots were defined and two prototypes built. Experiments for machine cutting and laser welding with the 6-DOF robot were carried out. It was demonstrated that the parallel robots are capable of holding all necessary machining tools and welding end-effectors in all positions accurately and stably inside the vacuum vessel sector. The kinematic models appeared to be complex especially in the case of the 10-DOF robot because of its redundant structure. Multibody dynamics simulations were carried out, ensuring sufficient stiffness during the robot motion. The entire design and testing processes of the robots appeared to be complex tasks due to the high specialization of the manufacturing technology needed in the ITER reactor, while the results demonstrate the applicability of the proposed solutions quite well. The results offer not only devices but also a methodology for the assembly and repair of ITER by means of parallel robots.

Sustaining competitive advantage in changing environment: Case small and medium sized sawmills

The aim of this study is to examine how small and medium sized (SME) sawmills sustain their competitive advantage in the changing environment. Firstly, this study researches what changes affect SME sawmills’ competitiveness and what factors construct their competitive advantage. Secondly, this study examines how SME sawmills sustain their competitive advantage in the future and how agile and flexible they are. The theoretical part of this study represents the existing literature related to changes and competitive advantage in changing situations. The empirical part was executed as a qualitative research and it consists of thematic interviews with two SME sawmills. The results of the study indicate that several change factors affect the competitiveness of SME sawmills and therefore it is crucial to be alert on them. SME sawmills sustain their competitive advantage in the future by specialization and by being agile.

Katsaus lisäävän valmistuksen (aka 3D-tulostus) mahdollisuuksiin ja kustannuksiin metallisten tuotteiden valmistuksessa: Case jauhepetitekniikka

Suurelle yleisölle lisäävä valmistustekniikka eli ns. 3D-tulostustekniikka näyttäytyy lehtien otsikoissa ja artikkeleissa esiin pulpahtavana ”muotiaiheena”, mutta sekä muovien 3D-tulostustekniikka että metallienkin vastaava valmistustekniikka on ollut olemassa maailmalla ja Suomessa 80-luvun puolivälistä alkaen. Yhdysvalloissa ja Saksassa tekniikkaa käytetään valmistavassa teollisuudessa toiminnallisten osien tuotannossa. Esimerkiksi lentokoneen suihkumoottorien osia ja lääketieteellisiä välineitä tehdään metallijauheesta lisäävän valmistuksen avulla. Itse asiassa eräs menetelmä metalliesineiden valmistamiseksi lasersäteen avulla keksittiin Suomessa ja sitä myös kehiteltiin täällä, mutta teollisuudenala lähti aikanaan nousuun Saksassa. Lisäävä valmistus on tällä hetkellä maailmanlaajuisesti eräs kiinnostavista tuotantotekniikoista, jonka uskotaan muuttavan monia asioita tuotteiden suunnittelussa, toiminnoissa ja valmistuksessa. Tämä tekniikka ei kiinnosta pelkästään valmistavaa teollisuutta, vaan tietotekniikan, lääketieteen, koruvalmistuksen ja muotoilun osaajat sekä uusien liiketoimintamallien kehittäjät ja logistiikka operaattorit ovat teknologiasta kiinnostuneita. Suomelle 3D-tulostustekniikka on suuri mahdollisuus, sillä maassamme on vahva teollinen tieto- ja viestintätekniikkaosaaminen sekä lisäksi olemme maassamme erikoistuneet varsin vaativien teollisiin laitteiden valmistukseen. Eräät suurimmista mahdollisuuksista tällä tekniikalla ovat toimitusketjuihin liittyvät muutokset. Uutta on, että pienetkin yritykset ja organisaatiot voivat soveltaa tätä tekniikkaa valmistuksessa ja jopa kehitellä täysin uusia tuotteita. On myös arvioitu, että lisäävän valmistuksen merkitys valmistustapoihin ja toimitusketjuihin voi olla suurempi kuin koskaan aikaisemmin minkään teknologisen uudistuksen kohdalla. Lisäävästä valmistuksesta usein puhutaankin kolmantena teollisena vallankumouksena juuri tämän takia. 3D-tulostuksen kustannuksia tarkasteltaessa on tärkeätä huomata että vain sulatetun jauheen määrä ratkaisee, ei käytettävän geometrian monimutkaisuus. Tämä erottaa perinteisen ja lisäävän valmistuksen toisistaan. Perinteisesti kappaleen keventäminen on maksanut ”ylimääräistä”, kun taas lisäävässä valmistuksessa kappaleen keveys on jopa kustannusta alentava tekijä. Valmistettavan kappaleen korkeus on yksi kriittisimpiä kustannuksiin vaikuttavia tekijöitä. Tämän vuoksi useamman kappaleen valmistus yhdellä kertaa parantaa kannattavuutta huomattavasti. Samalla kertaa voi ja itse asiassa kannattaakin valmistaa keskenään erilaisia kappaleita. Perinteiset valmistustavat sen sijaan ovat nykyajan vaatimuksille liian hitaita; ne joustavat huonosti, kun kyseessä on pienet, asiakaslähtöiset erät. Trendi on globaalisti kohden yksilöllisiä asiakaslähtöisiä tuotteita, jolloin myös valmistustekniikoiden on oltava joustavia pysyäkseen näiden vaatimusten perässä. Lisäävä valmistus sopii erityisesti hyvin piensarjatuotantoon. Suuremmissa valmistuserissä kuitenkin perinteiset tekniikat ovat kustannustehokkaampia.

Tietojohtamista tukevan toiminnanohjausjärjestelmän vaatimuksia erityistoimialalla: tapaustutkimus eläinterveydenhuollon toimialalla

Veterinary Health Services are following in many areas the practices and medical direction of human medicine and health services. They are reaching for improved efficiency, quality and precision. Competitive position may be improved and productivity increased by specializing and focusing efforts at the practice. This thesis focuses in small animal practices and their needs for ERP (Enterprise Resource Planning) systems in Germany. As a result requirements for ERP solution supporting knowledge management in the small animal practice is presented. Veterinary Health Services is knowledge-intensive business, where written information and tacit knowledge is increasingly bound together with deepening expertise and specialization. Veterinarian is even legally obliged to develop and maintain her professional skills. The current ERP solutions concentrate in the treatment process of veterinary practice. Customer relationship management is left aside. As the competitive situation is getting tighter in veterinary services also the customer relationship management needs to get into the focus and interest to the wider network support in knowledge sharing should take steps forward. Taking into account the requirement of continuous development of professional skills ERP system at the veterinary practice should also be seen as knowledge management tool. It should provide the possibility to create, store, share and use knowledge. The study is conducted first by studying the AS-IS situation of ERP use and market in veterinary health services and then drawing the requirements of TO-BE situation by studying literature and the results of semi qualitative study conducted for German veterinary practices. A group of veterinarians were interviewed, market and network analysis was done and the understanding of market was deepened in two veterinary conferences in Germany. This theses work is requested by Finnish software company Finnish Net Solutions, which is the leading supplier of Veterinary Practice Management software in Finland. The company plans to expand to European market with Cloud based service. Target of the theses is to create understanding of the requirements of German veterinary market to develop ERP solution supporting Knowledge Management in Veterinary Practice.

ISA-standardien mukaisen tilintarkastusprosessin tehostaminen – evidenssiä Suomesta

Tilintarkastuksen sääntely on lisääntynyt merkittävästi 2000-luvulla. Samalla kilpailu on kiristynyt, tilintarkastuspalkkiot alentuneet ja raportointiaikataulut tiukentuneet. Näistä tekijöistä johtuen tilintarkastuksen tehostamiselle on tarvetta. Tämän tutkielman tavoitteena on selvittää ja tutkia, miten tilintarkastusprosessia voidaan tehostaa sekä arvioida eri tehostamiskeinojen käyttöarvoa punnitsemalla niiden mahdollisuuksia ja haasteita. Tutkielman empiirinen osa on toteutettu laadullisena tutkimuksena. Aineisto on kerätty haastattelemalla suomalaisia tilintarkastajia ja analyysimenetelmänä on käytetty teemoittelua. Empiirisessä osassa tutkitaan, miltä teoriasta löydettyjen tehostamiskeinojen käyttömahdollisuudet näyttävät käytännössä ja selvitetään, millä muilla keinoilla tilintarkastusprosessia voidaan tehostaa. Tutkimuksen perusteella tilintarkastuksen suunnitteluvaihetta voidaan tehostaa tilintarkastajien erikoistumisen, dokumentoinnin standardoinnin, sähköisen materiaalin tehokkaamman hyödyntämisen ja palvelukeskusten hyödyntämisen avulla. Toteutusvaihetta voidaan tehostaa näiden lisäksi big data -menetelmillä ja kontrollien tarkastuksella.

Keskisuurten tieliikenteen tavarankuljetusyritysten keskeisimmät menestystekijät

Tämän kandidaatintutkielman tarkoituksena on tarkastella suomalaista tieliikenteen tavarankuljetusalaa ja tällä toimialla menestymistä. Tutkielman päätavoitteena on selvittää, mitkä ovat keskisuurten tieliikenteen tavarankuljetusyritysten keskeisimmät menestykseen vaikuttavat tekijät. Tutkielma on rajattu koskemaan suomalaisia 20-50 henkilöä työllistäviä tieliikenteen tavarankuljetusyrityksiä. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisesti ja tutkimuksen aineisto kerättiin puolistrukturoidun teemahaastattelun avulla. Tutkielmassa haastateltiin viittä toimitusjohtajaa rajausten mukaisista yrityksistä. Tämän tutkielman tulosten mukaan keskisuurten tieliikenteen tavarankuljetusyritysten keskeisimmät menestystekijät ovat keskittyminen ja erikoistuminen. Erikoistumisella tarkoitetaan erikoistumista johonkin tiettyyn kuljetuslajiin. Keskittymisellä tarkoitetaan pitkäjänteistä keskittymistä arvoa luoviin toimintoihin sekä yrityksen harjoittamaan kuljetuslajiin. Muita yksittäisiä menestystekijöitä olivat muun muassa: kaluston tuottavuuden parantaminen, työntekijöiden tuottavuuden parantaminen, hyvä kustannusjohtaminen, asiakassuhteiden hyvä johtaminen ja pätevien työntekijöiden pitäminen yrityksessä. Tutkielman tuloksissa havaittiin myös, että yrityksen harjoittaman kuljetuslajin vaikutus liiketoiminnan menestykseen todennäköisesti kasvaa tulevaisuudessa kabotaasin vapauttamisen myötä. Tutkielman tulosten yleistettävyyteen on suhtauduttava kuitenkin kriittisesti tutkielman pienestä otoksesta johtuen.