Classification and inventory management of abnormal demand items

The main objective of the study is to form a framework that provides tools to recognise and classify items whose demand is not smooth but varies highly on size and/or frequency. The framework will then be combined with two other classification methods in order to form a three-dimensional classification model. Forecasting and inventory control of these abnormal demand items is difficult. Therefore another object of this study is to find out which statistical forecasting method is most suitable for forecasting of abnormal demand items. The accuracy of different methods is measured by comparing the forecast to the actual demand. Moreover, the study also aims at finding proper alternatives to the inventory control of abnormal demand items. The study is quantitative and the methodology is a case study. The research methods consist of theory, numerical data, current state analysis and testing of the framework in case company. The results of the study show that the framework makes it possible to recognise and classify the abnormal demand items. It is also noticed that the inventory performance of abnormal demand items differs significantly from the performance of smoothly demanded items. This makes the recognition of abnormal demand items very important.

A three dimensional study of heat transfer in a supercritical circulating fluidized bed combustor

From the boiler design point of view, it is imperative to know and understand the operation of the boiler. Since comprehensive measurement of a large furnace is impossible, the furnace can be modeled in order to study its behavior and phenomena. This requires the used model to be validated to correspond with the physical furnace behavior. In this thesis, a three dimensional furnace model is validated to match a bituminous coal utilizing, supercritical once-through circulating fluidized bed combustor based on measurement data. The validated model is used for analyzing the furnace heat transfer. Other heat transfer analysis methods are energy balance method based on tube surface temperature measurements and a method based on measured temperature difference between the tube crest and the fin. The latter method was developed in the thesis using Fluent-software. In the theory part, literature is reviewed and the fundamental aspects of circulating fluidized bed are discussed. These aspects are solid particle behavior in fluidization known as hydrodynamics, behavior of fuel and combustion and heat transfer. Fundamental aspects of modeling are also presented.

Circular Spectropolarimetric Studies of DQ White Dwarfs

This thesis summarizes studies of a class of white dwarfs (WDs) called DQ WDs. White dwarfs are the remnants of ordinary stars like our Sun that have run out of nuclear fuel. WDs are classified according to the composition of their atmosphere and DQ WDs have an atmosphere made of helium and carbon. The carbon comes in either atomic or molecular form and in some cases the strong spectral absorption features cover the entire optical wavelength region. The research presented here utilizes spectropolarimetry, which is an observational technique that combines spectroscopy and polarization. Separately these allow to study the composition of a target and the inhomogeneous distribution of matter in the target. Put together they form a powerful tool to probe the physical properties in the atmosphere of a star. It is espacially good for detecting magnetic fields. The papers in this thesis describe efforts to do a survey of DQ white dwarfs with spectropolarimetry in order to search for magnetic fields in them. Paper I describes the discovery of a new magnetic cool DQ white dwarf, GJ841B. Initial modeling of molecular features on DQ WDs showed inconsistencies with observations. The first possible solution to this problem was stellar spots on these WDs. To investigate the matter, two DQ WDs were monitored for photometric variability that could arise from the presence of such spots. Paper II summarizes this short campaign and reports the negative results. Paper III reports observations of the rest of the objects in our survey. The paper includes the discovery of polarization from another cool DQ white dwarf, bringing the total of known magnetic cool DQs to three. Unfortunately the model used in this thesis cannot, in its present state, be used to model these objects nor are the observations of high enough spectroscopic resolution to do so.

Adaptive Markov chain Monte Carlo and Bayesian filtering for state space models

This thesis is concerned with the state and parameter estimation in state space models. The estimation of states and parameters is an important task when mathematical modeling is applied to many different application areas such as the global positioning systems, target tracking, navigation, brain imaging, spread of infectious diseases, biological processes, telecommunications, audio signal processing, stochastic optimal control, machine learning, and physical systems. In Bayesian settings, the estimation of states or parameters amounts to computation of the posterior probability density function. Except for a very restricted number of models, it is impossible to compute this density function in a closed form. Hence, we need approximation methods. A state estimation problem involves estimating the states (latent variables) that are not directly observed in the output of the system. In this thesis, we use the Kalman filter, extended Kalman filter, Gauss–Hermite filters, and particle filters to estimate the states based on available measurements. Among these filters, particle filters are numerical methods for approximating the filtering distributions of non-linear non-Gaussian state space models via Monte Carlo. The performance of a particle filter heavily depends on the chosen importance distribution. For instance, inappropriate choice of the importance distribution can lead to the failure of convergence of the particle filter algorithm. In this thesis, we analyze the theoretical Lᵖ particle filter convergence with general importance distributions, where p ≥2 is an integer. A parameter estimation problem is considered with inferring the model parameters from measurements. For high-dimensional complex models, estimation of parameters can be done by Markov chain Monte Carlo (MCMC) methods. In its operation, the MCMC method requires the unnormalized posterior distribution of the parameters and a proposal distribution. In this thesis, we show how the posterior density function of the parameters of a state space model can be computed by filtering based methods, where the states are integrated out. This type of computation is then applied to estimate parameters of stochastic differential equations. Furthermore, we compute the partial derivatives of the log-posterior density function and use the hybrid Monte Carlo and scaled conjugate gradient methods to infer the parameters of stochastic differential equations. The computational efficiency of MCMC methods is highly depend on the chosen proposal distribution. A commonly used proposal distribution is Gaussian. In this kind of proposal, the covariance matrix must be well tuned. To tune it, adaptive MCMC methods can be used. In this thesis, we propose a new way of updating the covariance matrix using the variational Bayesian adaptive Kalman filter algorithm.

Three-dimensional modeling of biomass fuel flow in a circulating fluidized bed furnace

The reduction of greenhouse gas emissions in the European Union promotes the combustion of biomass rather than fossil fuels in energy production. Circulating fluidized bed (CFB) combustion offers a simple, flexible and efficient way to utilize untreated biomass in a large scale. CFB furnaces are modeled in order to understand their operation better and to help in the design of new furnaces. Therefore, physically accurate models are needed to describe the heavily coupled multiphase flow, reactions and heat transfer inside the furnace. This thesis presents a new model for the fuel flow inside the CFB furnace, which acknowledges the physical properties of the fuel and the multiphase flow phenomena inside the furnace. This model is applied with special interest in the firing of untreated biomass. An experimental method is utilized to characterize gas-fuel drag force relations. This characteristic drag force approach is developed into a gas-fuel drag force model suitable for irregular, non-spherical biomass particles and applied together with the new fuel flow model in the modeling of a large-scale CFB furnace. The model results are physically valid and achieve very good correspondence with the measurement results from large-scale CFB furnace firing biomass. With the methods and models presented in this work, the fuel flow field inside a circulating fluidized bed furnace can be modeled with better accuracy and more efficiently than in previous studies with a three-dimensional holistic model frame.

APROS code benchmarking inboiling water reactor accident analyses

Diplomityö käsittelee kiehutusvesilaitosten transienttien ja onnettomuuksien analysointia APROS-ohjelmiston avulla. Työ on tehty Teollisuuden Voima Oy:n (TVO) Olkiluoto 1 ja 2 laitosyksiköiden mallin pohjalta. Raportissa esitetään ohjelmiston käyttämiä yhtälöitäja laskentamalleja yleisellä tasolla. Työssä esitellään laitoksen yleispiirteet turvallisuustoimintoineen ja kuvataan ohjelmaan suureksi osaksi aiemmin luotua laskentamallia. Työssä on luetteloitu voimassa olevatlisensiointianalyysit, joiden joukosta on valittu laskentatapauksia ohjelmiston suorituskyvyn arviointia varten. Lisäksi työhön on valittu laskentatapauksia muilla kuin lisensointiin käytetyillä ohjelmilla lasketuista analyyseistä. Lisäksi on suoritettu vertailulaskuja konservatiivisen ja realistisen mallin erojen esille saamiseksi. Laskentatapauksia ovat mm. ylipainetransientti, jäähdytteen menetysonnettomuus ja oletettavissa oleva käyttöhäiriö, jossa pikasulku ei toimi (ATWS). Diplomityön edetessä laitosmallia on kehitetty edelleen lisäämällä joitakin järjestelmiä ja tarkentamalla joidenkin komponenttien kuvausta. Työssä ilmeni, että APROS soveltuu jäähdytteenmenetysonnettomuuden ja suojarakennuksen yhtäaikaiseen analyysiin. APROS.n vaste nopeisiin transientteihin jäi kuitenkin vertailutasosta. Tämän työn perusteella APROS-mallia kehitys jatkuu edelleen siten, että se soveltuisi entistä paremmin myös nopeiden transienttien ja ATWS-tilanteiden kuvaamiseen. Työssä olevaa lisensointianalyysien kuvausta tullaan käyttämään hyväksi selvitettäessä laitoksen turvallisuuden väliarviossa tarvittavien analyysien määrää ja laatua. Nyt saatuja kokemuksia voidaan hyödyntää myös mahdollisen kolmiulotteisen sydänmallin hankinnassa APROS-ohjelmistoon. Tässä diplomityössä esitettyjä parannuksia voidaan käyttää hyväksi SAFIRtutkimusohjelman hankkeiden suunnittelussa.

Ohutlevy-yrityksen mekaanisen valmistuksen tehostaminen

Diplomityön tavoitteena on tehostaa ohutlevytuotteita valmistavan yrityksen toimintaa ja parantaa tuotannon ohjattavuutta. Tuotannon tehostamisessa keskitytään minimoimaan asetusajat, pienentämään eräkokoja ja investoimaan valmistusta helpottaviin työkoneisiin tai -laitteisiin. Tuotannon ohjattavuutta kehitetään helpottamalla visuaalista seurantaa, layout-muutoksilla ja FiFo-ohjauksen käyttöönotolla. Kaikilla kehitystoimenpiteillä pyritään lyhentämään tuotannon läpimenoaikaa ja vähentämään keskeneräisen tuotannon määrää. Tavoitteena on luoda pohja Lean-valmistukselle. Kehitystoimenpiteet keskitetään useimmiten pullonkauloiksi muodostuville osastoille. Kapeikkojen avaamisessa hyödynnetään CIM-projektin mukaisesti tehtäviä investointeja. Uudella robottisärmäysyksiköllä mahdollistetaan litistäminen ja särmääminen yhdellä asetuksella. Kokoonpano-osaston sijaintia muutettiin ja osaston layoutista tehtiin linjamainen. Tuotannonohjauksen kehittämiseksi luotiin yksinkertainen kolmen askeleen kehitysmalli.

Sisäisen viestinnän rooli uudistumiskyvyn johtamisessa. Case: ProAgria-yhtymä

Tutkielmassa selvitettiin sisäisen viestinnän roolia uudistumiskyvyn johtamisessa. Tulokseksi saatiin malli, jossa on uudella tavalla yhdistetty uudistumiskyky ja siihen vaikuttava sisäinen viestintä. Tutkielmaan haettiin empiiristä kosketuspintaa ProAgria-yhtymästä case-organisaationa. Tutkimusaineisto koostuu yhteensä 20 johtajan ja viestinnästä vastaavan haastattelusta. Kaaoksen, merkityksenluonnin, kulttuurin ja uskomusjärjestelmien mukaanotto tarkasteluun lisää ymmärrystä pohdittaessa ongelmia, joita tietojohtaminen kohtaa. Nämä edellytykset ja myös häiriötekijät nimettiin tutkielmassa suostutteluprosessiksi ja havahduttamisprosessiksi. Tutkielmassa osoitettiin myös areenoiden merkityssuostuttelu- ja havahduttamisprosessien edistäjänä.

Henkilöstöjohtamisen yhteys työuupumukseen

Tutkielmassa selvitettiin digi-aikuisopiskelijoiden työuupumuksen yleisyyttä ja syitä sen syntyyn. Tutkittujen kokemuksia lähestyttiin kolmeportaisen organisaatiomallin kautta. Kohderyhmä muodosti materiaaliltaan kirjavan otoksen erilaisista työympäristöistä ja työtehtävistä. Koko tiivistelmä on luettavissa tutkielman alkusivuilta. 

Organisaation sisäisen tiedonkulun kehittäminen tietojohtamisen ja yhteisöviestinnän menetelmin

Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää mitkä ovat tiedonkäsittelyn haasteet organisaation eri toimintaympäristöissä. Tutkimuksen teoreettisina lähtökohtina ovat tietojohtamisen kolmiulotteinen organisaatiomalli sekä dissipatiivisen ja integroivan viestinnän kehikko. Tutkimuksen käytännönläheisessä osassa tarkastellaan kohdeorganisaation tiedonkulun nykytilaa ja haasteita eri osastoilla. Lisäksi kartoitetaan,mitä tiedonvaihdon välineitä käytetään sekä minkälaisia liikkumista helpottaviaja mahdollistavia tekijöitä eri toimintaympäristöissä ilmenee. Havaituista teemoista luotiin kaksi kuviota, jotka kuvaavat nyky- ja tavoitetilaa kolmiulotteisessa organisaatiossa. Viestinnän näkökulmasta havaintoja luokiteltiin organisaatioviestinnän kaksoisfunktion, laadullisten ominaisuuksien kehyksessä. Lisäksi jaoteltiin, mitä dissipatiivisen ja integroivan viestinnän elementtejä nousi esiin. Nykykäytännöistä löytyneitä elementtejä verrattiin tavoitetilaan. Kohdeorganisaation tarkastelu kolmiulotteisen organisaation ja viestinnän teorioiden pohjalta nosti esiin samansuuntaisia tuloksia. Kehitystarpeiden tunnistaminen mahdollistaa sisäisen viestinnän kehittämisen, minkäjälkeen viestintää tällä hetkellä haittaavat elementit voivat muuttua sitä tukeviksi.

Trimmerin kapasiteetin kasvattaminen dynamiikan mallinnuksen avulla

Työn tavoitteena oli kasvattaa sahan dimensiolaitoksella käytettävän trimmerin rakenteellista kapasiteettia. Tavoitteeseen pyrittiin modernisoimalla trimmerin teräyksikköä käyttävää toimilaite ja teräyksikön säätö dynamiikan mallinnuksen avulla. Trimmerin teräyksikön dynamiikka mallinnettiin MATLAB-matematiikkaohjelmistolla kaksiulotteisena kinematiikkamallina ja kolmeulotteisena kinetiikkamallina. Dynamiikkamallien tulosten perusteella valittin teräyksikköä käyttävä toimilaite komponentteineen. Kinetiikkamalliin mallinnettiin trimmeriä käyttävä hydraulipiiri valittuine komponentteineen keskittyneiden paineiden ja puoliempiirisen mallinnuksen periaatteita käyttäen. Teräyksikön työkiertoa säätämään mallinnettiin suljettu takaisinkytketty säätöpiiri. Tuloksien perusteella valittiin optimaalinen toimilaitteen asemointigeometria ja todettiin mallinnetun järjestelmän täyttävän asetetut vaatimukset. Järjestelmää testattiin muuttamalla jarjestelman parametreja ja tutkimalla muutosten vaikutuksia jarjestelman toimintaan. Lisaksi tutkittiin lyhyesti terayksikon rakenteen keventamisen vaikutuksia.

Sisäinen tulosraportointi tietojohtamisen näkökulmasta. Case: Elcoteq Network Oyj

Tutkielman tarkoituksena oli tutkia, mitkä tekijät vaikuttavat sisäisen laskennan tulostiedon oikeellisuuteen ja miten tietojohtamisen keinoin voidaan taata yhteensopivuus ulkoisen ja sisäisen laskentatiedon välillä. Tekijöiden tunnistamisen ja huomioonottamisen kautta voidaan kehittää organisaation tietämystä ja suorituskykyä. Tutkimus oli empiirinen ja kuvaileva tapaustutkimus. Kvalitatiivista aineistoa kerättiin pääasiassa kyselylomakkeen, havainto -ja dokumenttiaineiston avulla. Aineisto analysoitiin teemoittelun avulla. Laskentaorganisaatioissa havaittiin mekaanisen ja orgaanisen tietopääomaympäristön piirteitä, jotka asettavat tiedon välitykselle,vuorovaikutukselle ja tietämyksen kehittymiselle omat rajoitteensa. Laskentaorganisaatioiden toimintaa ohjasivat mekaaniselle ympäristölle tyypilliset vastuu - ja raportointisuhteet, aikataulut ja raportointikäytännöt. Raportointijärjestelmään tarvittaisiin lisäkoulutusta, tiedon vertailtavuuteen ja tiedon oikeellisuuden takaamiseen lisää työvälineitä. Tiedon välittämistä ja kommunikointia pitäisi tehostaa aktiivisemmalla sähköisellä viestinnällä, mutta myös monipuolisemmalla viestintäkanavien käytöllä. Laskentaorganisaatioiden toimintaympäristössä havaittiin orgaanisen tietopääomaympäristön piirteitä, mikä edellyttäisi dialogia tukevien teknologioiden ja toimintatapojen tehokkaampaa käyttöä. Haasteena on maantieteellisen etäisyyden aiheuttamat rajoitteet sekä toiminnan mekaaninen luonne. Uutta konseptia käyttöönotettaessa keskustelut ja vuorovaikutus tukivat mallin kehittämistä ja käytännön sisäistämistä osaksi organisaation tietämystä. Viestintäkanavien käytön tehostamisella voitaisiin edesauttaa tiedon välittymistä. Tietämyksen ja suorituskyvyn kehittäminen laskentaorganisaatioissa edellyttää kuitenkin vuorovaikutteisuuden ja dialogin tukemista.

Organisaation strategian mukainen uudistumiskyky case: KM-factor -mittaus Itäisessä tullipiirissä

Tutkielman tarkoituksena on tutkia case-organisaationa toimivan Itäisen tullipiirin strategista uudistumiskykyä. Minkälaiset lähtökohdat organisaatiolla on kohdata tulevaisuuden haasteet omassa toimintaympäristössään ja minkälaisia esteitä uudistumiselle löytyy? Pärjätäkseen kiristyvässä kilpailussa on uudistumiseen vaikuttavien tekijöiden, kuten osaamisen, tiedon kulun, johtamisen ja suhteiden tunnistaminen ja hyödyntäminen ensiarvoisen tärkeää myös julkishallinnon organisaatioille. Tässä tutkielmassa uudistumiskykyä tarkastellaan kolmiulotteisen organisaatiomallin (mekaaninen, orgaaninen ja dynaaminen) valossa ja kehittämistoimien lähtökohtana pidetään organisaation omaa strategista fokusta. Tutkimus- ja tiedonkeruumenetelminä käytetään kvantitatiiviseksi luokiteltavaa, sähköisessä muodossa tehtävää KM-factor -kyselyä ja kvalitatiivista teemahaastattelua. Tutkimustulokset antavat strategisesti tärkeää tietoa case-organisaation nykytilasta; sen heikkouksista ja vahvuuksista. Tulosten perusteella organisaation toimintatapa on melko yhtenäinen ja strategisen fokuksensa, eli orgaanisen toimintaympäristön vaatimusten mukainen. Kehittämistoimia tulee kuitenkin kohdentaa erityisesti henkilöstön strategian mukaisen osaamisen ja esimiesten tiedon kulun lisäämiseen sekä yleisesti työmotivaatiotason nostamiseen koko kohdeorganisaatiossa. Organisaatiossa on luotava käytäntöjä, jotka tukevat avoimen tiedon kulun ilmapiiriä ja dialogimaista kommunikointia, jotta organisaation uudistumiskyky yhtenäisenä systeeminä parantuisi entisestään.

Kohti dynaamista organisaatioviestintää ja organisaatiota – teoreettinen synteesi

Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, mitä on dynaaminen organisaatio- viestintä, minkälaisesta maailmankuvasta se ponnistaa ja mitä yhtymä- kohtia sillä on tietojohtamisen kolmiulotteiseen organisaatiomalliin. Tutkimus on teoreettinen synteesi, jonka avulla on tarkoitus löytää myös käytännön menetelmiä, joilla voidaan tukea dynaamista organisaatio- viestintää, organisaation dynaamisuutta sekä itseuudistumista. Tutkimuksen teoreettisina lähtökohtina ovat Pekka Aulan dynaamisen organisaatioviestinnän teoria sekä pääasiassa Pirjo Ståhlen luoma kolmiulotteinen organisaatiomalli ja siihen liittyvä itseuudistuvien systeemien teoriaehdotus. Tutkimuksen käytännönläheisessä osassa analysoidaan suomalaisia organisaatioviestinnän oppikirjoja dynaamisen organisaatioviestinnän teorian valossa. Lopuksi muodostetaan malli, joka tukee dynaamista organisaatioviestintää ja organisaatiota. Tutkimus osoittaa, että useiden teoreetikoiden mielestä organisaatioiden pitäisi luopua vanhentuneista organisaatiorakenteistaan ja kehittää työympäristöjään nostamalla inhimilliset voimavarat ensisijaisiksi sekä keskittymällä työntekijöiden välisen vuorovaikutuksen, tiedon sekä informaation vaihtoon.

Computational methods for tactical simulations

Tämä taktiikan tutkimus keskittyy tietokoneavusteisen simuloinnin laskennallisiin menetelmiin, joita voidaan käyttää taktisen tason sotapeleissä. Työn tärkeimmät tuotokset ovat laskennalliset mallit todennäköisyyspohjaisen analyysin mahdollistaviin taktisen tason taistelusimulaattoreihin, joita voidaan käyttää vertailevaan analyysiin joukkue-prikaatitason tarkastelutilanteissa. Laskentamallit keskittyvät vaikuttamiseen. Mallit liittyvät vahingoittavan osuman todennäköisyyteen, jonka perusteella vaikutus joukossa on mallinnettu tilakoneina ja Markovin ketjuina. Edelleen näiden tulokset siirretään tapahtumapuuanalyysiin operaation onnistumisen todennäköisyyden osalta. Pienimmän laskentayksikön mallinnustaso on joukkue- tai ryhmätasolla, jotta laskenta-aika prikaatitason sotapelitarkasteluissa pysyisi riittävän lyhyenä samalla, kun tulokset ovat riittävän tarkkoja suomalaiseen maastoon. Joukkueiden mies- ja asejärjestelmävahvuudet ovat jakaumamuodossa, eivätkä yksittäisiä lukuja. Simuloinnin integroinnissa voidaan käyttää asejärjestelmäkohtaisia predictor corrector –parametreja, mikä mahdollistaa aika-askelta lyhytaikaisempien taistelukentän ilmiöiden mallintamisen. Asemallien pohjana ovat aiemmat tutkimukset ja kenttäkokeet, joista osa kuuluu tähän väitöstutkimukseen. Laskentamallien ohjelmoitavuus ja käytettävyys osana simulointityökalua on osoitettu tekijän johtaman tutkijaryhmän ohjelmoiman ”Sandis”- taistelusimulointiohjelmiston avulla, jota on kehitetty ja käytetty Puolustusvoimien Teknillisessä Tutkimuslaitoksessa. Sandikseen on ohjelmoitu karttakäyttöliittymä ja taistelun kulkua simuloivia laskennallisia malleja. Käyttäjä tai käyttäjäryhmä tekee taktiset päätökset ja syöttää nämä karttakäyttöliittymän avulla simulointiin, jonka tuloksena saadaan kunkin joukkuetason peliyksikön tappioiden jakauma, keskimääräisten tappioiden osalta kunkin asejärjestelmän aiheuttamat tappiot kuhunkin maaliin, ammuskulutus ja radioyhteydet ja niiden tila sekä haavoittuneiden evakuointi-tilanne joukkuetasolta evakuointisairaalaan asti. Tutkimuksen keskeisiä tuloksia (kontribuutio) ovat 1) uusi prikaatitason sotapelitilanteiden laskentamalli, jonka pienin yksikkö on joukkue tai ryhmä; 2) joukon murtumispisteen määritys tappioiden ja haavoittuneiden evakuointiin sitoutuvien taistelijoiden avulla; 3) todennäköisyyspohjaisen riskianalyysin käyttömahdollisuus vertailevassa tutkimuksessa sekä 4) kokeellisesti testatut tulen vaikutusmallit ja 5) toimivat integrointiratkaisut. Työ rajataan maavoimien taistelun joukkuetason todennäköisyysjakaumat luovaan laskentamalliin, kenttälääkinnän malliin ja epäsuoran tulen malliin integrointimenetelmineen sekä niiden antamien tulosten sovellettavuuteen. Ilmasta ja mereltä maahan -asevaikutusta voidaan tarkastella, mutta ei ilma- ja meritaistelua. Menetelmiä soveltavan Sandis -ohjelmiston malleja, käyttötapaa ja ohjelmistotekniikkaa kehitetään edelleen. Merkittäviä jatkotutkimuskohteita mallinnukseen osalta ovat muun muassa kaupunkitaistelu, vaunujen kaksintaistelu ja maaston vaikutus tykistön tuleen sekä materiaalikulutuksen arviointi.