Improving distributed simulation in a workstation environment

Technological development brings more and more complex systems to the consumer markets. The time required for bringing a new product to market is crucial for the competitive edge of a company. Simulation is used as a tool to model these products and their operation before actual live systems are built. The complexity of these systems can easily require large amounts of memory and computing power. Distributed simulation can be used to meet these demands. Distributed simulation has its problems. Diworse, a distributed simulation environment, was used in this study to analyze the different factors that affect the time required for the simulation of a system. Examples of these factors are the simulation algorithm, communication protocols, partitioning of the problem, distributionof the problem, capabilities of the computing and communications equipment and the external load. Offices offer vast amounts of unused capabilities in the formof idle workstations. The use of this computing power for distributed simulation requires the simulation to adapt to a changing load situation. This requires all or part of the simulation work to be removed from a workstation when the owner wishes to use the workstation again. If load balancing is not performed, the simulation suffers from the workstation's reduced performance, which also hampers the owner's work. Operation of load balancing in Diworse is studied and it is shown to perform better than no load balancing, as well as which different approaches for load balancing are discussed.

Integrating Socket Server to the Workstation Environment of Series 40 Platform

Shortening development times of mobile phones are also accelerating the development times of mobile phone software. New features and software components should be partially implemented and tested before the actual hardware is ready. This brings challenges to software development and testing environments, especially on the user interface side. New features should be able to be tested in an environment, which has a look and feel like a real phone. Simulation environments are used to model real mobile phones. This makes possible to execute software in a mobile phone that does not yet exist. The purpose of this thesis is to integrate Socket Server software component to Series 40 simulation environments on Linux and Windows platforms. Socket Server provides TCP/IP connectivity for applications. All other software and hardware components below Socket Server do not exist in simulation environments. The scope of this work is to clarify how that can be done without connectivity problems, including design, implementation and testing phases.

Interaktiivisen oppimisympäristön kehittäminen sähkötekniikan laboratoriotyöskentelyyn

Teklab is a manufacturer of electrical workstations. One major client group for the workstations is schools.Recently Teklab has started to concentrate on offering laboratory packages instead of single workstations. Laboratory packages include e.g. workstations, furniture, assembly and maintenance program. Teklab is looking for ideas to create more value for the laboratory package. One possibility is to design an educationalintroduction package to electric laboratories. In this thesis basic research isdone by studying the teaching methods in use today. Also modern education technology is presented. The thesis analyses different technologies for the laboratory introduction package. The technologies are analysed e.g. by applicability and feasibility. As a result of the work, the introduction has been done using an interactive presentation system. The presentation uses a software program and wireless student handsets designed by Dolphin Interactive. As a part of the work, also the recreation of the Teklab devices' instruction manuals has been started. For the future work, a digital learning object is under work, and a laboratory test is planned.

Uusien rajapintojen vaikutus Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin

Nokia TETRA –järjestelmä on digitaaliseen tekniikkaan pohjautuva radiopuhelinjärjestelmä, joka on tarkoitettu erityisvaatimuksia omaavien organisaatioiden ammattikäyttöön. Sen tyypillisiä käyttäjiä ovat erilaiset viranomaiset, kuten poliisi, palo- ja pelastuslaitos sekä rajavartiolaitos. Se perustuu avoimeen TETRA-standardiin, joka määrittelee tärkeimmät palvelut ja rajapinnat tiettyjen verkkoelementtien välillä. TETRA-järjestelmän käyttöpaikkatyöasemat ja palvelimet perustuvat kaikki samaan Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin. Käyttöpaikat tarjoavat tehokkaat toiminnot verkon operatiiviseen käyttöön ja hallintaan. Palvelimet puolestaan tarjoavat ohjelmointirajapintansa kautta kolmansille osapuolille mahdollisuuden luoda TETRA-järjestelmän palveluita käyttäviä sovelluksia. Työn tavoitteena oli tutkia uusien rajapintojen soveltuvuutta sekä selvittää niiden vaikutusta Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin. Ensin kartoitettiin nykyisen arkkitehtuurin ongelmat ja puutteet äänikommunikaatioon käytetyssä tiedonsiirrossa, ja äänikommunikaatiossa käyttäjään päin. Näiden ratkaisemiseksi tutkittiin uusia rajapinta-vaihtoehtoja. Parhaiten soveltuvista vaihtoehdoista muodostettiin ratkaisu, jonka vaikutus uuden sukupolven arkkitehtuuriin selvitettiin.

Interface Implementation for GPRS/PCU Software Testing with Emulators

Jatkuvasti lisääntyvä matkapuhelinten käyttäjien määrä, internetin kehittyminen yleiseksi tiedon ja viihteen lähteeksi on luonut tarpeen palvelulle liikkuvan työaseman liittämiseksi tietokoneverkkoihin. GPRS on uusi teknologia, joka tarjoaa olemassa olevia matka- puhelinverkkoja (esim. NMT ja GSM) nopeamman, tehokkaamman ja taloudellisemman liitynnän pakettidataverkkoihin, kuten internettiin ja intranetteihin. Tämän työn tavoitteena oli toteuttaa GPRS:n paketinohjausyksikön (Packet Control Unit, PCU) testauksessa tarvittavat viestintäajurit työasemaympristöön. Aidot matkapuhelinverkot ovat liian kalliita, eikä niistä saa tarvittavasti lokitulostuksia, jotta niitä voisi käyttää GPRS:n testauksessa ohjelmiston kehityksen alkuvaihessa. Tämän takia PCU-ohjelmiston testaus suoritetaan joustavammassa ja helpommin hallittavassa ympäristössä, joka ei aseta kovia reaaliaikavaatimuksia. Uusi toimintaympäristö ja yhteysmedia vaativat PCU:n ja muiden GPRS-verkon yksiköiden välisistä yhteyksistä huolehtivien ohjelman osien, viestintäajurien uuden toteutuksen. Tämän työn tuloksena syntyivät tarvittavien viestintäajurien työasemaversiot. Työssä tarkastellaan eri tiedonsiirtotapoja ja -protokollia testattavan ohjelmiston vaateiden, toteutetun ajurin ja testauksen kannalta. Työssä esitellään kunkin ajurin toteuttama rajapinta ja toteutuksen aste, eli mitkä toiminnot on toteutettu ja mitä on jätetty pois. Ajureiden rakenne ja toiminta selvitetään siltä osin, kuin se on oleellista ohjelman toiminnan kannalta.

Kolmen vapausasteen akseliston ohjaaminen mikroprosessorilla

Diplomityön tavoitteena on tehdä lasertyöasemalle liikkuva kolmen vapausasteen akselisto liikuttamaan laser-laitteiston skanneripäätä. Liikkeen tarkkuus ja tarkka toistettavuus ovat tärkeitä. Moottoreiden liikkeen nopeus sekä kiihdytys- ja jarrutusparametrien täytyy olla määriteltävissä jokaiselle moottorille erikseen. Kolmen vapausasteen akselisto muodostetaan käyttäen kolmea askelmoottoria ja lineaarivaihteistoa. Akselisto liikkuu vaaka-, pysty-, ja syvyyssuunnassa. Työssä kehitetään C-kielinen ohjelma käytettävälle prosessorille ja suunnitellaan ohjainkortti lopullista prototyyppiä varten. Moottoreiden ohjaus ja hallinta toteutetaan AT91S256-prosessorilla, jota ohjataan tietokoneen avulla RS-232 -väylää käyttäen. Vaatimuksena on myös mahdollisuus ohjata askelmoottorin sijasta servomoottoreita samalla ohjelmalla. Tietokoneen käyttöliittymä suunnitellaan erikseen.

Development a distributed simulation environment on a cluster of workstations

Simulation has traditionally been used for analyzing the behavior of complex real world problems. Even though only some features of the problems are considered, simulation time tends to become quite high even for common simulation problems. Parallel and distributed simulation is a viable technique for accelerating the simulations. The success of parallel simulation depends heavily on the combination of the simulation application, algorithm and message population in the simulation is sufficient, no additional delay is caused by this environment. In this thesis a conservative, parallel simulation algorithm is applied to the simulation of a cellular network application in a distributed workstation environment. This thesis presents a distributed simulation environment, Diworse, which is based on the use of networked workstations. The distributed environment is considered especially hard for conservative simulation algorithms due to the high cost of communication. In this thesis, however, the distributed environment is shown to be a viable alternative if the amount of communication is kept reasonable. Novel ideas of multiple message simulation and channel reduction enable efficient use of this environment for the simulation of a cellular network application. The distribution of the simulation is based on a modification of the well known Chandy-Misra deadlock avoidance algorithm with null messages. The basic Chandy Misra algorithm is modified by using the null message cancellation and multiple message simulation techniques. The modifications reduce the amount of null messages and the time required for their execution, thus reducing the simulation time required. The null message cancellation technique reduces the processing time of null messages as the arriving null message cancels other non processed null messages. The multiple message simulation forms groups of messages as it simulates several messages before it releases the new created messages. If the message population in the simulation is suffiecient, no additional delay is caused by this operation A new technique for considering the simulation application is also presented. The performance is improved by establishing a neighborhood for the simulation elements. The neighborhood concept is based on a channel reduction technique, where the properties of the application exclusively determine which connections are necessary when a certain accuracy for simulation results is required. Distributed simulation is also analyzed in order to find out the effect of the different elements in the implemented simulation environment. This analysis is performed by using critical path analysis. Critical path analysis allows determination of a lower bound for the simulation time. In this thesis critical times are computed for sequential and parallel traces. The analysis based on sequential traces reveals the parallel properties of the application whereas the analysis based on parallel traces reveals the properties of the environment and the distribution.

Tilaus-toimitusprosessin kehittäminen eräässä painotalossa

Tämä diplomityö on tehty painotaloon. Yrityksen tilaus-toimitusketjua on kehitetty ennen diplomityötä. Muutoksen kohteena on ollut toimintamallit, laatu, läpäisy ja tuotanto- ja varastotilojen layout, lisäksi koneitakin on uusittu ja korjattu runsaasti. Muutosten yhteydessä henkilöstöä sopeutettiin vastaamaan uutta toimintamallia ja samalla myös johtamisen vastuu jaettiin uudelleen. Diplomityö koostuu kolmesta merkittävästä osasta ja sen tarkoituksena on kuvata sisäiset prosessit ja kehittää valittuja ongelmia. Ensimmäinen osa käsittelee leania ja sen teoriaa. Lisäksi määritellään lean-työkalut, joita työssä hyödynnetään. Toinen osa keskittyy kuvaamaan työn käytännön osuutta, jossa selvitetään prosessin nykytilaa. Suuri osa tätä diplomityötä on työn tutkimista ja sen kuvaamista yksinkertaisilla prosessikuvauksilla. Nykytilan kuvauksessa etsittiin myös ongelmakohtia, joita käytetään osittain tämän työn kehitysprojekteissa. Ongelmakohtien listan avulla voidaan toteuttaa jatkossa jatkuvan parantamisen projekteja. Kolmas osa työstä liittyy valittujen kehitysprojektien toteutukseen. Ensin työssä kuvataan jatkuvan parantamisen projektien työskentelytavat ja perustellaan syyt projektien valintaan. Valinnan jälkeen kuvataan valittujen projektien toteuttaminen ja lopuksi käydään läpi tulokset. Lisäksi yhteenvedossa esitellään työstä syntyvät jatkotoimenpide-ehdotukset. Kehitysprojektien tuloksien perusteella pystyttiin arvioimaan tulevia kehityskohteita ja niihin käytettäviä työkaluja. Koska kyseessä oli pilottiprojekti, oppimista tapahtui paljon ja tulokset saattavat näyttää positiivisimmilta kun kehitystoimintaa jatketaan. Tuloksina syntyivät prosessikuvaukset melkein jokaiseen työvaiheeseen. Tämän lisäksi prosessikuvausten yhteydessä syntyneitä kehitysehdotuksia voidaan pitää tuloksina. Ensimmäinen kehitysprojekteista oli työmääräimen kehittäminen. Työmääräintä muutettiin informatiivisemmaksi, mutta muu parantaminen jäi diplomityön ulkopuolelle. Toinen kehitysprojekti oli varastotuotteiden hallinnan kehittäminen, jossa aloitettiin ennakoida asiakkaan tilauksia ja varastojen arvot saatiin paremmin hallintaan. Tuloksia saavutetaan enemmän, mikäli toimintaa laajennetaan. Viimeisenä kehitysprojektina oli työpisteen toiminnan kehittäminen. Kehittämisessä keskityttiin pohjapiirroksen järkevöittämiseen, työtapojen vakiointiin ja lean-työkalu 5S toteutukseen. Työpisteen tehokkuutta saatiin nostettua jonkun verran, tosin painopiste oli uuden toimintatavan oppimisessa.

A platform for anti-biofilm assays combining viability, biomass and matrix quantifications in susceptibility assessments of antimicrobials against Staphylococcus aureus biofilms

Bacteria can exist as planktonic, the lifestyle in which single cells exist in suspension, and as biofilms, which are surface-attached bacterial communities embedded in a selfproduced matrix. Most of the antibiotics and the methods for antimicrobial work have been developed for planktonic bacteria. However, the majority of the bacteria in natural habitats live as biofilms. Biofilms develop dauntingly fast high resistance towards conventional antibacterial treatments and thus, there is a great need to meet the demands of effective anti-biofilm therapy. In this thesis project it was attempted to fill the void of anti-biofilm screening methods by developing a platform of assays that evaluate the effect that screened compounds have on the total biomass, viability and the extracellular polysaccharide (EPS) layer of the biofilms. Additionally, a new method for studying biofilms and their interactions with compounds in a continuous flow system was developed using capillary electrochromatography (CEC). The screening platform was utilized with a screening campaign using a small library of cinchona alkaloids. The assays were optimized to be statistically robust enough for screening. The first assay, based on crystal violet staining, measures total biofilm biomass, and it was automated using a liquid handling workstation to decrease the manual workload and signal variation. The second assay, based on resazurin staining, measures viability of the biofilm, and it was thoroughly optimized for the strain used, but was then a very simple and fast method to be used for primary screening. The fluorescent resazurin probe is not toxic to the biofilms. In fact, it was also shown in this project that staining the biofilms with resazurin prior to staining with crystal violet had no effect on the latter and they can be used in sequence on the same screening plate. This sequential addition step was indeed a major improvement on the use of reagents and consumables and also shortened the work time. As a third assay in the platform a wheat germ agglutinin based assay was added to evaluate the effect a compound has on the EPS layer. Using this assay it was found that even if compounds might have clear effect on both biomass and viability, the EPS layer can be left untouched or even be increased. This is a clear implication of the importance of using several assays to be able to find “true hits” in a screening setting. In the pilot study of screening for antimicrobial and anti-biofilm effects using a cinchona alkaloid library, one compound was found to have antimicrobial effect against planktonic bacteria and prevent biofilm formation at low micromolar concentration. To eradicate biofilms, a higher concentration was needed. It was also shown that the chemical space occupied by the active compound was slightly different than the rest of the cinchona alkaloids as well as the rest of the compounds used for validatory screening during the optimization processes of the separate assays.

5S-ohjelman soveltaminen leikkuupuimurien valmistuksessa

Tässä työssä on tutkittu lean-tuotantoon kuuluvan 5S-ohjelman käyttöönottoa leikkuupuimureita valmistavassa yrityksessä. Ohjelman tarkoituksena on parantaa työn tuottavuutta kehittämällä työpisteiden toimivuutta. Lyhenne 5S tulee ohjelman viidestä vaiheesta, jotka ovat: erottele, järjestä, siivoa, standardoi ja ylläpidä. 5S-ohjelma on yksi tärkeimmistä tuottavuuden parantamiseen liittyvistä lean-työkaluista. Tutkimuksessa 5S-ohjelman käyttöönottoa on testattu pilottityöpisteessä josta saaduilla kokemuksilla tiedetään, mitä koko tehtaan laajuisen 5S-ohjelman käyttöönotossa tulee huomioida. Lisäksi 5S- ja lean-periaatteita on testattu täysin uuden työpisteen suunnittelussa. Tutkimuksen perusteella on luotu ohjeistus 5S-ohjelman käyttöönotolle Sampo-Rosenlewin leikkuupuimuritehtaassa.