Applying Active Front End To Multilevel Inverter

The aim of this work was to make an active front end from IGBTs for a multilevel inverter. The work was done for Mosart II, a long term still ongoing Vacon Oyj project. The purpose of the AFE is to balance the DC-voltage and to put the returning power back to the grid instead of the breaking chopper and the capacitor. With a diode rectifier the bridge only allows power to pass in one direction and the switching times are not controllable. That means the rectifier always takes the highest phase and the phases are always conducting the same 120◦. With an AFE it is possible to actively change the rectifiers switching pattern. A diode bridge also generates much greater losses than an IGBT bridge. With these arguments it is rational to start researching the possibility of an AFE in a multilevel inverter.

A Generic Framework Architecture for Portal Front End

A modem software development requires quick results and excellent quality, which leads to high demand for reusability in design and implementation of software components. The purpose of this thesis was to design and implement a reusable framework for portal front ends, including common portal features, such as authentication and authorization. The aim was also to evaluate frameworks as components of reuse and compare them to other reuse techniques. As the result of this thesis, a goo'd picture of framework's life cycle, problem domain and the actual implementation process of the framework, was obtained. It was also found out that frameworks fit well to solve recurrent and similar problems in a restricted problem domain. The outcome of this thesis was a prototype of a generic framework and an example application built on it. The implemented framework offered an abstract base for the portal front ends, using object-oriented methods and wellknown design patterns. The example application demonstrated the speed and ease of the application development based on the application frameworks.

Managing the Front End of Innovation in a Networked Company Environment - Combining Strategy, Processes and Systems of Innovation

The objective of the thesis is to enhance the understanding about the management of the front end phases of the innovation process in a networked environment. The thesis approaches the front end of innovation from three perspectives, including the strategy, processes and systems of innovation. The purpose of the use of different perspectives in the thesis is that of providing an extensive systemic view of the front end, and uncovering the complex nature of innovation management. The context of the research is the networked operating environment of firms. The unit of analysis is the firm itself or its innovation processes, which means that this research approaches the innovation networks from the point of view of a firm. The strategy perspective of the thesis emphasises the importance of purposeful innovation management, the innovation strategy of firms. The role of innovation processes is critical in carrying out innovation strategies in practice, supporting the development of organizational routines for innovation, and driving the strategic renewal of companies. The primary focus of the thesis from systems perspective is on idea management systems, which are defined as a part of innovation management systems, and defined for this thesis as any working combination of methodology and tools (manual or IT-supported) that enhance the management of innovations within their early phases. The main contribution of the thesis are the managerial frameworks developed for managing the front end of innovation, which purposefully “wire” the front end of innovation into the strategy and business processes of a firm. The thesis contributes to modern innovation management by connecting the internal and external collaboration networks as foundational elements for successful management of the early phases of innovation processes in a dynamic environment. The innovation capability of a firm is largely defined by its ability to rely on and make use of internal and external collaboration already during the front end activities, which by definition include opportunity identification and analysis, idea generation, profileration and selection, and concept definition. More specifically, coordination of the interfaces between these activities, and between the internal and external innovation environments of a firm is emphasised. The role of information systems, in particular idea management systems, is to support and delineate the innovation-oriented behaviour and interaction of individuals and organizations during front end activities. The findings and frameworks developed in the thesis can be used by companies for purposeful promotion of their front end processes. The thesis provides a systemic strategy framework for managing the front end of innovation – not as a separate process, but as an elemental bundle ofactivities that is closely linked to the overall innovation process and strategy of a firm in a distributed environment. The theoretical contribution of the thesis relies on the advancement of the open innovation paradigm in the strategic context of a firm within its internal and external innovation environments. This thesis applies the constructive research approach and case study methodology to provide theoretically significant results, which are also practically beneficial.

Applying collective intelligence to idea evaluation at the front end of innovation

The study focuses on the front end of innovation process. Due to changes in innovation policies and paradigms customers, users and shopfloor employees are becoming increasingly important sources of knowledge. New methods are needed for processing information and ideas coming from multiple sources more effectively. The aim of this study is to develop an idea evaluation tool suitable for the front end of innovation process and capable of utilizing collective intelligence. The study is carried out as a case study research using constructive research approach. The chosen approach suits well for the purposes of the study. The constructive approach focuses on designing new constructs and testing them in real life applications. In this study a tool for evaluating ideas emerging from the course of everyday work is developed and tested in a case organization. Development of the tool is based on current scientific literature on knowledge creation, innovation management and collective intelligence and it is tested in LUT Lahti School of Innovation. Results are encouraging. The idea evaluation tool manages to improve performance at the front end of innovation process and it is accepted in use in the case organization. This study provides insights on what kind of a tool is required for facilitating collective intelligence at the front end of innovation process.

Challenges and Means for the Front End Activities of Software Development

The front end of innovation is regarded as one of the most important steps in building new software products or services, and the most significant benefits in software development can be achieved through improvements in the front end activities. Problems in the front end phase have an impact on customer dissatisfaction with delivered software, and on the effectiveness of the entire software development process. When these processes are improved, the likelihood of delivering high quality software and business success increases. This thesis highlights the challenges and problems related to the early phases of software development, and provides new methods and tools for improving performance in the front end activities of software development. The theoretical framework of this study comprises two fields of research. The first section belongs to the field of innovation management, and especially to the management of the early phases of the innovation process, i.e. the front end of innovation. The second section of the framework is closely linked to the processes of software engineering, especially to the early phases of the software development process, i.e. the practice of requirements engineering. Thus, this study extends the theoretical knowledge and discloses the differences and similarities in these two fields of research. In addition, this study opens up a new strand for academic discussion by connecting these research directions. Several qualitative business research methodologies have been utilized in the individual publications to solve the research questions. The theoretical and managerial contribution of the study can be divided into three areas: 1) processes and concepts, 2) challenges and development needs, and 3) means and methods for the front end activities of software development. First, the study discloses the difference and similarities between the concepts of the front end of innovation and requirements engineering, and proposes a new framework for managing the front end of the software innovation process, bringing business and innovation perspectives into software development. Furthermore, the study discloses managerial perceptions of the similarities and differences in the concept of the front end of innovation between the software industry and the traditional industrial sector. Second, the study highlights the challenges and development needs in the front end phase of software development, especially challenges in communication, such as linguistic problems, ineffective communication channels, a communication gap between users/customers and software developers, and participation of multiple persons in software development. Third, the study proposes new group methods for improving the front end activities of software development, especially customer need assessment, and the elicitation of software requirements.

Development of a Radiometer Front End for Detection of Oil Spill on Sea Surface

Kaikki kappaleet säteilevät sähkömagneettista energiaa. Radiometreillä voidaan mitata tätä säteilyä, ja mittausten avulla voidaan kaukokartoituksessa analysoida monia ilmakehään ja maan pintaan liittyviä ilmiöitä. Säteilyä kerätään useimmiten radiometriin kytketyn antennin avulla. Mikroaaltoalueella säteilystä saatava teho on verrannollinen kohteen kirkkauslämpötilaan. Kirkkauslämpötila on puolestaan verrannollinen kohteen fyysiseen lämpötilaan materiaalin emissiivisyyden kautta. Emissiivisyys voi vaihdella suuresti eri pintojen ja materiaalien välillä. Näin ollen mittaamalla kohteen kirkkauslämpötilaa saadaan tietoa sen ominaisuuksista. Mikroaaltoradiometrin avulla voidaan havaita öljyläikkä meren pinnalta, sekä määrittää öljyläikän paksuus. Öljy muodostaa ohuen kalvon meren pinnalla. Ohuen kalvon ylä- ja alapinnasta heijastuneet aallot kulkevat eri matkan, jonka seurauksena muodostuu interferenssikuvio. Interferenssi on joko konstruktiivinen tai destruktiivinen riippuen heijastusten vaihe-erosta. Pistetaajuudella tästä seuraa kalvon paksuudesta riippuva sinimuotoinen emissiivisyys. Mallintamalla tämä ilmiö riittävän tarkasti voidaan radiometrin mittaamaa kirkkauslämpötilaa verrata mallinnettuun arvoon ja täten määrittää öljykerroksen paksuus. Tässä työssä esitetään kahden radiometrin suunnittelu ja testaus. Työ rajoittuu radiometrien alustavaan testausvaiheeseen. Radiometrit on suunniteltu 36,5GHz sekä 89GHz taajuuksille. Työn suurin kontribuutio on radiometrien etupään suunnittelussa ja testauksessa, kalibraatiomenetelmien kehittämisessä sekä kylmäkuorman suunnittelussa. Lisäksi työssä esitetään radiometrien systeemisuunnittelu sekä siihen liittyvät simulaatiot.

"Fuzzy front end" ja sen menestyksekäs johtaminen teollisuusyrityksessä

Työssä käsitellään innovaatioprosessin ensimmäistä ”fuzzy front end” -vaihetta, jota työssä kutsutaan front end -vaiheeksi. Front end -vaihe on innovaatioprosessin alustava tutkimus ja suunnittelu vaihe ennen teknistä kehittämisvaihetta. Front end -vaihetta on tutkittu innovaatioprosessin osista vähiten, sekä se on useimmille yrityksillä sumea ja vaikeasti käsitettävä. Tutkimusten mukaan front end -vaiheen osaaminen on kuitenkin erittäin merkittävä tekijä yrityksen innovatiivisuudelle. Työssä avataan innovaatioprosessin sisältöä ja tavoitteita, sekä vertaillaan käytössä olevia malleja front end -vaiheen rakenteesta. Työssä selvitetään avaintekijöitä front end -vaiheen menestykseen ja tehokkuuteen. Lisäksi käsitellään johtamisen tekijöitä, jotka edesauttavat onnistumaan front end -vaiheessa.

The early activities of front end of innovation in oem companies using a new fei platform as a framework for renewal

The main goal of this study is to create a seamless chain of actions and more detailed structure to the front end of innovation to be able to increase the front end performance and finally to influence the renewal of companies. The main goal is achieved through by the new concept of an integrated model of early activities of FEI leading to a discovery of new elements of opportunities and the identification of new business and growth areas. The procedure offers one possible solution to a dynamic strategy formation process in innovation development cycle. In this study the front end of innovation is positioned between a strategy reviews and a concept creation with needed procedures, tools, and frameworks. The starting point of the study is that the origins of innovation are not well enough understood. The study focuses attention on the early activities of FEI. These first activities are conceptualized in order to find out successful innovation initiatives and strategic renewal agendas. A seamless chain of activities resulting in faster and more precise identification of opportunities and growth areas available on markets and inside companies is needed. Three case studies were conducted in order to study company views on available theory doctrine and to identify the first practical experiences and procedures in the beginning of the front end of innovation. Successful innovation requires focus on renewal in both internal and external directions and they should be carefully balanced for best results. Instead of inside-out mode of actions the studied companies have a strong outside-in thinking mode and they mainly co-develop their innovation initiatives in close proximity with customers i.e. successful companies are an integral part of customers business and success. Companies have tailor-made innovation processes combined their way of working linked to their business goals, and priorities of actual needs of transformation. The result of this study is a new modular FEI platform which can be configured by companies against their actual business needs and drivers. This platform includes new elements of FEI documenting an architecture presenting how the system components work together. The system is a conceptual approach from theories of emergent strategy formation, opportunity identification and creation, interpretation-analysis-experimentation triad and the present FEI theories. The platform includes new features compared to actual models of FEI. It allows managers to better understand the importance of FEI in the whole innovation development stage and FEI as a phase and procedure to discover and implement emergent strategy. An adaptable company rethinks and redirects strategy proactively from time to time. Different parts of the business model are changed to remove identified obstacles for growth and renewal which gives them avenues to find right reforms for renewal.

Modeling Front End Electronics for a Gas Electron Multiplier Detector

The Large Hadron Collider (LHC) in The European Organization for Nuclear Research (CERN) will have a Long Shutdown sometime during 2017 or 2018. During this time there will be maintenance and a possibility to install new detectors. After the shutdown the LHC will have a higher luminosity. A promising new type of detector for this high luminosity phase is a Triple-GEM detector. During the shutdown these detectors will be installed at the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment. The Triple-GEM detectors are now being developed at CERN and alongside also a readout ASIC chip for the detector. In this thesis a simulation model was developed for the ASICs analog front end. The model will help to carry out more extensive simulations and also simulate the whole chip before the whole design is finished. The proper functioning of the model was tested with simulations, which are also presented in the thesis.

Front end development for building automation systems using JavaScript Frameworks

Automation technologies are widely acclaimed to have the potential to significantly reduce energy consumption and energy-related costs in buildings. However, despite the abundance of commercially available technologies, automation in domestic environments keep on meeting commercial failures. The main reason for this is the development process that is used to build the automation applications, which tend to focus more on technical aspects rather than on the needs and limitations of the users. An instance of this problem is the complex and poorly designed home automation front-ends that deter customers from investing in a home automation product. On the other hand, developing a usable and interactive interface is a complicated task for developers due to the multidisciplinary challenges that need to be identified and solved. In this context, the current research work investigates the different design problems associated with developing a home automation interface as well as the existing design solutions that are applied to these problems. The Qualitative Data Analysis approach was used for collecting data from research papers and the open coding process was used to cluster the findings. From the analysis of the data collected, requirements for designing the interface were derived. A home energy management functionality for a Web-based home automation front-end was developed as a proof-of-concept and a user evaluation was used to assess the usability of the interface. The results of the evaluation showed that this holistic approach to designing interfaces improved its usability which increases the chances of its commercial success.

Aktiivisen verkkosillan tuottaman yhteismuotoisen jännitteen vaimentaminen kaksitasoisessa, jännitevälipiirillisessä, taajuusmuuttajatopologiassa

Pulssinleveysmoduloidun vaihtosuuntaajan hyötysuhteen parantaminen ja kytkentätaajuuden suurentaminen ovat johtaneet lähtöjännitteen suuritaajuiseen taajuussisältöön kaksitasoisessa, jännitevälipiirillisessä taajuusmuuttajatopologiassa. Kasvava tarve siirtää tehoa myös verkkoon päin on lisännyt aktiivisen verkkosillan käyttöä. Kaksitasoisen aktiivisen verkkosillan vaikutuksesta DC-välipiirin keskipisteen ja kolmivaiheisen kuorman tähtipisteen välinen jännite on nollasta poikkeava aiheuttaen suurentuneen yhteismuotoisen jännitteen taajuusmuuttajan lähtöön ja verkon puolelle. Lisäksi yhteismuotoisten jännitteiden aiheuttamat kytkentätaajuiset häiriövirrat voivat aiheuttaa vikavirtasuojien tahatonta laukeamista, vaikeuttaa EMC-standardien vaatimusten täyttämistä, lisätä moottorin käämieristyksien rasitusta ja mahdollisuutta moottorin laakerivaurioille. Diplomityössä tutkitaan aktiivisen ja passiivisen verkkosillan tuottamaa yhteismuotoista jännitettä simuloinneilla. Esitellään aikaisempaa tutkimustietoa yhteismuotoisen jännitteen ja virran vaimennusratkaisuista aktiivista verkkosiltaa käytettäessä. Tutkimustiedon pohjalta suunnitellaan koelaitteistolle soveltuva suodin. Suotimen toiminta testataan simuloinnein sekä kokeellisin mittauksin. Tehdyt mittaukset osoittavat, että suunniteltu suodin vaimentaa yhteismuotoista jännitettä noin 20 dB verkkosillan kytkentätaajuudella ja tämän jälkeen yli 20 dB/dekadi taajuuteen 100 kHz asti. Lisäksi yhteismuotoisen virran suuruus syöttökaapelin kautta pieneni ehdotetun suotimen vaikutuksesta.

Limittelymenetelmän hyödyntäminen verkkovaihtosuuntaajassa: LCL-suotimen mitoitus

Teollisuudessa yleinen trendi on saada entistä tehokkaampia, halvempia, hyötysuhteeltaan parempia ja fyysisiltä mitoiltaan pienempiä sähkökäyttöjä. Luonnollisesti nämä vaatimukset ovat samoja myös taajuusmuuttajilla. Näiden vaatimusten välillä täytyy aina tehdä kompromisseja ja kehittää uusia menetelmiä. Monissa teollisuuden sähkökäytöissä tarvitaan verkkovaihtosuuntaajaa syöttämään tehoa generaattorilta tai jarrutettavalta moottorilta sähköverkkoon. Verkkovaihtosuuntaajassa käytännössä tarvitaan aina LCL-suodin, joka on fyysisesti järjestelmän suurin ja kallein yksittäinen komponentti, ja luonnollisesti suuritehoinen laite vaatii suuren LCL-suotimen. LCL-Suotimen fyysinen koko on kääntäen verrannollinen kytkentätaajuuteen. Tässä diplomityössä esitellään interleaving eli limittelymenetelmä, jonka avulla pystytään kasvattamaan verkkovaihtosuuntaajan ekvivalenttista kytkentätaajuutta ja pienentämään virran värettä sekä kokonaisharmonista säröä. Menetelmästä aiheutuu myös merkittävä haaste, kiertovirrat, joiden suodatusta tutkitaan kahdella eri menetelmällä. Käytetyt suodatustavat ovat LCL-suodin, jossa on lisäksi CM-kuristin ja LCL-suodin, jossa käytetään solujen välistä muuntajaa, ICT:tä. Työ suoritettiin teoriatutkimuksena ja simuloimalla. Tulokset osoittavat, että molemmat suodatustavat voivat toimia todellisessa sovelluksessa. Kuitenkin vain ICT:n omaava suodin on selkeästi vastaavan kokoista kaksitasoista verkkovaihtosuuntaajan suodinta pienempi. Tutkimus osoittaa myös sen, että tutkitussa sovelluskohteessa pelkkä fyysinen suodin ei riitä suodattamaan kiertovirtoja, vaan säätimeen täytyy tehdä myös muutoksia.

Innovaation alkupään johtaminen

Työn tavoitteena oli selventää innovaatioketjun alkupään liittyviä keskeisiä käsitteitä, menetelmiä ja toimintamalleja sekä laatia innovaation alkupään ja kyvykkyyden arviointi- ja johtamismallit. Innovaatio on määritelmänsä mukaisesti uusi keksintö, joka on sovellettu käytäntöön ja se luo yritykselle lisäarvoa. Innovaatio on uusi malli, käytäntö tai konsepti, joka muuttaa vallitsevia käytäntöjä siten, että teknologinen ja taloudellinen suorituskyky paranee. Keskeinen kysymys on kirkastaa sumea etupää (Fuzzy Front End) uusiksi liiketoiminta-mahdollisuuksiksi. Innovaation tietolähteet: hiljaiset signaalit, trendit, kilpailija- ja asiakastieto, nousevat uudet teknologiat, tuotepalaute sekä tutkimus-, patentti- ja lisensiointi-informaatio, tarjoavat yrityksille mahdollisuuksia mm. tuote-, prosessi-, palvelu- ja liiketoimintainnovaatioksi. Tulevaisuuden näkeminen alkaa tietämisestä miten hallitsemme signaaleita, jotka ovat olemassa tänään, mutta niitä ei ole tunnistettu. Taitavissa innovaatioyrityksissä tulevaisuuden etsiminen on avainprioriteetti. Mullistavia uusia teknologioita otetaan käyttöön kaikilla teollisuuden aloilla. Näitä mahdollisuuksia on jatkuvasti ja systemaattisesti monitoroitava ja hyödynnettävä. Innovaatiot ja luovuus liittyvät läheisesti toisiinsa. Yrityksen innovatiivisuuden kehittämiseen liittyy sekä organisaatio- että yksilötason jatkuvaa kehittämistä. Yksilöt ovat organisaatiossa ideoiden lähde, mutta sen kehittäminen innovaatioksi on koko organisaation vastuulla. Innovatiivinen organisaatio on aina myös luova, koska luovuus on innovaation lähde. Luovuuden avulla tuotetaan uusia ja hyödyllisiä ideoita ja toimeenpanokyky sisältää ideoiden kehittämisen ja hyödyntämisen liiketoiminnassa. Innovaatiot edellyttävät myös uutta ajattelua. Rationaalinen ajattelu on jopa innovatiivisuuden este. Ajattelukyvykkyyden kehittäminen johtaa tutkimuksien mukaan tehokkaampaan kommunikointiin ja tuloksekkaampaan tiimityöhön. Innovaatiot syntyvät usein vuorovaikutuksessa poikkiorganisatorisissa tiimeissä Innovaatiot eivät synny sattumalta vaan johtamisen tuloksena. Luovuuden ja kyvykkyyksien johtaminen on innovatiivisen organisaation peruselementtejä. Innovaatiokyvykkyyden osatekijöitä ovat innovaation tietolähteiden hyödyntäminen, toimialan osaaminen, innovaatioita tukevat johtamis- ja tietojärjestelmät, innovaatiokulttuuri, prosessilähtöisyys ja dynaaminen kyvykkyys. Innovaatioiden johtaminenon strategialähtöistä, innovaatioprosessien implementointia, työkalujen ja menetelmien hallintaa sekä innovatiivisuuden kehittämistä.

Klusterointi- japortfoliomenetelmien soveltaminen innovaatioprosessin alkupäässä

Työn tavoitteena on löytää menetelmä tai malli, jolla suurta joukkoa erilaatuisia ideoita pystytään lajittelemaan ja löytämään tästä joukosta relevantit ja parhaat ideat jatkoke-hittelyyn. Työn empiirisenä aineistona on käytetty kahdella eri toimialalla toimivan yrityksen yhteisessä ideaistunnossa syntyneitä ideoita. Työn teoreettisessa osuudessa on esitelty innovaation määritelmä sekä eri tapoja luoki-tella innovaatioita. Lisäksi teoreettisessa osuudessa on käsitelty avoimen innovaation periaatetta ja sen kenties yhä kasvavaa merkitystä. Työssä on käsitelty myös ideoiden hyödyntämiseen vaikuttavia seikkoja. Näkökulmiksi työssä on valittu yrityksen sisäiset ja ympäristöstä johtuvat seikat, kuten yrityksen osaaminen sekä asiakkaatja markkinat. Teoriaosuuden päättää lyhyt katsaus klusterointiin, sen eri menetelmiin, sekä portfolion hallintaan. Empiirisessä osuudessa yli 50 idean joukosta kyettiin löytämään muutamia ideoita, jotka ovat eri tavoilla toteutettavissa istuntoon osallistuneiden yritysten toimesta.