Cost-benefit analysis of multifunctional agriculture in Finland

Selostus: Kustannus-hyötyanalyysi monivaikutteisesta maataloudesta

Cost-benefit analysis of using test automation in the development of embedded software

The goal of this thesis is to make a case study of test automation’s profitability in the development of embedded software in a real industrial setting. The cost-benefit analysis is done by considering the costs and benefits test automation causes to software development, before the software is released to customers. The potential benefits of test automation regarding software quality after customer release were not estimated. Test automation is a significant investment which often requires dedicated resources. When done accordingly, the investment in test automation can produce major cost savings by reducing the need for manual testing effort, especially if the software is developed with an agile development framework. It can reduce the cost of avoidable rework of software development, as test automation enables the detection of construction time defects in the earliest possible moment. Test automation also has many pitfalls such as test maintainability and testability of the software, and if those areas are neglected, the investment in test automation may become worthless or it may even produce negative results. The results of this thesis suggest that test automation is very profitable at the company under study.

Assessing e-procurement System for Improving the Purchasing Operations

Diplomityön tavoitteena oli luoda suunnitelma elektronisen hankintatoimen aloittamiseksi, analysoimalla nykyisiä ostoprosesseja ja konsernin laajuista elektronista hankintajärjestelmää. Työ pohjautuu yritysten väliseen elektroniseen kauppaan, elektroniseen hankintatoimeen ja systeemisuunnitteluun liittyvään kirjallisuuteen. Työssä tehdyn suunnitelman tarkoituksena on auttaa Siemens Oy:tä siirtymään uuteen elektroniseen ostotoimintaan. Elektroniselle ostotoiminnalle suunniteltiin tavoitteet ja näitä vastaavat vaatimukset. Elektronisen hankintajärjestelmän analysointi perustuu kirjallisuudessa esitettyihin järjestelmän elinkaari-mallin vaiheisiin. Analysoinnin tarkoituksena oli saada selville järjestelmän soveltuvuus Siemens Oy: n liiketoimintaympäristöön, prosesseihin ja vaatimuksiin. Elektronisen hankintatoiminnan etuja ovat liiketoiminta prosessien johtamisen parantuminen, kustannusten väheneminen sekä taloudellisen suorituskyvyn lisääntyminen. Elektronisen hankintatoiminnan aloittaminen vaatii kuitenkin huolellista suunnittelua. Työssä tehdyt suunnitelmat ja analysoinnit auttavat arvioidessa järjestelmän sopivuutta Siemens Oy: n vaatimuksiin. Oikean ja toimivan järjestelmän valinta ei kuitenkaan takaa elektronisesta hankintatoiminnasta hyötymistä. Tärkeimpiä jatkotoimenpiteitä onkin suorittaa kustannus/hyöty analyysi ja arvioida toimittajien halukkuutta ja kykyjä osallistua markkinapaikkaan.

Cost evaluation process for competitors' products

A company’s capability to map out its cost position compared to other market players is important for competitive decision making. One aspect of cost position is direct product cost that illustrates the cost efficiency of a company’s product designs. If a company can evaluate and compare its own and other market players’ direct product costs, it can implement better decisions in product development and management, manufacturing, sourcing, etc. The main objective of this thesis was to develop a cost evaluation process for competitors’ products. This objective includes a process description and an analysis tool for cost evaluations. Additionally, process implementation is discussed as well. The main result of this thesis was a process description consisting of a sixteen steps process and an Excel based analysis tool. Since literature was quite limited in this field, the solution proposal was combined from many different theoretical concepts. It includes influences from reverse engineering, product cost assessment, benchmarking and cost based decision making. This solution proposal will lead to more systematic and standardized cost position analyses and result in better cost transparency in decision making.

Optimal Recycling Combination of Ash in South-East Finland

The present world energy production is heavily relying on the combustion of solid fuels like coals, peat, biomass, municipal solid waste, whereas the share of renewable fuels is anticipated to increase in the future to mitigate climate change. In Finland, peat and wood are widely used for energy production. In any case, the combustion of solid fuels results in generation of several types of thermal conversion residues, such as bottom ash, fly ash, and boiler slag. The predominant residue type is determined by the incineration technology applied, while its composition is primarily relevant to the composition of fuels combusted. An extensive research has been conducted on technical suitability of ash for multiple recycling methods. Most of attention was drawn to the recycling of the coal combustion residues, as coal is the primary solid fuel consumed globally. The recycling methods of coal residues include utilization in a cement industry, in concrete manufacturing, and mine backfilling, to name few. Biomass combustion residues were also studied to some extent with forest fertilization, road construction, and road stabilization being the predominant utilization options. Lastly, residues form municipal solid waste incineration attracted more attention recently following the growing number of waste incineration plants globally. The recycling methods of waste incineration residues are the most limited due to its hazardous nature and varying composition, and include, among others, landfill construction, road construction, mine backfilling. In the study, environmental and economic aspects of multiple recycling options of thermal conversion residues generated within a case-study area were studied. The case-study area was South-East Finland. The environmental analysis was performed using an internationally recognized methodology — life cycle assessment. Economic assessment was conducted applying a widely used methodology — cost-benefit analysis. Finally, the results of the analyses were combined to enable easier comparison of the recycling methods. The recycling methods included the use of ash in forest fertilization, road construction, road stabilization, and landfill construction. Ash landfilling was set as a baseline scenario. Quantitative data about the amounts of ash generated and its composition was obtained from companies, their environmental reports, technical reports and other previously published literature. Overall, the amount of ash in the case-study area was 101 700 t. However, the data about 58 400 t of fly ash and 35 100 t of bottom ash and boiler slag were included in the study due to lack of data about leaching of heavy metals in some cases. The recycling methods were modelled according to the scientific studies published previously. Overall, the results of the study indicated that ash utilization for fertilization and neutralization of 17 600 ha of forest was the most economically beneficial method, which resulted in the net present value increase by 58% compared to ash landfilling. Regarding the environmental impact, the use of ash in the construction of 11 km of roads was the most attractive method with decreased environmental impact of 13% compared to ash landfilling. The least preferred method was the use of ash for landfill construction since it only enabled 11% increase of net present value, while inducing additional 1% of negative impact on the environment. Therefore, a following recycling route was proposed in the study. Where possible and legally acceptable, recycle fly and bottom ash for forest fertilization, which has strictest requirements out of all studied methods. If the quality of fly ash is not suitable for forest fertilization, then it should be utilized, first, in paved road construction, second, in road stabilization. Bottom ash not suitable for forest fertilization, as well as boiler slag, should be used in landfill construction. Landfilling should only be practiced when recycling by either of the methods is not possible due to legal requirements or there is not enough demand on the market. Current demand on ash and possible changes in the future were assessed in the study. Currently, the area of forest fertilized in the case-study are is only 451 ha, whereas about 17 600 ha of forest could be fertilized with ash generated in the region. Provided that the average forest fertilizing values in Finland are higher and the area treated with fellings is about 40 000 ha, the amount of ash utilized in forest fertilization could be increased. Regarding road construction, no new projects launched by the Center of Economic Development, Transport and the Environment in the case-study area were identified. A potential application can be found in the construction of private roads. However, no centralized data about such projects is available. The use of ash in stabilization of forest roads is not expected to increased in the future with a current downwards trend in the length of forest roads built. Finally, the use of ash in landfill construction is not a promising option due to the reducing number of landfills in operation in Finland.

Toimittajaverkoston ja päähankkijan rajapintojen yhdistäminen

Kansainvälisen kaupan ja kanssakäymisen lisääntyminen onpakottanut veturiyritykset verkostoitumaan toisten yritysten kanssa, joustavuuden, tehokkuuden ja kilpailukyvyn parantamiseksi. Tällöin tarvitaan nopeita sähköisen tiedonsiirronvälineitä tilaus- ja toimitusprosesseissa. Tutkimuksen tavoitteena oli saada kehitysmalli kansainvälisen päähankkijan, järjestelmätoimittajan ja toimittajaverkoston välille sähköisen tiedonsiirron kehittämiseksi sellaiselle tasolle, missä voidaan saavuttaa kokonaiskustannushyöty koko toimittajaketjulle. Tutkimuksen mukaan järjestelmätoimittajan ja päähankkijan sähköinen tiedonsiirto oli valtaosassa tutkituista järjestelmätoimittajista hyvällä tasolla. Monessa verkoston yrityksessä sähköisen tiedonsiirron kehitys oli pysähtynyt järjestelmätoimittajatasolle, eikä sitä ole kehitetty edelleen toimittajaverkostoon päin. Ainoastaan yhden tutkimuksessa mukana olleen järjestelmätoimittajan kehityssuunnitelma vastaa päähankkijan asettamia lähitulevaisuuden tavoitteita sähköisen tiedonsiirron kehittämisestä toimittajaverkostossa. Tutkimuksessa havaittiin, ettei sähköinen tiedonsiirtokehity toimittajaverkostossa, elleivät järjestelmätoimittajat ota suurempaa vastuuta sen kehittämiseksi omassa toimittajaverkostossa. Tutkimustulosten perusteella kaikkien osapuolien päähankkijan, järjestelmätoimittajan ja toimittajaverkoston aktiivinen tuki sähköisen tiedonsiirron kehittämiselle parantaa kokonaiskustannusten hallinnan ja imuohjauksen kautta kilpailukykyä.

Teknologiaohjelma DENSY -Hajautetun energiantuotannon tulevaisuusskenaariot ja vaikutukset liiketoimintamalleihin

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää miten hajautettu energiantuotanto ja siihen liittyvä liiketoiminta tulee muuttumaan tulevaisuudessaja mitä mahdollisuuksia se voisi tarjota suomalaiselle osaamiselle. Työssä käydään läpi lyhyesti hajautetun energiantuotannon teknologian nykytilaa ja tehdään teknis-taloudellista vertailua eri tuotantoteknologioiden välillä. Tämän jälkeenon muodostettu asiantuntijoiden ja aktoreiden kanssa liiketoimin-taympäristöskenaarioita, jotka kuvaavat tulevaisuuden muutossuuntia hajautetun energian-tuotannon liiketoiminnassa. Skenaarioistunnoissa löydettiin muutosta ajavat voimat ja pohdittiin niiden vaikutusta alan kehitykseen. Työn tuloksena määriteltiin skenaarioiden kehitystä vahvimmin ohjaaviksi tekijöiksi infrastruktuurin kehittyneisyys ja toisaalta myös yhteiskunnan ohjaustoimet. Niiden pohjalta luotiin lopulliset neljä skenaariota ja niille kaikille liiketoimintakuvaukset. Skenaarioiden avulla suomalaisen toimijan näkökulmasta arvioitiin houkuttelevimmiksi markkina-alueiksi EU-15, Venäjä, Intia ja Kiina. Moninaisista liiketoimintaa estävistä te-kijöistä huolimatta markkinoilta löytyi suuri potentiaali hajautetun energiantuotannon jär-jestelmille. Potentiaalisimmiksi teknologioiksi suomalaisten yritysten kannalta nähtiin puolestaan diesel- ja kaasumoottorit, tuulivoima, pienvesivoima sekä bioenergia. Yhdessä markkina- ja teknologiatutkimuksien sekä skenaariotyön avulla luotiin uusia liiketoimin-takonseptikuvauksia tulevaisuuden hajautetun energiantuotannon markkinoille suomalai-sen toimijan näkökulmasta.

Monivaiheisen höyryturbiinin optimointi

Tässä diplomityössä optimoitiin nelivaiheinen 1 MWe höyryturbiinin prototyyppimalli evoluutioalgoritmien avulla sekä tutkittiin optimoinnista saatuja kustannushyötyjä. Optimoinnissa käytettiin DE – algoritmia. Optimointi saatiin toimimaan, mutta optimoinnissa käytetyn laskentasovelluksen (semiempiirisiin yhtälöihin perustuvat mallit) luonteesta johtuen optimoinnin tarkkuus CFD – laskennalla suoritettuun tarkastusmallinnukseen verrattuna oli jonkin verran toivottua pienempi. Tulosten em. epätarkkuus olisi tuskin ollut vältettävissä, sillä ongelma johtui puoliempiirisiin laskentamalleihin liittyvistä lähtöoletusongelmista sekä epävarmuudesta sovitteiden absoluuttisista pätevyysalueista. Optimoinnin onnistumisen kannalta tällainen algebrallinen mallinnus oli kuitenkin välttämätöntä, koska esim. CFD-laskentaa ei olisi mitenkään voitu tehdä jokaisella optimointiaskeleella. Optimoinnin aikana ongelmia esiintyi silti konetehojen riittävyydessä sekä sellaisen sopivan rankaisumallin löytämisessä, joka pitäisi algoritmin matemaattisesti sallitulla alueella, muttei rajoittaisi liikaa optimoinnin edistymistä. Loput ongelmat johtuivat sovelluksen uutuudesta sekä täsmällisyysongelmista sovitteiden pätevyysalueiden käsittelyssä. Vaikka optimoinnista saatujen tulosten tarkkuus ei ollut aivan tavoitteen mukainen, oli niillä kuitenkin koneensuunnittelua edullisesti ohjaava vaikutus. DE – algoritmin avulla suoritetulla optimoinnilla saatiin turbiinista noin 2,2 % enemmän tehoja, joka tarkoittaa noin 15 000 € konekohtaista kustannushyötyä. Tämä on yritykselle erittäin merkittävä konekohtainen kustannushyöty. Loppujen lopuksi voitaneen sanoa, etteivät evoluutioalgoritmit olleet parhaimmillaan prototyyppituotteen optimoinnissa. Evoluutioalgoritmeilla teknisten laitteiden optimoinnissa piilee valtavasti mahdollisuuksia, mutta se vaatii kypsän sovelluskohteen, joka tunnetaan jo entuudestaan erinomaisesti tai on yksinkertainen ja aukottomasti laskettavissa.

Enhancing the efficiency of freight transport by using simulation

The role of transport in the economy is twofold. As a sector of economic activity it contributes to a share of national income. On the other hand, improvements in transport infrastructure create room for accelerated economic growth. As a means to support railways as a safe and environmentally friendly transportation mode, the EU legislation has required the opening of domestic railway freight for competition from beginning of year 2007. The importance of railways as a mode of transport has been great in Finland, as a larger share of freight has been carried on rails than in Europe on average. In this thesis it is claimed that the efficiency of goods transport can be enhanced by service specific investments. Furthermore, it is stressed that simulation can and should be used to evaluate the cost-efficiency of transport systems on operational level, as well as to assess transportation infrastructure investments. In all the studied cases notable efficiency improvements were found. For example in distribution, home delivery of groceries can be almost twice as cost efficient as the current practice of visiting the store. The majority of the cases concentrated on railway freight. In timber transportation, the item with the largest annual transport volume in domestic railway freight in Finland, the transportation cost could be reduced most substantially. Also in international timber procurement, the utilization of railway wagons could be improved by combining complementary flows. The efficiency improvements also have positive environmental effects; a large part of road transit could be moved to rails annually. If impacts of freight transport are included in cost-benefit analysis of railway investments, up to 50 % increase in the net benefits of the evaluated alternatives can be experienced, avoiding a possible inbuilt bias in the assessment framework, and thus increasing the efficiency of national investments in transportation infrastructure. Transportation systems are a typical example of complex real world systems that cannot be analysed realistically by analytical methods, whereas simulation allows inclusion of dynamics and the level of detail required. Regarding simulation as a viable tool for assessing the efficiency of transportation systems finds support also in the international survey conducted for railway freight operators; operators use operations research methods widely for planning purposes, while simulation is applied only by the larger operators.

Costs and Benefits of a Shared Digital Long-Term Preservation System

Paper presented at the 40th Annual Conference of LIBER (Ligue des Bibliothèques Européennes de Recherche - Association of European Research Libraries) on July 1st, 2011; with the slides used at the presentation.

Costs and Benefits of a Shared Digital Long-Term Preservation System

This paper describes the cost-benefit analysis of digital long-term preservation (LTP) that was carried out in the context of the Finnish National Digital Library Project (NDL) in 2010. The analysis was based on the assumption that as many as 200 archives, libraries, and museums will share an LTP system. The term ‘system’ shall be understood as encompassing not only information technology, but also human resources, organizational structures, policies and funding mechanisms. The cost analysis shows that an LTP system will incur, over the first 12 years, cumulative costs of €42 million, i.e. an average of €3.5 million per annum. Human resources and investments in information technology are the major cost factors. After the initial stages, the analysis predicts annual costs of circa €4 million. The analysis compared scenarios with and without a shared LTP system. The results indicate that a shared system will have remarkable benefits. At the development and implementation stages, a shared system shows an advantage of €30 million against the alternative scenario consisting of five independent LTP solutions. During the later stages, the advantage is estimated at €10 million per annum. The cumulative cost benefit over the first 12 years would amount to circa €100 million.

Kunnossapidon kustannusmalli: riskit ja hyödyt yritysverkostossa

Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli yhdistää riski- ja hyötykomponentit aiemmassa tutkimuksessa rakennettuun kunnossapidon kustannusmalliin. Jotta tämä voitiin tehdä, täytyi ensiksi määrittää mitä riskejä ja hyötyjä esiintyy kunnossapidon yritysverkostossa laitekohtaisella tasolla eri toimijoiden näkökulmista.Tutkimuksen metodologian perusta oli konstruktiivinen tutkimus. Lähdeaineisto koostui teollisuuden kunnossapitoa, verkostoitumista, elinkaariajattelua, riskienhallintaa sekä hyötyjä käsittelevistä oppikirjoista, tieteellisistä julkaisuista, artikkeleista ja opinnäytetöistä. Empiriaosan materiaalina käytettiin valittujen yritysten julkisia aineistoja. Työn keskeiset tulokset liittyvät uuteen kunnossapidon kustannusmalliin, joka ottaa huomioon riski- ja hyötykomponentit laitekohtaisella tasolla sekä myös verkosto- ja elinkaarinäkökulman. Kustannusmallissa esiintyvien hyötyjen oli katsottu saavutettavan riskienhallinnan kautta. Riskienhallinnalla voidaan vaikuttaa kunnossapidon kustannuksiin. Kustannusmallia voidaan hyödyntää kustannusten, riskien ja hyötyjen tasapuoliseen jakoon yritysverkostossa. Kustannusmallin empiirinen testaus rajattiin tämän tutkielman ulkopuolelle.

Terveyskorttiprojektin kustannusvaikuttavuuden arviointi

Tämän kandidaatintyön lähtökohtana oli selvittää Helsingin kaupungin Terveysasemaosaston Terveyskorttiprojektin aikana toteutetun pilotin taloudellisuutta ja vaikuttavuutta rinnakkaispalveluna. Kirjallisuuskatsauksen tavoitteena oli selvittää millaisilla metodeilla kustannusvaikuttavuutta voidaan analysoida terveydenhuollossa. Lisäksi tavoitteena oli selvittää kyseisen projektin kustannusten suhdetta palvelun vaikuttavuuteen, eli muutoksiin asiakkaiden terveystottumuksissa. Keskeisimpiä kustannusvaikuttavuuden arviointimenetelmiä terveydenhuollossa ovat kustannusten minimointianalyysi (KMA), kustannus-hyötyanalyysi (KHA), kustannus-vaikuttavuusanalyysi (KVA) ja kustannus-utiliteettianalyysi (KUA). Käytännön päätöksenteon analyyttinen mallintaminen empirian- ja näyttöön perustuvan tiedon pohjalta osoittautui kirjallisuuskatsauksessa myös päteväksi tavaksi arvioida palveluiden vaikuttavuutta. Terveyskorttiprojektin suurimmat kustannussäästöt, verrattuna perinteiseen vastaanotto-malliin, muodostuivat verkkopalvelun seulontavaiheessa. Terveyden edistämisen osa-alueisiin painonhallinta, liikunta ja ravitsemus palvelu soveltui hyvin. Palvelun käytettävyyden kehittämishaasteiksi muodostuivat tulosten perusteella tekniset ongelmat, vuoro-vaikutuksen puute ja asiakkaan oman motivaation löytyminen.

Improving the performance of a dismounted Future Force Warrior by means of C4I2SR

This thesis comprises seven peer-reviewed articles and examines systems and applications suitable for increasing Future Force Warrior performance, minimizing collateral damage, improving situational awareness and Common Operational Picture. Based on a literature study, missing functionalities of Future Force Warrior were identified and new ideas, concepts and solutions were created as part of early stages of Systems of Systems creation. These introduced ideas have not yet been implemented or tested in combat and for this reason benefit analyses are excluded. The main results of this thesis include the following: A new networking concept, Wireless Polling Sensor Network, which is a swarm of a few Unmanned Aerial Vehicles forming an ad-hoc network and polling a large number of fixed sensor nodes. The system is more robust in a military environment than traditional Wireless Sensor Networks. A Business Process approach to Service Oriented Architecture in a tactical setting is a concept for scheduling and sharing limited resources. New components to military Service Oriented Architecture have been introduced in the thesis. Other results of the thesis include an investigation of the use of Free Space Optics in tactical communications, a proposal for tracking neutral forces, a system for upgrading simple collaboration tools for command, control and collaboration purposes, a three-level hierarchy of Future Force Warrior, and methods for reducing incidents of fratricide.

Salon keskusta-alueen tulvasuojelu : Tulvasuojelutoimenpiteiden mitoitus ja arviointi

Uskelanjoki virtaa Salon kaupungin läpi ja varsinkin jääpato tulvatilanteissa tulvavedenkorkeudet uhkaavat nousta maa-alueille. Tässä työssä tutkittiin valittujen tulvasuojelutoimenpiteiden vaikutuksia tulvavedenkorkeuksiin Uskelanjoessa sekä Salon kaupungin keskusta-alueella. Tavoitteena oli löytää Uskelanjoen tulvimisen ehkäisyyn kustannustehokas ratkaisu. Työssä mallinnettiin Uskelanjoen vedenkorkeuksia yksidimensionaalisesti käyttäen HEC-RAS -mallia. Mallinnus suoritettiin mitoitustulvalla tulvasuojelutoimenpiteille, jotka olivat jäidenpidätysrakennelmien rakentaminen, ruoppaus, pengerrys sekä näiden vaihtoehtojen yhdistelmät. Mallinnuksesta saatujen tulvavedenkorkeuksien avulla laadittiin tarkastellulta uomaosuudelta tulvavaarakartat sekä tulvavahinkoarviot. Näiden tietojen pohjalta voitiin vaihtoehtojen hyötyjä vertailla käyttämällä kustannus-hyötyanalyysia. Kustannus-hyötyanalyysin tuloksista havaittiin, että jäidenpidätysrakennelmat osoittautuivat parhaaksi tulvasuojeluvaihtoehdoksi Uskelanjoessa. Muutkin työssä tutkitut vaihtoehdot osoittautuivat kannattaviksi. Epävarmuuden kumuloituminen vedenkorkeuksien mallinnuksesta hyötyjen ja haittojen arviointiin luo oman epävarmuutensa tässä työssä laskettuihin arvoihin. Tätä epävarmuutta on tutkittu työssä käyttämällä herkkyysanalyysia. Herkkyysanalyysin tuloksia tarkastelemalla jäidenpidätysrakennelmien rakentaminen osoittautui kaikkein riskivapaimmaksi vaihtoehdoksi Uskelanjoen tulvasuojelussa.