Performance analysis of software run-time behaviour using 3D-visualisation

Monimutkaisen tietokonejärjestelmän suorituskykyoptimointi edellyttää järjestelmän ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämistä. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden kasvun myötä suorituskykyoptimointi tulee yhä tärkeämmäksi osaksi tuotekehitysprosessia. Tehokkaampien prosessorien käytön myötä myös energiankulutus ja lämmöntuotto ovat nousseet yhä suuremmiksi ongelmiksi, erityisesti pienissä, kannettavissa laitteissa. Lämpö- ja energiaongelmien rajoittamiseksi on kehitetty suorituskyvyn skaalausmenetelmiä, jotka edelleen lisäävät järjestelmän kompleksisuutta ja suorituskykyoptimoinnin tarvetta. Tässä työssä kehitettiin visualisointi- ja analysointityökalu ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämisen helpottamiseksi. Lisäksi kehitettiin suorituskyvyn mitta, joka mahdollistaa erilaisten skaalausmenetelmien vertailun ja arvioimisen suoritusympäristöstä riippumatta, perustuen joko suoritustallenteen tai teoreettiseen analyysiin. Työkalu esittää ajonaikaisesti kerätyn tallenteen helposti ymmärrettävällä tavalla. Se näyttää mm. prosessit, prosessorikuorman, skaalausmenetelmien toiminnan sekä energiankulutuksen kolmiulotteista grafiikkaa käyttäen. Työkalu tuottaa myös käyttäjän valitsemasta osasta suorituskuvaa numeerista tietoa, joka sisältää useita oleellisia suorituskykyarvoja ja tilastotietoa. Työkalun sovellettavuutta tarkasteltiin todellisesta laitteesta saatua suoritustallennetta sekä suorituskyvyn skaalauksen simulointia analysoimalla. Skaalausmekanismin parametrien vaikutus simuloidun laitteen suorituskykyyn analysoitiin.

Tapiola-ryhmän Yhtiökokousjärjestelmä-ohjelmiston määrittely ja suunnittelu

Tässä insinöörityössä selvitettiin mahdollisuuksia parantaa Tapiola-ryhmän Yhtiökokousjärjestelmä-ohjelmiston ominaisuuksia ja tietoturvallisuutta. Järjestelmää käytetään Tapiola-ryhmän vakuutusyhtiöiden yhtiökokouksiin osallistuvien osakkaiden kirjaamiseen ja heidän äänten laskentaan. Tutkimuksen perusteella tehtiin järjestelmän määrittely ja suunnittelu, joiden tuloksena syntyivät toiminnallinen ja tekninen määrittelydokumentaatio, jotka toimivat pohjana uuden Yhtiökokousjärjestelmän toteutukselle. Työ tehtiin Tapiola-ryhmälle Tieto-Tapiola Oy:n tilauksesta. Työn alussa tutkittiin erilaisia mahdollisuuksia toteuttaa järjestelmän ohjelmisto- ja tietokanta-arkkitehtuuri, joiden perusteella määrittelyä ja suunnittelua alettiin toteuttaa. Tutkimuksen perusteella päädyttiin käyttämään Java SE -arkkitehtuuria sovelluksen toteutukseen ja SQL Server -tietokantaa järjestelmän tietovarastona. Valittuihin ratkaisuihin päädyttiin niiden hyvien tietoturvallisuus- ja kertakirjausominaisuuksien takia. Toiminnallisessa määrittelydokumentissa käydään läpi järjestelmälle asetettuja vaatimuksia ja kuvataan sen toiminnot, liiketoimintaluokkamalli, käyttöliittymä ja tulosteet. Lisäksi siinä otetaan kantaa järjestelmän käyttöympäristöön, ulkoisiin tietokantaliittymiin, käyttäjän tunnistautumiseen ja tietoturvallisuuteen sekä käydään läpi sen toiminta käyttäjien näkökulmasta. Toiminnallisen määrittelydokumentin pohjalta luotiin tekninen määrittelydokumentti. Siinä kuvataan järjestelmän ympäristö ja ohjelmisto- sekä tietokanta-arkkitehtuuri yleisellä tasolla. Tämän lisäksi järjestelmän arkkitehtuuria käydään myös tarkemmin läpi sekä kuvataan moduulit ja toiminnot niin tarkasti, että niiden perusteella voidaan toteuttaa koko järjestelmä. Työn tuloksena syntyivät kattava toiminnallinen ja tekninen määrittelydokumentaatio, joissa käydään läpi kaikki järjestelmän toteuttamiseen tarvittavat elementit sillä tarkkuudella, että järjestelmän toteuttaminen voidaan aloittaa.

Taajuusmuuttajan ohjelmiston testaus

Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää menetelmiä ja ohjeitataajuusmuuttajan sulautetun ohjelmiston kehityksen aikaiseen testaukseen. Soveltuvia menetelmiä etsittiin tutkimalla laajasti kirjallisuutta sekä selvittämälläyrityksen testauskäytäntöä. Tutkittuja kirjallisuudesta löytyneitä menetelmä olivat testauskehykset, simulointi ja staattinen sekä automaattinen testaus. Kirjallisuudesta etsittiin myös menetelmiä, joiden avulla testausprosessia voidaan helpottaa tai muuten parantaa. Tällaisista menetelmistä tutkittiin muun muassa testidatan valintaa, testauslähtöistä kehitystä sekä testattavuuden parantamista. Lisäksi selvitettiin uudelleenkäytettävien testien ohjelmointiin soveltuvia ohjelmointikieliä. Haastatteluiden ja dokumentaation avulla saatiin hyvä käsitys yrityksessä vallitsevasta testauskäytännöstä sekä sen ongelmakohdista. Testauksen ongelmiksi havaittiin testausprosessin järjestelmällisyyden puute sekä tarve suunnittelijoiden testauskoulutukseen. Testausprosessin parantamiseksi esitetään moduulitestauskehyksen käyttöönottoa. Lisäksi suunnittelijoiden testauskoulutuksella arvioidaan olevan suuri vaikutus koko testausprosessiin. Testitapausten suunnitteluun esitetään menetelmiä, joiden avulla voidaan suunnitella kattavampia testejä.

ASP-ohjelmiston kehittäminen kansainvälisille markkinoille

ASP eli sovellusvuokraus on jatkuvasti yleistyvä vaihtoehto perinteiselle ohjelmistojen ostamiselle. Suomessa on pieniä ASP-toimittajia joilla voisi olla mahdollisuuksia pärjätä kansainvälisillä markkinoilla, mutta kansainvälistyminen tuo haasteita kaupallisesti sekä myös teknisesti. Työn tavoitteena on suunnitella ASP-ohjelmiston kehittämistä kansainväliseen käyttöön sopivaksi sekä tarkastella myös laajemmin ASP-ohjelmiston vientiä koskevia kysymyksiä. Erityisesti kainsainvälistymiseen liittyvien aiheiden lisäksi työssä esitellään myös ASP-toimintamalli, kehityksen kohteena oleva Severa Oy:n ASP-palvelu sekä ASP-sovelluksen kehittämiseen käytettäviä tekniikoita ja työkaluja niin WWW-sovelluskehityksen kuin tietokantojenkin osalta.

Oliopohjaisen ohjelmiston kehitysprosessi CASE: Sonera TradeXpress Mapper

Työ kartoittaa yleisemmin ohjelmistonkehitysprosesseille asetettavia vaatimuksia ja selvittää yksityiskohtaisemmin niiden soveltamista ja vaikutusta uusien ominaisuuksien suunnittelussa Soneran TradeXpress Mapper ohjelmistoon. Kyseinen työkalu mahdollistaa muun muassa EDI-viestien muokkaamisen graafisesti. Työn tuloksena syntyi selvitys ohjelmistonkehitysprosessien perusteista ja niiden soveltamisessa oliopohjaiseen systeemityöhön. Prosessin avulla voitiin ohjelma tehdä tarkemmin asiakkaan vaatimusten mukaiseksi ja uusien ominaisuuksien lisääminen onnistui helposti.

Laajakaistaverkon topologian visualisointi

Viimeisten vuosien aikana laajakaistaoperaattoreiden laajakaistaverkot ovat nopeiden ja kiinteähintaisten laajakaistaliittymien johdosta kasvaneet suuriksi kokonaisuuksiksi. Kokonaisuuksia hallitaan erilaisilla verkonhallintatyökaluilla. Verkonhallintatyökalut sisältävät suuren määrän eri tasoista tietoa laitteista ja laitteiden välisistä suhteista. Kokonaisuuksien hahmottaminen ilman tiedoista rakennettua kuvaa on vaikeaa ja hidasta. Laajakaistaverkon topologian visualisoinnissa muodostetaan kuva laitteista ja niiden välisistä suhteista. Visualisoitua kuvaa voidaan käyttää osana verkonhallintatyökalua, jolloin käyttäjälle muodostuu nopeasti näkymä verkon laitteista ja rakenteesta eli topologiasta. Visualisoinnissa kuvan piirto-ongelma täytyy muuttaa graafin piirto-ongelmaksi. Graafin piirto-ongelmassa verkon rakennetta käsitellään graafina, joka mahdollistaa kuvan muodostamisen automaattisia piirtomenetelmiä hyväksikäyttäen. Halutunlainen ulkoasu kuvalle muodostetaan automaattisilla piirtomenetelmillä, joilla laitteiden ja laitteiden välisten suhteiden esitystapoja voidaan muuttaa. Esitystavoilla voidaan muuttaa esimerkiksi laitteiden muotoa, väriä ja kokoa. Esitystapojen lisäksi piirtomenetelmien tärkein tehtävä on laskea laitteiden sijaintien koordinaattien arvot, jotka loppujen lopuksi määräävät koko kuvan rakenteen. Koordinaattien arvot lasketaan piirtoalgoritmeilla, joista voimiin perustuvat algoritmit sopivat parhaiten laajakaistaverkkojen laitteiden sijaintien laskemiseen. Tämän diplomityön käytännön työssä toteutettiin laajakaistaverkon topologian visualisointityökalu.

Kolmiulotteinen visualisointi mikromaailman konenäköjärjestelmässä

Työssä oli tarkoituksena saada toteutettua kolmiulotteiseen visualisointiin soveltuva ohjelmisto mikrokokoluokkaa olevien kappaleiden konenäköjärjestelmään. Työssä jouduttiin myös jatkokehittämään menetelmää kolmiulotteisen kuvan hankkimiseksi yhdellä kameralla mikrokokoisesta kohteesta. Kohteen kolmiulotteisella kuvalla voitaisiin suorittaa automaattista järjestelmäohjausta. Työssä tutkittiin ja selvitettiin laitteistolla saavutettavia tarkkuuksia ja nopeuksia, sen soveltamiseksi esimerkiksi mikromanipulaattorin ohjaamiseen. Lisäksi tutkittiin erilaisia kohteita joissa voitaisiin hyödyntää kolmiulotteista visualisointia. Tällaisia kohteita on kappaleiden laadunvalvonnassa tai niiden tutkimisessa ja esittämisessä. Syvyystiedon keräävällä menetelmällä oli saavutettava riittävä nopeus, jotta sillä voitaisiin tarvittaessa ohjata reaaliaikaisesti toimilaitteita. Menetelmänä käytettiin "Depth from Focusing" -menetelmää, johon VTT:llä oli jo aiemmin kehitetty automaattinen fokusointiohjelmisto. Työn puitteissa suoritettiin laitteisto- ja menetelmäkehitystä järjestelmän nopeuttamiseksi. Visualisoinnin toteuttamisen eri mahdollisuuksia kartoitettiin ja sellainen toteutettiin rakennettuun konenäköjärjestelmään.

ANVL -ohjelmiston käyttö protokollavalidoinnissa

Tietoliikennelaitteiden toiminta perustuu yleisesti sovittuihin standardeihin ja suosituksiin. Standardinmukaisuuden varmistamiseksi tuotteet tulee testata sekä standardeja että muita tuotteita vastaan, jotta laitteiden yhteensopivuudesta voidaan varmistua. Ohjelmistojen koon ja monimutkaisuuden jatkuvasti kasvaessa myös tarve löytää automatisoituja testausmenetelmiä kasvaa. Diplomityön tavoitteena oli selvittää soveltuuko ANVL -protokollavalidointiohjelmisto Tellabsin modeemituotteiden hyväksyntätestaukseen ja sovittaa ANVL osaksi Tellabsin testauskäytäntöä. Diplomityössä käydään lisäksi läpi ohjelmistotestauksen peruskäsitteitä ja esitetään ANVL:n sisäinen rakenne ja toimintaperiaatteet. Työssä havaittiin, että ANVL sopii hyvin yksittäisten datasiirtolaitteiden validointitestaukseen. ANVL:n räätälöintimahdollisuudet ovat hyvät ja sitä on mahdollista laajentaa itse toteutetuilla protokollavalidointipaketeilla. Tuote tullaan ottamaan käyttöön Tellabsin uusissa tuotekehitysprojekteissa.

Riskienhallinta erään ohjelmiston muutosten yhteydessä

Tämän diplomityön tarkoituksena oli esittää menetelmä erääseen ohjelmistoon toteutettavista muutoksista aiheutuvien riskien hallintaan. Ohjelmistoa käyttää päivittäin useita satoja henkilöitä ja sen ongelmaton toiminta on ohjelmiston omistavalle asiakkaalle erittäin tärkeää. Ohjelmiston ja sen kehitystyön kannalta riski on asianomistajan tavoitteita uhkaava menetyksen mahdollisuus tai menetykseen liittyvä ominaisuus, tekijä tai toiminta. Tämän työn yhteydessä asianomistaja on yritys, joka on toteuttanut nykyisen ohjelmiston ja on vastuussa ohjelmiston jatkokehityksestä. Yrityksen riskienhallintatarpeita vastaava ratkaisu pyritään löytämään perehtymällä riskienhallinnan perusteisiin sekä kahteen erityisesti ohjelmistotuotantoon tarkoitettuun riskienhallintamenetelmään. Riskienhallinnan kehittämisen kannalta on tärkeää, että ohjelmistotuotannon tyypilliset virheet onnistutaan pääsääntöisesti välttämään. Riskienhallinnan yleisempien virheiden tiedostamisesta on suurta hyötyä omaa riskienhallintaa kehitettäessä. Ohjelmiston kehitysorganisaation systemaattinen tapa toteuttaa ohjelmistomuutoksia perustuu ohjelmistotuotantoon tarkoitetun tuotteenhallintaohjelman käyttöön. Tuotteenhallintaohjelmassa muutospyyntö on ohjelmiston kehitystyön perusyksikkö, johon riskienhallintatoimet on pyrittävä kohdistamaan. Yrityksen tarpeita vastaava riskienhallintamalli rakennetaan lisäämällä Riskit-menetelmän mukainen riskienhallintaprosessi osaksi muutospyynnön systemaattista käsittelyprosessia. Työn tuloksena aikaansaadun mallin mukaista riskienhallintaa voidaan käytännössä harjoittaa usealla eri tavalla. Arvioiden perusteella kaavionluonti- ja tekstinkäsittelyohjelma ovat riittävät työkalut riskienhallinnan käytännön toteutusta varten. Kokemukset uudesta riskienhallintamenetelmästä osoittivat sen käyttökelpoiseksi. Menetelmän käyttöönoton sujuvuuden varmistamiseksi, riskienhallintatoimet kannattaa kuitenkin aluksi kohdistaa yksittäistä muutospyyntöä suurempaan kokonaisuuteen.

Reaaliaikaisen tiedonsiirtolinkin muodostaminen prosessisäädön simulointi- ja valvomo-ohjelmiston välille

Teollisuusautomaatiossa käytetään varta vasten automaatiosovelluksiin tarkoitettuja tietokoneita eli ohjelmoitavia logiikoita (PLC, Programmable Logic Control). Ohjelmoitavan logiikan ja käyttäjän välillä on hyvin useasti jonkin asteinen käyttöliittymä (HMI, Human-Machine Interface). Käyttöliittymä voidaan toteuttaa logiikkaan liitettävien näyttöpäätteiden tai PC-pohjaisten valvomo-ohjelmien avulla. Käyttöliittymän kautta käyttäjä voi valvoa ja ohjata automaatiojärjestelmää. Tämän kandidaatintyön aiheena on reaaliajassa toimivan tiedonsiirtolinkin luominen prosessisäädön simulointiohjelmiston ja valvomo-ohjelmiston välille. Prosessiasäätöä simuloidaan MATLAB:in Simulink-ohjelmistolla ja käyttöliittymä luodaan InTouch valvomo-ohjelmistolla. Simuloitavana prosessina toimii nelitankkiprosessi, jossa kahden tankin pinnankorkeutta säädetään kahdella pumpulla. Prosessista tekee erittäin mielenkiintoisen se, että prosessilla on kolmitieventtiilien asennoista riippuen kaksi eri toimintapistettä: minimivaiheinen ja ei-minimivaiheinen. Myös tankkien ristiinkytköksien johdosta prosessi on normaalia tankkiprosessia mielenkiintoisempi. Tiedonsiirtolinkin muodostaminen prosessisäädön simuloinnin sekä valvomo-ohjelmiston välille mahdollistaa lukuisia erilaisia käyttötarkoituksia. Varsinkin opetuskäytössä tämä on erittäin käyttökelpoinen, koska se ei vaadi todellisen prosessin eikä laitteistojen läsnäoloa. Sen avulla voidaan opettaa valvomo-ohjelmien luomista sekä niiden käyttöä. Myös prosessisäätöä voidaan opettaa erittäin havainnollisesti.