Model-based study of a chemical-looping combustion process

Chemical-looping combustion (CLC) is a novel combustion technology with inherent separation of the greenhouse gas CO2. The technique typically employs a dual fluidized bed system where a metal oxide is used as a solid oxygen carrier that transfers the oxygen from combustion air to the fuel. The oxygen carrier is looping between the air reactor, where it is oxidized by the air, and the fuel reactor, where it is reduced by the fuel. Hence, air is not mixed with the fuel, and outgoing CO2 does not become diluted by the nitrogen, which gives a possibility to collect the CO2 from the flue gases after the water vapor is condensed. CLC is being proposed as a promising and energy efficient carbon capture technology, since it can achieve both an increase in power station efficiency simultaneously with low energy penalty from the carbon capture. The outcome of a comprehensive literature study concerning the current status of CLC development is presented in this thesis. Also, a steady state model of the CLC process, based on the conservation equations of mass and energy, was developed. The model was used to determine the process conditions and to calculate the reactor dimensions of a 100 MWth CLC system with bunsenite (NiO) as oxygen carrier and methane (CH4) as fuel. This study has been made in Oxygen Carriers and Their Industrial Applications research project (2008 – 2011), funded by the Tekes – Functional Material program. I would like to acknowledge Tekes and participating companies for funding and all project partners for good and comfortable cooperation.

TUKKE – Tuoteseuranta satamasidonnaisessa kuljetusketjussa

Logistiikka-alalla toimivien yritysten liiketoimintaympäristö on muuttunut globalisaation myötä maailmanlaajuiseksi ja entistä dynaamisemmaksi. Tämä on lisännyt ajantasaisen ja virheettömän tiedon välityksen merkitystä läpi maa- ja yritysrajojen ylittävien toimitusketjujen. Tuoteseuranta ja siihen liittyvän tiedon välittäminen ovat olennainen osa maailmanlaajuisten toimitusketjujen hallintaa. Tuoteseurannan avulla tavaratoimituksia voidaan seurata läpi toimitusketjun, minkä ansiosta tieto kuljetuskaluston, kuljetusyksiköiden ja tuotteiden sijainnista ja saatavuudesta on tarvittaessa eri osapuolten käytettävissä ajasta ja paikasta riippumatta. Tarkan tavaratoimitusten sijainnin tietäminen tehostaa toimitusketjun eri osapuolten resurssien suunnittelua ja kohdistamista, mahdollistaa toimitusketjun pullonkaulojen havaitsemisen sekä helpottaa poikkeamatilanteiden hallintaa. Satamissa toimitusketjujen hallinnan merkitys korostuu toimijoiden ja erilaisten prosessien monitahoisuudesta johtuen. Tämä tutkimusraportti on Turun yliopiston Merenkulkualan koulutus- ja tutkimuskeskuksen Kotkan yksikössä tammikuun 2008 ja elokuun 2009 välisenä aikana toteutetun Tuoteseuranta satamasidonnaisessa kuljetusketjussa (TUKKE) -projektin loppuraportti TUKKE-projektissa tarkasteltiin satamasidonnaisissa kuljetusketjuissa liikkuvia tietovirtoja ja niiden jakamista eri toimijoiden kesken sekä selvitettiin satamasidonnaisten kuljetusketjujen tuoteseurannan nykytilaa ja kehitysmahdollisuuksia. Tuoteseurannassa hyödynnettävät tunnistus- ja paikannusmenetelmät voidaan jakaa satelliittipaikannus-, verkkopaikannus- ja lähipaikannusmenetelmiin. Satelliittipaikannus on käytännössä ainoa reaaliaikaisen maailmanlaajuisen tuoteseurannan mahdollistava menetelmä, jonka tarkkuus on tyypillisesti muutamia metrejä, mutta erilaisilla laajennuksilla voidaan päästä vieläkin parempiin paikannustarkkuuksiin. Satelliittipaikannus soveltuu pääasiassa kuljetusvälineiden ja suurten kuljetusyksiköiden (esim. kontti) seurantaan, ja vain erityistapauksissa kriittisten yksittäisten tuotteiden seurantaan. Verkkopaikannusmenetelmät eivät yksistään sovellu ehdotonta tarkkuutta vaativiin paikannussovelluksiin, sillä niiden tarkkuus vaihtelee tekniikasta ja ympäristöstä riippuen kymmenistä metreistä aina kymmeniin kilometreihin. Jatkuvan ja reaaliaikaisen kaupallisen paikannuspalvelun toteuttaminen verkkopaikannusmenetelmillä on käytännössä mahdotonta. Verkkopaikannusta voidaankin hyödyntää lähinnä yksittäisiä paikkapyyntöjä toteuttavana menetelmänä, joka soveltuu toimitusketjuissa lähinnä tavaratoimitusten karkean tason seurantaan. Verkkopaikannus soveltuu nykyään lähinnä satelliittipaikannusta tukevaksi menetelmäksi, esimerkiksi poikkeamatilanteiden hallinnassa. Lähipaikannustekniikat ovat ainoita paikannusmenetelmiä, joilla päästään jopa senttimetritason tarkkuuksiin sekä sisä- että ulkotiloissa. Lähipaikannusmenetelmät soveltuvat hyvin esimerkiksi varastojen hallintaan. Lähipaikannusmenetelmiin kuuluvat tunnistusmenetelmät (viivakoodi ja RFID) helpottavat tuotteiden hallintaa tarjoamalla statustietoa tavaratoimituksista toimitusketjun eri vaiheissa. Tunnistusmenetelmät ovat usein järkevin ratkaisu tuotetasoisessa seurannassa. Erilaiset tavaratoimitukset asettavat erilaisia vaatimuksia tuoteseurannalle. Kokokuormatasoisten kuljetusten seuranta on perinteisesti perustunut konttien osalta yksilölliseen tunnistenumeroon sekä perävaunun ja trailerin osalta rekisterinumeroon. Kokokuormayksiköiden seurannassa olisi mahdollista siirtyä käyttämään tehokkaampia seurantamenetelmiä, joista satelliittipaikannus ja RFID-tekniikka ovat useimmissa tapauksissa sopivimmat ratkaisut. Kokokuormatason seuranta edellyttää seurantatekniikan (esim. RFID-tunniste tai GPS-vastaanotin) asentamista seurattavaan kuljetusyksikköön (esim. kontti). Kokokuormatasoinen seuranta riittää monissa tapauksissa, koska kuljetusyksikköä seurattaessa voidaan samalla seurata sen sisältämiä osakuormia ja yksittäisiä tuotteita. Osakuormatasoinen seuranta tarkoittaa kuljetuslavojen tai muiden vastaavien kuljetusalustojen seurantaa. Kuljetuslavojen seuranta on mahdollista toteuttaa lavakohtaisilla tunnisteilla (esim. RFID-tunniste), joihin voidaan linkittää myös tieto lavan sisältämistä tuotteista. Kuljetuslavoja voidaan seurata reaaliaikaisesti myös satelliittipaikannuksella, mutta tälle ei useinkaan ole tarvetta, koska yleensä toimitusketjun eri osapuolia kiinnostaa lähinnä tavaratoimituksiin liittyvä statustieto. Tuotetasolla tapahtuva tuoteseuranta mahdollistaa yksityiskohtaisen ja tarkan tuotteiden tunnistamisen ja paikantamisen läpi kuljetusketjun. Tuotetasoinen seuranta edellyttää seurantatekniikan asentamista jokaiseen yksittäiseen seurattavaan tuotteeseen. Käytännössä ainoat tuotetasoiseen seurantaan soveltuvat seurantatekniikat ovat viivakoodi- ja RFID-tunnistustekniikat, koska tuotetasoisen seurannan toteuttaminen muilla seurantatekniikoilla ei ole yleensä taloudellisesti järkevää. Yleisesti ottaen tuotetasoista seurantaa kannattaa hyödyntää lähinnä tuotteiden tunnistamisessa ja statustietopohjaisissa sovelluksissa eikä niinkään varsinaisessa paikannuksessa. Satamasidonnaisten kuljetusketjujen tuoteseuranta perustuu nykyään lähinnä statustietoon ja sitä tarjoaviin tunnistustekniikoihin. Tämä johtuu pääasiassa siitä, ettei satamasidonnaisissa toimitusketjuissa useinkaan tarvita statustietoa tarkempaa tietoa, vaan yleensä pelkkä ETA-tieto riittää. Esimerkiksi reaaliaikaista paikkatietoa tarjoavaa satelliittipaikannustekniikkaa hyödynnetään satamasidonnaisissa kuljetusketjuissa lähinnä navigoinnissa ja reittisuunnittelussa, mutta vain harvoin reaaliaikaisessa tuoteseurannassa. Matkapuhelinverkkoihin perustuva paikannus ei näyttäisi olevan yleisessä käytössä satamasidonnaisten kuljetusketjujen tuoteseurannassa. Toimijoiden laajasta kirjosta johtuen satamasidonnaisissa toimitusketjuissa on harvoin käytössä yhtenäistä koko toimitusketjun kattavaa tuoteseurantajärjestelmää. Laajan ja useita toimijoita sisältävän tuoteseurantajärjestelmän rajapintojen ja standardien integrointi on erittäin haastavaa. Kullakin toimitusketjun toimijalla on yleensä käytössä omia sisäisiä järjestelmiä, joilla voidaan tietyiltä osin hallita tavaratoimitusten seurantaa kyseisen yrityksen näkökulmasta. Yhtenäinen koko toimitusketjun kattava tuoteseurantaratkaisu voi toimia suljetuissa järjestelmissä, joissa on rajattu määrä toimijoita ja joissa tavoitellaan vain näiden toimijoiden yhteisiä etuja. Suljetuissa järjestelmissä eri toimijoiden väliset rajapinnat on integroitu keskenään yhteensopiviksi, ja osapuolien välille on muodostunut vakiintuneita toimintatapoja. Lisäksi suljetut järjestelmät pysyvät usein melko muuttumattomina. Nämä tekijät tuovat läpinäkyvyyttä suljettuun toimitusketjuun, ja tuotetiedon jakamisesta tulee luonnollinen osa toimitusketjun toimintaa. Tekniset valmiudet hyvinkin kehittyneiden ja monipuolisten koko toimitusketjuja kattavien tuoteseurantaratkaisujen toteuttamiseen ovat jo olemassa. Toimitusketjujen laajuisten seurantaratkaisujen kehittämisen esteenä eivät siis niinkään ole itse seurantatietoa tuottavat tunnistus- ja paikannustekniikat, vaan suurimpana haasteena on seurantatiedon saattaminen sellaiseen muotoon, että se on helposti jokaisen toimitusketjun osapuolen saatavissa ja hyödynnettävissä. Yksittäisillä mailla ja satamilla on jo nykyään käytössä eräänlaisia tietoportaaleja, jotka mahdollistavat tavaratoimituksiin liittyvien tietojen keskitetyn tallentamisen ja hyödyntämisen. Myös Suomen meriliikennettä palvelee tämäntapainen keskitetty tietoportaali PortNet, joka on tarkoitettu pääasiassa aluskäynteihin liittyvien tietojen jakamiseen eri toimijoiden kesken. PortNet sisältää kuitenkin tietoa vain Suomen satamiin kohdistuvista aluskäynneistä. Tästä johtuen tavaratoimitusten seuranta läpi globaalien toimitusketjujen ei ole PortNet-järjestelmällä mahdollista. Tulevaisuuden kannalta olisikin tärkeää pohtia, olisiko mahdollista kehittää PortNetjärjestelmän kaltainen globaali tietoportaali, joka palvelisi kansainvälisiä satamasidonnaisia toimitusketjuja ja loisi pohjan läpinäkyvälle maa- ja yritysrajat ylittävälle tuoteseurantaratkaisulle.

Workplace Social Capital and Employee Health

Työyhteisön sosiaalinen pääoma ja työntekijöiden terveys Monien tutkimusten mukaan sosiaalinen pääoma vaikuttaa terveyteen. Vaikka työssä käyvä väestönosa on merkittävän osan valveillaoloajastaan työyhteisössä, siellä kertyvää sosiaalista pääomaa on toistaiseksi tutkittu vähän. Tässä tutkimuksessa selvitettiin työyhteisön sosiaalisen pääoman ja kuntatyöntekijöiden terveyden välistä yhteyttä pitkittäisasetelmassa hyödyntäen Kuntasektorin henkilöstön seurantatutkimuksen aineistoa vuosilta 2000–2005. Yhteensä 48592 kuntatyöntekijää vastasi kyselyyn vuosina 2000–02 (vastausprosentti 68 %). Heistä 35914 (77 %) osallistui myös seurantatutkimukseen vuosina 2004–05. Tutkimuksessa kehitettiin kyselyyn perustuva työyhteisön sosiaalisen pääoman mittausmenetelmä. Työntekijän omaan arvioon perustuvan sosiaalisen pääoman lisäksi mitattiin työyhteisön sosiaalista pääomaa käyttämällä samassa työyhteisössä työskentelevien muiden työntekijöiden keskimääräistä arviota sosiaalisesta pääomasta. Terveyttä mitattiin kysymyksellä koetusta terveydestä. Masennusta arvioitiin sekä kysymällä lääkärin toteamasta masennuksesta että masennuslääkeostoilla Kelan lääkerekistereistä. Analyyseihin otettiin mukaan vain ne kuntatyöntekijät, jotka olivat lähtötilanteissa terveitä eli kokivat terveytensä hyväksi tai heillä ei ollut aiempaa diagnosoitua tai lääkehoitoa vaatinutta masennusta. Tulosten analysointiin käytettiin monitasomallinnusta. Tulokset vakioitiin sosiodemografisten tekijöiden ja terveyskäyttäytymisen suhteen. Neljän vuoden seurannassa sekä jatkuvasti vähäinen että vähenevä yksilön sosiaalinen pääoma työssä lisäsi riskiä koetun terveyden heikkenemiseen niillä kuntatyöntekijöillä, jotka eivät vaihtaneet työpaikkaa seurannan aikana ja jotka seurannan alussa kokivat terveytensä hyväksi. Tulos ei selittynyt sosiodemografisilla tekijöillä tai terveyskäyttäytymisen eroilla. Tuloksen merkittävyyttä tuki havainto, että myös työtoverien arvioon perustuva sosiaalinen pääoma ennusti oman terveyden huononemista seuranta-aikana. Niillä työntekijöillä, jotka työskentelivät sellaisissa työyhteisöissä, joissa koko seurannan ajan oli vähiten sosiaalista pääomaa, oli lähes 1.3 -kertainen riski terveyden heikentymiseen. Vähäinen omaan arvioon perustuva sosiaalinen pääoma työssä ennusti myös masennuksen ilmaantuvuutta lähtötilanteessa ei-masentuneilla lähes neljän vuoden seurannassa. Matalaan sosiaaliseen pääomaan liittyi 20–50 % suurempi todennäköisyys sairastua masennukseen seurannan aikana niin itseraportoidun lääkärin totea-man masennuksen kuin masennuslääkeostojen perusteella. Tätä tulosta ei kuitenkaan pystytty toistamaan käyttämällä oman arvion sijasta työtoverien arviota työyhteisön sosiaalisesta pääomasta. Tutkimusta sosiaalisen pääoman vaikutusta masennuksen ilmaantumiseen jatkettiin selvittämällä miten sosiaalisen pääoman eri ulottuvuudet vaikuttivat masennuksen ilmaantumiseen. Tulosten mukaan sosiaalisen pääoman vertikaalinen komponentti (työntekijöiden ja esimiesten välinen luottamus, vastavuoroisuus ja jaetut arvot ja normit, jotka edesauttavat yhteistyötä) sekä horisontaalinen komponentti (työntekijöiden välisissä suhteissa yhteistyöstä, luottamuksesta ja vastavuoroisuudesta syntyvä sosiaalinen pääoma) vaikuttivat itsenäisesti masennusriskiin. Tutkimuksen perusteella korkea työyhteisön sosiaalinen pääoma saattaa vaikuttaa edullisesti työntekijöiden terveyteen. Jos näin on, olisi tärkeää edistää työyhteisöjen sosiaalista pääomaa ja kannustaa sellaiseen toimintaan, joka lisää suvaitsevaisuutta, luottamusta ja vastavuoroisuutta sekä työntekijöiden kesken että työntekijöiden ja esimiesten välillä.

Remote Condition Monitoring and Asset Management in Offshore Power Systems

Condition monitoring systems for physical assets are constantly becoming more and more common in the industrial sector. At the same time an increasing portion of asset monitoring systems are being remotely supported. As global competitors are actively developing solutions for condition monitoring and condition-based maintenance, which it enables, Wärtsilä too feels the pressure to provide customers with more sophisticated condition-based maintenance solutions. The main aim of this thesis study is to consider Wärtsilä remote condition monitoring solutions and how they relate to similar solutions from other suppliers and end customers’ needs, in the context of offshore assets. A theoretical study is also included in the thesis, where the concepts of condition monitoring, condition-based maintenance, maintenance management and physical asset management are introduced.

Henkilöstöresurssien hallintatyökalun vaatimukset asiantuntijaorganisaatiossa

Yrityksen organisaatiomallin pitää palvella tehokasta toimintaa. Tällä hetkellä tässä yrityksessä resurssipooleihin perustuva organisaatio on katsottu sopivaksi. Sen toivotaan mahdollistavan henkilöstöresurssien tehokas hyödyntäminen. Organisaation muutos vaatii myös toimintatapojen ja joissain tapauksissa tietojärjestelmien muutosta. Tässä tapauksessa siirtyminen uudenlaiseen organisaatioon loi tarpeen uudelle resurssien varaus- ja etsintätoiminnolle ja sitä tukeville tietovarastoille. Vaatimusmäärityksen tuloksena voidaan todeta, että nykyinen ERP-ohjelmisto ei ole paras mahdollinen yrityksen käyttöön, vaikka senkin kanssa yritys kyllä tulee toimeen. Tärkeimpinä vaatimuksina hyvälle hallintasovellukselle voidaan pitää mahdollisuutta seurata työntekijöiden osaamisen ja tietämyksen kehitystä sekä arvioida niiden tasoa, mahdollisuutta varata niin henkilöitä kuin osaamisia ja tehokasta ja muunneltavaa mekanismia henkilöiden valintaan projekteihin. Nykyisessä toteutuksessa henkilöstön osaamisten käsittely on hiukan rajoittunutta eikä mitään historiatietoja tallenneta tai käytetä hyödyksi missään vaiheessa. Myös resurssien haku projekteihin olisi mahdollista toteuttaa paremmin. Hakuihin pitäisi saada lisää hakuehtoja ja mahdollistaa yleisluontoisemmat ehdot yksityiskohtien sijaan, vaikka tiedot olisivatkin tarkemmalla tasolla. Näistä syistä uuden työkalun rakentamista henkilöstöresurssien paremman hyödyntämisen takaamiseksi voidaan pitää perusteltuna.

Langattoman tietoliikenneverkon toteuttaminen satama-alueelle

Tässä työssä toteutetaan IEEE 802.16-2004 standardiin perustuva langaton WiMAX tietoliikenneverkko, sekä tutkitaan etenemismallien soveltuvuutta satama-alueelle. Myös muiden verkkoratkaisujen soveltuvuutta pohditaan. Lisäksi tutkitaan sääolosuhteiden sekä päätelaitteen liikkumisnopeuden vaikutuksia yhteyteen. Satama-alueella on teräksestä valmistettuja merikontteja pinottuina päällekkäin, ja ne vaikeuttavat langattomien signaalien etenemistä. Merikonttien pinot säilyttävät tietyn maksimikorkeuden johtuen työkoneiden rajallisesta kyvystä pinota niitä. Langattomien signaalien etenemiselle erilaisissa ympäristöissä on kehitetty etenemismalleja. Etenemisallien avulla voidaan pyrkiä ennustamaan signaalin vahvuutta eri etäisyyksillä tukiasemasta. Etenemismallit kuvaavat ympäristön aiheuttamaa signaalin vaimenemista erilaisten muuttujien avulla. Langattoman tietoliikenneverkon toteutus ongelmatilanteineen dokumentoitiin ja alueella tehtiin kuuluvuusmittauksia. Löydettiin etenemismalli ja muuttujat, joiden avulla lasketut tulokset vastasivat mitattuja tuloksia hyvin. Myös sääolosuhteiden sekä päätelaitteen liikkumisnopeuden vaikutusta signaalin vahvuuteen tutkittiin. Vesi- ja lumisateen sekä sumun vaikutuksen todettiin olevan merkityksetön verkon käyttämällä 3.5 GHz taajuusalueella. Myöskään päätelaitteen liikkumisnopeuden ei todettu vaikuttavan toiminnallisuuteen 20-30 kilometrin tuntinopeudella, jolla työkoneet alueella liikkuvat.

Saako historiasta selvää? Monikulttuuriset yläkoululaiset historian lähteillä historian taidot motiivien, seurauksien, historian tulkintojen ja lähteiden luotettavuuden arvioinneissa

The research assesses the skills of upper comprehensive school pupils in history. The focus is on locating personal motives, assessing wider reasons hidden in historical sources and evaluating source reliability. The research also questions how a wide use of multiple sources affects pupils’ holistic understanding of historical phenomena. The participants were a multicultural group of pupils. The origins of their cultures can be traced to the Balkan, the Middle East, Asia and Europe. The number of native Finnish speakers and pupils speaking Finnish as their second language was almost equal. The multicultural composition provides opportunities to assess how culturally responsive learning history from sources is. The intercultural approach to learning in a multicultural setting emphasizes equality as a precondition for learning. In order to set assignments at least to some extent match with all participants only those answers were taken into account which were produced by pupils who had studied history for a similar period of time in the Finnish comprehensive school system. Due to the small number of participants (41), the study avoids wide generalizations. Nevertheless, possible cultural blueprints in pupils’ way of thinking are noted. The first test examined the skills of pupils to find motives for emigration. The results showed that for 7th graders finding reasons is not a problematic task. However, the number of reasons noticed and justifications varied. In addition, the way the pupils explained their choices was a distinguishing factor. Some pupils interpreted source material making use of previous knowledge on the issue, while other pupils based their analysis solely on the text handed and did not try to add their own knowledge. Answers were divided into three categories: historical, explanatory and stating. Historical answers combined smoothly previously learned historical knowledge to one’s own source analysis; explanatory answers often ignored a wider frame, although they were effective when explaining e.g. historical concepts. The stating answers only noticed motives from the sources and made no attempts to explain them historically. Was the first test culturally responsive? All pupils representing different cultures tackled the first source exam successfully, but there were some signs of how historical concepts are understood in a slightly different way if the pupil’s personal history has no linkage to the concepts under scrutiny. The second test focused on the history of Native Americans. The test first required pupils to recognize whether short source extracts (5) were written by Indians or Caucasians. Based on what they had already learned from North American history, the pupils did not find it hard to distinguish between the sources. The analysis of multiphase causes and consequences of the disputes between Native Americans and white Americans caused dispersion among pupils. Using two historical sources and combining historical knowledge from both of them simultaneously was cumbersome for many. The explanations of consequences can be divided into two groups: the ones emphasizing short term consequences and those placing emphasis on long term consequences. The short term approach was mainly followed by boys in every group. The girls mainly paid attention to long term consequences. The result suggests that historical knowledge in sources is at least to some extent read through role and gender lenses. The third test required pupils to explain in their own words how the three sources given differed in their account of living conditions in Nazi Germany, which turned out to be demanding for many pupils. The pupils’ stronghold was rather the assessment of source reliability and accounts why the sources approached the same events differently. All participants wrote critical and justified comments on reliability and aspects that might have affected the content of the sources. The pupils felt that the main reasons that affected source reliability were the authors’ ethnic background, nationality and profession. The assessment showed that pupils were well aware that position in a historical situation has an impact on historical accounts, but in certain cases the victim’s account was seen as a historical truth. The account of events by a historian was chosen most often as the most reliable source, but it was often justified leniently with an indication to professionalism rather than with clear ideas of how historians conduct accounts based on sources. In brief, the last source test demonstrates that pupils have a strong idea that the ethnicity or nationalism determines how people explained events of the past. It is also an implication that pupils understand how historical knowledge is interpretative. The results also imply that history can be analyzed from a neutral perspective. One’s own membership in an ethnical or religious group does not automatically mean that a person’s cultural identity excludes historical explanations if something in them contradicts with his or her identity. The second method of extracting knowledge of pupils’ historical thinking was an essay analysis. The analysis shows that an analytical account of complicated political issues, which often include a great number of complicated political concepts, leads more likely to an inconsistent structure in the written work of pupils. The material also demonstrates that pupils have a strong tendency to take a critical stance when assessing history. Historical empathy in particular is shown if history somehow has a linkage to young people, children or minorities. Some topics can also awake strong feelings, especially among pupils with emigrant background, if there is a linkage between one’s own personal history and that of the school; and occasionally a student’s historical experience or thoughts replaced school history. Using sources during history lessons at school seems to have many advantages. It enhances the reasoning skills of pupils and their skills to assess the nature of historical knowledge. Thus one of the main aims and a great benefit of source work is to encourage pupils to express their own ideas and opinions. To conclude, when assessing the skills of adolescents in history - their work with sources, comments on history, historical knowledge and finally their historical thinking - one should be cautious and avoid cut off score evaluations. One purpose of pursuing history with sources is to encourage pupils to think independently, which is a useful tool for further identity construction. The idea that pupils have the right to conduct their own interpretations of history can be partially understood as part of a wider learning process, justification to study history comes from extrinsic reasons. The intrinsic reason is history itself; in order to understand history one should have a basic understanding of history as a specific domain of knowledge. Using sources does not mean that knowing history is of secondary importance. Only a balance between knowing the contextual history, understanding basic key concepts and working with sources is a solid base to improve pupils’ historical understanding.

Maritime Safety in the Gulf of Finland. Review on Policy Instruments

Suomenlahden lisääntynyt meriliikenne on herättänyt huolta meriliikenteen turvallisuuden tasosta, ja erityisesti Venäjän öljyviennin kasvu on lisännyt öljyonnettomuuden todennäköisyyttä Suomenlahdella. Erilaiset kansainväliset, alueelliset ja kansalliset ohjauskeinot pyrkivät vähentämään merionnettomuuden riskiä ja meriliikenteen muita haittavaikutuksia. Tämä raportti käsittelee meriturvallisuuden yhteiskunnallisia ohjauskeinoja: ohjauskeinoja yleisellä tasolla, meriturvallisuuden keskeisimpiä säätelijöitä, meriturvallisuuden ohjauskeinoja ja meriturvallisuuspolitiikan tulevaisuuden näkymiä, ohjauskeinojen tehokkuutta ja nykyisen meriturvallisuuden ohjausjärjestelmän heikkouksia. Raportti on kirjallisuuskatsaus meriturvallisuuden yhteiskunnalliseen sääntelyn rakenteeseen ja tilaan erityisesti Suomenlahden meriliikenteen näkökulmasta. Raportti on osa tutkimusprojektia ”SAFGOF - Suomenlahden meriliikenteen kasvunäkymät 2007 - 2015 ja kasvun vaikutukset ympäristölle ja kuljetusketjujen toimintaan” ja sen työpakettia 6 ”Keskeisimmät riskit ja yhteiskunnalliset vaikutuskeinot”. Yhteiskunnalliset ohjauskeinot voidaan ryhmitellä hallinnollisiin, taloudellisiin ja tietoohjaukseen perustuviin ohjauskeinoihin. Meriturvallisuuden edistämisessä käytetään kaikkia näitä, mutta hallinnolliset ohjauskeinot ovat tärkeimmässä asemassa. Merenkulun kansainvälisen luonteen vuoksi meriturvallisuuden sääntely tapahtuu pääosin kansainvälisellä tasolla YK:n ja erityisesti Kansainvälisen merenkulkujärjestön (IMO) toimesta. Lisäksi myös Euroopan Unionilla on omaa meriturvallisuuteen liittyvää sääntelyä ja on myös olemassa muita alueellisia meriturvallisuuden edistämiseen liittyviä elimiä kuten HELCOM. Joitakin meriturvallisuuden osa-alueita säädellään myös kansallisella tasolla. Hallinnolliset meriturvallisuuden ohjauskeinot sisältävät aluksen rakenteisiin ja varustukseen, alusten kunnon valvontaan, merimiehiin ja merityön tekemiseen sekä navigointiin liittyviä ohjauskeinoja. Taloudellisiin ohjauskeinoihin kuuluvat esimerkiksi väylä- ja satamamaksut, merivakuutukset, P&I klubit, vastuullisuus- ja korvauskysymykset sekä taloudelliset kannustimet. Taloudellisten ohjauskeinojen käyttö meriturvallisuuden edistämiseen on melko vähäistä verrattuna hallinnollisten ohjauskeinojen käyttöön, mutta niitä voitaisiin varmasti käyttää enemmänkin. Ongelmana taloudellisten ohjauskeinojen käytössä on se, että ne kuuluvat pitkälti kansallisen sääntelyn piiriin, joten alueellisten tai kansainvälisten intressien edistäminen taloudellisilla ohjauskeinoilla voi olla hankalaa. Tieto-ohjaus perustuu toimijoiden vapaaehtoisuuteen ja yleisen tiedotuksen lisäksi tieto-ohjaukseen sisältyy esimerkiksi vapaaehtoinen koulutus, sertifiointi tai meriturvallisuuden edistämiseen tähtäävät palkinnot. Poliittisella tasolla meriliikenteen aiheuttamat turvallisuusriskit Suomenlahdella on otettu vakavasti ja paljon työtä tehdään eri tahoilla riskien minimoimiseksi. Uutta sääntelyä on odotettavissa etenkin liittyen meriliikenteen ympäristövaikutuksiin ja meriliikenteen ohjaukseen kuten meriliikenteen sähköisiin seurantajärjestelmiin. Myös inhimilliseen tekijän merkitykseen meriturvallisuuden kehittämisessä on kiinnitetty lisääntyvissä määrin huomiota, mutta inhimilliseen tekijän osalta tehokkaiden ohjauskeinojen kehittäminen näyttää olevan haasteellista. Yleisimmin lääkkeeksi esitetään koulutuksen kehittämistä. Kirjallisuudessa esitettyjen kriteereiden mukaan tehokkaiden ohjauskeinojen tulisi täyttää seuraavat vaatimukset: 1) tarkoituksenmukaisuus – ohjauskeinojen täytyy olla sopivia asetetun tavoitteen saavuttamiseen, 2) taloudellinen tehokkuus – ohjauskeinon hyödyt vs. kustannukset tulisi olla tasapainossa, 3) hyväksyttävyys – ohjauskeinon täytyy olla hyväksyttävä asianosaisten ja myös laajemman yhteiskunnan näkökulmasta katsottuna, 4) toimeenpano – ohjauskeinon toimeenpanon pitää olla mahdollista ja sen noudattamista täytyy pystyä valvomaan, 5) lateraaliset vaikutukset – hyvällä ohjauskeinolla on positiivisia seurannaisvaikutuksia muutoinkin kuin vain ohjauskeinon ensisijaisten tavoitteiden saavuttaminen, 6) kannustin ja uuden luominen – hyvä ohjauskeino kannustaa kokeilemaan uusia ratkaisuja ja kehittämään toimintaa. Meriturvallisuutta koskevaa sääntelyä on paljon ja yleisesti ottaen merionnettomuuksien lukumäärä on ollut laskeva viime vuosikymmenien aikana. Suuri osa sääntelystä on ollut tehokasta ja parantanut turvallisuuden tasoa maailman merillä. Silti merionnettomuuksia ja muita vaarallisia tapahtumia sattuu edelleen. Nykyistä sääntelyjärjestelmää voidaan kritisoida monen asian suhteen. Kansainvälisen sääntelyn aikaansaaminen ei ole helppoa: prosessi on yleensä hidas ja tuloksena voi olla kompromissien kompromissi. Kansainvälinen sääntely on yleensä reaktiivista eli ongelmakohtiin puututaan vasta kun jokin onnettomuus tapahtuu sen sijaan että se olisi proaktiivista ja pyrkisi puuttumaan ongelmakohtiin jo ennen kuin jotain tapahtuu. IMO:n työskentely perustuu kansallisvaltioiden osallistumiseen ja sääntelyn toimeenpano tapahtuu lippuvaltioiden toimesta. Kansallisvaltiot ajavat IMO:ssa pääasiallisesti omia intressejään ja sääntelyn toimeenpanossa on suuria eroja lippuvaltioiden välillä. IMO:n kyvyttömyys puuttua havaittuihin ongelmiin nopeasti ja ottaa sääntelyssä huomioon paikallisia olosuhteita on johtanut siihen, että esimerkiksi Euroopan Unioni on alkanut itse säädellä meriturvallisuutta ja että on olemassa sellaisia alueellisia erityisjärjestelyjä kuin PSSA (particularly sensitive sea area – erityisen herkkä merialue). Merenkulkualalla toimii monenlaisia yrityksiä: toisaalta yrityksiä, jotka pyrkivät toimimaan turvallisesti ja kehittämään turvallisuutta vielä korkeammalle tasolle, ja toisaalta yrityksiä, jotka toimivat niin halvalla kuin mahdollista, eivät välitä turvallisuusseikoista, ja joilla usein on monimutkaiset ja epämääräiset omistusolosuhteet ja joita vahingon sattuessa on vaikea saada vastuuseen. Ongelma on, että kansainvälisellä merenkulkualalla kaikkien yritysten on toimittava samoilla markkinoilla. Vastuuttomien yritysten toiminnan mahdollistavat laivaajat ja muut alan toimijat, jotka suostuvat tekemään yhteistyötä niiden kanssa. Välinpitämätön suhtautuminen turvallisuuteen johtuu osaksi myös merenkulun vanhoillisesta turvallisuuskulttuurista. Verrattaessa meriturvallisuuden sääntelyjärjestelmää kokonaisuutena tehokkaiden ohjauskeinoihin kriteereihin, voidaan todeta, että monien kriteerien osalta nykyistä järjestelmää voidaan pitää tehokkaana ja onnistuneena. Suurimmat ongelmat lienevät sääntelyn toimeenpanossa ja ohjauskeinojen kustannustehokkuudessa. Lippuvaltioiden toimeenpanoon perustuva järjestelmä ei toimi toivotulla tavalla, josta mukavuuslippujen olemassa olo on selvin merkki. Ohjauskeinojen, sekä yksittäisten ohjauskeinojen että vertailtaessa eri ohjauskeinoja keskenään, kustannustehokkuutta on usein vaikea arvioida, minkä seurauksena ohjauskeinojen kustannustehokkuudesta ei ole saatavissa luotettavaa tietoa ja tuloksena voi olla, että ohjauskeino on käytännössä pienen riskin eliminoimista korkealla kustannuksella. Kansainvälisen tason meriturvallisuus- (ja merenkulku-) politiikan menettelytavoiksi on ehdotettu myös muita vaihtoehtoja kuin nykyinen järjestelmä, esimerkiksi monitasoista tai polysentristä hallintojärjestelmää. Monitasoisella hallintojärjestelmällä tarkoitetaan järjestelmää, jossa keskushallinto on hajautettu sekä vertikaalisesti alueellisille tasoille että horisontaalisesti ei-valtiollisille toimijoille. Polysentrinen hallintojärjestelmä menee vielä askeleen pidemmälle. Polysentrinen hallintojärjestelmä on hallintotapa, jonka puitteissa kaikentyyppiset toimijat, sekä yksityiset että julkiset, voivat osallistua hallintoon, siis esimerkiksi hallitukset, edunvalvontajärjestöt, kaupalliset yritykset jne. Kansainvälinen lainsäädäntö määrittelee yleiset tasot, mutta konkreettiset toimenpiteet voidaan päättää paikallisella tasolla eri toimijoiden välisessä yhteistyössä. Tämän tyyppisissä hallintojärjestelmissä merenkulkualan todellinen, kansainvälinen mutta toisaalta paikallinen, toimintaympäristö tulisi otetuksi paremmin huomioon kuin järjestelmässä, joka perustuu kansallisvaltioiden keskenään yhteistyössä tekemään sääntelyyn. Tällainen muutos meriturvallisuuden hallinnassa vaatisi kuitenkin suurta periaatteellista suunnanmuutosta, jollaisen toteutumista ei voi pitää kovin todennäköisenä ainakaan lyhyellä tähtäimellä.

Testausmenetelmien ja testauksen lähestymistapojen valintaperusteet kirjallisuudessa

Testaustapausten valitseminen on testauksessa tärkeää, koska kaikkia testaustapauksia ei voida testata aika- ja raharajoitteiden takia. Testaustapausten valintaan on paljon eri menetelmiä joista eniten esillä olevat ovat malleihin perustuva valinta, kombinaatiovalinta ja riskeihin perustuva valinta. Kaikkiin edellä mainittuihin menetelmiin testaustapaukset luodaan ohjelman spesifikaation perusteella. Malleihin perustuvassa menetelmässä käytetään hyväksi ohjelman toiminnasta olevia malleja, joista valitaan tärkeimmät testattavaksi. Kombinaatiotestauksessa testitapaukset on muodostettu ominaisuuspareina jolloin yhden parin testaamisesta päätellään kahden ominaisuuden toiminta. Kombinaatiotestaus on tehokas löytämään virheitä, jotka johtuvat yhdestä tai kahdesta tekijästä. Riskeihin perustuva testaus pyrkii arvioimaan ohjelman riskejä ja valitsemaan testitapaukset niiden perusteella. Kaikissa menetelmissä priorisointi on tärkeässä roolissa, jotta testauksesta saadaan riittävä luotettavuus ilman kustannusten nousua.

Diagnostiikkayksikön kehittäminen rautatiesovellukseen

Suomessa rautatiellä käytetään muutamia tuhansia sähköisesti ohjattavia vaihteita, joiden toiminta varmistetaan määräajoin tehtävillä huolloilla. Työssä on tutkittu, onko kehitteillä olevalla vaihteenohjaimella mahdollista mitata ja analysoida vaihteen kunnonvalvontaan liittyviä suureita. Tutkimuksessa on tutustuttu rautatietekniikkaan sekä vaihdetta ohjaavaan vaihteenkääntölaitteeseen. Tutkimuksen perusteella on kehitetty sulautettuun järjestelmään perustuva mittaus- ja analysointijärjestelmäsovellus, joka tekee mittauksia, havaintoja ja johtopäätöksiä vaihteen toiminnasta. Mittaukset on suoritettu moottoria ohjaavista johtimista ja mittaustulokset on tallennettu analysointia ja jatkokäsittelyä varten. Ohjelmiston toimintaa on varmistettu mittauksilla sekä laboratorio-olosuhteissa että oikealla vaihteella testausympäristössä. Saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että kehitetyllä laitteistolla on mahdollista toteuttaa vaihdetta diagnosoivia mittauksia riittävän laadukkaasti ja tarkasti. Työssä kehitetty järjestelmäalusta soveltuu käytettäväksi vaihteen diagnostiikan jatkokehittämiselle.

Mobiilin seuranta- ja ohjausjärjestelmän toteutus

Työn tavoitteena on tutkia ja suunnitella kuinka paikkatietoa, mobiililaitteita sekä matkapuhelinverkkoja käyttäen voidaan toteuttaa käyttäjien seuranta- ja ohjausjärjestelmä. Järjestelmän avulla käyttäjät voivat seurata reaaliaikaisesti muiden käyttäjien sijainteja sekä ohjata muita käyttäjiä haluttuihin sijainteihin mobiililaitteen avulla. Järjestelmä pyritään suunnittelemaan laajennettavaksi. Lähtökohtana on toteuttaa seurannan sekä ohjauksen toteuttavat runkokomponentit, joiden päälle voidaan toteuttaa erityyppisiä sovelluksia. Tutkittavia asioita ovat matkapuhelinverkkojen tiedonsiirtomahdollisuudet, paikannustekniikat, mobiililaitteiden suorituskyky sekä resurssit, käyttäjien yksityisyyden ja tiedonsiirron turvaaminen sekä mobiililaitteista sekä langattomuudesta aiheutuvat haasteet yleisesti. Tutkimusten sekä suunnittelun pohjalta järjestelmästä toteutetaan esimerkkisovellus, jolla suoritetaan käytännön testaus. Testauksessa mitataan järjestelmän resurssien käyttöä ja suorituskykyä sekä testataan suunnittelun pohjalta tehtyjen ratkaisujen toimivuutta. Lopuksi työssä analysoidaan järjestelmän toimivuutta testaus- sekä mittaustulosten pohjalta.

Radioverkon mallintaminen nurba-pintaa hyödyntäen

Tässä työssä perehdytaan erilaisiin tapoihin mallintaa radioverkon kuuluvuutta verkon suunnittelua ja erilaisia palveluja varten. Tämän tarkastelun perusteella muodostetaan ongelmaan NURBS-pintaan perustuva ratkaisu, jolla radioverkon kuuluvuutta voidaan tarkastella kolmiulotteisesti. Radioverkon kuuluvuutta mallinnettaessa työssä kehitetty malli ottaa syötteenään tietoja rakennuksesta ja mitattuja signaalivoimakkuuksia ja luo näiden perusteella kolmiulotteisen pinnan, jonka avulla pystytään tarkastelemaan kuuluvuusaluetta. Kehitetyn mallin perusteella työssä toteutettiin radioverkon kuuluvuutta mallintava sovellus, joka pystyy tarjoamaan tietoa signaalin voimakkuudesta myös muiden sovellusten tarpeisiin.

Simulating the performance of paper machine control

The topic of this thesis is the simulation of a combination of several control and data assimilation methods, meant to be used for controlling the quality of paper in a paper machine. Paper making is a very complex process and the information obtained from the web is sparse. A paper web scanner can only measure a zig zag path on the web. An assimilation method is needed to process estimates for Machine Direction (MD) and Cross Direction (CD) profiles of the web. Quality control is based on these measurements. There is an increasing need for intelligent methods to assist in data assimilation. The target of this thesis is to study how such intelligent assimilation methods are affecting paper web quality. This work is based on a paper web simulator, which has been developed in the TEKES funded MASI NoTes project. The simulator is a valuable tool in comparing different assimilation methods. The thesis contains the comparison of four different assimilation methods. These data assimilation methods are a first order Bayesian model estimator, an ARMA model based on a higher order Bayesian estimator, a Fourier transform based Kalman filter estimator and a simple block estimator. The last one can be considered to be close to current operational methods. From these methods Bayesian, ARMA and Kalman all seem to have advantages over the commercial one. The Kalman and ARMA estimators seems to be best in overall performance.

RFID tekniikan käyttömahdollisuudet betonituoteteollisuuden varastonhallinnassa

Lujabetoni Oy:n kappaletavaran varastonhallinnassa on todettu paljon kehitettävää. Kappaletavaran varasto-otot eivät perustu todellisiin määriin, varastonkierto on hidasta, varastointi sitoo paljon pääomaa ja inventointi on työlästä. Tähän ongelmaan haetaan ratkaisua RFID –teknologiasta. Työn teoriaosassa on käsitelty RFID –teknologian teoriaa ja nykytilaa, sekä varastoinnin peruskäsitteitä ja varastonohjausmenetelmiä. Empiirisessä osassa on laadittu RFID –järjestelmän toteutussuunnitelma. Työn tuloksena on RFID –järjestelmän kuvaus sekä toteutussuunnitelma, joilla saavutetaan tavoitellut hyödyt. Työssä löydettiin menetelmät joilla komponentit voidaan luotettavasti tunnistaa, sekä suunniteltiin todellisiin tapahtumiin perustuva, automaattiset vastaanotto- ja varasto-otto –kirjaukset mahdollistava RFID –järjestelmä. Näiden ansiosta varastotyö ja varastoihin sitoutuva pääoma vähenevät, jolloin saavutetaan säästöjä varastointikustannuksissa.

Puoliautomaattinen silmänpohjakuvien tulkintatyökalu

Tässä tutkimuksessa toteutettiin uusi versio aikaisemmin tuotetusta työkalusta merkintöjen tekemiseksi pääasiassa silmänpohjakuviin. Tarkoituksena oli toteuttaa kuvankäsittelyyn perustuvia aputoimintoja kuvien valaistuksenkorjaamiseksi, sekä korostaa lääkärille mahdollisia diabeettiseen retinopatiaan kuuluvia löydöksiä. Kuvien annotoinnin helpottamiseksi toteutettiin kaksi menetelmää valaistuksenkorjaamiseksi: yksiulotteinen käyrämenetelmä sekä värikanavien ominaisuuksia hyödyntävä menetelmä. Kuvien annotoinin helpottamiseksi toteutettiin kuvan vihreän kanavan jakaumaan perustuva aputoiminto, joka pyrkii korostamaan mahdollisia diabeettiseen retinopatiaan kuuluvia löydöksiä.