Vanhan rakennuksen tietomallinnus linjasaneerauksessa

Insinöörityö on laadittu Insinööritoimisto Mikko Vahanen Oy:lle linjasaneerauksiin kohdis-tuvaan IKE-PAP Palvelumallit asukaslähtöiseen perusparantamiseen kehityshankkeeseen. Tämän työn avulla verrataan nykyisen 2D AutoCADilla tapahtuvan työskentelyn ja tietomallintamisen eroavuuksia. Tehtävänä oli selvittää, millä menetelmillä linjasaneerauksissa tietomalli on järkevä tehdä. Työssä tehtiin mallit kahdella ohjelmalla kahdesta eri kerrostalon linjasaneeraushankkeesta. Lähtötiedot tietomalleille etsittiin vanhoista arkkitehti- ja rakennepiirustuksista. Mallinnustyön apuna käytettiin referenssipiirustuksia. Lasermittausmenetelmän avulla tuotettiin tietomalli erään linjasaneeraushankkeen saunaosastosta. Lasermittauksen pistepilvestä toteutettu tietomallin teko tapahtui ulkopuolisella toimeksiannolla. Saunaosaston tietomalli yhdistettiin Insinööritoimisto Mikko Vahanen Oy:ssä tehtyyn koko rakennuksen tietomalliin IFC:n avulla. Tietomallinnus on kerrostalojen uudistuotannossa jo ahkerassa käytössä. Olemassa olevien rakennuksien mallintaminen korjaushankkeen suunnittelua varten on käynnistynyt suurimmissa suunnittelutoimistoissa. Suuret korjaukset ovat asukkaille hankalia, pitkään kestäviä tapahtumia. Mallintamalla urakkalaskenta helpottuu ja tehtävälle työlle voidaan antaa tarkempi hinta-arvio, mallista saatavilla määrätiedoilla. Mahdolliset suunnitteluvirheet vähenevät, kun rakennus mallinnetaan ja törmäyskohdat tarkastetaan tarkastusohjelman avulla. Visualisoinnilla autetaan asiakasta tekemään päätöksiä oman asuntonsa muutostöistä. Tämän insinöörityön perusteella olemassa olevan rakennuksen tietomalli on järkevintä tehdä skannaamalla vanhat rakennuksen pohjapiirustukset tietomallin lähtötiedoiksi. Rakennuksista mallinnetaan vain korjattavat alueet. Linjasaneeraushankkeessa toteutettua tietomallia voidaan täydentää myöhemmin lisäämällä siihen julkisivu- ja kattorakennetietoja. Malli tulee palvelemaan taloyhtiötä jatkossakin sen tulevissa korjaushankkeissa. Jos hankkeen lähtötietoja ei löydy, tai kohde on haasteellinen, lasermittaus on hyvä ja kilpailukyinen vaihtoehto mallin aikaansaamiseksi.

Radiative Heat Transfer in Boiler Furnaces

Better models are needed for radiative heat transfer in boiler furnaces. If the process is known better, combustion in the furnace can be optimized to produce low emissions. It makes the process to be environmental friendly. Furthermore, if there is a better model of the furnace it can more fully explain what is happening inside the furnace. Using of the model one can quickly and easily analyze how it operates with bio fuels, moist fuels or difficult fuels and improve the operation. Models helps with better estimation of furnace dimensions and result in more accurate understanding of operation. Key component lacking in these models is radiative heat transfer in particle laden gases. If there are no particles than radiative heat transfer can be calculated approximately. There are two problems with current models when used with flow modeling. The first one is a need to account for a particle laden gas and the second one is an absence of a fast algorithm. Fast calculation is needed if radiative heat transfer calculation is done for a large CDF model. Computations slow down if time is required for calculating radiative properties over and over again. This thesis presents a band model for radiative heat transfer in boiler furnaces. Advantage is a quickness of calculation and account of particles in the process.

Mechanical Design of Hydraulic Vise

The general task of clamping devise is to connect the parts to the machining centers so that the work piece could be fixed on its position during the whole machining process. Additionally, the work piece should be clamped easily and rapidly by the machine users. The purpose of this Master’s thesis project was to develop a product design and find out the dimensioning of a hydraulic vise system for Astex Engineering OY, which was taking care of the general principles of product design and development during the design process. Throughout the process, the needs of manufacturing and assembling were taken into consideration for the machinability and minimization of the cost of manufacturing. The most critical component of the clamping devise was modeled by FEM for the issue of strength requirements. This 3D model was created with Solidworks and FEM-analysis was done with Cosmos software. As the result of this design work, a prototype of the hydraulic vise was manufactured for Astex Engineering OY and the practical test.

Tests of International Asset Pricing Models in Scandinavian Stock Markets

This thesis examines whether global, local and exchange risks are priced in Scandinavian countries’ equity markets by using conditional international asset pricing models. The employed international asset pricing models are the world capital asset pricing model, the international asset pricing model augmented with the currency risk, and the partially segmented model augmented with the currency risk. Moreover, this research traces estimated equity risk premiums for the Scandinavian countries. The empirical part of the study is performed using generalized method of moments approach. Monthly observations from February 1994 to June 2007 are used. Investors’ conditional expectations are modeled using several instrumental variables. In order to keep system parsimonious the prices of risk are assumed to be constant whereas expected returns and conditional covariances vary over time. The empirical findings of this thesis suggest that the prices of global and local market risk are priced in the Scandinavian countries. This indicates that the Scandinavian countries are mildly segmented from the global markets. Furthermore, the results show that the exchange risk is priced in the Danish and Swedish stock markets when the partially segmented model is augmented with the currency risk factor.

Bayesian Estimation of Noise

In mathematical modeling the estimation of the model parameters is one of the most common problems. The goal is to seek parameters that fit to the measurements as well as possible. There is always error in the measurements which implies uncertainty to the model estimates. In Bayesian statistics all the unknown quantities are presented as probability distributions. If there is knowledge about parameters beforehand, it can be formulated as a prior distribution. The Bays’ rule combines the prior and the measurements to posterior distribution. Mathematical models are typically nonlinear, to produce statistics for them requires efficient sampling algorithms. In this thesis both Metropolis-Hastings (MH), Adaptive Metropolis (AM) algorithms and Gibbs sampling are introduced. In the thesis different ways to present prior distributions are introduced. The main issue is in the measurement error estimation and how to obtain prior knowledge for variance or covariance. Variance and covariance sampling is combined with the algorithms above. The examples of the hyperprior models are applied to estimation of model parameters and error in an outlier case.

Kromatografinen erotus bioetanolin valmistuksessa lignoselluloosasta

Bioetanolin tuotanto kiinnostaa monissa maissa johtuen kansainvälisissä sopimuksissa määritellyistä ilmastotavoitteista. Työssä tutkittiin laboratorio-oloissa ioninvaihtohartsien ominaisuuksien ja erotuksen olosuhteiden vaikutusta rikkihapon ja glukoosin kromatografiseen erotukseen. Tehokkaimmaksi hartsiksi osoittautui polysulfonoitu mesohuokoinen vahva kationinvaihtohartsi Finex CS100C. CS100C:lla voitiin erottaa rikkihappoa ja glukoosia tehokkaimmin korkeissa 25 p-% ja 36 p-% glukoosi- ja rikkihappo-pitoisuuksissa. Lisäksi sillä havaittiin suurin tuotto simuloidussa liikkuvassa pedissä. Yhdessä kolonnissa suoritetuissa erotuskokeissa tutkittiin hartsien erotuskykyä rikkihapolle ja glukoosille sekä virtausnopeuden vaikutusta erotukseen lämpötilassa 22 °C. Saatujen tulosten pohjalta valittiin CS11GC, CS16GC ja CS100C tarkempaan isotermin määritykseen ja simulointiin hyvän erotuskyvyn sekä keskinäisten erojen takia. Adsorptioisotermit määritettiin kolonnikokein sekä 22 °C:n että 50 °C:n lämpötilassa. Isotermeistä havaittiin, että tasapaino kiinto- ja liuosfaasien välille saavutetaan rikkihapolla alhaisella 1 cm3/min virtausnopeudella varmemmin kuin suuremmalla 2,5 cm3/min virtausnopeudella. 50 °C:n lämpötilassa hapon ja glukoosin isotermit olivat jyrkempiä kuin 22 °C:n lämpötilassa. Määritettyihin hapon ja sokerin isotermeihin sovitettiin mallit, joiden parametreja käytettiin yksittäisen kolonnin simulointiin. Simuloinnissa oli estimoitavia parametreja yhdellä kolonnilla aineensiirtokertoimet sekä läpäisykäyristä määritetyt isotermiparametrit glukoosille sekä rikkihapolle ja SMB–erotuksessa vyöhykkeiden 2 ja 3 suhteelliset virtausnopeudet. Siirryttäessä lämpötilojen 22 °C ja 50 °C välillä hartsien parametrit muuttuivat sokerille täysin ja hapolle vain aineensiirtokertoimen osalta. CS100C oli tehokkain SMB–erotuksessa korkeimmalla 0,11 cm3/min tuottavuudella 95 %:n saannon saavuttamiseksi 95 % tuotepuhtaudella raffinaatissa ja ekstraktissa.

Höyry- ja kaasuturbiinin mallintaminen prosessisimulointiohjelmaan

Tässä diplomityössä on mallinnettu höyry- ja kaasuturbiini Balas -prosessisimulointi-ohjelmaan. Balas on Valtion Teknillisen Tutkimuskeskuksen kehittämä simulointiohjelma, erityisesti paperi- ja selluteollisuuden prosessien staattiseen simulointiin. Työn tavoitteena on kehittää simulointimallit höyry- ja kaasuturbiinille, sekä tutkia niiden toimivuutta vertaamalla simulointeja mittaus- ja mitoitustietoihin. Työssä on muodostettu matemaattiset mallit höyryturbiinille, höyryturbiinin säätövyöhykkeelle sekä höyryturbiinin off-design laskennalle. Kaasuturbiinille muodostettiin toimintakäyrät, joiden avulla tarkastellaan sen toimintaa off-design tilanteessa. Komponentit mallinnettiin diplomityövaiheessa Matlab-ympäristöön, josta ne siirretään Balasiin erillisessä työvaiheessa. Malleissa on kiinnitetty huomiota erityisesti niiden helppokäyttöisyyteen ja monipuolisuuteen. Höyryturbiinimalleja testattiin simuloimalla erään paperitehtaan yhteydessä toimivan voimalaitoksen vastapaineturbiini säätövyöhykkeineen ja vertaamalla simulointituloksia tehtaan mittaustietoihin. Kaasuturbiinimallia testattiin vertaamalla GE Power MS 7001 kaasuturbiinin mitoitustietoja vastaavilla parametreilla simuloituun tapaukseen.

Profiles of Second Language Learners in Bilingual Education: A Comparative Study of the Characteristics of Finnish and American Students

The purpose of this comparative study is to profile second language learners by exploring the factors which have an impact on their learning. The subjects come from two different countries: one group comes from Milwaukee, US, and the other from Turku, Finland. The subjects have attended bilingual classes from elementary school to senior high school in their respective countries. In the United States, the subjects (N = 57) started in one elementary school from where they moved on to two high schools in the district. The Finnish subjects (N = 39) attended the same school from elementary to high school. The longitudinal study was conducted during 1994-2004 and combines both qualitative and quantitative research methods. A Pilot Study carried out in 1990-1991 preceded the two subsequent studies that form the core material of this research. The theoretical part of the study focuses first on language policies in the United States and Finland: special emphasis is given to the history, development and current state of bilingual education, and the factors that have affected policy-making in the provision of language instruction. Current language learning theories and models form the theoretical foundation of the research, and underpin the empirical studies. Cognitively-labeled theories are at the forefront, but sociocultural theory and the ecological approach are also accounted for. The research methods consist of questionnaires, compositions and interviews. A combination of statistical methods as well as content analysis were used in the analysis. The attitude of the bilingual learners toward L1 and L2 was generally positive: the subjects enjoyed learning through two languages and were motivated to learn both. The knowledge of L1 and parental support, along with early literacy in L1, facilitated the learning of L2. This was particularly evident in the American subject group. The American subjects’ L2 learning was affected by the attitudes of the learners to the L1 culture and its speakers. Furthermore, the negative attitudes taken by L1 speakers toward L2 speakers and the lack of opportunities to engage in activities in the L1 culture affected the American subjects’ learning of L2, English. The research showed that many American L2 learners were isolated from the L1 culture and were even afraid to use English in everyday communication situations. In light of the research results, a politically neutral linguistic environment, which the Finnish subjects inhabited, was seen to be more favorable for learning. The Finnish subjects were learning L2, English, in a neutral zone where their own attitudes and motivation dictated their learning. The role of L2 as a means of international communication in Finland, as opposed to a means of exercising linguistic power, provided a neutral atmosphere for learning English. In both the American and Finnish groups, the learning of other languages was facilitated when the learner had a good foundation in their L1, and the learning of L1 and L2 were in balance. Learning was also fostered when the learners drew positive experiences from their surroundings and were provided with opportunities to engage in activities where L2 was used.

3D Surface Modeling From Point Clouds

The goal of this thesis is to implement software for creating 3D models from point clouds. Point clouds are acquired with stereo cameras, monocular systems or laser scanners. The created 3D models are triangular models or NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) models. Triangular models are constructed from selected areas from the point clouds and resulted triangular models are translated into a set of quads. The quads are further translated into an estimated grid structure and used for NURBS surface approximation. Finally, we have a set of NURBS surfaces which represent the whole model. The problem wasn’t so easy to solve. The selected triangular surface reconstruction algorithm did not deal well with noise in point clouds. To handle this problem, a clustering method is introduced for simplificating the model and removing noise. As we had better results with the smaller point clouds produced by clustering, we used points in clusters to better estimate the grids for NURBS models. The overall results were good when the point cloud did not have much noise. The point clouds with small amount of error had good results as the triangular model was solid. NURBS surface reconstruction performed well on solid models.

Asiakaslupausmittariston rakentaminen

Tässä diplomityössä tarkastellaan teollisuusyrityksen suorituskykyä asiakkaiden näkökulmasta. Työn tavoitteena on rakentaa kohdeyritykselle yrityksen suorituskykyä asiakkaan näkökulmasta kuvaava mittaristo. Työn kirjallisuustutkimuksen perusteella tunnistetaan olennaiset menetelmät asiakaspalvelutarpeiden mittaamiseen ja analysointiin. Lisäksi työssä esitellään suorituskyvyn mittariston rakentamisen mallit ja periaatteet, sekä mittariston implementointiin vaikuttavat tekijät. Empiirisessä osassa toteutetaan avainasiakkaiden palvelutarpeiden ja yrityksen suoritustason kartoitus ja analysointi. Kohdeyritykselle rakennetaan mittariston asiakaspalvelutarpeiden perusteella, soveltuen yrityksen toimintaympäristöön ja strategisiin päämääriin. Mittaristo rakennetaa Balanced Scorecardin asiakasnäkökulman asiakaslupausmittareiden pohjalle. Työn tuloksena kohdeyritys saa kuvan palvelutasostaan. Työssä esitetyn asiakaslupausmittariston avulla kohdeyritys voi seurata ja kehittää suorituskykyään. Lisäksi työssä tuodaan ilmi tärkeitä tekijöitä, jotka vaikuttavat mittariston implementointiin ja esitetään suositusten muodossa toimintaperiaatteita implementointiprosessissa.

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.

Commodity Price Driven Risk Management from Viewpoint of High Grade Steel Alloys

The study of price risk management concerning high grade steel alloys and their components was conducted. This study was focused in metal commodities, of which nickel, chrome and molybdenum were in a central role. Also possible hedging instruments and strategies for referred metals were studied. In the literature part main themes are price formation of Ni, Cr and Mo, the functioning of metal exchanges and main hedging instruments for metal commodities. This section also covers how micro and macro variables may affect metal prices from the viewpoint of short as well as longer time period. The experimental part consists of three sections. In the first part, multiple regression model with seven explanatory variables was constructed to describe price behavior of nickel. Results were compared after this with information created with comparable simple regression model. Additionally, long time mean price reversion of nickel was studied. In the second part, theoretical price of CF8M alloy was studied by using nickel, ferro-chrome and ferro-molybdenum as explanatory variables. In the last section, cross hedging possibilities for illiquid FeCr -metal was studied with five LME futures. Also this section covers new information concerning possible forthcoming molybdenum future contracts as well. The results of this study confirm, that linear regression models which are based on the assumption of market rationality, are not able to reliably describe price development of metals at issue. Models fulfilling assumptions for linear regression may though include useful information of statistical significant variables which have effect on metal prices. According to the experimental part, short futures were found to incorporate the most accurate information concerning the price movements in the future. However, not even 3M futures were able to predict turning point in the market before the faced slump. Cross hedging seemed to be very doubtful risk management strategy for illiquid metals, because correlations coefficients were found to be very sensitive for the chosen time span.

Imatran tehtaiden jätevesipäästöjen hallinta- ja analysointityökalun kehittäminen

Työn tavoitteena oli kehittää Stora Enso Oyj:n Imatran tehtaille Wedge-pohjainen analysointityökalu, jolla voidaan hallita prosessi- ja päästötietojen yhteys nykyistä paremmin. Wedgeen määriteltiin päästömittauksia, olennaisia prosessimittauksia ja tarpeelliset laskennat kuormituksen ennustamiseksi lähtien tuotantoprosessien tilasta. Työssä tehtiin kemialliselle ja biologiselle jätevedenpuhdistamolle meneville jätevesille laskennallisia malleja, joita verrattiin mitattuihin arvoihin. Kemialliselle jätevedenpuhdistamolle meneville jätevesille tehtiin malli jäteveden virtaamalle. Biologiselle jätevedenpuhdistamolle meneville jätevesille tehtiin mallit jäteveden virtaamalle sekä COD-, AOX- ja alkuainekuormituksille. Alkuaineista työhön otettiin mukaan natrium, rikki ja kloori. Teoriaosassa on käsitelty sellu- ja paperitehtaiden vedenkäyttöä, tehtaan eri osastojen jätevesikuormitusta, jäteveden puhdistusmenetelmiä sekä prosessidatan käsittelymenetelmiä. Kokeellisessa osassa on esitelty mitattujen ja laskennallisten mallien yhteyttä. Suurin osa laskennallisista malleista näyttää seuraavan kohtuullisen hyvin mitattuja arvoja. Kokeellisessa osassa on myös havainnollistettu esimerkkien avulla mallien hyödyntämistä. Työn hyötynä on normaalien kuormitusvaihteluiden ja häiriöpäästöjen entistä tarkempi ja nopeampi erottelu. Pitkällä tähtäimellä Wedge-ohjelman avulla pystytään keskittämään jätevesikuormituksen vähentämistoimenpiteet olennaisimpiin kohteisiin.

Mechanical closing of the paperboard package and the effect of the shape of paperboard package to its manufacturability

The main objective of this thesis was to design a hinge and a closing mechanism for the plastic rim of a paperboard package. Of the hinge and closing mechanisms the 3D-models were designed using SolidWorks program and the functionality of the mechanisms was tested with rapid prototype models. When a mechanism that worked was found, the manufacturability of the mechanisms was tested in an injection molding machine with changeable inserts. Another objective of this thesis was to test the effect of the shape of paperboard package to its manufacturability. The effect of the packages shape was tested with plastic tools made for three different shaped trays. Suggestions for further research were made according to the results of the thesis.

EFQM-mallin implementointi osaksi johtamisjärjestelmää

Diplomityön tavoitteena oli tutkia kohdeyrityksen EFQM-mallin ja toimintajärjestelmän yhdistämistä niin, että niistä voitaisiin rakentaa yksi yhtenäinen johtamisjärjestelmä. Tarkoituksena oli rakentaa ratkaisumalli, jonka avulla mainitut mallit saataisiin liitettyä osaksi käytännön johtamis- ja kehittämistyövälineitä. Työ on toimintatutkimus, joka rakentuu erillisistä teoria- ja empiriaosioista. Teoriaosassa käsitellään yritystoiminnan perustekijöitä, johtamista tukevia menetelmiä sekä EFQM-mallia. Soveltavassa osuudessa näiden teoreettisten viitekehysten pohjalta rakennetaan ratkaisu alkuperäisen tavoitteen mukaisesti. Onnistuneen järjestelmien yhdistämisen lähtökohtana on, että yrityksen perustekijät ovat kunnossa. Johdon vahva sitoutuminen projektiin on keskeisessä asemassa, jotta syntyvä järjestelmä saadaan palvelemaan yrityksen tavoitteita. Oikein rakennettuna järjestelmä helpottaa päätöksentekoa sekä toimii vahvana tukena strategiselle ja operatiiviselle johtamiselle.