Sage-ohjelmisto lukion matematiikan opetuksessa

Sage on verkkoselaimessa toimiva symbolisesti laskeva ohjelmisto, joka rakentuu useista avoimen lähdekoodin periaatetta noudattavista moduuleista. Komentokielenä se käyttää Python-ohjelmointikieltä. Sage soveltuu sekä opetus- että tutkimuskäyttöön. Opetuskäytössä sen tärkeimpiä ominaisuuksia ovat ilmaisuus, helppokäyttöisyys, vuorovaikutteiset ja graafiset toiminnot, dokumenttien muotoilutyökalut sekä verkkoympäristön edut, kuten käyttöjärjestelmäriippumattomuus ja ryhmätyö- mahdollisuudet. Tutkielmassa esitellään aihealueittain, miten Sagea voidaan hyödyntää lukion matematiikan opetuksessa kursseilla, joilla käsitellään funktioita ja yhtälöitä, geometriaa ja trigonometriaa, differentiaali- ja integraalilaskentaa, todennäköisyyslaskentaa sekä numeerisia menetelmiä. Aihepiireihin liittyvien metodien toimintaa havainnollistetaan esimerkkien ja opetusta tukevien interaktiivisten sovellusten avulla. Lisäksi tutkielma sisältää 21 Sagen käyttöön perustuvaa tehtävää ratkaisuineen. Suurin osa tutkielmaa varten ohjelmoiduista sovelluksista on julkaistu osana Sagea versiosta 4.7.1 alkaen. Tutkielma perustuu Sage-ohjelmiston versioon 4.7.

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.

Strategic Airlift Capability (SAC) Puolustusvoimien kolmen päätehtävän näkökulmasta

Tutkimuksessa tarkasteltiin vuonna 2009 toimintansa käynnistävää kansainvälistä ilmakuljetusyhteistyöhankketta Strategic Airlift Capability (SAC) puolustusvoimien kolmen päätehtävän näkökulmasta. Strategic Airlift Capability on 10 Nato-maan sekä Ruotsin ja Suomen välinen yhteistyösopimus, jolla varmistetaan raskas ilmakuljetuskyky jäsenmaiden käyttöön seuraavaksi 26 vuodeksi. Raskas ilmakuljetuskyky tuotetaan kolmella SAC-järjestelyn jäsenmaiden yhteisesti omistamalla Boeing C-17 Globemaster III strategisella kuljetuslentokoneella. Tutkimuksen päätutkimuskysymys oli seuraava: Mitkä ovat keskeisimmät SAC-järjestelyn mahdollisuudet ja haasteet puolustusvoimien kolmen päätehtävän näkökulmasta ja mitä toimenpiteitä nämä edellyttävät puolustusvoimilta? Tutkimus oli luonteeltaan kvalitatiivinen. Tutkimusmenetelmänä käytettiin logistiikan tutkimukseen hyvin soveltuvaa abduktio-menetelmää, jossa teorian kehittäminen ja empiirisen tutkimusaineiston analysointi ja testaus vuorottelevat. Tutkimusasetelma oli hermeneuttinen. Tutkimusaineiston analysoinnissa käytettiin menetelmänä aineistopohjaista sisällönanalyysiä. Kahdella Delfoi-menetelmään perustuvalla kyselyllä selvitettiin puolustushallinnon sekä muiden hallinnonalojen ja siviilitoimijoiden näkemyksiä SAC-järjestelystä. Tutkimuksen yhtenä menetelmänä oli SWOT-analyysi.

Trukin liikkeen tunnistavan sulautetun järjestelmän toteutus

Trukeissa voidaan nykyään käyttää tietokoneita tehostamassa kuljettajien työskentelyä, mutta koneet aiheuttavat myös työturvallisuusriskin, jos niitä käytetään ajaessa. Tässä kandidaatintyössä suunnitellaan ja toteutetaan prototyyppi laitteesta, joka sammuttaa trukin näytön kun se liikkuu. Liikkeen havaitseminen toteutetaan käyttämällä analogisia kul-manopeus- ja kiihtyvyysantureita. Anturien signaaleja luentaan ja suodatetaan Arduino Uno-mikrokontrollerikehitysalustaa käyttämällä. Mikrokontrollerilla ohjataan kytkimenä käytettävän transistoria. Transistori kytkee tietokoneen näytön taustavalon pois päältä kun trukki liikkuu. Laitteen testaus suoritettiin henkilöautolla ja näytön paikalla käytettiin summeria. Tavoit-teisin päästiin muuten paitsi nopeuden laskemisen osalta, jota tarvitaan liiketunnistukseen, kun trukki liikkuu suoraan tasaista nopeutta. Tämä johtuu kiihtyvyysanturin epätark-kuudesta. Testeissä huomattiin kuitenkin että liiketunnistinta voidaan pitää toimivana, kos-ka tunnistusvirhe ilmenee vain silloin kun ajoalusta on erittäin tasainen ja nopeus miltei vakio.

Computational methods for tactical simulations

Tämä taktiikan tutkimus keskittyy tietokoneavusteisen simuloinnin laskennallisiin menetelmiin, joita voidaan käyttää taktisen tason sotapeleissä. Työn tärkeimmät tuotokset ovat laskennalliset mallit todennäköisyyspohjaisen analyysin mahdollistaviin taktisen tason taistelusimulaattoreihin, joita voidaan käyttää vertailevaan analyysiin joukkue-prikaatitason tarkastelutilanteissa. Laskentamallit keskittyvät vaikuttamiseen. Mallit liittyvät vahingoittavan osuman todennäköisyyteen, jonka perusteella vaikutus joukossa on mallinnettu tilakoneina ja Markovin ketjuina. Edelleen näiden tulokset siirretään tapahtumapuuanalyysiin operaation onnistumisen todennäköisyyden osalta. Pienimmän laskentayksikön mallinnustaso on joukkue- tai ryhmätasolla, jotta laskenta-aika prikaatitason sotapelitarkasteluissa pysyisi riittävän lyhyenä samalla, kun tulokset ovat riittävän tarkkoja suomalaiseen maastoon. Joukkueiden mies- ja asejärjestelmävahvuudet ovat jakaumamuodossa, eivätkä yksittäisiä lukuja. Simuloinnin integroinnissa voidaan käyttää asejärjestelmäkohtaisia predictor corrector –parametreja, mikä mahdollistaa aika-askelta lyhytaikaisempien taistelukentän ilmiöiden mallintamisen. Asemallien pohjana ovat aiemmat tutkimukset ja kenttäkokeet, joista osa kuuluu tähän väitöstutkimukseen. Laskentamallien ohjelmoitavuus ja käytettävyys osana simulointityökalua on osoitettu tekijän johtaman tutkijaryhmän ohjelmoiman ”Sandis”- taistelusimulointiohjelmiston avulla, jota on kehitetty ja käytetty Puolustusvoimien Teknillisessä Tutkimuslaitoksessa. Sandikseen on ohjelmoitu karttakäyttöliittymä ja taistelun kulkua simuloivia laskennallisia malleja. Käyttäjä tai käyttäjäryhmä tekee taktiset päätökset ja syöttää nämä karttakäyttöliittymän avulla simulointiin, jonka tuloksena saadaan kunkin joukkuetason peliyksikön tappioiden jakauma, keskimääräisten tappioiden osalta kunkin asejärjestelmän aiheuttamat tappiot kuhunkin maaliin, ammuskulutus ja radioyhteydet ja niiden tila sekä haavoittuneiden evakuointi-tilanne joukkuetasolta evakuointisairaalaan asti. Tutkimuksen keskeisiä tuloksia (kontribuutio) ovat 1) uusi prikaatitason sotapelitilanteiden laskentamalli, jonka pienin yksikkö on joukkue tai ryhmä; 2) joukon murtumispisteen määritys tappioiden ja haavoittuneiden evakuointiin sitoutuvien taistelijoiden avulla; 3) todennäköisyyspohjaisen riskianalyysin käyttömahdollisuus vertailevassa tutkimuksessa sekä 4) kokeellisesti testatut tulen vaikutusmallit ja 5) toimivat integrointiratkaisut. Työ rajataan maavoimien taistelun joukkuetason todennäköisyysjakaumat luovaan laskentamalliin, kenttälääkinnän malliin ja epäsuoran tulen malliin integrointimenetelmineen sekä niiden antamien tulosten sovellettavuuteen. Ilmasta ja mereltä maahan -asevaikutusta voidaan tarkastella, mutta ei ilma- ja meritaistelua. Menetelmiä soveltavan Sandis -ohjelmiston malleja, käyttötapaa ja ohjelmistotekniikkaa kehitetään edelleen. Merkittäviä jatkotutkimuskohteita mallinnukseen osalta ovat muun muassa kaupunkitaistelu, vaunujen kaksintaistelu ja maaston vaikutus tykistön tuleen sekä materiaalikulutuksen arviointi.

Teknologiasta liiketoimintaa. Julkisen tutkimuksen kaupallistaminen - Case VTT

Tässä tutkielmassa perehdyttiin julkisen tutkimuksen kaupallistamiseen tutkimusorganisaatio VTT:n tapauksen kautta. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka julkista tutkimusta voidaan yleensä kaupallistaa, mitkä ovat kaupallistamisprosessin vaiheet, haasteet sekä kriittiset onnistumistekijät. Tutkimus on luonteeltaan laadullinen ja se toteutettiin henkilöhaastatteluina, joita täydennettiin kirjallisilla lähteillä. Tutkimuksessa ilmeni, että VTT:llä julkisrahoitteisen tutkimuksen tuloksia kaupallistetaan lisensoimalla, toimeksianto- eli sopimustutkimuksen kautta, spin-off toimilla, allianssien ja erilaisten palvelujen, kuten valmistus-, testaus-, ja analyysipalvelujen kautta. VTT:n näkökulmasta katsottuna merkittävin kaupallistamiskanava on sopimus- eli toimeksiantotutkimus, jota seuraavat lisensointi sekä spin-off toiminta. Kaupallistamistavan valinta riippuu lukuisista tekijöistä, kuten organisaation kaupallistamisstrategiasta, innovaatiotyypistä, teknologian kypsyydestä, tiedon luonteesta, toimialojen ja markkinoiden ominaisuuksista, innovaation hyödynnettävyydestä ja suojauksesta, arvonmuodostuspotentiaalista kuin yksittäisten henkilöiden motivaatiostakin.Valinta onkin tehtävä tapauskohtaisesti. Julkisesta tutkimuksesta lähtöisin olevien teknologioiden tie markkinoille voi olla haastava, sillä teknologiat ovat kehitetty ei-kaupallisessa ympäristössä. Tutkimuksessa kävi ilmi, että kriittisimmiksi koetut kaupallistamisen onnistumistekijät liittyivät organisaatioon, teknologiaan, markkina- ja asiakastarpeeseen, aineettoman omaisuuden suojaukseen sekä markkinoille menon nopeuteen.

Opittavuus WWW-sovelluksissa

Nykyisin yhä laajempia sovelluksia toteutetaan WWW-sovelluksina, joita myös vähän tietokoneita käyttäneiden pitäisi oppia käyttämään. Ohjelmiston oppimisen helppoutta mitataan opittavuudella, jota parantavat yksinkertaistaminen, graafinen suunnittelu, kuvakkeiden selkeys ja yleisesti käytettävät toimintatavat. Tässä työssä tarkastellaan HTML5:ttä ja kolmea WWW-sovellusta edellä mainittujen opittavuuden tekijöiden suhteen. HTML5:ssä on muutamia opittavuutta parantavia uusia ominaisuuksia, kuten tehokkaammat tietojensyöttötavat ja median toisto. Tutkituilla sivuilla opittavuuteen vaikuttavat tekijät olivat pääosin kunnossa. Hyvin toteutettuna laajakin WWW-sovellus on helposti opittava. HTML5 tuo yhtenäisyyttä ja häivyttää yhä enemmän WWW-sovellusten ja työpöytäsovellusten rajaa. Jatkossa sisällön visualisointia voisi kehittää opittavuuden parantamiseksi.

Tuotantostrateginen Make or buy -päätöksenteko metalliteollisuusalan yrityksessä

Tuotantostrategiaan perustuvien ostaa-valmistaa, eli Make or buy -päätösten merkitys on korostunut yritysten dynaamisen toimintaympäristön myötä. Päätöksissä tehdyt virheet voivat olla kohtalokkaita yrityksen kilpailukyvylle. Diplomityön tavoitteena on luoda Make or buy -päätöksentekoa ohjaava viitekehys yrityksen kansainväliseen käyttöön. Tavoitteeseen sisältyy luodun Make or buy -mallin toimivuuden todentaminen case-tutkimuksella. Make or buy -päätöksenteossa korostuvat talouden, osaamisen ja riskien näkökulmat. Tehtyjä päätöksiä tulee uudelleenarvioida ja tarvittaessa päivittää toimintaympäristön muuttuessa. Päätöksentekomallin tulee siis olla toistuvaa käyttöä ajatellen selkeä ja helppokäyttöinen. Työssä kehitetty kirjallisuusaineistoon perustuva Make or buy –päätöksenteon viitekehys ohjaa yritystä strategisen, taktisen ja operatiivisen tason päätöksissä. Lisäksi malli ohjaa organisaatiota päätöksentekoroolien määrittämisessä. Viitekehys sisältää strukturoidun päätöksentekomallin strategisiin ja taktisiin päätöksiin sekä yksinkertaisen valintamallin operatiivisiin päätöksiin. Operatiivisen tason eriyttämisellä pyritään helpottamaan mallien käyttöä. Työssä rakennetun strukturoidun viitekehyksen toimivuuden testaus esitetään empiirisessä vaiheessa.

Development of a project control procedure

The aim of this study is to develop a suitable project control procedure for a target company that can be used in engineering, procurement, and construction or con-struction management contracts. This procedure contains suitable project control software and a model for the use of the software in practice. This study is divided into two main sections. Theoretical part deals with project management, focusing on cost and time dimensions in projects. Empirical part deals with the development of the project control procedure for the target compa-ny. This development takes place in two parts. In the first part, semi-structured interviews are used to find out the company’s employees’ demands and desires for the project control software which will then be used in the developed procedure. These demands and desires are compared to available software in the market and the most suitable one will be chosen. Interview results show that important factors are cost tracking, integration with other software, English language availability, references, helpdesk, and no need for regular updates. The most suitable one is CMPro5 cost control software. The chosen software is used in a pilot project, where its functions and use are analyzed. Project control procedure which will be used in the future is developed based on these procedures. The five steps in developed procedure include employment of a cost engineer, whose task is to maintain the procedure in the target company.

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

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

Analyysityökalun kehittäminen C#-kielisten lähdekoodien tarkastamiseen

Katselmoinnit ja tarkastusmenettelyt ovat osa ohjelmistotuotantoprosessin laadunvarmistusta. Staattisella tarkastamisella tarkoitetaan ohjelmistotuotteen visuaalista tarkastamista ohjelmistovirheiden havaitsemiseksi ja korjaamiseksi. Ohjelmiston lähdekoodin tarkastaminen voidaan suorittaa automaattisesti tarkoitukseen sopivalla ohjelmistolla l. analyysityökalulla. Tässä työssä toteutettiin analyysityökalu C#-kielisten lähdekoodien tarkastamiseen. Työkalulla suoritetussa kenttätestauksessa havaittiin tarkastettavissa ohjelmistoissa ohjelmiston ylläpitoon vaikuttavia puutteita. Lisäksi työssä tarkasteltiin katselmointeja osana ohjelmistotuotantoprosessin laadunvarmistusta sekä erilaisia ohjelmistovirheitä ja niiden lähteitä.

Utilization of Particle Image velocimetry in PPOOLEX condensation experiments

Particle Image Velocimetry, PIV, is an optical measuring technique to obtain velocity information of a flow in interest. With PIV it is possible to achieve two or three dimensional velocity vector fields from a measurement area instead of a single point in a flow. Measured flow can be either in liquid or in gas form. PIV is nowadays widely applied to flow field studies. The need for PIV is to obtain validation data for Computational Fluid Dynamics calculation programs that has been used to model blow down experiments in PPOOLEX test facility in the Lappeenranta University of Technology. In this thesis PIV and its theoretical background are presented. All the subsystems that can be considered to be part of a PIV system are presented as well with detail. Emphasis is also put to the mathematics behind the image evaluation. The work also included selection and successful testing of a PIV system, as well as the planning of the installation to the PPOOLEX facility. Already in the preliminary testing PIV was found to be good addition to the measuring equipment for Nuclear Safety Research Unit of LUT. The installation to PPOOLEX facility was successful even though there were many restrictions considering it. All parts of the PIV system worked and they were found out to be appropriate for the planned use. Results and observations presented in this thesis are a good background to further PIV use.

Regressiotestaus- ja ylläpitotyökalu Ohjelmoinnin perusteet -kurssin Python-harjoitustehtäville

Tässä kandidaatintyössä suunnitellaan ja toteutetaan regressiotestaus- ja ylläpitotyökalu Ohjelmoinnin perusteet -kurssin Python-ohjelmointitehtäville. Työkalun on tarkoitus auttaa kurssin vastuuhenkilöitä selvittämään kurssilla käytettyjen harjoitustehtävien esimerkkiratkaisujen toimivuus Python-versiossa, jota kurssilla aiotaan käyttää ohjelmointiympäristönä seuraavana vuonna, ja helpottaa harjoitusmateriaalin yhdenmukaisuuden varmistamista silloin kun Python-versiota vaihdetaan tai materiaaliin tehdään muutoksia. Työssä tutkitaan, miten tarkoitukseen sopiva yleispätevä testaustyökalu voidaan kehittää, mitä seikkoja sen suunnittelussa on otettava huomioon ja mitä ongelmia kehittämiseen liittyy. Yleispätevän testaustyökalun kehittäminen osoittautui hankalaksi, vaikka testattavat ohjelmat ovat yksinkertaisia. Harjoitusmateriaaliin kuuluneiden yli 50 ohjelman testaamisessa tarvittavia tiedostoja oli yhteensä hyvin suuri määrä, ja niiden käsittelemiseksi työkalussa ja sen ulkopuolella oli vaikeaa valita optimaalista hakemistorakennetta. Lisäksi joidenkin testattavien ohjelmien havaittiin vaativan testauksessa muista poikkeavia lisätoimenpiteitä, jotka päätettiin jättää toteuttamatta työn puitteissa. Työn toivottu tulos jäi siten osittain saavuttamatta. Tuloksena syntyi kuitenkin työkalu, jolla voidaan ajaa 93 % nykyisistä esimerkkiratkaisuista määritellyillä testisyötteillä halutussa Python -ympäristössä ja saada tiedot ohjelmien toimivuudesta sekä niiden tuottamien tulosteiden täsmäävyydestä esimerkkitulosteisiin.

Ohjelmistotuotannon menetelmien käyttö sulautetuissa järjestelmissä

Sulautettujen järjestelmien tekemisessä käytettävät metodit ovat moninaiset. Tämä johtuu siitä, että sulautettuja järjestelmiä on tuhansia erilaisia, sekä laitteiston ja ohjelmiston rakentamisen eroavaisuuksista. Sovellukset vaihtelevat kännyköistä aina avaruusluotaimiin. Näihin projekteihin on sovellettu metodeita joita ei ole alun perin suunniteltu laitteiston ja ohjelmiston yhteissuunnitteluun ja toteuttamiseen. Ohjelmistotuotannon menetelmistä oikean valinta nimenomaan tietylle sulautetulle järjestelmälle on haasteellista. Viimeisimpinä ovat tulleet erilaiset ketterät menetelmät ja niitäkin on olemassa useita erilaisia. Ketteriä ja perinteisempiä ohjelmistotuotannon menetelmiä esitellään tässä kandidaatin työssä. Tässä työssä on tarkoituksena selvittää mitkä olisivat parhaiten soveltuvia sulautetun järjestelmän projektille.

A global transport packaging guideline for selected business areas

In this Master’s Thesis a global transport packaging guideline for selected business areas was compiled for the Fiskars the company, which provides branded consumer goods for home, garden and outdoor use. The business areas included were Home and Garden business areas. The aim of the guideline was to be a comprehensive guide for the suppliers, product development, operations and external vendors of the company. The guideline consists of written instructions, tables and illustrations that provide useful information for players working with transport packages from sourcing through to shipments. As the role of corporate responsibility and sustainability has grown, a part of responsible manufacturing strategy includes using materials that are re-usable, recyclable or recoverable as energy or through composting. Hence packaging waste management implementations of different regions were also inspected. The resulting guide covers a range of topics concerning packaging and its transport. The topics include legal requirements, restricted materials and substances, preferred materials, markings, labeling of boxes, logistics and distribution center requirements, physical testing and an inspection checklist.