Distributed ControlArchitecture of Power Electronics Building-Block-Based Frequency Converters

The increasing power demand and emerging applications drive the design of electrical power converters into modularization. Despite the wide use of modularized power stage structures, the control schemes that are used are often traditional, in other words, centralized. The flexibility and re-usability of these controllers are typically poor. With a dedicated distributed control scheme, the flexibility and re-usability of the system parts, building blocks, can be increased. Only a few distributed control schemes have been introduced for this purpose, but their breakthrough has not yet taken place. A demand for the further development offlexible control schemes for building-block-based applications clearly exists. The control topology, communication, synchronization, and functionality allocationaspects of building-block-based converters are studied in this doctoral thesis. A distributed control scheme that can be easily adapted to building-block-based power converter designs is developed. The example applications are a parallel and series connection of building blocks. The building block that is used in the implementations of both the applications is a commercial off-the-shelf two-level three-phase frequency converter with a custom-designed controller card. The major challenge with the parallel connection of power stages is the synchronization of the building blocks. The effect of synchronization accuracy on the system performance is studied. The functionality allocation and control scheme design are challenging in the seriesconnected multilevel converters, mainly because of the large number of modules. Various multilevel modulation schemes are analyzed with respect to the implementation, and this information is used to develop a flexible control scheme for modular multilevel inverters.

Modulaarinen kiinnitintekniikka alumiiniveneiden robottihitsauksessa

Tällä hetkellä hitsauksen automatisointiaste on hyvin pieni alumiinivenevalmistuksessa. Automatisointiasteen kasvattaminen on ensiarvoisen tärkeää kilpailukyvyn säilyttämiseksi, sekä edelleen nostamiseksi. Automatisointiasteen kasvattamisen esteenä ei ole teknologian puute, vaan suunnitellut tuotteet soveltuvat huonosti robotisoituun hitsaukseen. Lisäksi liitettävien osien tarkkuus on monissa tapauksissa puutteellinen, joten robottihitsaus on monessa tapauksessa mahdotonta. Robottihitsauksessa vaaditaan osien hyvää paikoittamista ja siihen tarvitaan kiinnittimiä. Kuitenkin alumiinivenevalmistuksessa valmistusmäärät ovat sen verran pieniä, että tuotekohtaisia kiinnittimiä ei kannata hankkia tai valmistaa. Siksi kiinnittimiltä vaaditaan joustavuutta ja modulaarisuutta, jotta samalla kiinnittimellä voi hitsata useita vastaavia piirteitä omaavia tuotteita. Tässä työssä tutkittiin modulaarisia kiinnittimiä, edistyneitä kiinnitinsuunnitteluprosesseja, osavalmistustarkkuuksia, tuotemoduloinnin hyödyntämistä ja alumiinin robottihitsauksen erityispiirteitä. Työssä suunniteltiin ja simuloitiin modulaarinen hitsauskiinnitin, jota käytetään tietyn alumiinivenemallin erillisenä osakokoonpanona valmistettavan jäykisterakennekonseptin hitsaamiseen. Suunnittelu ja simulointi tehtiin Delmia V5R20 -ohjelmistolla. Jäykisterakenne on modulaarinen tuoterakenne, jossa käytetään itsepaikoittavia liitoksia helpottamaan osien asettelua ja yksinkertaistamaan kiinnitintä. Kiinnitin soveltuu joustavasti erikokoisten jäykisterakenneosakokoonpanojen valmistukseen. Lisäksi suunniteltua kiinnitintä verrattiin kaupalliseen modulaariseen Demmeler -kiinnitinjärjestelmään. Jäykisterakenteen osakokoonpanon hitsaaminen robotilla lyhentää valmistusaikaa verrattuna nykytilaan, kun osat voidaan asettaa kiinnittimeen nopeasti ja luotettavasti. Samalla jäykisterakenteen tekeminen erillisenä osakokoonpanona lyhentää veneen rungon loppukokoonpanoaikaa ja mahdollistaa hitsausrobotin käytön myös veneen muiden hitsien hitsaamisessa. Modulaarisilla hitsauskiinnittimillä saavutetaan alumiiniveneiden nykyisillä valmistusmäärillä skaalaetuja, joita tuotekohtaisella kiinnittimellä ei voi saavuttaa.

Alumiiniveneen rungon modulointi robottihitsauksen tehostamiseksi

Alumiiniveneiden valmistuksessa hitsauksen automatisointiaste on hyvin matala. Kilpailukyvyn säilyttämiseksi on tärkeää saada automatisointiastetta nostettua ja tätä kautta hitsauskustannuksia alennettua. Automatisoinnin esteenä ei ole teknologian puute, vaan ongelmana on alumiiniveneiden rakenteen huono soveltuvuus automatisoituun tuotantoon. Rakenteen kehittäminen modulaariseksi on yksi mahdollisuus tehostaa robottihitsausta venerunkojen valmistuksessa. Tässä diplomityössä tutkittiin modulaarisuutta, modulointiin johtavia tekijöitä sekä modulaarisuudella mahdollisesti saavutettavia etuja valmistavassa teollisuudessa ja erityisesti robottihitsauksessa. Lisäksi käsiteltiin modulointiin läheisesti liittyvää valmistus- ja kokoonpanoystävällistä suunnittelua. Työssä tehtiin modulointiesimerkki huviveneen rungon robottihitsauksen tehostamiseksi. Veneen runko ja siihen suunniteltu jäykisterakennemoduuli mallinnettiin käyttäen SolidWorks-ohjelmistoa sekä Delmia V5-ohjelmistoon sisällytettyä Catia V5-suunnitteluympäristöä. Suunnitellun modulaarisen rakenteen hitsattavuutta ja hitsaukseen kuluvaa aikaa simuloitiin Delmia V5-ohjelmistolla. Modulaarisen rakenteen avulla robottihitsattavuutta on mahdollista tehostaa erityisesti rungon sisäisen jäykisterakenteen osalta. Kun tuotteesta on suurempi osa hitsattavissa robotin avulla, on myös robotisointi-investoinnit kannattavampia. Modulaarisuuden avulla voidaan päästä myös pienillä tuotantomäärillä sarjatuotannon etuihin, kun samaa moduulia voidaan käyttää vähäisillä muutoksilla useammassa eri venemallissa.

Productizing professional consultancy services modularly through service blueprinting: Case QPR Software

Services are getting more complex and difficult to manage, but much less attention and resources are directed towards service development than product development both in literature and business life. The paper sheds light on how productization together with modularization and service blueprinting would help make consultancy services more manageable, scalable and efficient while retaining their customer focus. The research was qualitative and based on active research and participant observation. A theoretical framework was constructed on the basis of relevant literature and was then evaluated in two steps: first the overall framework was evaluated by mirroring it to a real life case at QPR Software. Then a service blueprint was created of a selected service, and its benefits and challenges were evaluated. The framework reflected the case company's situation well. Service blueprinting proved to be a valuable tool for facilitating discussion and knowledge sharing. The characteristics of consultancy services provide many challenges for productization. They are highly heterogeneous and people-centric whereas productization is based on standardizing the offering, the delivery processes and managing the service's tangible properties. The research indicated that by modularizing services, both customer focus and standardization can be achieved by creating variety.

Elinkeinoyhtiön asiakaspalveluprosessien kuvaaminen ja kehittäminen

Diplomityön tavoitteena oli selkeyttää ja yhtenäistää case-yrityksen asiakaspalveluprosesseja kuvaamalla ne ja kehittämällä niitä. Case-yhtiönä oli seudullinen elinkeinoyhtiö, joka tarjoaa asiakkailleen tietointensiivisiä asiantuntija- ja neuvontapalveluita. Diplomityön lopputuloksena oli tarkoitus luoda yhtenäiset asiakaspalveluprosessimallit case-yritykselle. Tutkimuksessa vastattiin kirjallisuuskatsauksen avulla kysymyksiin, kuinka asiakaspalveluprosesseja voidaan kehittää ja millä menetelmillä prosesseja voidaan kuvata. Tämän jälkeen tutkittiin, miten case-yritys voi kehittää asiakaspalveluprosessejaan soveltamalla näitä menetelmiä. Selvisi, että palveluprosessin kehittäminen edellyttää käytännössä palvelun tuotteistamista, joka voidaan jakaa kolmeen osa-alueeseen: 1) palvelun määrittäminen ja standardointi, 2) palvelun ja asiantuntijuuden aineellistaminen ja konkretisointi ja 3) prosessien ja metodien systematisointi ja standardisointi. Asiantuntijapalveluja on vaikea tai mahdoton standardoida sellaisenaan, mutta ne voidaan tuotteistaa modulaarisesti. Palveluprosessien systematisoimiseen sopivin työkalu on niiden kuvaaminen service blueprinting -menetelmällä. Tutkimus on laadultaan kvalitatiivinen kuvaileva tapaustutkimus. Tutkimuksen empiirisessä on käytetty aineistonhankintatapoina puolistrukturoitua kyselyä, teemahaastatteluja, osallistuvaa havainnointia ja dokumenttien tutkimista. Näiden aineistojen analysoinnin tuloksena saatiin case-yritykselle kehitettyä yhtenäinen malli yleisestä asiakaspalveluprosessista ja kuvattua keskeisimpien palvelujen asiakaspalveluprosessit service blueprinting -menetelmällä.

Productizing professional marketing services through service blueprinting

The goal of this research is to study how knowledge-intensive business services can be productized by using the service blueprinting tool. As services provide the majority of jobs, GDP and productivity growth in Europe, their continuous development is needed for Europe to retain its global competitiveness. As services are turning more complex, their development becomes more difficult. The theoretical part of this study is based on researching productization in the context of knowledge-intensive business services. The empirical part is carried out as a case study in a KIBS company, and utilizes qualitative interviews and case materials. The final outcome of this study is an updated productization framework, designed for KIBS companies, and recommendations for the case company. As the results of this study indicate, productization expanded with service blueprinting can be a useful tool for KIBS companies to develop their services. The updated productization framework is provided for future reference.

Engineer-to-order tuotteen ja tuotannon kehittäminen kohti massakustomointia

Tämän kandidaatinyön tavoitteena on selvittää keinoja joilla ETO-yhtiö voi kehittää tuotettaan ja tuotantoaan kohti massakustomointi. Lisäksi selvitetään mitkä asiat vaikuttavat asiakastilauksen kytkentäpisteen asettamiseen siirtyessä massakustomointiin. Työ on tehty kirjallisuuskatsauksena. Esitettyjen tietojen ja tulosten pohjana on alan kirjallisuus sekä julkaistut artikkelit. Työn perusteella voidaan todeta että parhaimmat keinot massakustomoinnin tavoitteluun ETO-yhtiölle ovat; tuotannon ja tuotteiden kehittäminen siten että pystytään hyödyntämään modularisointia ja komponenttien standardointia, lisäksi tuotesuunnitteluun käytettävää aikaa tulee vähentää automatisoimalla tuotesuunnittelua tai käyttämällä standardi suunnitelmia. ETO-yhtiössä siirtyessä massakustomointiin tulee asiakastilauksen kytkentäpisteen paikkaa asetettaessa ottaa huomioon tuotannon ja suunnittelun ulottuvuus kytkettynä asiakkaan vaatimuksiin.

Identification et regroupement de QTL influençant la pression artérielle en modules épistatiques et analyse de deux gènes candidats chez la souche Dahl Salt-Sensitive

L’hypertension essentielle étant un facteur majeur de morbidité, la compréhension de son l’étiologie est prépondérante. Ainsi, la découverte de nouvelles composantes ou mécanismes de régulation de la PA par l’identification de QTL et l’étude de leurs interactions s’avère une approche prometteuse. L’utilisation de souches congéniques de rats pour l’étude de l’hypertension est une stratégie payante puisqu’elle permet de masquer les effets de l’environnement, tout en gardant le caractère polygénique de la PA. Longtemps conçu comme un trait issu de l’accumulation des effets minimes des QTL, la PA est régulée par une architecture basée sur l’existence d’interactions épistatiques. L’analyse par paires de QTL individuels a permis d’établir une modularité dans l’organisation des QTL chez le rat Dahl Salt-sensitive en fonction de la présence ou de l’absence d’une interaction épistatique entre eux. Ainsi, deux modules épistatiques ont été établis; EM1 et EM2 où tous les QTL appartenant à EM1 sont épistatiques entre eux et agissent de façon additive avec les membres de EM2. Des hiérarchies dans la régulation peuvent alors être révélées si les QTL d’un même EM ont des effets opposés. L’identification de la nature moléculaire des candidats C18QTL4/Hdhd2 et C18QTL3/Tcof1, membres du EM1, et de l’interaction épistatique entre ces deux QTL, a permis, en plus, d’élucider une régulation séquentielle au sein du module. Hdhd2 pourrait agir en amont de Tcof1 et réguler ce dernier par une modification post-traductionnelle. Cette interaction est la première évidence expérimentale de la prédiction des relations entre QTL, phénomène établi par leur modularisation. Le dévoilement du fonctionnement de l’architecture génétique à la base du contrôle de la PA et la découverte des gènes responsables des QTL permettrait d’élargir les cibles thérapeutiques et donc de développer des traitements antihypertenseurs plus efficaces.

Modularisation épistatique des loci à trait quantitatif associés à la pression artérielle et identification de gènes candidats pour l’hypertension

Problématique: L’hypertension artérielle essentielle, facteur de risque majeur dans le développement des maladies cardiovasculaires, est un trait multigénique complexe dont les connaissances sur le déterminisme génétique nécessitent d’être approfondies. De nombreux loci à trait quantitatif (QTLs); soit des gènes responsables de faire varier la pression artérielle (PA), ont été identifiés chez l’humain et le modèle animal. Cependant, le mystère plane encore sur la façon dont ces gènes fonctionnent ensemble pour réguler la PA. Hypothèse et objectif: Plutôt qu’une addition de QTLs ayant chacun une action infinitésimale sur la PA, une interaction épistatique entre les gènes serait responsable du phénotype hypertendu. Ainsi, l’étude de cette épistasie entre les gènes impliqués, directement ou indirectement, dans l’homéostasie de la PA nous permettrait d’explorer de nouvelles voies de régulation moléculaire en cause dans cette maladie. Méthodes: Via la réalisation de souches congéniques de rats, où un segment chromosomique provenant d’une souche receveuse hypertendue (Dahl Salt Sensitive, SS/Jr) est remplacé par son homologue provenant d’une souche donneuse normotendue (Lewis, LEW), des QTLs peuvent être mis en évidence. Dans ce contexte, la combinaison de QTLs via la création de doubles ou multiples congéniques constitue la première démonstration fonctionnelle des interactions intergéniques. Résultats: Vingt-sept combinaisons au total nous ont menés à l’appréciation d’une modularisation des QTLs. Ces derniers ont été catégorisés selon deux principaux modules épistatiques (EMs) où les QTLs appartenant à un même EM sont épistatiques entre eux et participent à une même voie régulatrice. Les EMs/cascades agissent alors en parallèle pour réguler la PA. Grâce à l’existence de QTLs ayant des effets opposés sur la PA, nous avons pu établir l’ordre hiérarchique entre trois paires de QTLs. Cependant, lorsque cette suite régulatrice ne peut être déterminée, d’autres approches sont nécessaires. Nos travaux nous ont mené à l’identification d’un QTL situé sur le chromosome 16 du rat (C16QTL), appartenant au EM1 et qui révélerait une nouvelle voie de l’homéostasie de la PA. Le gène retinoblastoma-associated protein 140 (Rap140)/family with sequence similarity 208 member A (Fam208a), présentant une mutation non synonyme entre SS/Jr et LEW est le gène candidat le plus plausible pour représenter C16QTL. Celui-ci code pour un facteur de transcription et semblerait influencer l’expression de Solute carrier family 7 (cationic amino acid transporter, y+ system) member 12 (Slc7a12), spécifiquement et significativement sous exprimé dans les reins de la souche congénique portant C16QTL par rapport à la souche SS/Jr. Rap140/Fam208a agirait comme un inhibiteur de la transcription de Slc7a12 menant à une diminution de la pression chez Lewis. Conclusions: L’architecture complexe de la régulation de la PA se dévoile mettant en scène de nouveaux acteurs, pour la plupart inconnus pour leur implication dans la PA. L’étude de la nouvelle voie de signalisation Rap140/Fam208a - Slc7a12 nous permettra d’approfondir nos connaissances quant à l’homéostasie de la pression artérielle et de l’hypertension chez SS/Jr. À long terme, de nouveaux traitements anti-hypertenseurs, ciblant plus d’une voie de régulation à la fois, pourraient voir le jour.

An ontology-based approach for data integration in regionally interoperable healthcare systems

In order to best utilize the limited resource of medical resources, and to reduce the cost and improve the quality of medical treatment, we propose to build an interoperable regional healthcare systems among several levels of medical treatment organizations. In this paper, our approaches are as follows:(1) the ontology based approach is introduced as the methodology and technological solution for information integration; (2) the integration framework of data sharing among different organizations are proposed(3)the virtual database to realize data integration of hospital information system is established. Our methods realize the effective management and integration of the medical workflow and the mass information in the interoperable regional healthcare system. Furthermore, this research provides the interoperable regional healthcare system with characteristic of modularization, expansibility and the stability of the system is enhanced by hierarchy structure.

Skull Modularity in Neotropical Marsupials and Monkeys: Size Variation and Evolutionary Constraint and Flexibility

An organism is built through a series of contingent factors, yet it is determined by historical, physical, and developmental constraints. A constraint should not be understood as an absolute obstacle to evolution, as it may also generate new possibilities for evolutionary change. Modularity is, in this context, an important way of organizing biological information and has been recognized as a central concept in evolutionary biology bridging on developmental, genetics, morphological, biochemical, and physiological studies. In this article, we explore how modularity affects the evolution of a complex system in two mammalian lineages by analyzing correlation, variance/covariance, and residual matrices (without size variation). We use the multivariate response to selection equation to simulate the behavior of Eutheria and Metharia skulls in terms of their evolutionary flexibility and constraints. We relate these results to classical approaches based on morphological integration tests based on functional/developmental hypotheses. Eutherians (Neotropical primates) showed smaller magnitudes of integration compared with Metatheria (didelphids) and also skull modules more clearly delimited. Didelphids showed higher magnitudes of integration and their modularity is strongly influenced by within-groups size variation to a degree that evolutionary responses are basically aligned with size variation. Primates still have a good portion of the total variation based on size; however, their enhanced modularization allows a broader spectrum of responses, more similar to the selection gradients applied (enhanced flexibility). Without size variation, both groups become much more similar in terms of modularity patterns and magnitudes and, consequently, in their evolutionary flexibility. J. Exp. Zool. (Mol. Dev. Evol.) 314B:663-683, 2010. (C) 2010 Wiley-Liss, Inc.

A pointcut-based coverage analysis approach for aspect-oriented programs

Aspect-oriented programming (AOP) is a promising technology that supports separation of crosscutting concerns (i.e., functionality that tends to be tangled with, and scattered through the rest of the system). In AOP, a method-like construct named advice is applied to join points in the system through a special construct named pointcut. This mechanism supports the modularization of crosscutting behavior; however, since the added interactions are not explicit in the source code, it is hard to ensure their correctness. To tackle this problem, this paper presents a rigorous coverage analysis approach to ensure exercising the logic of each advice - statements, branches, and def-use pairs - at each affected join point. To make this analysis possible, a structural model based on Java bytecode - called PointCut-based Del-Use Graph (PCDU) - is proposed, along with three integration testing criteria. Theoretical, empirical, and exploratory studies involving 12 aspect-oriented programs and several fault examples present evidence of the feasibility and effectiveness of the proposed approach. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Scalable model-based configuration management of security services in complex enterprise networks

Security administrators face the challenge of designing, deploying and maintaining a variety of configuration files related to security systems, especially in large-scale networks. These files have heterogeneous syntaxes and follow differing semantic concepts. Nevertheless, they are interdependent due to security services having to cooperate and their configuration to be consistent with each other, so that global security policies are completely and correctly enforced. To tackle this problem, our approach supports a comfortable definition of an abstract high-level security policy and provides an automated derivation of the desired configuration files. It is an extension of policy-based management and policy hierarchies, combining model-based management (MBM) with system modularization. MBM employs an object-oriented model of the managed system to obtain the details needed for automated policy refinement. The modularization into abstract subsystems (ASs) segment the system-and the model-into units which more closely encapsulate related system components and provide focused abstract views. As a result, scalability is achieved and even comprehensive IT systems can be modelled in a unified manner. The associated tool MoBaSeC (Model-Based-Service-Configuration) supports interactive graphical modelling, automated model analysis and policy refinement with the derivation of configuration files. We describe the MBM and AS approaches, outline the tool functions and exemplify their applications and results obtained. Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

An approach to evaluate product verifications

Companies implement a module product assortment as a part of their strategy to, among others, shorten lead-times, increase the product quality and to create more product variants with fever parts. However, the increased number of variants becomes a challenging task for the personnel responsible for the product verifications. By implementing verifications at module level, so called MPV (Module Property Verification) several advantages ensue. The advantages is not only a decrease in cost of verifications, but also a decrease in repair times, occupied space, storages with spare parts, and repair tools. Further, MPV also give an increased product quality due to an increased understanding of which defects that may occur. As an approach to implement MPV, this paper discusses defects and verification processes based on a study at a Swedish company. It also describes a matrix which is used to map relations between company specific cost drivers and so called verification factors. The matrix may indicate cost drivers which have a large impact on the total cost of product verifications.