Verkkosodankäynnin peliteoreettinen mallintaminen

Verkkosodankäynti on informaatiosodankäynnin laji, jota käydään tietokoneiden ja viestintäverkkojen avulla. Viestintäverkkoihin ja niiden sisältämään informaatioon pyritään vaikuttamaan, tai niiden avulla pyritään vaikuttamaan vastustajaan. Peliteoria on matematiikan osa-alue, jonka avulla kahden tai useamman tahon välisiä päätöksenteko-ongelmia voidaan mallintaa eksaktisti. Verkkosodankäynti soveltuu pitkälti mallinnettavaksi kahden pelaajan pelinä, joten tutkielmassa ei ole syytä tarkastella useamman pelaajan pelejä. Tutkielmassa esitellään verkkosodankäyntiä ja peliteoriaa yleisesti. Tämän lisäksi esitellään malleja, joissa peliteoriaa on käytetty verkkosodankäynnin analysointiin. Tutkielmassa osoitetaan, että peliteorian avulla on mahdollista analysoida verkkosodankäynnin osa-alueita tietoteknistä lähestymistapaa täydentäen. Täten peliteoria monipuolistaa käsitystä verkkosodankäynnistä.

HTR-PROTEUS-reaktorin mallintaminen

Maailmassa on tarve entistä turvallisemmille ja taloudellisemmille ydinreaktoreille. Neljännen sukupolven reaktorikonseptit ovat aiempia turvallisempia ja luotettavampia, niissä on tehokkaampi polttoaineresurssien käyttö ja ydinjätettä syntyy vähemmän. Lisäksi ne ovat taloudellisesti kilpailukykyisempiä ja niissä on erinomainen proliferaation vastustuskyky. Kuulakekoreaktorikonsepti on toinen korkealämpötilaisten kaasujäähdytteisten reaktoreiden (HTGR, High Temperature Reactor) päätyypeistä ja jäähdytteen lämpötilan noustessa reaktorissa riittävän korkealle, sitä voidaan pitää myös erittäin korkean lämpötilan reaktorina (VHTR, Very High Temperature Reactor), joka on neljännen sukupolven reaktorikonsepti. Tässä kandidaatintyössä käsitellään 90-luvulla Sveitsissä sijainnutta kuulakekoreaktori-tyyppistä koereaktoria HTR-PROTEUS (tai LEU-HTR-PROTEUS), jolla tutkittiin ennen kaikkea matalaväkevöidyn (LEU, Low Enriched Uranium) uraanipolttoaineen käyttöä kuulakekoreaktorissa. Lisäksi erityisenä mielenkiinnon kohteena oli veden joutuminen reaktoriin onnettomuustilanteessa. Työn tarkoituksena on mallintaa reaktorisysteemi ja laskea kasvutekijät viidelle eri reaktorikonfiguraatiolle. Reaktorin mallinnus ja laskenta suoritetaan Monte Carlo -menetelmää käyttävällä Serpent-laskentakoodilla. Saatuja tuloksia verrataan muissa lähteissä eri laskentakoodeilla esitettyihin tuloksiin.

Sosiaali- ja terveydenhuollon asiantuntijoiden palveluprosessien mallintaminen osana vastaanottotoiminnan kehittämistä

Diplomityön tavoitteena on soveltaa perinteisesti teollisesta tuotannosta lähtöisin olevia prosessijohtamisen menetelmiä sosiaali- ja terveydenhuollon vastaanottotoiminnan kehittämiseen. Tarkoituksena on asiantuntijapalveluprosessien mallintamisen avulla kartoittaa prosessien nykytilaa tunnistamalla ongelma- ja kehittämiskohteita, joiden ratkaisemiseksi annettavien kehittämistoimenpide-ehdotusten muodostamisessa sovelletaan prosessijohtamisen menetelmien periaatteita. Tutkimuksen teoreettisen viitekehyksen mukaisesti tarkastellaan mm. prosessien mallintamista, eli kuvaamista ja analysointia, sekä sosiaali- ja terveydenhuoltoa palvelutuotantona. Tutkimuksessa hyödynnetään sekä kvalitatiivisia että kvantitatiivisia menetelmiä, ja tutkimusaineistoa kerätään haastattelujen, havainnoinnin ja tilastojen avulla. Asiantuntijoiden palveluprosesseista laaditaan aineiston perusteella kuvaukset, ja tunnistetaan prosesseihin tai laajemminkin sosiaali- ja terveydenhuolto-organisaatioon liittyviä ongelma- ja kehittämiskohteita. Kehittämistoimenpiteissä korostuvat asiakaslähtöisyys ja tuottavuus, ja niissä huomioidaan niin asiakkaan, henkilöstön, prosessien kuin asiakasohjauksen näkökulma. Työn keskeisimmät tulokset ovat prosessikuvaukset, tunnistetut ongelma- ja kehittämiskohteet sekä prosessien uudelleenmäärittämiseksi muodostetut kehittämistoimenpide-ehdotukset, joiden hyötyjä ja vaikutuksia mm. suorituskykyyn arvioidaan. Tulosten perusteella voidaan päätellä, että prosessijohtamisen menetelmät soveltuvat sosiaali- ja terveydenhuollon toiminnan kehittämiseen, kunhan huomioidaan toimintaympäristön erityispiirteet ja haasteet.

Korkokäyrän mallintaminen: tarkastelussa Cox-Ingersoll-Ross -malli

Korot ovat erittäin tärkeässä osassa kaikessa taloudellisessa toiminnassa ja tästä syystä niiden kehitystä seurataan mielenkiinnolla. Yksi keino korkojen kehityksen tutkimiseen on rahoitusmarkkinoilla havaittavan korkokäyrän tarkastelu. Tämän tutkielman tarkoituksena on tarkastella Cox-Ingersoll-Ross-mallin soveltuvuutta korkokäyrän empiriseen mallintamiseen. Tässä tutkielmassa Cox-Ingersoll-Ross-malli estimoidaan pienimmän neliösumman – ja suurimman uskottavuuden –menetelmillä. Tutkimuksen datana käytetään 3 kuukauden euribor-korkojen ja Saksan valtion 3 kuukauden mittaisen joukkolainan päivätason tuottoja kolmelta eri vuoden mittaiselta periodilta. Mallin avulla estimoituja korkokäyriä verrataan samojen periodien lopussa rahoitusmarkkinoilla realisoituneisiin korkokäyriin. Estimoinnin tulosten perusteella Cox-Ingersoll- Ross-malli ei sovi varauksitta korkokäyrän mallintamiseen. Pienimmän neliösumman –menetelmän diagnostisista tarkastuksista käy ilmi, että menetelmä ei ole sopiva mallin estimoimiseen. Suurimman uskottavuuden –estimoinnin avulla estimoidut korkokäyrät eroavat kaikissa paitsi yhdessä tapauksessa melko selvästi realisoituneista korkokäyristä. Tutkielman tuloksissa on selviä yhtymäkohtia aiempien empiristen tutkimusten tuloksiin. Varsinkin mallin odotusarvohakuisuutta (mean reversion) kuvaavan parametrin estimoinnissa ilmenee epävarmuutta, mikä vaikuttaa koko mallin toimintaan. Sama tulos ilmenee myös aiemmista tutkimuksista, osassa jopa kyseenalaistetaan koko ilmiön olemassaolo. Tutkielman tuloksista voidaan päätellä, että yhden muuttujan Cox-Ingersoll-Ross-malli ei varauksitta sovellu korkokäyrän empiriseen mallintamiseen. Todennäköisiä syitä tähän ovat mallin tekemät epärealistiset taustaoletukset sekä se, että tarkasteluperiodien aikana Eurooppa kärsi velkakriisistä, mikä kevensi Euroopan keskuspankin rahapolitiikkaa ja alensi korkotasoa. Tämä seikka vaikuttaa eri periodien tulosten vertailukelpoisuuteen. Tutkielman johtopäätöksenä on, että yhden muuttujan mallien sijaan korkokäyrän mallintamisessa tulisi keskittyä 3 muuttujan malleihin. Tällöin jokaiselle korkokäyrän elementille: taso, kulmakerroin ja konveksisuus saataisiin oma muuttujansa. Tämä helpottaisi myös korkokäyrän volatiliteetin mallintamisessa, mikä osoittautuu ongelmalliseksi vain yhtä muuttujaa käytettäessä.

RBMK-koereaktorin mallintaminen

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on tutkia jäähdytteen poistamisen vaikutusta RBMK-koereaktorin kasvukertoimeen ja erityisesti sitä, kuinka hyvin Monte Carlo -menetelmää käyttävä Serpent-laskentakoodi pystyy mallintamaan jäähdytteen poistamisen vaikutuksen. Aluksi tarkastellaan taustatietoina käytettyä raporttia käsiteltävän koereaktorin kriittisyysajoista ja aiemmista simulaatioista, sekä RBMK-reaktorin ominaispiirteitä ja Monte Carlo -simulaation teoriaa. Seuraavaksi esitellään koereaktorista luotu malli, selitetään mallinnettaessa tehdyt yksinkertaistukset ja kuvataan simulaation alkutilanne. Lopuksi käsitellään simulaation tuloksia ja Serpentillä luodun mallin soveltuvuutta verrattuna aiemmin suoritettuihin simulaatioihin.

VIRVE-tukiaseman peittoalueen mallintaminen

Tekniikan kehityksen myötä reaalimaailman ilmiöitä voidaan mallintaa yhä tarkemmin. Tässä työssä tutkitaan VIRVE-radioverkon tukiaseman peittoalueen mallintamista. Työn tavoitteena oli mallintaa VIRVE-tukiaseman peittoalue mahdollisimman tarkasti. Tavoitteena oli myös löytää VIRVE-tukiasemaan peittoalueen kannalta nykyistä paremmat antenniratkaisut. Tutkimuksen teoreettisessa osuudessa selvitettiin tukiaseman peittoalueen mallintamiseen liittyviä tekijöitä, kuten radioaaltojen ominaisuuksia ja etenemismalleja sekä antennien teoriaa. Eri etenemismalleilla laskettuja tukiasemien peittoennusteita verrattiin empiirisesti toteutettuihin tukiasemien peittoalueiden mittaustuloksiin. Työn tuloksena löydettiin radioaaltojen etenemismalli, jolla mallinnettavien tukiasemien peittoalue-ennusteet vastasivat hyvin empiirisesti mitattuja tuloksia. Lisäksi löydettiin nykyistä paremmat antenniratkaisut VIRVE-tukiasemiin.

Työstövärähtelyt metallin sorvauksessa ja jyrsinnässä: perusteet, ehkäiseminen ja matemaattinen mallintaminen

Tämä kandidaatintyö on tarkoitettu suomenkieliseksi selvitykseksi lastuavissa työstöprosesseissa esiintyvien työstövärähtelyjen luonteesta, syntymekanismeista ja välttämismenetelmistä. Erityisesti työssä keskitytään matemaattiseen mallintamiseen pohjautuviin välttämismenetelmiin.

Kemikaalikiertopolttoon perustuvan höyryvoimalaitoksen mallintaminen IPSEpro:lla

Kandidaatintyön tavoitteena on suunnitella IPSEpro-ohjelmistolla kemikaalikiertopolttoa hyödyntävä höyryvoimalaitos. Kandidaatintyössä tutustutaan kemikaalikiertopolton pääperiaatteisiin ja etuihin hiilidioksidin talteenotossa. IPSEpromallin alkuarvot lasketaan Matlab-pohjaisella 0-D mallilla. IPSEpro-ohjelmistoa esitellään. IPSEpro:lla suunniteltu voimalaitos esitetään ja sitä verrataan kilpaileviin hiilidioksidin talteenottotekniikoihin. Kemikaalikiertopolttoon perustuva höyryvoimalaitos on kilpailukykyinen olemassa olevien teknologioiden kanssa polttoaineen ollessa maakaasua. Kiinteisiin polttoaineisiin siirryttäessä on suoritettava jatkotarkasteluita.

Yliopiston sähköverkon mallintaminen

Lappeenrannan teknillinen yliopisto tutkii älykkäiden sähköverkkojen kehittämistä. Yliopisto on hankkinut sähköverkkoonsa tuuliturbiinin ja aurinkopaneeleita, joilla pystytään tuottamaan sähköenergiaa sähköverkkoon. Näitä tuotantoja voidaan käyttää myös tutkimuksessa. Tässä työssä luodaan simulaatiomalli yliopiston sähköverkosta Matlab® Simulink® -ohjelmalla. Simulaatiomalliin mallinnetaan yliopiston sisäinen keskijänniteverkko ja osa pienjänniteverkosta. Simulaatiomalli toteutetaan ohjelman valmiilla komponenteilla, joihin lasketaan tarvittavat parametrit. Tuuliturbiinin ja aurinkopaneelien sähköntuotantotehot määritetään säätiladatojen avulla. Verkon komponenteille lasketaan arvot komponenttien tyyppitietojen perusteella ja asetetaan simulaatiomallin parametreiksi. Simulaatiomalli luodaan yliopiston sisäisen verkon tehonjaon tarkastelemiseksi. Työssä selvitetään myös mahdollisuuksia luodun simulaatiomallin käyttämiseen vikatilanteiden tarkastelussa.

Kustannusten mallintaminen eristettyjen putkien suunnittelussa

Tämän työn tavoitteena oli rakentaa investointi- ja kustannusmalli yritykselle, jonka avulla voidaan arvioida uusien tuotteiden kustannuksia sekä niihin liittyvien laiteinvestointien kustannuksia. Kustannusmalli on rakennettu Microsoft Excel – ohjelman avulla. Mallin tavoitteena oli saada tarkempaa kustannustietoa uusista suunnitelluista putkista sekä niiden lämmöneristävyydestä. Aiemmin tällaista mallia ei ole ollut käytössä yrityksen tuotekehityksessä vaan siellä on laskettu kustannuksia aina tapauskohtaisesti, jolloin laskentoihin on kulutettu enemmän aikaa. Työssä hyödynnetään kustannuslaskennan ja investoinnin teorioita kustannusmallin rakentamiseen. Työn empiirisessä osiossa käydään läpi, kuinka kustannusmalli on rakennettu ja minkälaisia ominaisuuksia kustannusmalli sisältää. Empiirisessä osiossa myös testataan kyseisen mallin toimivuutta, jossa lasketaan kustannukset yhdelle suunnitellulle tuoteryhmälle. Tuloksena tässä työssä saatiin rakennettua toimiva kustannusmalli, jonka ominaisuutena on yksinkertaisuus ja datan helppo muokattavuus. Kustannusmallia voidaan käyttää aina uudelleen ja se voidaan myös laajentaa koskemaan useampia tuoteryhmiä.

Käsiaseen ulkoballistiikan mallintaminen mobiililaitteella

Työn tavoitteena on poistaa tulostettujen lentoratataulukoiden ja laskukoneen tarve pitkän matkan ammunnassa, sekä myös parantaa osumapisteen arvioinnin tarkkuutta ja nopeutta. Tavoite saavutetaan mobiililaitteelle kehitettävällä ulkoballistiikkasovelluk-sella, joka mallintaa luotien lentoratoja Arthur J. Pejsan kaavojen avulla. Työ tutkii sovelluksen käytön etuja sekä verifioi tulokset käytännön testein ja vertaamalla kilpaileviin hyväksihavaittuihin sovelluksiin.