Suurhäiriöiden haittakustannusten mallintaminen ja haittojen pienentämismahdollisuudet

Kandidaatintyössä tarkastellaan suurhäiriöiden haittakustannuksia sekä haittojen pienentämismahdollisuuksia verkkoa kehittämällä tai korjaushenkilöstöä lisäämällä.

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.

Nalle-kerhossa opitaan lukuja ja lukumääriä. Matemaattinen kehittämisohjelma varhaiskasvatuksessa

Tutkimus oli osa Varhaisten oppimisvalmiuksien kehittämisohjelmaa (VarhOVa) ja koski kehittämisohjelman pilottiosaa. Tutkimuksen tarkoitus oli tuottaa tietoa kehittämisohjelman varsinaista loppututkimusta varten. Tutkimus soveltuu myös varhaiskasvatuksen matemaattisista kuntoutusohjelmista kiinnostuneille ja niitä suunnitteleville henkilöille. Tutkimus oli laadullinen tapaustutkimus, johon sovellettiin fenomenografista tutkimusotetta. Tutkimuksen kohteena olivat kolmessa eri päiväkodissa pienryhmiä vetävät neljä lastentarhanopettajaa ja heidän pienryhmistään valitut lapset. Haastattelin lastentarhanopettajat, lasten äidit sekä yhden lapsen isän. Lasten matemaattiset tutkimustulokset sain ennen pienryhmää tehdystä alkumittauksesta, pienryhmän jälkeen tehdystä loppumittauksesta ja puoli vuotta loppumittauksen jälkeen tehdystä viivästetystä loppumittauksesta. Tutkimuksen lopputuloksena voidaan pitää kehittämisohjelmasta esiin nouseva ajatus kehittävästä ja innostavasta toimintamallista, millä oli vaikutus jokaiseen osapuoleen. Tutkija ohjasi tutkimuksen ajan ohjaajia, ohjaajat ohjasivat lapsia ja vanhemmat saivat opetusta Karhukirjeiden välityksellä. Osa lapsista opetteli Karhukirjeiden leikkejä vanhempien kanssa. Tutkija sai kaikista osapuolista tutkimustuloksia, jotka ohjasivat häntä suunnitteluprosessissa. Osa vanhemmista kiinnostui Nalle-matematiikasta, jota lisäsi lasten innostus ja oppiminen 1-vaiheen toimintamallin aikana. Osa vanhemmista koki ongelmana sen, että he eivät tienneet, miten ohjata lasta kotona. Vanhemmille ei pidetty ohjaus- ja keskustelutilaisuutta toimintamallista, joten osa heistä koki itsensä ulkopuoliseksi. Tutkimuksen lapsille kymmenen viikkoa kestävä Nalle-matematiikka mahdollisti osallistumisen uuteen tulevaisuuden oppimisvalmiuksia tukevaan pedagogiseen toimintamalliin. Lapset saivat yksilöllisempää pienryhmissä tapahtuvaa oppimisen ohjausta. Kahden lapsen matemaattiset tulokset kehittyivät pilottitutkimuksen aikana ja yhden lapsen tuloksista osa laski jopa alkumittausta heikommiksi. Tutkimuksessa tarkasteltiin kehittämisohjelman soveltuvuutta päiväkotikontekstiin. Kehittämisohjelman vaikeutena olivat käytännön järjestelyt, jotka vaativat henkilökunnalta joustavuutta. Nalle-matematiikkaa ohjattiin kolmella eri tavalla ja jokainen ohjaaja toteutti ohjaamista persoonallisesti. Havainnoimalla lapsia eri tilanteissa aikuiset huomasivat mitä lapset osasivat ja millaisia valmiuksia heillä oli. Näiden pohjalta aikuiset pystyivät ohjaamaan lasten oppimista. Varhaisten oppimisvalmiuksien kehittämisohjelman pilottitutkimuksen vastuullisena tutkijana toimi KT Aino Mattinen Niilo Mäki Instituutista. Hän vastasi käytännön järjestelyistä, koulutuksesta ja päivähoidon henkilökunnan ohjauksesta. Pilottitutkimuksen rahoittaja oli Raha-automaattiyhdistys ja toteuttaja Niilo Mäki Instituutti yhteistyössä Turun yliopiston kanssa.

Opettajien työelämäjaksojen kehitysprojektien mallintaminen osaksi Etelä-Karjalan ammattiopiston toimintaa

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää, kuinka pilottiprojektien pohjalta voidaan kehittää toimiva prosessimalli. Prosessi, johon uudenlaista kehitystapaa lähdettiin hakemaan, oli Etelä-Karjalan ammattiopiston opettajien työelämäjaksojen toteutusprosessi. Opettajien työelämäjakson erilaisia toteutusmalleja oli testattu jo useammassa eri erilaisten rahoitusten avustuksella perustetuissa pilottiprojektissa. Ulkopuolisen rahoituksen päättyessä tuli ajankohtaiseksi kehittää Etelä-Karjalan ammattiopistolle oma työelämäjaksojen toteutusmalli. Mallin kehitystyössä voitiin hyödyntää aikaisemmista projekteista saatuja palautteita, jolloin mallin kehitystyö lähti liikkeelle tiedossa jo olevista asiakkaan toiveista ja tarpeista. Toimintaa kehitettiin prosessina, koska Etelä-Karjalan ammattiopistossa on alettu satsaamaan voimakkaasti laatuun ja laadun jatkuvaan parantamiseen. Laatua taas ei synny ilman, että toiminnat määriteltäisiin ja kuvattaisiin prosesseina. Koska koulutusorganisaatioille prosessiajattelu on vielä aika vierasta, tässä työssä selvitettiin ensin teoriakatsauksen pohjalta, mitä prosessiajattelu tarkoittaa ja mitä hyötyjä sillä voidaan saavuttaa julkisella sektorilla. Lisäksi kartoitettiin niitä tapoja ja keinoja, joiden avulla prosesseja voitaisiin parantaa ja uudistaa. Prosessin uudistamisprosessiin löytyi teorian pohjalta työkalu, jota muokattiin niin, että sitä voitiin hyödyntää juuri tämäntyyppisessä uudistustyössä. Työn lopputuloksena syntyi työelämäjakson toteutusta kuvaava prosessimalli, jota on jatkossa tarkoitus testata ja kehittää työelämäjaksoilta saadun palautteen perusteella.

Männyn kasvun ja puuaineen ominaisuuksien sekä saheiden laadun mallintaminen liittyen metsänhoitoon

Selostus väitöskirjasta: Modelling the growth and properties of stem and wood of Scots pine (Pinus sylvestris L.) as related to silvicultural management with implications for sawing yield and properties of sawn pieces. Dissertationes Forestales 65.

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.

Henkilöauton korin mallintaminen virtuaalitestejä varten

Nykyään auton korien tuotekehitysprosessissa jää hyvin vähän aikaa korin rakenteiden optimointiin. Rakenteiden optimointi tehdään virtuaalitestauksen avulla siten, että yhdellä elementtimallilla tehdään erilaisia testejä ja optimoidaan useita omaisuuksia samanaikaisesti. Tässä tutkimuksessa tavoitteena on kehittää auton korin FEM-malli, jolla voidaan suorittaa mahdollisimman monta erilaista virtuaalitestiä. Rakennetun mallin toimivuutta testattiin tekemällä sille ympäriajoturvallisuustesti ja saatuja tuloksia verrattiin oikean auton testiin.

Metaanin muodostumisen mallintaminen kaatopaikalla

Methane-rich landfill gas is generated when biodegradable organic wastes disposed of in landfills decompose under anaerobic conditions. Methane is a significant greenhouse gas, and landfills are its major source in Finland. Methane production in landfill depends on many factors such as the composition of waste and landfill conditions, and it can vary a lot temporally and spatially. Methane generation from waste can be estimated with various models. In this thesis three spreadsheet applications, a reaction equation and a triangular model for estimating the gas generation were introduced. The spreadsheet models introduced are IPCC Waste Model (2006), Metaanilaskentamalli by Jouko Petäjä of Finnish Environment Institute and LandGEM (3.02) of U.S. Environmental Protection Agency. All these are based on the first order decay (FOD) method. Gas recovery methods and gas emission measurements were also examined. Vertical wells and horizontal trenches are the most commonly used gas collection systems. Emission measurements chamber method, tracer method, soil core and isotope measurements, micrometeorological mass-balance and eddy covariance methods and gas measuring FID-technology were discussed. Methane production at Ämmässuo landfill of HSY Helsinki Region Environmental Services Authority was estimated with methane generation models and the results were compared with the volumes of collected gas. All spreadsheet models underestimated the methane generation at some point. LandGEM with default parameters and Metaanilaskentamalli with modified parameters corresponded best with the gas recovery numbers. Reason for the differences between evaluated and collected volumes could be e.g. that the parameter values of the degradable organic carbon (DOC) and the fraction of decomposable degradable organic carbon (DOCf) do not represent the real values well enough. Notable uncertainty is associated with the modelling results and model parameters. However, no simple explanation for the discovered differences can be given within this thesis.

Epäsuoran auttamisen mallintaminen reaktioyhtälöitä käyttäen

Jos populaatiossa yksilöt auttavat toisiaan hyötymättä siitä suoraan, vaan odottavat jonkun auttavan heitä tulevaisuudessa, puhutaan epäsuorasta auttamisesta. Yleinen periaate on jakaa mainetta potentiaaliselle auttajalle: hyvää tai huonoa riippuen siitä, auttaako hän vai ei. Mainetta voi laskea kahdella tavalla: binäärisesti, jolloin muistetaan ainoastaan edellinen teko, tai monimaineisesti, jolloin maine kerääntyy vähitellen. Tyypillisesti epäsuoraa auttamista tutkitaan peliteoreettisesti. Tässä tutkielmassa tarkastellaan epäsuoraa auttamista kuitenkin reaktioyhtälöiden avulla monimaineisessa tapauksessa. Tutkimus on suoritettu pääsääntöisesti Mathematica-ohjelmistolla simuloiden, pääpainon ollessa kahden eri auttamisparametrin evoluutiossa: ensinnäkin on tutkittu auttamishalukkuuden evoluutiota ja toisaalta on etsitty evolutiivisesti attrahoivaa auttamisstrategiaa. Evoluutiota on tutkittu adaptiivisen dynamiikan keinoin. Aluksi työssä on selvitetty auttamisen evoluutiota yhdessä populaatiossa. Siinä huomataan, että maineen jakaminen on välttämätöntä, jottei auttaminen häviäisi populaatiosta. Lisäksi nähdään, että lopputilassa on kaksi stabiilia auttamistilaa: joko ketään ei auteta, tai sitten apua annetaan hieman yli 50 prosentin todennäköisyydellä. Lisäksi tutkielmassa on tarkasteltu auttamisen evoluutiota metapopulaatiossa. Tässäkin tapauksessa löydetään kaksi stabiilia auttamistilaa, missä epätriviaali tasapainotila on suurempi kuin yhden populaation tapauksessa. Toisaalta huomataan, että samalla joutuminen nollatilaan tapahtuu helpommin.

Toimintarajoitteisten henkilöiden ajokyvyn arvioinnin mallintaminen psykologisen toimintateorian avulla

Veli Matti Heikkilän väitöskirja Evaluation of driving ability of the disabled persons in the context of the psychological activity theory (Helsingin yliopisto 2008).

Epävarmuuden mallintaminen investointilaskelmissa ja irtautumispäätöksen ajoittaminen: Case Paroc

Tässä diplomityössä on tutkittu epävarmuuden mallintamista investointilaskelmissa. Kirjallisuuden perusteella luotiin prosessimalli, jolla voidaan strukturoidusti tehdä yritysinvestointi- tai yritysirtaantumispäätös. Malli koostuu neljästä päävaiheesta, mutta pääpainopiste mallissa on laskentamenetelmissä. Luotua prosessimallia sekä erityisesti laskentamenetelmiä on sovellettu yritysesimerkin avulla. Epävarmuuden mallintamisongelmaa on käsitelty sekä perinteisten klassillisten investointiteorioiden että reaalioptioajatteluun pohjautuvien menetelmien avulla. Reaalioptioteoriaan perustuvien menetelmien avulla voidaan ottaa huomioon tulevat epävarmuudet ja päätöksentekomahdollisuudet. Perinteisten reaalioptioteorioiden käytännön elämän vastaisten taustaoletuksien vuoksi tutkittiin erityisesti uusimpia malleja. Diplomityössä yritysesimerkiksi valittiin Paroc Group, jonka yritysjärjestelytilannetta tutkittiin sen nykyisen omistajan eli pankin näkökulmasta. Diplomityön yhtenä keskeisenä tavoitteena oli selvittää, että kannattaako pankin myydä yhtiö tämän hetkisellä markkinahinnalla vai odottaa parempaa myyntiajankohtaa.

Liiketoimintaprosessien mittaaminen ja mallintaminen

Tutkimuksessa tutkitaan mallintamista ja mittaamista osana liiketoimintaproses-sien parantamista, sekä näiden asioiden kuvaamista soveltuvalla työkalulla. Ensin esitetään teoreettinen viitekehys siihen, kuinka prosesseja voidaan mitata ja mal-lintaa. Sitten raportoidaan käytännössä suoritettu kehitystyö, jolle on määritetty lähtö- ja tavoitetila. Työn onnistumista mitataan johtajahaastatteluin ja saatuja tuloksia verrataan teoriaan. Tutkimuksessa yhdistettiin analyyttinen mallinrakennus, tieteellinen ongelman-ratkaisutoiminta sekä konsultointi tarkoituksena saada aikaan kohde organisaati-olle sopiva konstruktio esitettyyn ongelmaan. Johtajahaastattelut analysoitiin ja suoritettiin kvalitatiivinen tarveanalyysi. Haastatteluja täydennettiin muulla kerä-tyllä aineistolla ja analyysin tarkkuutta pyritään kasvattamaan eri lähdeaineistojen ristivertailuilla. Yrityksissä on niin liiketoiminnalle elintärkeitä ydinprosesseja kuin niitä tukevia tukiprosessejakin. Niiden toiminta perustuu ennalta suunniteltuihin ja uudelleen-käytettäviin menetelmiin. Prosessit tulee sopeuttaa yrityksen arkkitehtuuriin ja niitä on jatkuvasti kehitettävä. Kehittäminen voidaan toteuttaa suurilla kertamuu-toksilla, jatkuvalla laadun parantamisella tai niiden yhdistelmänä. Mallintamisella ja mittaamisella on tärkeä tehtävä liiketoimintaprosessien kehit-tämisessä. Niiden avulla voidaan helpottaa erityisesti prosessien suunnittelua luomalla konkreettisia malleja ja mittareita prosesseista. Toteutuksessa käytettiin prototyyppilähestymistapaa ja työn onnistumista arvioivat yhtiön johtajat. Tutki-muksen tuloksia ovat eri tason prosessimallit, joiden luomisessa käytettiin eri mallintamistekniikoita, sekä mittaristot mittaamaan yrityksen tuottavuutta ja te-hokkuutta.

Palveluarkkitehtuuri ja prosessien palvelulähtöinen mallintaminen

Liiketoiminnot käyttävät useita erillisiä tietojärjestelmiä. Toimintaprosessit sisältävät useiden eri liiketoimintojen suorittamia tehtäviä. Tehtävien tarvitsemien ja tuottamien tietojen sujuvan virtauksen toteutuminen vaatii tietojen ja tietojärjestelmien integraatiota, jota on toteutettu perinteisesti järjestelmien välisillä suorilla yhteyksillä. Tästä seuraa IT-arkkitehtuurin joustamattomuutta. Palvelulähtöisellä arkkitehtuurilla (Service Oriented Architecture, SOA) luvataan IT-arkkitehtuurille parempaa joustavuutta ja toisaalta kustannussäästöjä. Työssä selvitettiin palveluarkkitehtuurin teoreettinen tausta sekä palvelulähtöisen prosessikuvauskielen BPMN ideaa. Empiirisessä osuudessa haettiin teemahaastattelujen avulla kohdeyrityksen ja sen käyttämien järjestelmätoimittajien näkemyksiä palveluarkkitehtuurista ja siihen vaikuttavista tekijöistä. Lisäksi työssä selvitettiin palveluarkkitehtuurista saatavia vastauksia kohdeyrityksen IT-strategiassa esitettyihin tavoitteisiin. Työn tuloksena analysoitiin palvelupohjaista mallinnusmenetelmää noudattaen prosessi- ja palvelukuvaus sekä tunnistettiin niitä tukevat SOA-palvelut. Menetelmän lopputuloksia hyödyntäen työssä esitettiin implementointiratkaisu palveluväylän avulla toteutettuna. Lisäksi luonnosteltiin ehdotusta siitä, miten kohdeyritys voisi lähteä liikkeelle palveluarkkitehtuurin soveltamisessa.