Performance analysis of software run-time behaviour using 3D-visualisation

Monimutkaisen tietokonejärjestelmän suorituskykyoptimointi edellyttää järjestelmän ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämistä. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden kasvun myötä suorituskykyoptimointi tulee yhä tärkeämmäksi osaksi tuotekehitysprosessia. Tehokkaampien prosessorien käytön myötä myös energiankulutus ja lämmöntuotto ovat nousseet yhä suuremmiksi ongelmiksi, erityisesti pienissä, kannettavissa laitteissa. Lämpö- ja energiaongelmien rajoittamiseksi on kehitetty suorituskyvyn skaalausmenetelmiä, jotka edelleen lisäävät järjestelmän kompleksisuutta ja suorituskykyoptimoinnin tarvetta. Tässä työssä kehitettiin visualisointi- ja analysointityökalu ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämisen helpottamiseksi. Lisäksi kehitettiin suorituskyvyn mitta, joka mahdollistaa erilaisten skaalausmenetelmien vertailun ja arvioimisen suoritusympäristöstä riippumatta, perustuen joko suoritustallenteen tai teoreettiseen analyysiin. Työkalu esittää ajonaikaisesti kerätyn tallenteen helposti ymmärrettävällä tavalla. Se näyttää mm. prosessit, prosessorikuorman, skaalausmenetelmien toiminnan sekä energiankulutuksen kolmiulotteista grafiikkaa käyttäen. Työkalu tuottaa myös käyttäjän valitsemasta osasta suorituskuvaa numeerista tietoa, joka sisältää useita oleellisia suorituskykyarvoja ja tilastotietoa. Työkalun sovellettavuutta tarkasteltiin todellisesta laitteesta saatua suoritustallennetta sekä suorituskyvyn skaalauksen simulointia analysoimalla. Skaalausmekanismin parametrien vaikutus simuloidun laitteen suorituskykyyn analysoitiin.

Three-dimensional model of bubbling fluidized bed combustion

 Diplomityön tarkoituksena on kehittää kolmiulotteinen malli kerrosleijupoltolle. Työn kirjallisuusosa sisältää seuraavat perusteet kerrosleijupolton tekniikasta: yleistiedot, leijutus- ja palamisilmiöt, kiinteän aineen ja kaasun sekoittuminen, päästöt ja lämmönsiirto. Lisäksi palamissysteemin mallinnuksen perusteet ja ratkaisumenetelmät ovat esitelty. Työn mallinnusosassa kehitetty koodi on ohjelmoitu Fortran-ohjelmointikielellä. Kehitetty malli perustuu olemassa olevaan malliin kiertoleijupoltosta. Yhtälö kiintoainekonsentraatioprofiilille on vaihdettu ja kiertovirta on poistettu koodista. Mallilla on tehty herkkyystarkasteluja polttoaineen ja kaasun sekoittumisen sekä reaktiokertoimen vaikutukselle. Visualisointi on tehty ohjelmassa Tecplot 360 ja mallinnustuloksia on vertailtu mitattuihin tuloksiin. Mallin laskemattulokset vastaavat hyvin mittaustuloksia ja kokemusperäisiä tietoja; monissa tapauksissa malli pystyy kvantitatiivisesti kuvaamaan parametrien variointia ja kaikissa tapauksissa malli antaa ainakin kvalitatiivisesti oikeita tuloksia. Työhön liittyvän kehityksen ja mallinnuskokemuksen perusteella on tehty ehdotukset mallin tulevaa kehitystä ja mittauksia varten.

Kaupallisen reaaliaikasimulointiohjelmiston mahdollisuudet mekatronisen konejärjestelmän tuotekehityksessä

Työn tavoitteena oli hankkia ja rakentaa kaupallisilla ohjelmistoilla ja laitteistoilla toteutettu reaaliaikasimulaattori. Työssä keskityttiin erityisesti valmiin Patu 655 puutavarakuormaimen simulointimallin visualisointiin reaaliaikasimulaattoriin hankitulla 3D-animointiohjelmalla. Lisäksi työssä selvitettiin reaaliaikasimuloinnin mahdollisuuksia konejärjestelmän tuotekehityksessä. Reaaliaikasimulaattorina käytettiin dSPACE:n reaaliaikasimulointiin valmistamia kaupallisia laitteita ja ohjelmia. Puutavarakuormaimen simulointimalli käännettiin simulaattorissa suoritettavaksi, jonka jälkeen mallin liikkeet visualisoitiin käyttämällä RealMotion 3D-animointiohjelmaa. Animoitu grafiikka tuotiin sekä AutoCAD- että ADAMS -ohjelmasta. Työn tuloksena saatiin hankittua reaaliaikasimulaattori, jonka havaittiin olevan toimiva kokonaisuus. Puutavarakuormaimen ja muiden simulointimallien automatisoitu kääntö simulaattoriin onnistui hyvin. Simulointimallien visualisointi toimi sujuvasti käytetyn 3D-animointiohjelman avulla. Konejärjestelmien tuotekehitysprosessia havaittiin voitavan nopeuttaa reaaliaikasimulaattorin avulla.

Tuotannonohjauksen kehittäminen liittimiä valmistavassa yrityksessä

Diplomityön tarkoituksena oli kehittää ja yksinkertaistaa tuotannonohjausta. Teoriaosassa selvitettiin erilaisia tuotannonohjaustekniikoita sekä vertailtiin niitä toisiinsa. Käytännön osassa perehdyttiin ensin toimitusajan varmistamisen ja tuotannonsuunnittelun rutiineihin. Niitä analysoimalla etsittiin kehityskohteita. Toimitusvarmuutta analysoimalla löydettiin järjestelmän kapeikko. Läpäisyaikoja analysoimalla tutustuttiin kuinka toimitusvastaavien tuotannon kuormittamisen erot vaikuttavat läpäisyaikoihin. ABC-analyysillä löydettiin meisto- ja pinnoitusosastoa kuormittavimmat puolivalmisteet. Järjestelmän pullonkaulana on pintakäsittely ja liikkuvana pullonkaulana meisto. Kehityskohteita arvioitiin kriittisten menestystekijöiden perusteella. Kehitettävien kohteiden lopullinen valinta tehtiin yhdessä työn ohjausryhmän kanssa. Kiireisimmät kehityskohteet olivat uuden tuotannonohjausmallin rakentaminen, tuotteiden ja puolivalmisteiden jakaminen eri ohjaustavoille, Excel-taulukoiden käytön laajentaminen ja monipuolistaminen sekä tuotannon osittainen visualisointi. Näiden toteuttaminen aloitettiin työn aikana ja sitä tullaan vielä jatkamaan.

Visualization of communication system testing logs

During the past decades testing has matured from ad-hoc activity into being an integral part of the development process. The benefits of testing are obvious for modern communication systems, which operate in heterogeneous environments amongst devices from various manufacturers. The increased demand for testing also creates demand for tools and technologies that support and automate testing activities. This thesis discusses applicability of visualization techniques in the result analysis part of the testing process. Particularly, the primary focus of this work is visualization of test execution logs produced by a TTCN-3 test system. TTCN-3 is an internationally standardized test specification and implementation language. The TTCN-3 standard suite includes specification of a test logging interface and a graphical presentation format, but no immediate relationship between them. This thesis presents a technique for mapping the log events to the graphical presentation format along with a concrete implementation, which is integrated with the Eclipse Platform and the OpenTTCN Tester toolchain. Results of this work indicate that for majority of the log events, a visual representation may be derived from the TTCN-3 standard suite. The remaining events were analysed and three categories relevant in either log analysis or implementation of the visualization tool were identified: events indicating insertion of something into the incoming queue of a port, events indicating a mismatch and events describing the control flow during the execution. Applicability of the results is limited into the domain of TTCN-3, but the developed mapping and the implementation may be utilized with any TTCN-3 tool that is able to produce the execution log in the standardized XML format.

Relatiivisuuden ylistys: kirjoituksia tieteen ja tieteiden historiasta

Relatiivisuuden ylistys on kirja tieteiden historian tutkimuksesta. Se pohtii tiedon luonnetta, tieteen merkityksen muutoksia sekä tiedettä inhimillisen toiminnan muotona, jonka vaikutus on kasvanut jatkuvasti. Tieteeseen tukeudutaan, sitä mystifioidaan ja sitä vastustetaan. Se on ottanut hengen paikan lopullisen totuuden lähteenä. Tämän takia tieteen vaiheita ja vaikutuksia pitää analysoida. Teoksen artikkelit tarkastelevat tieteiden historian käännekohtia ja marginaaliin jääneitä ilmiöitä kuten myös niiden yhteiskunnallista vaikutusta ja käyttöä. Artikkelit hahmottavat yksittäisen tieteen historian sijasta useiden erillistieteiden vaiheita. Relatiivisuuden ylistykseen sisältyvät niin luonnontieteet, yhteiskuntatieteet kuin humanistinen tutkimus. Niitä yhdistää pyrkimys totuuteen ja luotettavaan tietoon, mutta samalla nuo käsitteet ovat osin muuttuvia. Juuri siksi tieteiden historiaa tarvitaan hahmottamaan universaalin sekä aikaan ja paikkaan sitoutuneiden käsitysten suhdetta.

Excelistä eteenpäin - kokeellisia visualisointeja kirjastodatasta

Matti J. Lassilan esitys Tilastot ja kustannukset tehokkuudeksi -seminaarissa Helsingissä 3.12.2013.

Mittausdatan havainnollistaminen MATLAB animaationa

The visualization of measurement data is important in the fields of engineering for research analysis and presentation purposes. A suitable visualization method for scientific visualization is needed when handling measurement data. Visualization methods and techniques will be presented throughout this work. They are the bases of scientific visualization from the abstract visualization process to the applied techniques suited for each situation. This work also proposes a visualization tool using the MATLAB® software. The tool was designed as general as possible to encompass the most needs in terms of measurement data visualization. It offers possibilities for both static and dynamic visualization of the data.

Rajavartiolaitoksen rajaturvallisuusintressi kriisinhallinnassa

Tutkielman tarkoituksen on selvittää Rajavartiolaitoksen rajaturvallisuusintressi kriisinhallinnassa. Tutkimuksessa kuvataan millaisista lähtökohdista Rajavartiolaitoksesta osallistutaan kansainväliseen toimintaan. Kansainvälistä toimintaan tutkittaessa kohdistuu erityinen mielenkiinto rajaturvallisuuden toteutumiseen osana kriisinhallintaa. Kriisinhallinnassa tarkastellaan sotilaallisia ja siviilikriisinhallintaoperaatioita ja niihin osallistumista. Tutkimus toteutettiin laadullisena ja määrällisenä tutkimuksena. Tutkimuksen lähdeaineisto koostui keskeisistä Euroopan unionin rajaturvallisuuteen ja kriisinhallintaan liittyvistä asiakirjoista. Erityisinä lähteinä ovat Euroopan sisäiseen ja ulkoiseen turvallisuuteen liittyvät yleiset poliittiset linjaukset sekä linjausten pohjalta laaditut kansainväliset ja kansalliset turvallisuusstrategiat. Edellä lueteltuja turvallisuusstrategioita täydentävät kansalliset toimintaa ohjaavat lait, asetukset, käskyt, määräykset ja ohjeet. Lisäksi tutkimuksessa käytettiin lähdemateriaalina Rajavartiolaitoksen esikunnan henkilöstöosaston tuottamaa tilastoaineistoa. Edellä lueteltujen aineistojen lisäksi tutkimuksen lähtökohtana ja ajatuksia herättävänä on käytetty aihealueeseen liittyviä aikaisempia tutkimuksia. Aikaisemmat tutkimukset koostuivat pääasiassa Maanpuolustuskorkeakoulussa laadituista opinnäytetöistä sekä suomalaista rajaturvallisuutta käsittelevästä väitöskirjasta. Tutkimuksessa viitekehyksen ja hypoteesin perusteella haettiin vastausta pääkysymykseen: mikä on Rajavartiolaitoksen rajaturvallisuusintressi kriisinhallinnassa? Jotta pääkysymykseen löydettiin vastauksia, haettiin niitä apukysymyksillä: millä perusteella Rajavartiolaitos osallistuu kansainväliseen kriisinhallintaan? millä logiikalla Rajavartiolaitoksen osallistuminen tapahtuu? mitkä kriisinhallintaoperaatiot arvioidaan tärkeiksi rajaturvallisuuden näkökulmasta? minkälaisiin kriisinhallintaoperaatioihin on osallistuttu ja minkä tasoisiin tehtäviin henkilöstöä on lähetetty? sekä kysymyksellä kohtaako toteutunut kriisinhallinta-aktiviteetti Rajavartiolaitoksen rajaturvallisuusintressejä? Jotta tutkimuksessa pystyttiin vastaamaan asetettuihin kysymyksiin, aihealuetta ryhdyttiin käsittelemään aiempien tutkimusten ja Euroopan unionissa laadittujen turvallisuutta koskevien turvallisuusstrategioiden kautta. Tämän syntyneen perustan kautta lähdettiin selvittämään mitä keskeisillä käsitteillä tutkimuksessa tarkoitetaan kuinka ne liittyvät tutkittavaan aihekokonaisuuteen. Näiden selvittelyiden jälkeen ryhdyin tutkimaan tarkemmin kuinka Rajavartiolaitoksen virkamiesten osallistuminen kansainväliseen toimintaan on toteutunut. Tutkimuksessa jaoin osallistumisen kahteen pääkategoriaan, noudatellen Sisäministeriön suositusta. Ensimmäisenä kategoria muodostivat tehtävät jotka liittyvät suoraan Rajavartiolaitoksen ydintehtäviin ja toisen kategorian muodostivat sitten sotilaallisen ja siviilikriisinhallintatehtävät. Tutkimuksen perusteella Rajavartiolaitoksen kansainvälisiin tehtäviin osallistumisessa edellä mainittujen kategorioiden jaon perusteella ei ole olemassa selkeätä painopistettä osallistumisessa. Molempien kategorioiden kansainvälisiin tehtäviin osallistumisesta on syntynyt yhtä suuret henkilötyövuosikertymät. Haluttaessa selvittää kumman kategorian tehtävästä on Rajavartiolaitoksen ydintehtäviin merkitystä niin siinä tapauksessa kategorian yksi tehtävät nousevat merkittävään rooliin. Tämän tutkimuksen keskeisimmän tutkimuskysymyksen perusteella kun tarkastellaan sitten osallistumista toisen kategorian kriisinhallintatehtäviin niin tässä tarkastelussa osallistuminen siviilikriisinhallintaan jää hieman jälkeen sotilaallisen kriisinhallinnan kokonaiskertymästä. Ryhdyttäessä tarkastelemaan sitten tehtäviä mitä sotilaallisessa ja siviilikriisinhallinnan operaatioissa on hoidettu, niin tässä kohtaa syntyy selkeä ero näiden kahden tehtävän välille. Siviilikriisinhallinnassa tehtävät ovat olleet pääasiassa operaation johtotason ja esikuntatason asiantuntija tehtäviä, jossa ollaan oltu kehittämässä kohdemaan rajaturvallisuutta ja yhteiskunnan toimintoja vastaamaan Euroopan unionin asettamia tavoitteita silmällä pitäen. Sotilaallisessa kriisinhallinnassa tehtävät ovat painottuneet pääasiassa miehistö, ryhmä ja joukkuetason tehtäviin sekä esikuntatason tehtäviin joiksi sotilastarkkailijan tehtävät on tässä tutkimuksessa laskettu kuuluvaksi. Tutkimuksen perusteella tehtävät jakautuvat pääasiassa melkein tasan toistensa suhteen. Tutkimuksen perusteella Rajavartiolaitoksen rajaturvallisuusintressi toteutuu kriisinhallinnassa, mikäli henkilöitä saadaan operaatioiden johtajiksi ja esikuntien asiantuntijoiden tehtäviin. Tätä kautta saadaan vietyä Euroopan unionin ja Suomen kansallista osaamista kohdemaiden paikallisille viranomaisille. Tätä kautta osaltaan pyritään vaikuttamaan Euroopan unionin sisäiseen ja ulkoiseen turvallisuuteen, osana toimintaa Euroopan unionin ulkorajalla tai sen lähialueilla. Tutkimuksen perusteella huomio kiinnittyy vielä yhteen seikkaan, kuinka paljon tutkimuksessa asetettuna ajanjaksona aikana Rajavartiolaitoksesta kansainväliseen toimintaan on osallistunut henkilöstöä. Tutkimuksen perusteella heräsi kysymys, onko tätä kaikkea kansainvälisissä operaatioissa hankittua osaamista pystytty keräämään talteen ja onko kaikkea tietoa pystytty hyödyntämään? Tulevaisuudessa olisi varmaan syytä kiinnittää entistä enemmän huomiota hankitun osaamisen hyödyntämiseen esimerkiksi henkilöstön perus-, täydennys- ja jatkokoulutuksen osana? Toisena vaihtoehtona olisi hyödyntää tallennettua ja tutkittua tietoa ohjeiden, määräysten, suunnitelmien, yhteistoimintasopimusten ja strategioiden päivittämiseen.

Tietokantaratkaisuehdotus pientasajännitesähköverkoston mittausdatavarastoksi

Lappeenrannan teknillinen yliopisto tutkii pientasajännitesähkön käyttöä. Yliopisto on rakennuttanut Järvi-Suomen Energia Oy:n ja Suur-Savon Sähkö Oy:n kanssa yhteistyössä kokeellisen pientasajännitesähköverkon, jolla pystytään tarjoamaan kenttäolosuhteet pienjännitetutkimukselle todellisilla asiakkailla ja todentaa LVDC-teknologiaa ja muita älykkään sähköverkon toimintoja kenttäolosuhteissa. Verkon tasajänniteyhteys on rakennettu 20 kV sähkönjakeluverkon ja neljän kuluttajan välille. 20 kV keskijännite suunnataan tasamuuntamolla ±750 V pientasajännitteeksi ja uudestaan 400/230 V vaihtojännitteeksi kuluttajien läheisyydessä. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on luoda yliopistolle tietokanta pientasajännitesähköverkosta kertyvälle tiedolle ja mittaustuloksille. Tietokanta nähtiin tarpeelliseksi luoda, jotta pienjänniteverkon mittaustuloksia pystytään myöhemmin tarkastelemaan yhdessä ja yhtenäisessä muodossa. Yhdeksi tutkimuskysymykseksi muodostui, kuinka järjestää ja visualisoida kaikki verkosta palvelimille kertyvä mittausdata. Työssä on huomioitu myös kolme tietokantaa mahdollisesti hyödyntävää käyttäjäryhmää: kotitalousasiakkaat, sähköverkkoyhtiöt ja tutkimuslaboratorio, sekä pohdittu tietokannan hyötyä ja merkitystä näille käyttäjille. Toiseksi tutkimuskysymykseksi muodostuikin, mikä kaikesta tietokantaan talletetusta datasta olisi oleellisen tärkeää ottaa talteen näiden asiakkaiden kannalta, ja kuinka nämä voisivat hakea tietoa tietokannasta. Työn tutkimusmenetelmät perustuvat jo valmiiksi olemassa olevaan mittausdataan. Työtä varten on käytetty sekä painettua että sähköisessä muodossa olevaa kirjallisuutta. Työn tuloksena on saatu luotua tietokanta MySQL Workbench -ohjelmistolla, sekä mittausdatan keräys- ja käsittelyohjelmat Python-ohjelmointikielellä. Lisäksi on luotu erillinen MATLAB-rajapinta tiedon visualisoimista varten, jolla havainnollistetaan kolmen asiakasryhmän mittausdataa. Tietokanta ja sen tiedon visualisointi antavat kuluttajalle mahdollisuuden ymmärtää paremmin omaa sähkönkäyttöään, sekä sähköverkkoyhtiöille ja tutkimuslaboratorioille muun muassa tietoa sähkön laadusta ja verkon kuormituksesta.

Kansainvälisen rajat ylittävän yhteistyön teemat sekä yhteistyötä tukevat toimenpiteet merialuesuunnittelussa – esimerkkialueina eteläinen ja keskinen Itämeri.

Merialuesuunnittelun avulla pyritään ennaltaehkäisemään merellä syntyviä konflikteja, jotka voivat tapahtua ympäristön ja eri toimintojen välillä. Merialuesuunnittelu on usealle Itämeren valtiolle melko uusi asia, mikä vaikuttaa kansainväliseen rajat ylittävään yhteistyöhön merialuesuunnittelussa. Valtioiden taustat sekä heidän tapansa järjestää merialuesuunnittelu osaksi kansallista toimintaa vaihtelee. Vuoden 2014 kesällä Euroopan parlamentti ja neuvosto julkaisi direktiivin, jonka mukaan rannikkoalueita omaavien valtioiden tulee toteuttaa merialuesuunnittelua ja laatia virallinen merialuesuunnitelma vuoteen 2021 mennessä. Direktiivissä mainitaan yhteistyö muiden valtioiden kanssa osana merialuesuunnittelua. Kansainvälistä rajat ylittävää yhteistyötä on toteutettu aiemmin useissa eri hankkeissa, myös merialuesuunnittelun hankkeissa. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan mitkä toimenpiteet tukevat kansainvälistä rajat ylittävää yhteistyötä merialuesuunnittelussa sekä mitkä ovat keskeisimmät merialuesuunnittelun teemat merialuesuunnittelussa Itämeren alueella. Tutkimuksen esimerkkialueina ovat eteläinen ja keskinen Itämeri. Tutkimusmenetelminä toimivat Itämeren alueen merialuesuunnittelukokousten havainnoinnit, ryhmä- ja yksilöhaastattelu sekä avointen paikkatietoaineistojen visualisointi. Keskeiset teemat, joista keskusteltiin paljon, olivat merenkulku sekä energiantuotanto. Teemojen valintaan vaikutti eri valtioiden intressit sekä säädökset, jotka ohjaavat merialuesuunnittelua. Teemojen sisäisten osa-alueiden painotus vaihteli eteläisellä ja keskisellä Itämerellä. Kukin teema sisältää useita eri osa-alueita, kuten kalastus sisältää kalojen elinalueet sekä kalastusalueet. Rajat ylittävää yhteistyötä tukevia toimenpiteitä koettiin olevan kommunikointi, yhteistyökehikon selkeys sekä yhteistyöhön sitoutuminen.