Three essays on major trends in a slow clockspeed industry : the case of industrial automation

The motivation for this research initiated from the abrupt rise and fall of minicomputers which were initially used both for industrial automation and business applications due to their significantly lower cost than their predecessors, the mainframes. Later industrial automation developed its own vertically integrated hardware and software to address the application needs of uninterrupted operations, real-time control and resilience to harsh environmental conditions. This has led to the creation of an independent industry, namely industrial automation used in PLC, DCS, SCADA and robot control systems. This industry employs today over 200'000 people in a profitable slow clockspeed context in contrast to the two mainstream computing industries of information technology (IT) focused on business applications and telecommunications focused on communications networks and hand-held devices. Already in 1990s it was foreseen that IT and communication would merge into one Information and communication industry (ICT). The fundamental question of the thesis is: Could industrial automation leverage a common technology platform with the newly formed ICT industry? Computer systems dominated by complex instruction set computers (CISC) were challenged during 1990s with higher performance reduced instruction set computers (RISC). RISC started to evolve parallel to the constant advancement of Moore's law. These developments created the high performance and low energy consumption System-on-Chip architecture (SoC). Unlike to the CISC processors RISC processor architecture is a separate industry from the RISC chip manufacturing industry. It also has several hardware independent software platforms consisting of integrated operating system, development environment, user interface and application market which enables customers to have more choices due to hardware independent real time capable software applications. An architecture disruption merged and the smartphone and tablet market were formed with new rules and new key players in the ICT industry. Today there are more RISC computer systems running Linux (or other Unix variants) than any other computer system. The astonishing rise of SoC based technologies and related software platforms in smartphones created in unit terms the largest installed base ever seen in the history of computers and is now being further extended by tablets. An underlying additional element of this transition is the increasing role of open source technologies both in software and hardware. This has driven the microprocessor based personal computer industry with few dominating closed operating system platforms into a steep decline. A significant factor in this process has been the separation of processor architecture and processor chip production and operating systems and application development platforms merger into integrated software platforms with proprietary application markets. Furthermore the pay-by-click marketing has changed the way applications development is compensated: Three essays on major trends in a slow clockspeed industry: The case of industrial automation 2014 freeware, ad based or licensed - all at a lower price and used by a wider customer base than ever before. Moreover, the concept of software maintenance contract is very remote in the app world. However, as a slow clockspeed industry, industrial automation has remained intact during the disruptions based on SoC and related software platforms in the ICT industries. Industrial automation incumbents continue to supply systems based on vertically integrated systems consisting of proprietary software and proprietary mainly microprocessor based hardware. They enjoy admirable profitability levels on a very narrow customer base due to strong technology-enabled customer lock-in and customers' high risk leverage as their production is dependent on fault-free operation of the industrial automation systems. When will this balance of power be disrupted? The thesis suggests how industrial automation could join the mainstream ICT industry and create an information, communication and automation (ICAT) industry. Lately the Internet of Things (loT) and weightless networks, a new standard leveraging frequency channels earlier occupied by TV broadcasting, have gradually started to change the rigid world of Machine to Machine (M2M) interaction. It is foreseeable that enough momentum will be created that the industrial automation market will in due course face an architecture disruption empowered by these new trends. This thesis examines the current state of industrial automation subject to the competition between the incumbents firstly through a research on cost competitiveness efforts in captive outsourcing of engineering, research and development and secondly researching process re- engineering in the case of complex system global software support. Thirdly we investigate the industry actors', namely customers, incumbents and newcomers, views on the future direction of industrial automation and conclude with our assessments of the possible routes industrial automation could advance taking into account the looming rise of the Internet of Things (loT) and weightless networks. Industrial automation is an industry dominated by a handful of global players each of them focusing on maintaining their own proprietary solutions. The rise of de facto standards like IBM PC, Unix and Linux and SoC leveraged by IBM, Compaq, Dell, HP, ARM, Apple, Google, Samsung and others have created new markets of personal computers, smartphone and tablets and will eventually also impact industrial automation through game changing commoditization and related control point and business model changes. This trend will inevitably continue, but the transition to a commoditized industrial automation will not happen in the near future.

Gestió d'un projecte per optimitzar recursos informàtics

Estudi per verificar la hipòtesis plantejada inicial sobre que moltes empreses implementen nous sistemes integrals i segueixen efectuant tasques rutinàries sense aprofitar aquests nous sistemes, fent duplicitat de tasques i malgastant recursos informàtics.

Desenvolupament d’una aplicación web per a l’oci nocturn de Girona

Desenvolupament d’ una eina en forma de pàgina web que reculli tota la informació relacionada amb l’oci nocturn de la província de Girona i que permeti als usuaris conèixer tota aquesta activitat de la província en un sol lloc web

Implantació de SugarCRM en un entorn de distribució

Implantació de SugarCRM en una empresa mitjana de distribució. Estudi funcional dels processos de l'empresa.

Análisis de subsistemas de planificación JDE-SAP

En este trabajo intentaremos descubrir los recursos de que disponen en materia de planificación de necesidades de materiales (MRP) dos ERP de alto nivel: JD Edwards y SAP. Ambos comercializados por dos empresas líderes en el sector, Oracle y SAP AG.

Implantación de un sistema de gestión de residuos en una compañía productora de pinturas

Implantación de un sistema de gestión de residuos dentro del ERP actual de una compañía del sector de la producción de pinturas.

Implantació d'un sistema ERP en una empresa de fabricació de peces i accessoris d'alumini

Implantació d'un sistema OpenERP en una empresa de fabricació de peces d'alumini.

Using music as a signal for biofeedback

Studies on the potential benefits of conveying biofeedback stimulus using a musical signal have appeared in recent years with the intent of harnessing the strong effects that music listening may have on subjects. While results are encouraging, the fundamental question has yet to be addressed, of how combined music and biofeedback compares to the already established use of either of these elements separately. This experiment, involving young adults (N = 24), compared the effectiveness at modulating participants' states of physiological arousal of each of the following conditions: A) listening to pre-recorded music, B) sonification biofeedback of the heart rate, and C) an algorithmically modulated musical feedback signal conveying the subject's heart rate. Our hypothesis was that each of the conditions (A), (B) and (C) would differ from the other two in the extent to which it enables participants to increase and decrease their state of physiological arousal, with (C) being more effective than (B), and both more than (A). Several physiological measures and qualitative responses were recorded and analyzed. Results show that using musical biofeedback allowed participants to modulate their state of physiological arousal at least equally well as sonification biofeedback, and much better than just listening to music, as reflected in their heart rate measurements, controlling for respiration-rate. Our findings indicate that the known effects of music in modulating arousal can therefore be beneficially harnessed when designing a biofeedback protocol.

Power quality improving with virtual flux-based voltage source line converter

Line converters have become an attractive AC/DC power conversion solution in industrial applications. Line converters are based on controllable semiconductor switches, typically insulated gate bipolar transistors. Compared to the traditional diode bridge-based power converters line converters have many advantageous characteristics, including bidirectional power flow, controllable de-link voltage and power factor and sinusoidal line current. This thesis considers the control of the lineconverter and its application to power quality improving. The line converter control system studied is based on the virtual flux linkage orientation and the direct torque control (DTC) principle. A new DTC-based current control scheme is introduced and analyzed. The overmodulation characteristics of the DTC converter are considered and an analytical equation for the maximum modulation index is derived. The integration of the active filtering features to the line converter isconsidered. Three different active filtering methods are implemented. A frequency-domain method, which is based on selective harmonic sequence elimination, anda time-domain method, which is effective in a wider frequency band, are used inharmonic current compensation. Also, a voltage feedback active filtering method, which mitigates harmonic sequences of the grid voltage, is implemented. The frequency-domain and the voltage feedback active filtering control systems are analyzed and controllers are designed. The designs are verified with practical measurements. The performance and the characteristics of the implemented active filtering methods are compared and the effect of the L- and the LCL-type line filteris discussed. The importance of the correct grid impedance estimate in the voltage feedback active filter control system is discussed and a new measurement-based method to obtain it is proposed. Also, a power conditioning system (PCS) application of the line converter is considered. A new method for correcting the voltage unbalance of the PCS-fed island network is proposed and experimentally validated.

Pituusleikkurin turvaväylät ja koneturvallisuus

Turvallisuuteen liittyvän ohjausjärjestelmän tehtävänä on siirtää ja käsitellä turvallisuuskriittistä tietoa. Esimerkiksi anturin (turvalaitteen) havaitessa vaaravyöhykkeelle pyrkivän ihmisen tulee ensimmäisenä tiedon välittyä ohjausjärjestelmään. Ohjausjärjestelmän on muodostettava saapuneen tiedon perusteella käsky tehonohjauselimille. Tehonohjauselimillä säädellään koneen käyttöenergian syöttöä ja sitä kautta on mahdollista pysäyttää koneen liike ennen mahdollisen vahingon sattumista. Perinteiset turvaratkaisut ovat perustuneet pakkotoimintaisiin releisiin ja kahdennuksiin. Tällämenetelmällä on toteutettu varmatoimintaisia turvaratkaisuja, joissa yksittäiset viat ovat paljastuneet. Nykyisin on kuitenkin yhä enemmän tarvetta integroida turvatoiminnot automaatiojärjestelmään ja toteuttaa turvaratkaisut hajautetuillajärjestelmillä. Hajautetut järjestelmät sisältävät osittain ohjelmoitavien järjestelmien etuja ja haittoja, mutta tuovat mukanaan myös uudenlaisia vikoja. Työn tarkoitus oli selvittää, millaisia rajoituksia koneturvallisuus asettaa paperiteollisuuden pituusleikkurien turvallisuuteen liittyville ohjausjärjestelmille, sekä selvittää turvallisuuteen liittyvien järjestelmien rakennetta ja ominaisuuksia. Tässä työssä tutkittiin AS-i, EsaLan ja ProfiSafe turvajärjestelmiä teknisten tietojen perusteella. Tutkitut järjestelmät ovat erilaisia ja soveltuvat tämän vuoksi hieman erilaisiin kohteisiin. Kaikilla näillä järjestelmillä on kuitenkin mahdollista toteuttaa pituusleikkurin turvaväyläjärjestelmässä riittävä turvallisuuden taso koneturvallisuuden näkökulmasta. Tämä edellyttää oikein tehtyä riskianalyysiä ja oikeita suunnittelumenetelmiä. Teknisten tietojen perusteella otettiin testattavaksi AS-i safety at workja EsaLan:in Compact järjestelmät, joille suoritettiin sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen (EMC) ja toiminnallisuuteen liittyviä testejä.

Predicting chick body mass by artificial intelligence-based models

The objective of this work was to develop, validate, and compare 190 artificial intelligence-based models for predicting the body mass of chicks from 2 to 21 days of age subjected to different duration and intensities of thermal challenge. The experiment was conducted inside four climate-controlled wind tunnels using 210 chicks. A database containing 840 datasets (from 2 to 21-day-old chicks) - with the variables dry-bulb air temperature, duration of thermal stress (days), chick age (days), and the daily body mass of chicks - was used for network training, validation, and tests of models based on artificial neural networks (ANNs) and neuro-fuzzy networks (NFNs). The ANNs were most accurate in predicting the body mass of chicks from 2 to 21 days of age after they were subjected to the input variables, and they showed an R² of 0.9993 and a standard error of 4.62 g. The ANNs enable the simulation of different scenarios, which can assist in managerial decision-making, and they can be embedded in the heating control systems.

Project SKY-EYE: applying UAVs to forest fire fighter support and monitoring

Peer reviewed

Laiteohjauksessamuodostuvan informaation jalostamisen mahdollisuudet

Teollisuuden automaatiojärjestelmät digitalisoituvat, samalla niiden tuottaman reaaliaikaisen datan määrä kasvaa ja etenkin sen saatavuus helpottuu. Samanaikaisesti laitevalmistajan liiketoimintamallit ovat muuttumassa perinteisestä konevalmistuksesta kohti palveluntarjontaa. Muuttuneessa tilanteessa laitteiden ohjauksessa käytettäviltä järjestelmiltä vaaditaan uusia ominaisuuksia. Informaation käsittely ja jalostaminen muodostuvat tärkeiksi kilpailu-tekijöiksi. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu, miten data jalostuu informaatioksi ja siitä edelleen tietämykseksi. Työssä myös selvitetään, miten niitä voidaan hyödyntää liiketoiminnassa. Samalla perehdytään teollisuudesta löytyviin informaatio- ja tietämysjärjestelmiin. Kokeellisessa osassa esitellään toimiva tiedonkeruu- ja raportointijärjestelmä ja tutkitaan, miten sitä tulisi kehittää, jotta se sopisi paremmin muuttuviin liiketoimintamalleihin. Lopputuloksena kehitettiin mallijärjestelmä, jolla pystytään täyttämään laitevalmistajan ja loppukäyttäjän muuttuneet informaatiotarpeet osana laiteohjausta.

Tuotannonohjauksen kehittäminen levytuotetehtaassa

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää ohutlevytuotteita valmistavan yrityksen tuotannonohjauksen nykytila ja kehitystä vaativat kohteet sekä laatia kehitysehdotuksia. Yrityksessävalmisteltiin samaan aikaan tutkimuksen aikana huomattavia tuotannonohjaukseen liittyviä kehitystoimia. Tutkimus käsitteli toiminnanohjaukseen sisältyviä aiheita, kuten tuotannonohjausta, tuotannon ohjattavuutta, varastoja ja organisaation kehittämistä. Tutkimustulokset osoittivat, että yrityksen on otettava käyttöön jatkuvan kehittämisen kulttuuri ja panostettava erityisesti suomalaiselle ohutlevyalalle tärkeisiin asioihin lukuisien

Tietoturvainformaation ja -tapahtumien hallinta PCI DSS -standardissa

Työn keskeisimpänä tavoitteena on tutkia SIEM-järjestelmien (Security Information and Event Management) käyttömahdollisuuksia PCI DSS -standardissa (Payment Card IndustryData Security Standard) lähtökohtaisesti ratkaisutoimittajan näkökulmasta. Työ on tehty Cygate Oy:ssä. SIEM on uusi tietoturvan ratkaisualue, jonka käyttöönottoa vauhdittavat erilaiset viralliset sääntelyt kuten luottokorttiyhtiöiden asettama PCI DSS -standardi. SIEM-järjestelmien avulla organisaatiot pystyvät keräämään valmistajariippumattomasti verkon systeemikomponenteista tapahtumatietoja, joiden avulla pystytään näkemään keskitetysti, mitä verkossa on tapahtunut. SIEM:ssa käsitellään sekä historiapohjaisia että reaaliaikaisia tapahtumia ja se toimii organisaatioiden keskitettynä tietoturvaprosessia tukevana hallintatyökaluna. PCI DSS -standardi on hyvin yksityiskohtainen ja sen vaatimusten täyttäminen ei ole yksinkertaista. Vaatimuksenmukaisuutta ei saavuteta hetkessä, vaan siihen liittyvä projekti voi kestää viikoista kuukausiin. Standardin yksi haasteellisimmista asioista on keskitetty lokien hallinta. Maksukorttitietoja käsittelevien ja välittävien organisaatioiden on kerättävä kaikki audit-lokit eri järjestelmistä, jotta maksukorttitietojen käyttöä pystytään luottamuksellisesti seuraamaan. Standardin mukaan organisaatioiden tulee käyttää myös tunkeutumisen ja haavoittuvuuksien havainnointijärjestelmiä mahdollisten tietomurtojen havaitsemiseksi ja estämiseksi. SIEM-järjestelmän avulla saadaan täytettyä PCI DSS -standardin vaativimpia lokien hallintaan liittyviä vaatimuksia ja se tuo samallamonia yksityiskohtaisia parannuksia tukemaan muita standardin vaatimuskohtia. Siitä voi olla hyötyä mm. tunkeutumisen ja haavoittuvuuksien havainnoinnissa. SIEM-järjestelmän hyödyntäminen standardin apuna on kuitenkin erittäin haasteellista. Käyttöönotto vaatii tarkkaa etukäteissuunnittelua ja kokonaisuuksien ymmärtämistä niin ratkaisutoimittajan kuin ratkaisun käyttöönottajan puolelta.