Telerobotics: Methodology for the Development of a Through-the-Internet Robotic Teleoperated System

This work presents a methodology for the development of Teleoperated Robotic Systems through the Internet. Initially, it is presented a bibliographical review of the Telerobotic systems that uses Internet as way of control. The methodology is implemented and tested through the development of two systems. The first is a manipulator with two degrees of freedom commanded remotely through the Internet denominated RobWebCam (http://www.graco.unb.br/robwebcam). The second is a system which teleoperates an ABB (Asea Brown Boveri) Industrial Robot of six degrees of freedom denominated RobWebLink (http://webrobot.graco.unb.br). RobWebCam is composed of a manipulator with two degrees of freedom, a video camera, Internet, computers and communication driver between the manipulator and the Unix system; and RobWebLink composed of the same components plus the Industrial Robot. With the use of this technology, it is possible to move far distant positioning objects minimizing transport costs, materials and people; acting in real time in the process that is wanted to be controller. This work demonstrates that the teleoperating via Internet of robotic systems and other equipments is viable, in spite of using rate transmission data with low bandwidth. Possible applications include remote surveillance, control and remote diagnosis and maintenance of machines and equipments.

Pelätty, vihattu vai rakastettu tietotekniikka elinikäisessä työ- ja oppimisympäristössä. Tietotekniikan merkitys työn ja työympäristön hallinnassa

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää niitä tekijöitä, jotka vaikuttavat työn ja työympäristön hallintaan tietoteknisessä työssä: työn hallinta, työn nopeampi tekeminen, työn sisältö, työn tulokset ja vaikutusmahdollisuudet. Näitä tekijöitä tutkittiin suhteessa työntekijän tietoteknisiin taitoihin ja työntekijän ikään. Tutkimuksen viitekehyksenä ovat maailmanlaajuisesti tapahtuneet ja edelleen tapahtuvat muutokset työelämässä sekä tietoyhteiskunnan kehittyminen. Aikaisemmat tutkimukset nostavat esiin yleisiä kehityslinjoja, mutta myös ristiriitaisia tuloksia. Siksi tässä tutkimuksessa nämä kysymykset purettiin hyvin konkreettisiksi, työyhteisössä havaituiksi osakysymyksiksi ja suhteutettiin vastaajia koskeviin taustatietoihin. Tutkimus kohdistui eri ikäisiin työntekijöihin, joista osa on kokenut tietotekniikan tulon työelämään ja sen käytön lisääntymisen useamman viime vuosikymmenen aikana. Tänä aikana yhteiskunnassa on tapahtunut yleisemminkin merkittävää kehitystä, joka on nostanut esille laajemminkin tarpeet tietoteknisen osaamisen ja taitojen kehittymiseen ja elinikäiseen oppimiseen. Tämä tutkimus ajoittuu noihin vuosikymmeniin ja vaikka se kohdistuukin yhden organisaation sisällä koettuihin vaikutuksiin, niin on selvää, että yleisempikin yhteiskunnallinen kehitys heijastuu tuloksiin. Tämä tutkimus on tehty kvantitatiivisella tutkimusotteella. Tutkimusaineisto on kerätty sähköisellä lomakkeella. Tämän tutkimuksen mukaan tietoteknisiltä taidoiltaan hyvät kokivat hallitsevansa työnsä ja työympäristönsä paremmin kuin tietoteknisiltä taidoiltaan heikot. He kokivat myös tietotekniikan helpottaneen työtä, mahdollisuudet itsensä kehittämiseen lisääntyneen ja työn itsenäisyyden lisääntyneen. Tietoteknisiltä taidoiltaan heikot puolestaan kokivat työn ja työnympäristön hallinnan vähentyneen, työn vaativuuden lisääntyneen, työn tauotuksen vähentyneen, sosiaalisen ympäristön heikentyneen, työn henkisen rasittavuuden lisääntyneen, oman ammattialan arvostuksen vähentyneen ja työhön liittyvien vaikutusmahdollisuuksien vähentyneen. Tulosten perusteella kaikki työntekijät kokivat työn tulosten parantuneen tietotekniikan avulla, mutta toisaalta kokivat työn sisällön köyhtyneen tietotekniikan vuoksi – varsinkin iäkkäät työntekijät kokivat näin. Tutkimuksessa selvitettiin myös työn ja työympäristön hallintaa tukevia ja uhkaavia tekijöitä. Tämän tutkimuksen mukaan pelot tietotekniikkaa kohtaan ja puutteellinen tuki tietoteknisissä ongelmissa uhkaavat työn ja työympäristön hallintaa.

Tietopääoman hallinta johtamisessa - kansainväliset järjestöt

Tiivistelmä, Tämä pro gradu tutkielma tutkii ja mallintaa tietopääoman hallinnan sekä johtamisen välineitä kansainvälisissä järjestöissä. Tutkimus on vertaileva tutkimus. Tutkimusaineistona käytetään valittujen yhdeksän kansainvälisten järjestön tuottamia raportteja sekä selontekoja. Tutkimuksen tavoite on tunnistaa ja kuvata kansainvälisissä järjestöissä sekä järjestöjen välisissä ekosysteemeissä nykyisellään käytettäviä tietopääoman johtamisen sekä hallinnan välineitä. Tutkimusaineistoon valikoitui seitsemäntoista tietopääoman hallintaan ja johtamiseen liittyvää kansainvälisten järjestöjen laatimaa raporttia sekä selontekoa. Tutkimuksen tulos on, että kansainvälisille järjestöille on muotoutunut validit kvantitatiiviset sekä kvalitatiiviset menetelmät mitata, hallita, johtaa ja raportoida tietopääomaansa osana globaalia toimintaansa.

Infra-alan työturvallisuuslainsäädäntö: tapaturmat ja turvallisuusasioiden hoitaminen pk-yrityksissä

Työn tarkoituksena on tutkia työsuojelun ja työturvallisuuden kehitystä Suomessa, keskeisintä työturvallisuutta ohjaavaa lainsäädäntöä infra-alalla sekä alalla tapahtuneita tapaturmia TOT -raporttien kautta sekä tapaturmista aiheutuvia kustannuksia. Haastattelujen avulla pyritään selvittämään miten työturvallisuusasiat hoidetaan pienissä ja keskisuurissa yrityksissä. Haastattelujen tuloksia verrataan alan isoon toimijaan. Teoriatietoa on haettu alan julkaisuista ja työn tutkimuksellinen tieto on saatu haastattelemalla erikokoisia maarakennusalan yrityksiä (10 kpl). Näiden yritysten liikevaihto on vaihdellut 0,2 - 80 milj. euroon henkilöstömäärän vaihdellessa 1 - 150 henkilöön. Lainsäädäntö Suomessa antaa riittävän hyvät lähtökohdat työturvallisuuden erinomaiselle tasolle, jos jokainen osapuoli hoitaa heille laissa ja asetukissa määrätyt velvoitteensa. Tapaturmien ennalta ehkäisy on paras tapa ehkäistä tapaturmia. Haastatteluista kävi ilmi, että erityisesti pienissä yrityksissä annettuja lakeja ja säännöksiä ei aina noudateta lain vaatimalla tavalla. Laiminlyönnit eivät välttämättä ole tahallisia vaan kaikissa yrityksissä ei ole asioista tietoa. Puutteita nimenomaan havaittiin suunnitelmien laadinnassa, vaarojen ja riskien kartoittamisessa. Yrittäjien tapaturmat ovat lisääntyneet palkansaajiin verrattuna rakentamisen toimialalla työpaikkatapaturma tilaston mukaan.

CTQ process flow development and the impact for cost of quality

Tämä työ tehtiin Kone Industrial Oy:lle Major Projects yksikköön, laatuosastolle. Kone Major Projects yksikkö keskittyy erikoisiin ja suuriin hissi- ja liukuporras projekteihin. Työn tavoitteena oli luoda harmonisoitu prosessi hissikomponenttien laaduntarkkailua varten sekä tarkastella ja vertailla kustannussäästöjä, jota tällä uudella prosessilla voidaan saavuttaa. Tavoitteena oli saavuttaa 80-prosentin kustannussäästöt laatukustannuksissa uuden laatuprosessin avulla. Työn taustana ja tutkimusongelmana ovat lisääntyneet erikoisprojektit ja niiden myötä lisääntynyt laaduntarkkailun tarve. Ongelmana laaduntarkkailussa voitiin pitää harmonisoidun ja selkeän prosessin puuttumista C-prosessikomponenttien valmistuksessa. Lisäksi kehitysprosessin aikana luotiin vanhojen työkalujen pohjalta keskeinen laaduntarkkailutyökalu, CTQ-työkalu. Työssä käsitellään ensin Konetta yhtiönä ja selvitetään Koneen keskeisimmät prosessit työn taustaksi. Teoria osuudessa käsitellään prosessin kehitykseen liittyviä teorioita sekä yleisiä laatukäsitteitä ja esitetään teorioita laadun asemasta nykypäivänä. Lopuksi käsitellään COQ eli laatukustannusten teoriaa ja esitellään teoria PAF-analyysille, jota käytetään työssä laatukustannusten vertailuun case esimerkin avulla. Työssä kuvataan CTQ prosessin luominen alusta loppuun ja case esimerkin avulla testataan uutta CTQ prosessia pilottihankkeessa. Tässä case esimerkissä projektin bracket eli johdekiinnitysklipsi tuotetaan uuden laatuprosessin avulla sekä tehdään kustannusvertailu saman projektin toisen bracketin kanssa, joka on tuotettu ennen uuden laatuprosessin implementoimista. Työn lopputuloksena CTQ prosessi saatiin luotua ja sitä pystyttiin testaamaan käytännössä case esimerkin avulla. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että CTQ prosessin käyttö vähentää laatukustannuksia huomattavasti ja helpottaa laadunhallintaa C-prosessikomponenttien tuotannossa.

Etelä-Savon bioenergia-alan yritysten kansainvälistymismahdollisuudet Saksan markkinoilla

Pienten ja keskisuurten yritysten kansainvälistyminen etenee tyypillisesti hyvin maltillisesti, askel-askeleelta. Kotimarkkinoiden rajalliset kasvumahdollisuudet ja kansainvälisten markkinoiden houkuttelevuus ovat tärkeimpiä syitä vientitoiminnan aloittamiselle. Nykyisessä globaalissa liiketoimintaympäristössä kilpailu on kovaa ja vaatii yrityksiltä paljon osaamista ja resursseja. Pk-yritysten rajallisia resursseja voidaan kehittää ja lisätä yritysten välisen verkostoitumisen ja ulkopuolisten toimijoiden avulla. Tämä diplomityö on toteutettu osana Cleantech Finland Bioenergy –kehitysprojektia, joka pyrkii edistämään Savon alueen bioenergia-alan yritysten kansainvälistymis-mahdollisuuksia. Tutkimuksen tavoitteena on kasvattaa tietoutta erilaisista kansainvälistymisstrategioista ja vientitoiminnan vaatimista toimenpiteistä. Empiirisen tutkimuksen tärkein tavoite on tukea tutkimuksessa mukana olevien pk-yritysten kansainvälisen liiketoiminnan aloittamista. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että kehittyvä bioenergia-ala ja Saksan markkinat tarjoavat pk-yrityksille kasvumahdollisuuksia. Tuloksissa painotetaan pk-yritysten oman osaamisen kehittämistä ja kykyä pitkäjänteiseen työhön. Ymmärtämällä asiakkaiden ostopäätösprosessia, voidaan omaa myynti- ja markkinointiosaamista sekä rajallisia resursseja keskittää oikeisiin asioihin.

SULFENTRAZONE SELECTIVITY AND EFFICIENCY IN CASSAVA CROPS IN SANDY AND CLAYEY SOILS

ABSTRACT Weeds have the potential to dramatically interfere in cassava cultivation, reducing its productive potential; however, there are few studies on the selective herbicides in this crop. Therefore, the objective was to evaluate in this work the selectivity and efficiency of sulfentrazone in cassava crops grown in sandy and clayey soils. Two experiments were carried out: The first one was carried out in sandy soil conditions in the conventional system; and the second one was carried out in clayey soil conditions in the no-tillage system. The experimental design was a randomized block with four replications. The treatments consisted in doses of 250, 500, 750 and 1,000 g ha-1 of sulfentrazone, and weeded and non-weeded controls. Sulfentrazone application in cassava crops has linearly reduced the production of roots in a proportion of 0.0153 and 0.0107 t ha-1 at each increment in grams of the active ingredient, respectively. It was concluded that sulfentrazone was not selective for cassava crops grown both in sandy and in clayey soil; however, it was highly effective in weed control in both soils.

Bye, ContentDM: Another one bites the dust

Poster at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Nurses’ Acceptance of an Internet-Based Support System in The Care of Adolescents with Depression

The overall goal of the study was to describe nurses’ acceptance of an Internet-based support system in the care of adolescents with depression. The data were collected in four phases during the period 2006 – 2010 from nurses working in adolescent psychiatric outpatient clinics and from professionals working with adolescents in basic public services. In the first phase, the nurses’ anticipated perceptions of the usefulness of the Internet-based support system before its implementation was explored. In the second phase, the nurses’ perceived ease of computer and Internet use and attitudes toward it were explored. In the third phase, the features of the support system and its implementation process were described. In the fourth phase, the nurses’ experiences of behavioural intention and actual system use of the Internet-based support were described in psychiatric out-patient care after one year use. The Technology Acceptance Model (TAM) was used to structure the various research phases. Several benefits were identified from the nurses’ perspective in using the Internet-based support system in the care of adolescents with depression. The nurses’ technology skills were good and their attitudes towards computer use were positive. The support system was developed in various phases to meet the adolescents’ needs. Before the implementation of the information technology (IT)-based support system, it is important to pay attention to the nurses’ IT-training, technology support, resources, and safety as well as ethical issues related to the support system. After one year of using the system, the nurses perceived the Internet-based support system to be useful in the care of adolescents with depression. The adolescents’ independent work with the support system at home and the program’s systematic character were experienced as conducive from the point of view of the treatment. However, the Internet-based support system was integrated only partly into the nurseadolescent interaction even though the nurses’ perceptions of it were positive. The use of the IT-based system as part of the adolescents’ depression care was seen positively and its benefits were recognized. This serves as a good basis for future IT-based techniques. Successful implementations of IT-based support systems need a systematic implementation plan and commitment from the part of the organization and its managers. Supporting and evaluating the implementation of an IT-based system should pay attention to changing the nurses’ work styles. Health care organizations should be offered more flexible opportunities to utilize IT-based systems in direct patient care in the future.

Sleep patterns and sleep-related complaints of Brazilian interstate bus drivers

Sleep-related complaints have become a highlight for physicians as well as public health administrators. Studies of sleep patterns and sleep-related complaints of shift workers have been useful in minimizing reduction in the quality of life due to the warping of the sleep-wake cycle. The objective of the present study was to assess patterns of sleep, sleep-related complaints as well as physical activity and scoring rates for depression and anxiety in interstate bus drivers. Data were obtained with a sleep questionnaire, with the Beck inventory for depression, and the State-Trait Anxiety Inventory (STAI). A total of 400 interstate bus drivers from the northern, southern, central-western and south-eastern regions of Brazil were interviewed. Sixty percent of the subjects interviewed presented at least one sleep-related complaint, 16% admitted to have dozed at the wheel while on duty, and 41% stated that they exercised on a regular basis. Other sleep disturbance complaints reported were: sleep latency 29'17"; physical fatigue, 59.8%; mental fatigue, 45.4%; sleepiness, 25.8%; irritability, 20.6%; insomnia, 37.5%, respiratory disturbances, 19.25% and snoring, 20.75%. Scores for anxiety and depression were not in the pathological range. The present data reinforce the view that bus drivers are generally discontent with shift work and its effects on sleep. Consequently, it is very important to establish an appropriate work schedule for drivers, besides implementing photo-therapy and physical activities in order to minimize sleepiness when driving.

Osaamiskartoitus osaamisen mittaamisen välineenä

Yrityksen aineeton pääoma ja etenkin osaaminen on arvokasta, mutta sen mittaaminen on vaikeaa. Osaaminen on ensin tunnistettava, jotta sitä voidaan kehittää. Tässä tutkimuksessa on tarkoitus luoda kaupan alalle osaamiselle lukuarvo, joka voidaan viedä ketjun tuloskorttiin. Tutkimusaineisto koostuu kuvailevasta ja tilastollisesta osasta. Case yrityksenä on Osuuskauppa Hämeenmaan Sale-ketju ja kartoitus kohdentuu päivittäistavarakaupan myyjän osaamistarpeisiin. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisena tutkimuksena, mutta yhteenvedossa on myös kvantitatiivisia piirteitä. Kuvaileva aineisto koostui ryhmähaastattelusta, joka tehtiin lomakkeen suunnitteluvaiheessa haastattelemalla Osuuskauppa Hämeenmaan Sale-ketjun esimiehiä tulevaisuuden osaamistarpeista. Tilastollinen aineisto koostui osaamistarpeiden kartoituksessa käytetystä kyselystä. Tutkimuksessa tulevaisuuden osaamisen tarve eroaa tutkijoiden esittämästä näkemyksestä ja painottuu asenne osaamiseen. Sale-ketjun asenne osaamisissa vahvuuksia ovat: sitoutuminen omaan työhön ja halu oppia. Ammattiosaamiset kuten hyllytys ja kassatyö ovat myös vahvuuksia. 2013 vuoden tutkimuksessa suurimmat kehitystarpeet olivat tilausjärjestelmien hallitsemisessa sekä kilpailuetuosaamisissa. Yksiköiden välissä tarkastelussa löytyi selkeitä eroja, mutta erot eivät olleet riippuvaisia yksikön koosta tai työryhmän keski-iästä. Tutkimuksen tuloksena jokaiselle yksikölle tuotettiin yhteenveto sen hetkisestä osaamisesta, selvittäen vahvuudet ja kehittämisalueet. Näiden pohjalta tehtiin yksiköille kehityssuunnitelmat sekä jokaiselle työntekijälle henkilökohtainen kehityssuunnitelma kehityskeskustelun yhteydessä. Tämän tutkimuksen mukaan osaaminen, työtyytyväisyys ja asiakastyytyväisyys korreloivat keskenään. Yksikössä, jossa on hyvä osaaminen, ovat myös työtyytyväisyys ja asiakaspalvelu kunnossa. Vaikuttava tekijä taustalla on johtaminen. Esimiehet, jotka jakavat vastuuta työryhmässään saavuttivat osaamisessa suurempaa kehitystä kuin ne esimiehet, jotka eivät vastuuta jakaneet. Päivittäistavarakauppa on murroksessa tällä hetkellä ja tulevaisuuden osaamistarpeet ovat muuttuneet jo tämän tutkimuksen aikana. Vuonna 2014 toteutettiin sama kartoitus kuin vuonna 2013 ja voitiin todeta osaamistarpeen muuttuneen. Kustannustietous ja kriisienhallinta ovat työryhmien arkea ja osaamisalueet kuten työssä jaksaminen, ripeys ja muutosvalmius ovat korostuneet vuoden aikana. Henkilöstöjohtamisen luonteessa on myös havaittavissa muutoksia, kauaskantoinen tekeminen on muuttunut ketteräksi ja joustavaksi strategiseksi kumppanuudeksi. Osaamista johdetaan edelleen hyvin perinteisin menetelmin, johtaminen on vain entistä kohdennetumpaa. Tutkimuksessa syntyi kuvaava malli henkilöstöjohtamisen luonteesta sekä kaupanalan osaamistarpeesta 2014.

Oxygen Photoreduction in Cyanobacteria

Cyanobacteria are well-known for their role in the global production of O2 via photosynthetic water oxidation. However, with the use of light energy, cyanobacteria can also reduce O2. In my thesis work, I have investigated the impact of O2 photoreduction on protection of the photosynthetic apparatus as well as the N2-fixing machinery. Photosynthetic light reactions produce intermediate radicals and reduced electron carriers, which can easily react with O2 to generate various reactive oxygen species. To avoid prolonged reduction of photosynthetic components, cyanobacteria use “electron valves” that dissipate excess electrons from the photosynthetic electron transfer chain in a harmless way. In Synechocystis sp. PCC 6803, flavodiiron proteins Flv1 and Flv3 comprise a powerful electron sink redirecting electrons from the acceptor side of Photosystem I to O2 and reducing it directly to water. In this work, I demonstrate that upon Ci-depletion Flv1/3 can dissipate up to 60% of the electrons delivered from Photosystem II. O2 photoreduction by Flv1/3 was shown to be vital for cyanobacteria in natural aquatic environments and deletion of Flv1/3 was lethal for both Synechocystis sp. PCC 6803 and Anabaena sp. PCC 7120 under fluctuating light conditions. The lethal phenotype observed in the absence of Flv1/3 results from oxidative damage to Photosystem I, which appeared to be a primary target of reactive oxygen species produced upon sudden increases in light intensity. Importantly, cyanobacteria also possess other O2 photoreduction pathways which can protect the photosynthetic apparatus. This study demonstrates that respiratory terminal oxidases are also capable of initiating O2 photoreduction in mutant cells lacking the Flv1/3 proteins and grown under fluctuating light. Photoreduction of O2 by Rubisco was also shown in Ci-depleted cells of the mutants lacking Flv1/3, and thus provided the first evidence for active photorespiratory gas-exchange in cyanobacteria. Nevertheless, and despite the existence of other O2 photoreduction pathways, the Flv1/3 route appears to be the most robust and rapid system of photoprotection. Several groups of cyanobacteria are capable of N2 fixation. Filamentous heterocystous N2- fixing species, such as Anabaena sp. PCC 7120, are able to differentiate specialised cells called heterocysts for this purpose. In contrast to vegetative cells which perform oxygenic photosynthesis, heterocysts maintain a microoxic environment for the proper function of the nitrogenase enzyme, which is extremely sensitive to O2. The genome of Anabaena sp. PCC 7120 harbors two copies of genes encoding Flv1 and Flv3 proteins, designated as “A” and “B” forms. In this thesis work, I demonstrate that Flv1A and Flv3A are expressed only in the vegetative cells of filaments, whilst Flv1B and Flv3B are localized exclusively in heterocysts. I further revealed that the Flv3B protein is most responsible for the photoreduction of O2 in heterocysts, and that this reaction plays an important role in protection of the N2-fixing machinery and thus, the provision of filaments with fixed nitrogen. The function of the Flv1B protein remains to be elucidated; however the involvement of this protein in electron transfer reactions is feasible. Evidence provided in this thesis indicates the presence of a great diversity of O2 photoreduction reactions in cyanobacterial cells. These reactions appear to be crucial for the photoprotection of both photosynthesis and N2 fixation processes in an oxygenic environment.

Edellytykset asiakaspalvelun muuttamiseksi maksulliseksi asiantuntijatyöksi

Tämän tutkimuksen tavoite on kuvata tietoliikenneoperaattorin yritysliiketoiminnan asiakaspalvelun maksullisuuden nykytilaa sekä kartoittaa edellytyksiä asiakaspalvelun muuttamiseksi maksulliseksi asiantuntijatyöksi. Tutkimuksessa tuodaan esiin kirjallisuudessa esiintyvää, aihetta taustoittavaa ja määrittelevää teoriaa palveluihin ja palveluliiketoimintaan liittyen. Sen pohjalta kartoitettiin asiakaspalvelun maksullisuuden nykytilaa yrityksen sisäisen materiaalin ja haastattelujen kautta, tarkastellen asiaa niin yrityksen sisäisen näkökulman kuin myös asiakas- ja kilpailijanäkökulman kautta. Tutkimuksen lopputuloksena voidaan todeta, että nykymuodossa asiakaspalvelu on pääosin ei-maksullisen palvelu, jota ei nykytilanteessa mielletä tai käsitellä samankaltaisena tuotteistettuna palveluna kuin yrityksen ns. ydinpalveluita. Edellytykset maksullisuuden toteutumiselle ovat asiakaspalvelun tuotteistaminen asiakkaille arvoa tuottavaksi asiantuntijatyöksi, tavoitteellinen hinnoittelu, soveltuvat tietojärjestelmät sekä maksullisuuteen tähtäävän muutosprosessin asiakaslähtöinen suunnittelu ja toteutus.

Harvesterin sahalaipan jatkotutkimus ja tuotteistaminen

Tämän diplomityön tavoitteena oli saavuttaa Joensuun CNC-Machining Oy:n aloittama harvesterinlaipan kehitystyö loppuun. Kehitystyön oli aloittanut vuonna 2012 Teemu Tuominen omalla opinnäytetyöllään, joka keskittyi suunnittelua ja valmistusta rajoittavien patenttien selvittämiseen sekä laipan valmistuksessa käytettyjen materiaalien selvittämiseen. Kirjallisuuskatsauksen ja puutuvien tietojen hankinnan jälkeen tarkasteluun otettiin aiemmin valmistettu prototyyppi sekä rikkoutuneita käytetyjä laippoja. Näistä laipoista tehtiin havaintoja esille nousevista ongelmakohdista, joiden perusteella tässä työssä suunnitelmaa päivitettiin ja asetettiin vaatimukset uudelle prototyypille. Kokonaisrakenteen suunnittelun jälkeen keskityttiin viimeistelemään osatoiminnallisuuksien yksityiskohdat. Suunnittelun tulosten perusteella valmistettiin laipasta prototyyppisarja, joista kahdella suoritettiin todellista käyttöä vastaava koeajo. Koeajon aikana ja jälkeen laippojen käyttäytymisestä ja suorituskyvystä tehtiin havaintoja. Valmistuksesta ja koeajosta saaduilla tiedoilla laippamallia kehitetään kohti markkinakelpoista tuotetta ja tuoteperhettä kasvatetaan eri mallisilla laipoilla.

Formal development of resilient distributed systems

Resilience is the property of a system to remain trustworthy despite changes. Changes of a different nature, whether due to failures of system components or varying operational conditions, significantly increase the complexity of system development. Therefore, advanced development technologies are required to build robust and flexible system architectures capable of adapting to such changes. Moreover, powerful quantitative techniques are needed to assess the impact of these changes on various system characteristics. Architectural flexibility is achieved by embedding into the system design the mechanisms for identifying changes and reacting on them. Hence a resilient system should have both advanced monitoring and error detection capabilities to recognise changes as well as sophisticated reconfiguration mechanisms to adapt to them. The aim of such reconfiguration is to ensure that the system stays operational, i.e., remains capable of achieving its goals. Design, verification and assessment of the system reconfiguration mechanisms is a challenging and error prone engineering task. In this thesis, we propose and validate a formal framework for development and assessment of resilient systems. Such a framework provides us with the means to specify and verify complex component interactions, model their cooperative behaviour in achieving system goals, and analyse the chosen reconfiguration strategies. Due to the variety of properties to be analysed, such a framework should have an integrated nature. To ensure the system functional correctness, it should rely on formal modelling and verification, while, to assess the impact of changes on such properties as performance and reliability, it should be combined with quantitative analysis. To ensure scalability of the proposed framework, we choose Event-B as the basis for reasoning about functional correctness. Event-B is a statebased formal approach that promotes the correct-by-construction development paradigm and formal verification by theorem proving. Event-B has a mature industrial-strength tool support { the Rodin platform. Proof-based verification as well as the reliance on abstraction and decomposition adopted in Event-B provides the designers with a powerful support for the development of complex systems. Moreover, the top-down system development by refinement allows the developers to explicitly express and verify critical system-level properties. Besides ensuring functional correctness, to achieve resilience we also need to analyse a number of non-functional characteristics, such as reliability and performance. Therefore, in this thesis we also demonstrate how formal development in Event-B can be combined with quantitative analysis. Namely, we experiment with integration of such techniques as probabilistic model checking in PRISM and discrete-event simulation in SimPy with formal development in Event-B. Such an integration allows us to assess how changes and di erent recon guration strategies a ect the overall system resilience. The approach proposed in this thesis is validated by a number of case studies from such areas as robotics, space, healthcare and cloud domain.