Engineering of Business Critical Web Applications

Research focus of this thesis is to explore options for building systems for business critical web applications. Business criticality here includes requirements for data protection and system availability. The focus is on open source software. Goals are to identify robust technologies and engineering practices to implement such systems. Research methods include experiments made with sample systems built around chosen software packages that represent certain technologies. The main research focused on finding a good method for database data replication, a key functionality for high-availability, database-driven web applications. Research included also finding engineering best practices from books written by administrators of high traffic web applications. Experiment with database replication showed, that block level synchronous replication offered by DRBD replication software offered considerably more robust data protection and high-availability functionality compared to leading open source database product MySQL, and its built-in asynchronous replication. For master-master database setups, block level replication is more recommended way to build high-availability into the system. Based on thesis research, building high-availability web applications is possible using a combination of open source software and engineering best practices for data protection, availability planning and scaling.

Usability Centered Implementation of a Web Based Value Added Module

Customer specific functionalities are a challenging part of procurement and invoice automation environments. In Basware Enterprise Purchase to Payment product family the customer specific reports are supported only in a basic level without any seamless interface between all EPP products. Also other customer specific functionalities are not supported as there is no customizable interface between the applications and only the most common features are implemented to the products themselves. In this thesis foundations are created for a new web based value added module where it is possible to create seamless customer specific functionalities throughout the whole EPP product family. The work is implemented in a Proof of Concept type of piloting. The system is created in user centered way where the users are able to explain their requests and determine their needs. The result is an excellent foundation for a module that can be developed further.

XML-tekniikoihin perustuva ajurimalli LabView-pohjaiseen testausympäristöön

XML-muotoista tiedonesitystapaa hyödynnetään yhä enemmän esitettäessä rakenteellista tietoa. Tarkoituksena on antaa yleishyödyllinen ja uudelleenkäytettävä tapa jakaa yleistä tietoa erilaisten rajapintojen yli. XML-tekniikoita käytetään myös korjaamaan aiemmin tehdyissä sovellutuksissa esiintyneitä puutteita ja parantamaan niiden toimintaa. Tässä diplomityössä esitellään Telestelle LabView-pohjaiseen testaussovellusympäristöön suunniteltava ajuriuudistus. Työssä paranneltiin aiempaa ajurimallia soveltamalla siihen XML-tekniikoita hyödyntäviä toimintoja. Tarkoituksena oli vähentää testaussovelluskehityksessä vaadittavaa ohjelmointityötä korvaamalla sovelluksiin kovakoodatut ominaisuudet XML-pohjaisilla konfiguraatiotiedostoilla. Järjestelmän pohjana on yleiskäyttöinen ajuri, joka käyttää Telesten omaa EMS-protokollaa kommunikoinnissaan testattavien tuotteiden kanssa. Ajurimalli käyttää XML-pohjaisia konfiguraatiotiedostoja määrittelemään testattavien tuotteiden ominaisuuksia. XML-skeematiedostoilla esitetään ajurin käyttämän kommunikaatioprotokollan viestityypit ja niiden rakenteet. Työn tuloksena onnistuttiin luomaan uudenlainen XML-tekniikoita hyödyntävä ajurimalli. Yhteen yhteiseen ajuriin perustuva malli yhdenmukaistaa testaussovelluksien toteuttamista ja vähentää tarvittavaa ohjelmointityötä. Ajurin käyttöä helpotettiin toteuttamalla testaussovelluksien kehitysympäristöön erityinen editori, jolla voidaan helposti luoda ajuria käyttäviä toimintoja.

Impedanssisovituksen tarkkailu jännitevälipiirillisessä taajuusmuuttajakäytössä

Invertterikäyttöjen pitkissä kuormakaapeleissa jännitteen aaltomuodossa on havaittavissa ylijännitteitä. Ylijännitteet johtuvat invertterikäytön käyttämien kytkinten ohjaamisesta pulssinleveysmodulaatiolla, niiden nopeista kytkeytymisistä ja itse järjestelmästä. Ylijännitteet ovat haitallisia järjestelmässä, joten niitä pyritään estämään esim. suodattamalla. Yksi käytännön sovellus sähkökoneen suotimena on RC-suodin. RC-suotimen toimintakyvyn aleneminen on kuitenkin oletettavaa, joten sähkökone altistuu tällöin ylijännitteille. Mittaamalla RC-suotimen kuntoa voidaan valvoa generaattorin kokemia ylijännitteitä. Työssä tarkastellaan järjestelmän häiriöitä ja ylijännitteitä, RC-suodinta sekä suotimen vajaatoimintatiloja, ja kehitetään mittaus tarkkailemaan vajaatoimintaa.

Pientalon lämmitysjärjestelmän valinta

Lämmityskustannukset ovat merkittävä osa pientalon asumiskustannuksista. Oikealla lämmitysratkaisuvalinnalla voidaan saada merkittäviä säästöjä aikaiseksi. Lämmitysjärjestelmä on pitkäaikainen investointi ja järjestelmän vaihtaminen toiseen on usein kallista. Järjestelmän valinnassa tehtyä virhettä on siten vaikea korjata jälkikäteen. Jotta osataan valita kuhunkin tilanteeseen sopivin lämmitysratkaisu, täytyy tietää millaisia kustannuseriä eri vaihtoehdot sisältävät ja millainen merkitys niillä on kokonaiskustannuksiin. Lämmitysjärjestelmän valinnassa tulee huomioida asuntojen erilaiset energiantarpeet, tekniset ratkaisut ja käyttäjien mieltymykset. Edellä mainituista syistä lämmitysjärjestelmiä ei voida laittaa yleispätevään edullisuusjärjestykseen. Tässä työssä käsitellään esimerkkilaskelmien avulla joitain lämmitysjärjestelmäratkaisuja ja niiden kustannuksia. Vaikka työ ei käsitä kaikkia markkinoilla olevia vaihtoehtoja, työssä esitettyjä laskentamenetelmiä voidaan soveltaa myös muihin lämmitysjärjestelmiin.

Työterveys- ja työturvallisuusriskienhallinnan kehittäminen

Työturvallisuuslaki (738/2002) asettaa vaatimuksia yrityksen suorittamalle työterveys- ja työturvallisuusriskienhallinalle ja TTT-toiminnan kehittämiselle. Organisaation tulee tunnistaa järjestelmällisesti työympäristön vaarat ja hallita niiden aiheuttamia riskejä. Taatakseen TTT-toiminnan jatkuvan kehittämisen ja lakisääteisten vaatimuksien täyttymisen organisaatiot laativat turvallisuusjohtamisjärjestelmä spesifikaatio OHSAS 18001 mukaisen TTT-järjestelmän ohjaamaan toimintaa. Työssä selvitetään, miten eräs suomalainen suuryritys on suoriutunut OHSAS 18001:fi mukaisen TTT-riskienhallintatoiminnan implementoinnista ja, mitkä ovat toiminnan suurimmat haasteet ja ongelmat. Työ pyrkii luomaan tietoa yrityksen TTT-toiminnan kehittämisen tueksi ja esittämään kehitysehdotukset toiminnassa ilmenneiden ongelmien korjaamiseksi. Teoreettisena lähtökohtana on käytetty yrityksen TTT-riskinarvioinnin ohjeistamiseksi laadittua kirjallisuutta sekä pohdittu riskienhallinnan ja turvallisuuskulttuurin vuorovaikutusta. Riskinarviointi edistää organisaation avointa raportointikulttuuria, joka on edellytys hyvän turvallisuuskulttuurin muodostumiselle. Selvityksessä havaittiin, että vastuiden ja valtuuksien epäselvyys organisaatioyksiköiden välillä ja sisällä vaikuttaa merkittävästi riskienhallinnan tehokkuuteen. Lisäksi riskinarviointitoiminta on edelleen irrallinen kokonaisuus organisaation jokapäiväisistä toiminnoista, mikä heikentää riskinarvioinnin tuloksien siirtymistä kenttätasolle.

Päätöksenteon tukeminen kaivosalan yrityksen toiminnanohjausjärjestelmäratkaisun valinnassa

Diplomityön tavoitteena oli tutkia kohdeyrityksen toiminnanohjaukseen sovellettujen tietojärjestelmien nykytilaa ja pyrkiä tunnistamaan siinä vaikuttavia, kehittämistä vaativia kohteita. Nykytilan kartoituksen perusteella työssä oli määrä laatia vertailu liiketoiminnan ohjaamiseen soveltuvien vaihtoehtoisten järjestelmäratkaisuiden välillä. Perusteellisen selvitystyön ja vaihtoehtojen vertailun avulla pyrittiin tuottamaan päätöksentekoa helpottavaa materiaalia kohdeyrityksen toiminnanohjausjärjestelmäratkaisun valinnan tueksi. Keskeisimpinä menetelminä tutkimuksessa hyödynnettiin asiakaskeskeistä toiminnanohjausjärjestelmän käyttöönottomenetelmää C-CEI:tä sekä analyyttistä hierarkiaprosessia AHP:tä. Tutkimuksen perusteella havaittiin, että onnistunut tietojärjestelmäratkaisun valinta edellyttää perusteellista liiketoiminnan nykytilan selvitystä. Yritysten on myös tärkeää tiedostaa, että tällaisiin monikriteerisiin ja hankaliin päätöksentekotilanteisiin on olemassa useita erilaisia päätöksenteon tukimenetelmiä, joiden avulla päätöksenteon ongelmaa kyetään selkeyttämään ja siten helpottamaan ratkaisun löytämistä.

Electric propulsion system in a modern sports car

In this thesis an electric propulsion system is designed on a device level using Cadence ORCAD. The vehicle belongs to the Helsinki Metropolia University of Applied Sci-ences and it is to compete in the Automotive X-Prize competition held in the USA. In this thesis the electric propulsion system and related electric safety measures are designed. Also electro-magnetic compatibility and interferences present in the system are examined by examining the birth mechanisms and transmission paths of interference. Per device effects of interference and solutions to minimize them were examined and proposed. Suitability of permanent magnet synchronous machines for passenger vehicle use was examined by examining the torque production capability of the motor and the torque requirements of the vehicle. Also a short overview of history of electric vehicles is given.

Satelliittipaikannukseen perustuvan reaaliaikaisen jäljitysohjelmiston toteutus

Satelliittipaikannuksen hyödyntäminen eri sovellusaloilla ja siviilikäytössä on kasvanut merkittävästi 2000-luvulla Yhdysvaltojen puolustusministeriön lopetettua GPS-järjestelmän tarkoituksenmukaisen häirinnän. Langattomien datayhteyksien yleistyminen ja nopeuksien kasvaminen on avannut paikkatiedon käyttämiseksi ja hyödyntämiseksi reaaliaikaisesti uusia mahdollisuuksia. Kustannusten kasvaessa on tehokkaasta liikennöinnistä tullut tänä päivänä erittäin tärkeä osa yritysten päivittäisiä toimintoja. Ajoneuvojen hallinta on yksi tapa, jolla pyritään tehostamaan logistisia toimintoja ja vähentämään siitä aiheutuvia kustannuksia. Seuraamalla reaaliaikaisesti ajoneuvojen liikennöintiä voidaan pyrkiä saavuttamaan säästöjä optimoimalla aikatauluja ja reittejä sekä uudelleenohjaamalla ajoneuvoja sijaintien mukaan vähentäen näin kuljettua matkaa ja aikaa. Tässä diplomityössä tavoitteena on tutkia kuinka satelliittipaikannusta, paikkatietoa ja langattomia datayhteyksiä hyödyntämällä voidaan toteuttaa reaaliaikainen jäljitysohjelmisto. Työssä esitellään aluksi paikannustekniikat ja niiden toiminta. Lisäksi tutkitaan kuinka tiedonsiirto voidaan järjestelmässä toteuttaa sekä tarkastellaan järjestelmän kehityksessä huomioitavia tietoturvanäkökohtia. Tutkimuksen pohjalta suunniteltiin ja toteutettiin reaaliaikainen jäljitysohjelmisto kotipalveluyrityksen ajoneuvojen paikannustarpeisiin. Järjestelmän avulla voidaan valvoa ja jäljittää ajoneuvojen sijainteja kartalla reaaliaikaisesti sekä paikantaa tiettyä kohdetta lähimpänä olevat ajoneuvot. Tämä mahdollistaa hälytyksen sattuessa lähimpänä olevan työntekijän lähettämisen asiakaskohteeseen mahdollisimman nopeasti. Järjestelmän avulla käyttäjät voivat lisäksi seurata ajamiaan matkoja ja pitää automaattista ajopäiväkirjaa. Lopuksi työssä arvioidaan toteutetun järjestelmän toimintaa testauksessa saatujen mittaustulosten perusteella.

WWW-Sisällönhallintajärjestelmän kehittäminen

Tässä työssä keskitytään web-pohjaisiin sisällönhallintajärjestelmiin. Teoriaosassa käydään läpi aiheeseen liittyviä tekniikoita, web-ohjelmistotekniikan erityispiirteitä ja sisällönhallinnan käsitettä ja sen järjestelmiä. Teoriapuolella huomataan, kuinka laajaa osaa liiketoimintaprosesseista sisällönhallinta koskettaa. Siksi sen hahmottaminen on vaikeaa ja sitä voi lähestyä monesta eri suunnasta. Erilaisia järjestelmiä on lukuisia ja ne soveltuvat erilaisiin tilanteisiin. Käytännön työnä toteutetaan Codens Oy:n uuden sisällönhallinnan kehitystyö. Tavoitteena on saada huomattavia parannuksia vanhaan järjestelmään. Erityisesti kiinnitetään huomiota sivupohjasysteemiin ja käyttöliittymään, johon tuodaan mukaan web2.0:n tarjoamia uusia työkaluja. Järjestelmään saatiin useita parannuksia, mutta sen kehittämistä on vielä jatkettava, ennen kuin siitä saadaan kaupallisesti valmis tuote.

Energiatiedon hallintajärjestelmän suorituskyvyn määrittäminen ja todentaminen

Sähkömarkkinoiden vapautumisen jälkeen energia-alalle on muodostunut entistä suurempi kysyntä kehittyneille energiatiedon hallintaaan erikoistuneille tietojärjestelmille. Uudet lakisäädökset sekä tulevaisuuden kokonaisvaltaiset tiedonkeruujärjestelmät, kuten älykkäät mittarit ja älykkäät sähköverkot, tuovat mukanaan entistä suuremman prosessoitavan tietovirran. Nykyaikaisen energiatietojärjestelmän on kyettävä vastaamaan haasteeseen ja palveltava asiakkaan vaatimuksia tehokkaasti prosessien suorituskyvyn kärsimättä. Tietojärjestelmän prosessien on oltava myös skaalautuvia, jotta tulevaisuuden lisääntyneet prosessointitarpeet ovat hallittavissa. Tässä työssä kuvataan nykyaikaisen energiatietojärjestelmän keskeiset energiatiedon hallintaan ja varastointiin liittyvät komponentit. Työssä esitellään myös älykkäiden mittareiden perusperiaate ja niiden tuomat edut energia-alalla. Lisäksi työssä kuvataan visioita tulevaisuuden älykkäiden sähköverkkojen toteutusmahdollisuuksista. Diplomityössä esitellään keskeisiä suorituskykyyn liittyviä kokonaisuuksia. Lisäksi työssä kuvataan keskeiset suorituskyvyn mittarit sekä suorituskykyvaatimukset. Järjestelmän suorituskyvyn arvioinnin toteuttamiseen on erilaisia menetelmiä, joista tässä työssä kuvataan yksi sen keskeisine periaatteineen. Suorituskyvyn analysointiin käytetään erilaisia tekniikoita, joista tässä diplomityössä esitellään tarkemmin järjestelmän mittaus. Työssä toteutetaan myös case-tutkimus, jossa analysoidaan mittaustiedon sisääntuontiin käytettävän prosessin kahta eri kehitysversiota ja näiden suorituskykyominaisuuksia. Kehitysversioiden vertailussa havaitaan, että uusi versio on selkeästi edellistä versiota nopeampi. Case-tutkimuksessa määritetään myös suorituskyvyn kannalta optimaalinen rinnakkaisprosessien määrä ja tutkitaan prosessin skaalautuvuutta. Tutkimuksessa todetaan, että uusi kehitysversio skaalautuu lineaarisesti.

Tiedonhallintajärjestelmän käyttöönotto ja sovellusten integrointi prosessiteollisuuden suunnittelu- ja konsultointiyrityksessä

Kilpailukykyisyyden säilyttäminen alati kehittyvillä markkinoilla vaatii ajanmukaisten tietojärjestelmien käyttöä. Eräs tärkeimmistä tällaisista järjestelmistä on organisaatiossa käytössä oleva tiedonhallintajärjestelmä, jota käytetään yrityksessä kulutettavan ja tuotettavan tiedon hallitsemiseen. Käytössä olevan tiedonhallintajärjestelmän vaihtaminen modernimpaan on monimutkainen prosessi, joka alkaa uuden järjestelmän valinnasta ja jatkuu järjestelmän käyttöönottamisella. Käyttöönottoon kuuluu tarpeellisten vanhojen sovellusten integroiminen osaksi uutta järjestelmää sekä käyttäjien kouluttaminen uuden järjestelmän vaatimiin työtapoihin. Diplomityössä on perehdytty uuden ALMAtiedonhallintajärjestelmän käyttöönottoon prosessiteollisuuden suunnittelu- ja konsultointiyritys CTS Engtec Oy:ssä. Työn puitteissa liitettiin kaksi CTS:llä käytössä olevaa sovellusta, CTS Pine ja PMMATE, osaksi uutta tiedonhallintajärjestelmää. Lisäksi työssä on tutustuttu tiedonhallintajärjestelmiin liittyviin käsitteisiin.

Junan audiovahvistimen laitesuunnittelu

Joukkoliikenteen merkitys suurten ihmismäärien liikuttamisessa on kasvanut. Kaupunkikeskustat ovat monin paikoin ruuhkautuneet ja joukkoliikenteestä pyritään tekemään mahdollisimman houkuttelevaa ruuhkien helpottamiseksi. Yksi keino houkutella ihmisiä joukkoliikennevälineiden käyttäjiksi on parantaa matkustajille tarjottavan informaation määrää ja laatua. Matkustajainformaatiojärjestelmä on monipuolinen kokonaisuus, jolla joukkoliikenteen käyttäjälle tarjotaan muun muassa opastusta, aikataulutietoa ja häiriötietoa. Informaatio voi olla staattista kuten painetut aikataulut ja kiinteät opasteet tai dynaamista kuten reaaliaikaiset näytöt ja kuulutukset. Informaatiota voidaan tarjota matkustajan käyttöön niin kotona ja liikenneasemilla kuin liikkuvassa kalustossakin. Matkustajainformaatiojärjestelmiä on käytössä erilaisissa joukkoliikennevälineissä, joista tässä diplomityössä syvennytään raideliikenteeseen. Työssä suunnitellaan ja toteutetaan raideliikenteen vaatimukset täyttävä IP-pohjainen audiovahvistin. Valmis vahvistin liittyy Ethernet-verkon välityksellä raideliikenteen matkustajainformaatio-järjestelmään. Laite toimii kuulutus- ja puhelinjärjestelmän keskusyksikkönä. Työn tuloksena saatiin toimiva ja sarjatuotantokelpoinen audiovahvistin. Laitteen tyyppitestit ovat tätä työtä palautettaessa vielä kesken, mutta tähän mennessä testit ovat menneet hyvin ja laite on toiminut hyvin myös osana järjestelmää.

Lattiajäähdytyksen mitoitus ja säätö

Mitoitukseen on olemassa standardoitu laskentamenetelmä, mutta se ei yksistään ole riittävä jäähdytettävän lattiarakenteen suunnitteluun. Rakenteen lämpötilajakaumaa jäähdytystilanteessa tutkittiin lisäksi FDM-ohjelmistolla tehdyillä simuloinneilla. Lattiajäähdytyksessä kosteuden tiivistymisen riski ja mukavuustekijät rajoittavat käytettävissä olevaa lämpötilaa. Saavutettavissa olevan teho on puolestaan suoraan riippuvainen jäähdytettävän tilan ja jäähdyttävän pinnan välisestä lämpötilaerosta. Kirjallisuudesta, standardeista ja aiemmasta tutkimuksesta etsittiin tietoa jäähdytetyn lattian vaikutuksesta asumismukavuuteen sekä kosteusteknisessä mielessä käytettävissä oleva lämpötila-alue. Asuintiloissa lattiapinnan minimilämpötila on 19 °C, millä lattiarakenteesta ja materiaaleista riippuen päästään 20 - 30 W/m2 jäähdytystehoihin. Järjestelmän säätömahdollisuuksia selvitettiin kirjallisuudesta ja vaihtoehtoisia toteutustapoja, sekä niihin tarvittavia komponentteja on esitelty työn loppuosassa.  

Joustavan särmäyssolun kehittäminen

Tässä diplomityössä esitellään robotisoinnin teoria ja robottisolun oheislaitteet, vaihtoehdot, toiminta ja turvallisuus. Joustavalla tuotantosolulla tarkoitetaan automaattista valmistusjärjestelmää, jossa on useita toisiinsa liitettyjä koneita yhteisellä ohjausjärjestelmällä. Solun komponentteja ovat tuotantolaitteet ja -koneet, ohjausjärjestelmät, valvontalaitteet ja anturit, toimi- ja säätölaitteet sekä ohjelmointijärjestelmä. Joustavaa tuotantosolua voidaan kehittää tehostamalla työntekijöiden koulutusta, ohjelmointia, asetusten tekemistä ja layouttia. Diplomityöhön liittyvä kehitystehtävä koskee heinäveteläisen alihankintakonepajan, Metalliset Oy:n, tuotannon tehostamista robotisoinnin avulla. Metalliset Oy:n joustavan särmäyssolun kehittämiskeinoiksi valittiin nykyisen järjestelmän tehostaminen, uuden tuotantosolun luominen olemassa olevia laitteita hyödyntäen ja tulevaisuuden tuotantosolun kehittäminen. Vertailussa parhaimmaksi osoittautui uuden tuotantosolun luominen olemassa olevia laitteita hyödyntäen.