Performance Tuning of Fenix Logistic Systems

Työn tavoitteena oli selvittää Stora Enso Oyj:llä käytössä olevan Fenix myynnin- ja logistiikanhallintajärjestelmän logistiikkapalveluiden suorituskyky, tuottaa asiakasohjelmisto suorituskykymittauksista muodostuneen tiedon hallintaan sekä tuottaa toteuttamissuunnitelma suorituskyvyn parantamiseksi. Suorituskyky mitattiin käyttämällä TUXEDOn tarjoamia ominaisuuksia. Suorituskykymittausten tuloksien arviointia varten rakennettiin asiakasohjelmisto, jolla pystyttiin tuottamaan tarvittavat yhteenvetotiedot palveluiden kestoista ja rakenteista. Valmiita ratkaisuja ei ollut tarjolla, joten kaikki tarvittavat ohjelmistot on rakennettu osana tätä työtä. Kaikki komponenttiliittymät toteutettiin siten, että myös muitakin kuin logistiikkaan liittyviä palveluita voidaan tarvittaessa mitata. Mittausten tuloksena saatuja keskimääräisiä suoritusaikoja käytettiin hyväksi toteuttamissuunnitelmaa tehdessä. Toteutussuunnitelma sisältää useiden logistiikka-alueiden kehittämisideoita, joilla Fenixin logistiikkapalveluiden suorituskykyä voidaan tehostaa., ja nykyinen järjestelmän toimintanopeus pystytään säilyttämään tulevaisuudessa. Toteuttamissuunnitelmassa esitettyjä toimenpiteitä tullaan toteuttamaan TietoEnator Oyj:ssä vuoden 2003 aikana.

Nanocharacterization of Soft Biological Samples in Shear Mode with Quartz Tuning Fork Probes

Quartz tuning forks are extremely good resonators and their use is growing in scanning probe microscopy. Nevertheless, only a few studies on soft biological samples have been reported using these probes. In this work, we present the methodology to develop and use these nanosensors to properly work with biological samples. The working principles, fabrication and experimental setup are presented. The results in the nanocharacterization of different samples in different ambients are presented by using different working modes: amplitude modulation with and without the use of a Phase-Locked Loop (PLL) and frequency modulation. Pseudomonas aeruginosa bacteria are imaged in nitrogen using amplitude modulation. Microcontact printed antibodies are imaged in buffer using amplitude modulation with a PLL. Finally, metastatic cells are imaged in air using frequency modulation.

Single cell tuning of Myc expression by antigen receptor signal strength and interleukin-2 in T lymphocytes.

Myc controls the metabolic reprogramming that supports effector T cell differentiation. The expression of Myc is regulated by the T cell antigen receptor (TCR) and pro-inflammatory cytokines such as interleukin-2 (IL-2). We now show that the TCR is a digital switch for Myc mRNA and protein expression that allows the strength of the antigen stimulus to determine the frequency of T cells that express Myc. IL-2 signalling strength also directs Myc expression but in an analogue process that fine-tunes Myc quantity in individual cells via post-transcriptional control of Myc protein. Fine-tuning Myc matters and is possible as Myc protein has a very short half-life in T cells due to its constant phosphorylation by glycogen synthase kinase 3 (GSK3) and subsequent proteasomal degradation. We show that Myc only accumulates in T cells exhibiting high levels of amino acid uptake allowing T cells to match Myc expression to biosynthetic demands. The combination of digital and analogue processes allows tight control of Myc expression at the population and single cell level during immune responses.

Finite Element Analysis of Electrically Excited Quartz Tuning Fork Devices

Quartz Tuning Fork (QTF)-based Scanning Probe Microscopy (SPM) is an important field of research. A suitable model for the QTF is important to obtain quantitative measurements with these devices. Analytical models have the limitation of being based on the double cantilever configuration. In this paper, we present an electromechanical finite element model of the QTF electrically excited with two free prongs. The model goes beyond the state-of-the-art of numerical simulations currently found in the literature for this QTF configuration. We present the first numerical analysis of both the electrical and mechanical behavior of QTF devices. Experimental measurements obtained with 10 units of the same model of QTF validate the finite element model with a good agreement.

A VERSATILIDADE DOS COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO NA PRODUÇÃO DE POLIETILENOS: UMA REVISÃO DOS SISTEMAS CATALÍTICOS

Taking into account the relevance of polyethylene for modern society and the role of catalysts for the production of this material, in the present work, we carried out a review of the main catalytic systems used in industry and academia. Most systems consist of coordination compounds, whose structural versatility allows the tuning of the characteristics of polyethylene for different applications. The structural aspects and chemical reactivity of such systems are discussed based on the existing literature and experimental data.

Robottisolun servotekniikan kehittäminen

Työn kehityksen kohteena toimii CIRB 500i –robottisolu, jonka sisällä työskentelee korkeaan tuotantokapasiteettiin kehitetty näköjärjestelmällä ohjattu sähköservomanipulaattori. Kokonaisuutena ajatellen työ tekee servotekniikan osalta poikkileikkauksen CIRB 500i –robottisolun matkasta prototyypistä tuotteeksi erilaisine kehitysvaiheineen. Työn alkutaipaleella perehdytään pitkälle pelkkään teoriaan nojautuen mitä on servotekniikka, miten se toimii ja kuinka se viritetään. Tämän jälkeen edellä opitut teoriat konkretisoidaan CIRB 500i –robottisoluun ja siinä käytettävään servotekniikkaan. Robottisolun komponenttien ja laitteistojen tullessa tutuiksi mietitään ja kehitetään kuinka robottisolusta saataisiin entistä kehittyneempi ja käytännöllisempi teknillisestä näkökulmasta katsoen kuitenkaan valmistamisen kustannustehokkuutta unohtamatta. Loppupuolella analysoidaan miten edellä tehdyt kehitystoimenpiteet ovat vaikuttaneet robottisolun toimintaan ja valmistamiseen. Lopuksi sovelletaan teoriaosuuden virityskeinoja servojen virittämiseen käytännössä ja analysoidaan saavutettuja kehittämistyön tuloksia. Lisäksi tehdään katsaus CIRB 500i –robottisolun tulevaisuuden näkymiin.

Control system for forced-air cooling of horticultural products

This work is a study of the implementation of a classical controller using a tuning method referred to as IMC (Internal Model Control) and aimed at the reduction of electrical energy consumption by the appropriate relation between energy consumption and the cooling time with forced air. The supervisory system installed was able to manipulate the variable of frequency of the signal power of the exhaust fan engine (forced air module), to accelerate or decelerate the loss of heat from the product to be cooled by airflow variation that passes through the mass of the produce. The results demonstrated a reduction in energy consumption from 64% and an increase of only 8% in the cooling time to the system using PI/IMC (Proportional - Integral with IMC) tuning method compared with the system in its operating nominal condition. This PI/IMC control may be implemented directly in a frequency converter, without the need to purchase a computer or PLC (programmable logic controller) to run the dedicated application, increasing its economical viability.

Voimalaitoksen käytönaikaisen optimoinnin määrittely

Tässä diplomityössä määritellään biopolttoainetta käyttävän voimalaitoksen käytönaikainen tuotannon optimointimenetelmä. Määrittelytyö liittyy MW Powerin MultiPower CHP –voimalaitoskonseptin jatkokehitysprojektiin. Erilaisten olemassa olevien optimointitapojen joukosta valitaan tarkoitukseen sopiva, laitosmalliin ja kustannusfunktioon perustuva menetelmä, jonka tulokset viedään automaatiojärjestelmään PID-säätimien asetusarvojen muodossa. Prosessin mittaustulosten avulla lasketaan laitoksen energia- ja massataseet, joiden tuloksia käytetään seuraavan optimointihetken lähtötietoina. Optimoinnin kohdefunktio on kustannusfunktio, jonka termit ovat voimalaitoksen käytöstä aiheutuvia tuottoja ja kustannuksia. Prosessia optimoidaan säätimille annetut raja-arvot huomioiden niin, että kokonaiskate maksimoituu. Kun laitokselle kertyy käyttöikää ja historiadataa, voidaan prosessin optimointia nopeuttaa hakemalla tilastollisesti historiadatasta nykytilanteen olosuhteita vastaava hetki. Kyseisen historian hetken katetta verrataan kustannusfunktion optimoinnista saatuun katteeseen. Paremman katteen antavan menetelmän laskemat asetusarvot otetaan käyttöön prosessin ohjausta varten. Mikäli kustannusfunktion laskenta eikä historiadatan perusteella tehty haku anna paranevaa katetta, niiden laskemia asetusarvoja ei oteta käyttöön. Sen sijaan optimia aletaan hakea deterministisellä optimointialgoritmilla, joka hakee nykyhetken ympäristöstä paremman katteen antavia säätimien asetusarvoja. Säätöjärjestelmä on mahdollista toteuttaa myös tulevaisuutta ennustavana. Työn käytännön osuudessa voimalaitosmalli luodaan kahden eri mallinnusohjelman avulla, joista toisella kuvataan kattilan ja toisella voimalaitosprosessin toimintaa. Mallinnuksen tuloksena saatuja prosessiarvoja hyödynnetään lähtötietoina käyttökatteen laskennassa. Kate lasketaan kustannusfunktion perusteella. Tuotoista suurimmat liittyvät sähkön ja lämmön myyntiin sekä tuotantotukeen, ja suurimmat kustannukset liittyvät investoinnin takaisinmaksuun ja polttoaineen ostoon. Kustannusfunktiolle tehdään herkkyystarkastelu, jossa seurataan katteen muutosta prosessin teknisiä arvoja muutettaessa. Tuloksia vertaillaan referenssivoimalaitoksella suoritettujen verifiointimittausten tuloksiin, ja havaitaan, että tulokset eivät ole täysin yhteneviä. Erot johtuvat sekä mallinnuksen puutteista että mittausten lyhyehköistä tarkasteluajoista. Automatisoidun optimointijärjestelmän käytännön toteutusta alustetaan määrittelemällä käyttöön otettava optimointitapa, siihen liittyvät säätöpiirit ja tarvittavat lähtötiedot. Projektia tullaan jatkamaan järjestelmän ohjelmoinnilla, testauksella ja virityksellä todellisessa voimalaitosympäristössä ja myöhemmin ennustavan säädön toteuttamisella.

Application of a Pid+fuzzy controller on the motion control system in machine tools

This work deals with an hybrid PID+fuzzy logic controller applied to control the machine tool biaxial table motions. The non-linear model includes backlash and the axis elasticity. Two PID controllers do the primary table control. A third PID+fuzzy controller has a cross coupled structure whose function is to minimise the trajectory contour errors. Once with the three PID controllers tuned, the system is simulated with and without the third controller. The responses results are plotted and compared to analyse the effectiveness of this hybrid controller over the system. They show that the proposed methodology reduces the contour error in a proportion of 70:1.

An Investigation into Mechanisms of Loss of Safe Basins in a 2 D.O.F. Nonlinear Oscillator

In this work we consider the transient stability of coupled motions of a 2 D.O.F. nonlinear oscillator that can represent, for example, the motions of a sea vessel under the action of trains of regular lateral waves. Instability is studied as the escape of the system from a safe potential well. The set of initial conditions in phase space that lead to acceptable motions constitutes its safe basin. We investigate the evolution of these safe basins under variation of parameters such as frequency and amplitude of waves, and an internal tuning parameter. Complex nonlinear phenomena are known to play an important role in determining the loss of safe basins as, say, wave amplitude is increased. We therefore investigate those processes, and attempt to classify them in terms of their speed relative to changes in parameter values. "Mechanism basins" are produced depicting regions of parameter space in which rapid or slow losses of safe basin are observed. We propose that a comprehensive understanding of mechanisms of loss of safe basins can be a valuable tool in assessing stability properties of these systems, and we give a conceptual view of how such information could be used.

Speed Control of an Autonomous Mobile Robot: Comparison between a PID Control and a Control Using Fuzzy Logic

An Autonomous Mobile Robot battery driven, with two traction wheels and a steering wheel is being developed. This Robot central control is regulated by an IPC, which controls every function of security, steering, positioning localization and driving. Each traction wheel is operated by a DC motor with independent control system. This system is made up of a chopper, an encoder and a microcomputer. The IPC transmits the velocity values and acceleration ramp references to the PIC microcontrollers. As each traction wheel control is independent, it's possible to obtain different speed values for each wheel. This process facilities the direction and drive changes. Two different strategies for speed velocity control were implemented; one works with PID, and the other with fuzzy logic. There were no changes in circuits and feedback control, except for the PIC microcontroller software. Comparing the two different speed control strategies the results were equivalent. However, in relation to the development and implementation of these strategies, the difficulties were bigger to implement the PID control.

Tuning cell motility : roles of nestin and vimentin in cancer cell invasion and motility

The cytoskeleton is a key feature of both prokaryotic and eukaryotic cells. Itis comprised of three protein families, one of which is the intermediate filaments (IFs). Of these, the IFs are the largest and most diverse. The IFs are expressed throughout life, and are involved in the regulation of cell differentiation, homeostasis, ageing and pathogenesis. The IFs not only provide structural integrity to the cell, they are also involved in a range of cellular functions from organelle trafficking and cell migration to signalling transduction. The IFs are highly dynamic proteins, able to respond and adapt their network rapidly in response to intra- and extra- cellular cues. Consequently they interact with a whole host of cellular signalling proteins, regulating function, and activity, and cellular localisation. While the function of some of the better-known IFs such as the keratins is well studied, the understanding of the function of two IFs, nestin and vimentin, is poor. Nestin is well known as a marker of differentiation and is expressed in some cancers. In cancer, nestin is primarily described as is a promoter of cell motility, however, how it fulfils this role remains undefined. Vimentin too is expressed in cancer, and is known to promote cell motility and is used as a marker for epithelial to mesenchymal transition (EMT). It is only in the last decade that studies have addressed the role that vimentin plays in cell motility and EMT. This work provides novel insight into how the IFs, nestin and vimentin regulate cell motility and invasion. In particular we show that nestin regulates the cellular localisation and organisation of two key facilitators of cell migration, focal adhesion kinase and integrins. We identify nestin as a regulator of extracellular matrix degradation and integrin-mediated cell invasion. Two further studies address the specific regulation of vimentin by phosphorylation. A detailed characterisation study identified key phosphorylation sites on vimentin, which are critical for proper organisation of the vimentin network. Furthermore, we show that the bioactive sphingolipids are vimentin network regulators. Specifically, the sphingolipids induced RhoA kinasedependent (ROCK) phosphorylation at vimentin S71, which lead to filament reorganisation and inhibition of cell migration. Together these studies shed new light into the regulation of nestin and vimentin during cell motility.

Flexible multibody dynamics and intelligent control of a hydraulically driven hybrid redundant robot machine

The assembly and maintenance of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) vacuum vessel (VV) is highly challenging since the tasks performed by the robot involve welding, material handling, and machine cutting from inside the VV. The VV is made of stainless steel, which has poor machinability and tends to work harden very rapidly, and all the machining operations need to be carried out from inside of the ITER VV. A general industrial robot cannot be used due to its poor stiffness in the heavy duty machining process, and this will cause many problems, such as poor surface quality, tool damage, low accuracy. Therefore, one of the most suitable options should be a light weight mobile robot which is able to move around inside of the VV and perform different machining tasks by replacing different cutting tools. Reducing the mass of the robot manipulators offers many advantages: reduced material costs, reduced power consumption, the possibility of using smaller actuators, and a higher payload-to-robot weight ratio. Offsetting these advantages, the lighter weight robot is more flexible, which makes it more difficult to control. To achieve good machining surface quality, the tracking of the end effector must be accurate, and an accurate model for a more flexible robot must be constructed. This thesis studies the dynamics and control of a 10 degree-of-freedom (DOF) redundant hybrid robot (4-DOF serial mechanism and 6-DOF 6-UPS hexapod parallel mechanisms) hydraulically driven with flexible rods under the influence of machining forces. Firstly, the flexibility of the bodies is described using the floating frame of reference method (FFRF). A finite element model (FEM) provided the Craig-Bampton (CB) modes needed for the FFRF. A dynamic model of the system of six closed loop mechanisms was assembled using the constrained Lagrange equations and the Lagrange multiplier method. Subsequently, the reaction forces between the parallel and serial parts were used to study the dynamics of the serial robot. A PID control based on position predictions was implemented independently to control the hydraulic cylinders of the robot. Secondly, in machining, to achieve greater end effector trajectory tracking accuracy for surface quality, a robust control of the actuators for the flexible link has to be deduced. This thesis investigates the intelligent control of a hydraulically driven parallel robot part based on the dynamic model and two schemes of intelligent control for a hydraulically driven parallel mechanism based on the dynamic model: (1) a fuzzy-PID self-tuning controller composed of the conventional PID control and with fuzzy logic, and (2) adaptive neuro-fuzzy inference system-PID (ANFIS-PID) self-tuning of the gains of the PID controller, which are implemented independently to control each hydraulic cylinder of the parallel mechanism based on rod length predictions. The serial component of the hybrid robot can be analyzed using the equilibrium of reaction forces at the universal joint connections of the hexa-element. To achieve precise positional control of the end effector for maximum precision machining, the hydraulic cylinder should be controlled to hold the hexa-element. Thirdly, a finite element approach of multibody systems using the Special Euclidean group SE(3) framework is presented for a parallel mechanism with flexible piston rods under the influence of machining forces. The flexibility of the bodies is described using the nonlinear interpolation method with an exponential map. The equations of motion take the form of a differential algebraic equation on a Lie group, which is solved using a Lie group time integration scheme. The method relies on the local description of motions, so that it provides a singularity-free formulation, and no parameterization of the nodal variables needs to be introduced. The flexible slider constraint is formulated using a Lie group and used for modeling a flexible rod sliding inside a cylinder. The dynamic model of the system of six closed loop mechanisms was assembled using Hamilton’s principle and the Lagrange multiplier method. A linearized hydraulic control system based on rod length predictions was implemented independently to control the hydraulic cylinders. Consequently, the results of the simulations demonstrating the behavior of the robot machine are presented for each case study. In conclusion, this thesis studies the dynamic analysis of a special hybrid (serialparallel) robot for the above-mentioned special task involving the ITER and investigates different control algorithms that can significantly improve machining performance. These analyses and results provide valuable insight into the design and control of the parallel robot with flexible rods.

Ei kaikkea pidä sekoittaa ahdisteluun”. Tyttöjen internetissä saamat ja lähettämät seksiin liittyvät viestit

Tässä tutkimuksessa tarkastelen seksiin liittyviä viestejä, joita 11–18-vuotiaat tytöt ovat vastaanottaneet ja lähettäneet internetissä. Aineisto on kerätty kyselytutkimuksella, johon vastasi 1269 suomalaista, internetiä aktiivisesti käyttävää nuorta. Julkisessa keskustelussa lasten internetissä saamat seksiin liittyvät yhteydenotot tuomitaan haitallisiksi. Lähettäjien epäillään yleensä olevan aikuisia. Aineiston analyysi kuitenkin osoittaa, että haittojen lisäksi tyttöjen nettiseksikulttuuriin kuuluu paljon positiivisiksi koettuja asioita. Tytöt esimerkiksi pelaavat keskenään seksuaalissävytteisiä roolipelejä, harrastavat nettiseksiä omana itsenään, juttelevat toisten kanssa kokemuksista ja oppivat lisää seksiin liittyvistä asioista. 65 prosenttia tutkituista tytöistä on vastaanottanut seksiin liittyviä viestejä internetissä. Itse niitä on lähettänyt 20 prosenttia vastaajista. Tytöt ovat saaneet viestejä niin toisilta nuorilta kuin aikuisiltakin. Osa viesteistä koetaan epämiellyttävinä, osa mukavina ja osa vitseinä. Merkittävä osa vastaajista ei pohdi viestejä sen tarkemmin: Ne koetaan luonnolliseksi osaksi nettikulttuuria tai niiden ajatellaan olevan harmittomia. Aineiston analyysin lisäksi tutkimuksessa käsitellään lasten netinkäyttöön liitettyjä riskejä, jotka liittyvät jollakin tavalla seksiin. Näitä ovat esimerkiksi pedofilia ja lapsipornokuvat. Aiempaa tutkimusta keskustelutetaan aineiston kanssa. Erityisenä keskustelukumppanina käytetään EU Kids Online -projektin tutkimuksia niin Suomesta kuin muistakin Euroopan maista.