Steady-state global optimization of metabolic non-linear dynamic models through recasting into power-law canonical models

Background: Design of newly engineered microbial strains for biotechnological purposes would greatly benefit from the development of realistic mathematical models for the processes to be optimized. Such models can then be analyzed and, with the development and application of appropriate optimization techniques, one could identify the modifications that need to be made to the organism in order to achieve the desired biotechnological goal. As appropriate models to perform such an analysis are necessarily non-linear and typically non-convex, finding their global optimum is a challenging task. Canonical modeling techniques, such as Generalized Mass Action (GMA) models based on the power-law formalism, offer a possible solution to this problem because they have a mathematical structure that enables the development of specific algorithms for global optimization. Results: Based on the GMA canonical representation, we have developed in previous works a highly efficient optimization algorithm and a set of related strategies for understanding the evolution of adaptive responses in cellular metabolism. Here, we explore the possibility of recasting kinetic non-linear models into an equivalent GMA model, so that global optimization on the recast GMA model can be performed. With this technique, optimization is greatly facilitated and the results are transposable to the original non-linear problem. This procedure is straightforward for a particular class of non-linear models known as Saturable and Cooperative (SC) models that extend the power-law formalism to deal with saturation and cooperativity. Conclusions: Our results show that recasting non-linear kinetic models into GMA models is indeed an appropriate strategy that helps overcoming some of the numerical difficulties that arise during the global optimization task.

A Technology Intelligence Process for a High Technology Company

Tämä diplomityö määrittelee teknologiaseurantaprosessin, jolla korkean teknologian yritys voi ohjata toimintaansa. Korkean teknologian yrityksille on olennaista seurata teknologian kehitystä. Tällaiset yritykset tarvitsevat hyvin määritellyn järjestelmän, jolla ne voivat seurata ja ennustaa teknologista kehitystä.Työssä esitetään, että teknologiaseuranta ja kilpailuseuranta (competitive intelligence) ovat business intelligencen osa-alueita, jotka täydentävät ja tukevat toisiaan. Tärkeä havainto on, että business intelligence -prosessi on ennen kaikkea organisaation oppimisprosessi. Tästä seuraa, että minkä tahansa BI-prosessin tulisi perustua niihin prosesseihin, joiden avulla organisaatiot oppivat. Työssä esitetään myös, miten business intelligence, tietojohtaminen (knowledge management) ja organisaatioiden oppiminen liittyvät toisiinsa.Teknologiaseuranta on elintärkeä toiminto korkean teknologian yritykselle; sitä tarvitaan monella strategisen johtamisen osa-alueella, ainakin teknologia-, markkinointi- ja henkilöstöjohtamisessa. Teknologiaseurannan havaitaan myös olevan korkean teknologian yritykselle erittäin tärkeä ydinosaamisalue, jota ei voi kokonaan ulkoistaa.Työssä esitellään teknologiaseurantaprosessi, joka perustuu yleiselle business intelligence -prosessille ja siitä johdetulle kilpailuseurantaprosessille. Työssä myös esitetään ehdotus siitä, kuinka teknologiaseuranta voitaisiin järjestää korkean teknologian yrityksessä. Esitetty ratkaisu perustuu Community of practice -käsitteeseen. Community of practice on vapaaehtoisuuteen perustuva tiimi, jonka jäseniä yhdistää kiinnostus johonkin asiaan ja oppimishalu. Esimerkkiyrityksessä on tunnistettu selkeä tarve yhtenäiseen ja koordinoituun teknologiaseurantaan. Työssä esitetään alustava teknologiaseurantaprosessi esimerkkiyritykselle ja tunnistetaan teknologiaseurantaprosessin asiakkaat ja tekijät.

Päästökauppa murrosvaiheessa

Tässä diplomityössä selvitetään EU:n alueella ja erityisesti Suomessa vuoden 2005 alusta alkavaa hiilidioksidin päästökauppaa. Työssä käsitellään päästökaupan tulevia vaikutuksia energia-, metalli- ja metsäteollisuuden kannalta. Myös kansantaloudelliset sekä kokonaistaloudelliset vaikutukset ovat mielenkiinnon kohteena. Työ koskee joiltakin osin myös ilmastonmuutoksen hillintää yleisesti ja ns. Kioton mekanismeja. Työn kuluessa pyritään myös ennakoimaan tulevan päästökaupan volyymia ja päästöyksikön eli hiilidioksiditonnin hintaa, joka on suurimpia epävarmuustekijöitä koko prosessissa. Tulevaa päästökauppaa tarkastellaan myös päästökauppadirektiivin, päästökauppalain ja muiden sitä koskevien lakien säännösten ja määräysten luomassa toimintakehikossa. Työn nimi "Päästökauppa murrosvaiheessa" kuvastaa täten myös sitä, että tarkastelussa ei pyritä välttämättä lopullisiin ja varmoihin tai tarkkoihin arvioihin, koska se on käytännössä mahdotonta. Työn painopiste onkin meneillään olevan päästökaupan valmistelun selvittely monimuotoisena prosessina, jolloin tämän prosessin kuvaus on suurelta osin tässä vaiheessa myös kvalitatiivista. Päästökaupan tulosten ja vaikutusten seuranta jatkossa puolestaan olisi mitä mielenkiintoisin jatkotutkimuksen aihe. Työtä havainnollistetaan kolmella käytännön case -esityksellä, jotka käsittelevät energiayritystä, kattila- ja laitetoimittajaa sekä metsäteollisuuden voimalaitosta, ja niiden varautumista alkavaan päästökauppaan.

The Analysis of The Logistics Process between Finland and Russia in An EMS Company

Työn tavoitteena oli selventää Elcoteqin Suomen ja Venäjän välisten yksiköiden logistista prosessia ja erityisesti siihen liittyviä ongelmia. Työ on tehty Elcoteqin Engineering Services yksikköön, jossa ei tyypillisesti ole ollut asiaan liittyvää tietoa. Pääasiallisena työmenetelmänä olivat haastattelut sekä tutustuminen logistiseen putkeen käytännössä. Myös kirjallisuudella oli oma osansa, sekä tullaukseen että asiaan liittyvien teorioiden osalta. Teorioita ja käytännön kokemuksia yhdistäen edettiin analysointiin ja vertailuun, jonka perusteella annettiin suosituksia tulevia projekteja silmällä pitäen. Myös tulevaisuuden odotuksia on käsitelty yleisellä tasolla, lähinnä liittyen erilaisten kehitysohjelmien tarjoamiin mahdollisuuksiin. Logistiikka Suomen ja Venäjän välillä on huomattavasti monimutkaisempaa kuin ensisilmäyksellä näyttää. Ongelmia on niin rajanylityksen, tullauksen kuin lisenssiprosessinkin kanssa. Asioiden kehittämiseksi on kuitenkin paljon tehtävissä, kehityspotentiaali on valtava. Vahvaa panostusta liiketoiminnan kehittämiseksi Venäjällä on jatkettava, vaikka siihen liittyvät ongelmat välillä tuntuvatkin ylivoimaisen suurilta. Erityisen turhauttavia ovat asiat, joihin ei pystytä vaikuttamaan. Työn edetessä tuli kuitenkin esiin uusia näkökulmia, joita ei aiemmin ole otettu huomioon. Tuotteiden valintaan on jatkossa kiinnitettävä enemmän huomiota. Silti myös kuljetuksen ja rajanylityksen nopeuttamisen tutkimista on edelleen jatkettava.

Core Competence of a Small or Medium Sized Content Providing Company Operating in the Information and Communication Technologies Secto

Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella tekijöitä, joista ydinosaaminen muodostuu, sekä sitä kuinka yritykset voisivat parhaiten hyödyntää omia resurssejaan ja osaamistaan tunnistetun ydinosaamisen avulla. Teoria osuudessa käydään läpi kuinka ydinosaaminen on kirjallisuudessa määritelty ja miten yritykset voivat sen määritellä sisäisesti itselleen. Empiirisessä osiossa käydään läpi Telecom Business Research Centerissä tehdyn kvantitatiivisen selvityksen pohjalta valitut kolme sisällöntuottaja case - yritystä sekä kuvataan näiden osaamista. Tiedot yrityksistä perustuvat niiden edustajille tehtyihin haastatteluihin ja heidän käsitykseensä omasta yrityksestään. Tämä näkemys on tutkimuksen kannalta äärimmäisen relevanttia, koska ydinosaamisen määrittely tehdään yrityksessä sisäisesti juuri haastatellun kaltaisten yrityksen ydintoimijoiden toimesta. Varsinaisten case -yritysten lisäksi käydään läpi käytännön tapaus action-oriented -tutkimusosuudessa. Tutkimusta ja siinä käsiteltyjä esimerkkejä tulisi hyödyntää yrityksen oman ydinosaamisselvityksen apuna prosessin varrella.

Implementation of Customer Relationship Management Strategy in Pulp Company

Työn tarkoituksena oli löytää Asiakkuuksienhallintastrategian käyttöönoton ongelmakohtia asiakkuuksienhallintaan erikoistuneen konsulttiyrityksen asiakasyrityksen taholta. Lisäksi työssä etsitään ratkaisuja asiakkuusteorian viemiseksi käytäntöön. Työn anti on asiakkuusstrategian käytäntöön panon ongelmakohtien paikallistaminen, prosessin vaiheiden kuvaaminen sekä asiakkuuksienhallinnan tutkiminen lähtökohtana asiakkaalle tuotettu arvo. Asiakkuusstrategian implementoinnin ongelmakohtien ja kriittisten menestystekijöiden kuvaus ja vertailu käsitellään empiirisessä osassa suhteuttaen teoriaosuuden materiaaliin. CRM Group:n kannalta työ mahdollistaa osaltaan asiakasprojektien kehitystyön.Kirjallisuusosan pohjalta implementoinnin kannalta kriittisiksi menestystekijöiksi nousivat tietoteknisten ratkaisujen sulauttaminen osaksi asiakkuusstrategiaa tukevia toimintoja, aidon synergian löytäminen asiakas – toimittaja –suhteeseen sekä asiakkuusstrategiaa kehittävän organisaation sisäinen resursointi ja henkilöstön sitouttaminen.

REACHin vaikutukset kemikaaleja käyttäviin pk-yrityksiin, case Pohjanmaan ja Keski-Pohjanmaan veneteollisuus

Euroopan komissio julkaisi vuonna 2003 asetusehdotuksen EU:n uudeksi kemikaalilainsäädännöksi. Uudistus tunnetaan nimellä REACH ja se sisältää säädökset kemikaalien rekisteröinnistä, arvioinnista, lupamenettelystä sekä rajoituksista ja kielloista. Kemikaalien turvallisen käytön varmistaminen on tarkoitus saavuttaa koko tuotantoketjua koskevilla velvoitteilla. Työn tavoitteena on tutkia REACHin vaikutuksia Pohjanmaan ja Keski-Pohjanmaan veneteollisuuteen. Vaikutusten selvittämiseksi verrataan olemassa olevaa ja tulevaa lainsäädäntöä sekä haastattelemalla selvitetään lakiuudistuksen vaikutuksia kemikaaleja käyttäviin venealan pk-yrityksiin. Kemikaalit muodostavat huomattavan osan veneen valmistuskustannuksista. Suorat, aine- ja yrityskohtaiset, REACH-kustannukset kohdistuvat voimakkaimmin pieniä kemikaalimääriä käyttäviin pk-yrityksiin, koska kustannukset eivät nouse suorassa suhteessa kemikaalien vuosikulutukseen. Välillisiä kustannuksia aiheutuu korotetuista kemikaalihinnoista sekä markkinoilta poistuvien kemikaalien aiheuttamasta tuotekehitystarpeesta ja tuotannon mukauttamisesta. Työn lopussa esitettävien varautumisohjeiden tarkoituksena on auttaa yrityksiä ennakoimaan lakiuudistuksen tuomat muutokset ajoissa. Arvioiden mukaan REACH-asetus astuu voimaan vuoden 2007 lopussa.

DATA WAREHOUSING IN A GLOBAL METAL INDUSTRIAL COMPANY

Työn tavoittena oli selvittää, miten tietovarastointi voi tukea yrityksessä tapahtuvaa päätöksentekoa. Tietovarastokomponenttien ja –prosessien kuvauksen jälkeen on käsitelty tietovarastoprojektin eri vaiheita. Esitettyä teoriaa sovellettiin käytäntöön globaalissa metalliteollisuusyrityksessä, jossa tietovarastointikonseptia testattiin. Testauksen perusteella arvioitiin olemassa olevan tiedon tilaa sekä kahden käytetyn ohjelmiston toimivuutta tietovarastoinnissa. Yrityksen operatiivisten järjestelmien tiedon laadun todettiin olevan tutkituilta osin epäyhtenäistä ja puutteellista. Siksi tiedon suora yrityslaajuinen hyödyntäminen luotettavien ja hyvälaatuisten raporttien luonnissa on vaikeaa. Lisäksi eri yksiköiden välillä havaittiin epäyhtenäisyyttä käytettyjen liiketoiminnan käsitteiden sekä järjestelmien käyttötapojen suhteen. Testauksessa käytetyt ohjelmistot suoriutuivat perustietovarastoinnista hyvin, vaikkakin joitain rajoituksia ja erikoisuuksia ilmenikin. Työtä voidaan pitää ennen varsinaista tietovarastoprojektia tehtävänä esitutkimuksena. Jatkotoimenpiteinä ehdotetaan testauksen jatkamista nykyisillä työkaluilla kohdistaen tavoitteet konkreettisiin tuloksiin. Tiedon laadun tärkeyttä tulee korostaa koko organisaatiossa ja olemassa olevan tiedon laatua pitää parantaa tulevaisuudessa.

Metsäteollisuuden jätevesien häiriöpäästöt ja niihin varautuminen. CASE: Kaakkois-Suomi

Metsäteollisuuden jätevesien normaaleja jatkuvia päästöjä hallitaan yhä paremmin. Tästä syystä niin sanottujen häiriöpäästöjen merkitys vesien kuormittajana kasvaa. Työssä tarkasteltiin 14 Kaakkois-Suomen metsäteollisuuden toiminnanharjoittajan jätevesien häiriöpäästöjä.Työn tavoitteena oli selvittää minkälaisia ja kuinka paljon poikkeuksellisia tilanteita on viime vuosina esiintynyt. Työssä selvitettiin mitkä syyt olivat aiheuttaneet häiriöpäästöjä, mitä vaikutuksia häiriöillä oli jätevesipäästöihin sekä kuinka tilanteissa oli toimittu. Työn teoriaosassa tarkasteltiin metsäteollisuuden tuotantoprosessien ja jätevedenpuhdistuksen mahdollisia häiriöpäästölähteitä sekä niiden ominaispiirteitä. Lisäksi tarkasteltiin häiriöpäästöjen vaikutuksia ja seurauksia toiminnanharjoittajien ja lupaviranomaisten näkökulmasta sekä kuinka häiriöpäästöihin tulee lainsäädännön ja ympäristöjärjestelmien mukaan varautua. Tutkimusosio koostui toiminnanharjoittajille lähetetystä häiriöpäästökyselystä, viranomaisille lähetetyistä häiriöpäästöilmoituksista sekä VAHTI –tietokannan vesipäästötiedoista. Kaikilla toiminnanharjoittajilla esiintyi häiriöpäästöjä. Häiriöpäästöt aiheuttivat lupaehtojen ylityksiä vuosina 1998-2003 yhteensä 66 kappaletta. Suurimpana syynä häiriöpäästöihin olivat prosessihäiriöt. Useimmiten häiriöpäästöt olivat usean eri syyn summa. Häiriöpäästöjen ilmoittamiskäytäntö viranomaisille vaihtelee, vaikka lupaehdoissa häiriö- ja poikkeustilanteet on määritelty kaikille lähes samalla tavalla. Jotkut ilmoittavat kaikista päästölisäyksistä, kun taas toiset ainoastaan merkittävistä. Osa ilmoittaa häiriöpäästöistä puhelimitse, jolloin ilmoituksesta ei jää kirjallista dokumenttia. Kaikista lupaehtojen ylityksistä ei ole tehty kirjallista ilmoitusta. Lupaehdoissa on häiriö- ja poikkeustilanteet määritelty sen verran suppeasti, että toiminnanharjoittajat soveltavat niitä haluamallaan tavalla. Valvontaviranomaiset puuttuvat häiriötilanteisiin lähinnä kehottamalla toiminnanharjoittajia poistamaan häiriötilanteet. Viranomaiset eivät ole määränneet toiminnan keskeyttämistä häiriöpäästöjen poistamiseksi. Yhdestä häiriöpäästöstä on tehty rikosilmoitus.

Enterprise Portal as a Knowledge Management Tool in a Global Forest Products Company

Tietojohtaminen on osoittautunut nykypäivänä organisaatioiden yhdeksi suurimmaksi haasteeksi. Haasteena ei vain ole se tiedon määrä mitä tulisi hallita, vaan pikemminkin tiedonhallinta toimii yritykselle kilpailuetuna globaalissa yritysmaailmassa. Tämän työn tavoitteena on tutkia yritysportaalin soveltuvuutta tiedonhallintaan globaalissa metsäteollisuusyrityksessä. Lisäksi tavoitteena on selvittää portaalin sovittamista kullekin käyttäjäryhmälle case yrityksessä. Työn teoriaosassa on käsitelty tiedonhallinnan monimuotoisuutta ja vaikeutta kuvata sitä yksiselitteisesti. Lisäksi käyttäjäryhmien ja käyttäjäprofiilien määrittämiseen vaikuttavia seikkoja on selvitetty tässä osassa. Empiirinen osa käsittelee case-yritystä ja sen suhdetta tiedonhallintaan sekä tämän kaltaisen tiedonhallinnan työvälineen käyttöön. Työstä saatujen tulosten perusteella voidaan todeta yritysportaalin soveltuvan hyvin tiedonhallintaan monimutkaisessakin yrityksessä. Portaali muuttaa yrityksen liiketoimintaprosesseja läpinäkyvämmiksi, kun bisneskriittistä tietoa tarjotaan yhdessä paikassa.

Competitor Analysis in a Finnish Forest Industry Company

Työn tavoitteena oli analysoida yhden metsäteollisuusyrityksen tuotantolaitosta; sen heikkouksia ja vahvuuksia sekä määrittää tarvittavat kilpailukeinot. Työ perustuu Porterin kilpailija-analyysin viitekehykseen. Tarvittava kilpailijatieto on kerätty pääosin julkisista lähteistä, yrityksen tietokannoista, ja työntekijöiltä sekä tuotetestauksella. Kilpailijan analysointi koostuu lähinnä kilpailijan tuotantoresurssien, palveluiden ja tuotteiden analysoinnista. Lisäksi työssä käydään läpi kilpailijan strategiaa ja tavoitteita sekä kilpailijan olettamuksia itsestään ja kilpailijoistaan. Ennen varsinaista kilpailija-analyysia työssä tutustutaan metsäteollisuuden kasvuodotuksiin ja tulevaisuuden markkinatrendeihin, joita hyödynnetään johtopäätöksissä. Vaikkakin kilpailija keskittyy eri loppukäyttösegmentille kuin tutkimuksen teettänyt yritys, on se varteenotettava kilpailija tiettyjen tuoteominaisuuksien ansiosta. Kuitenkaan nykyisellä palvelutasolla ja resursseilla kilpailija ei ole tällä hetkellä suuri uhka yritykselle. Sen vuoksi toimenpide-ehdotukset ovat vähäiset ja liittyvät lähinnä markkinoinnillisiin näkökohtiin.

Developing finished product stocking in a ventilation equipment company

Opinnäytetyön tavoitteena oli analysoida ja kehittää lopputuotteiden varastointia Halton Oy:ssä. Työ toteutettiin, koska yrityksen laajasta tuotevalikoimasta monia nimikkeitä varastoidaan tällä hetkellä ja ne sitovat runsaasti pääomaa varastoon. Lisäksi yrityksellä on vain rajallinen varastointitila käytettävissä ja sitä haluttiin hyödyntää optimaalisesti. Työssä suunniteltiin yritykselle varastoitavien tuotenimikkeiden hallintaprosessi ja lisäksi tutkittiin kuinka yritys voisi tarjota tuotteitaan nopeammin tärkeimmille ulkomaan markkina-alueille. Työn alussa huomio kohdistui myynniltään vähemmän merkittäviin varastonimikkeisiin, joita analysoitiin suunniteltujen kriteerien avulla. Tarkoituksena oli selvittää, mitkä varastonimikkeistä voitaisiin siirtää tilausohjautuviksi. Tärkeimpinä analysointikriteereinä käytettiin nimikkeiden alhaista myyntimäärää, lyhyttä tuotannonläpimenoaikaa sekä varastoitavien nimikkeiden lukumäärää tuoteryhmässä. Työssä huomioitiin kuitenkin myös muita mahdollisia syitä varastointiin. Lisäksi tehtiin havaintoja tilausohjautuvista nimikkeistä, jotka saattaisivat tarvita varastointia. Suunniteltuun hallintaprosessiin sisältyi kriteerien lisäksi myös varastotasojen määrittäminen yrityksen nykyisen varastomallin pohjalta. Työssä tutkittiin kuitenkin myös mahdollisia tulevaisuuden varastomalleja, joiden tarkoituksena olisi parantaa asiakaspalvelua ulkomailla. Tutkimus keskittyi pääasiassa nimikkeiden kysyntöjen analysointiin eri varastomallien myyntialueilla.

Implementing the Product Configurator in a Large Manufacturing Company

Työn tavoitteena on kuvata hissin ovien tuotekonfigurointiprosessia sekä SAP R/3 tuotekonfiguraattorin käyttöönoton aiheuttamia vaikutuksia. Työssä kuvataan myös uuden tuotekonfiguraattorin kehitystä, testausta, käyttöönottoa sekä pitkäaikaishallintaa. Tuotekonfigurointi on tehokas tapa toteuttaa massaräätälöintiä. Sen tarkoituksena on yhdistää massatuotannon ja asiakaskohtaisen tuotannon etuja tarjoamalla asiakkaille räätälöityjä, esisuunniteltuihin komponentteihin ja ennalta määrättyyn konfigurointimalliin perustuvia tuotteita. Näitä tuotteita tuotetaan konfigurointiprosessissa. Tämä prosessi voi olla erittäin monimutkainen ja altis virheille, joten sen tueksi on kehitetty tuotekonfiguraattoreita. Tuotekonfiguraattorit voivat tehostaa konfigurointiprosessia merkittävästi. KONE on valmistanut konfiguroitavia tuotteita useita vuosikymmeniä ja se on käyttänyt prosessien tukemiseen useita eri konfiguraattoreita. Näin ollen uuden konfiguraattorin käyttöönoton vaikutusten ei oleteta olevan niin dramaattisia kuin otettaessa konfiguraattoria käyttöön ensimmäisen kerran. Uudella konfiguraattorilla on kuitenkin useita vaikutuksia tuotteen hallintaan, konfigurointiprosessiin, tietojärjestelmiin, alihankkijoihin sekä asiakkaisiin. Konfiguraattorin käyttöönoton vaikutuksia tehostaa projektin liittyminen ERP järjestelmän käyttöönottoon