Power systems reliability calculation based on fuzzy data mining

This paper presents a methodology supported on the data base knowledge discovery process (KDD), in order to find out the failure probability of electrical equipments’, which belong to a real electrical high voltage network. Data Mining (DM) techniques are used to discover a set of outcome failure probability and, therefore, to extract knowledge concerning to the unavailability of the electrical equipments such us power transformers and high-voltages power lines. The framework includes several steps, following the analysis of the real data base, the pre-processing data, the application of DM algorithms, and finally, the interpretation of the discovered knowledge. To validate the proposed methodology, a case study which includes real databases is used. This data have a heavy uncertainty due to climate conditions for this reason it was used fuzzy logic to determine the set of the electrical components failure probabilities in order to reestablish the service. The results reflect an interesting potential of this approach and encourage further research on the topic.

COMPREHENSIVE CALCULATION-BASED IMRT QA USING R&V DATA, TREATMENT RECORDS, AND A SECOND TREATMENT PLANNING SYSTEM

Purpose: Traditional patient-specific IMRT QA measurements are labor intensive and consume machine time. Calculation-based IMRT QA methods typically are not comprehensive. We have developed a comprehensive calculation-based IMRT QA method to detect uncertainties introduced by the initial dose calculation, the data transfer through the Record-and-Verify (R&V) system, and various aspects of the physical delivery. Methods: We recomputed the treatment plans in the patient geometry for 48 cases using data from the R&V, and from the delivery unit to calculate the “as-transferred” and “as-delivered” doses respectively. These data were sent to the original TPS to verify transfer and delivery or to a second TPS to verify the original calculation. For each dataset we examined the dose computed from the R&V record (RV) and from the delivery records (Tx), and the dose computed with a second verification TPS (vTPS). Each verification dose was compared to the clinical dose distribution using 3D gamma analysis and by comparison of mean dose and ROI-specific dose levels to target volumes. Plans were also compared to IMRT QA absolute and relative dose measurements. Results: The average 3D gamma passing percentages using 3%-3mm, 2%-2mm, and 1%-1mm criteria for the RV plan were 100.0 (σ=0.0), 100.0 (σ=0.0), and 100.0 (σ=0.1); for the Tx plan they were 100.0 (σ=0.0), 100.0 (σ=0.0), and 99.0 (σ=1.4); and for the vTPS plan they were 99.3 (σ=0.6), 97.2 (σ=1.5), and 79.0 (σ=8.6). When comparing target volume doses in the RV, Tx, and vTPS plans to the clinical plans, the average ratios of ROI mean doses were 0.999 (σ=0.001), 1.001 (σ=0.002), and 0.990 (σ=0.009) and ROI-specific dose levels were 0.999 (σ=0.001), 1.001 (σ=0.002), and 0.980 (σ=0.043), respectively. Comparing the clinical, RV, TR, and vTPS calculated doses to the IMRT QA measurements for all 48 patients, the average ratios for absolute doses were 0.999 (σ=0.013), 0.998 (σ=0.013), 0.999 σ=0.015), and 0.990 (σ=0.012), respectively, and the average 2D gamma(5%-3mm) passing percentages for relative doses for 9 patients was were 99.36 (σ=0.68), 99.50 (σ=0.49), 99.13 (σ=0.84), and 98.76 (σ=1.66), respectively. Conclusions: Together with mechanical and dosimetric QA, our calculation-based IMRT QA method promises to minimize the need for patient-specific QA measurements by identifying outliers in need of further review.

Sea surface temperature calculation based on alkenones in sediments off northwest Africa

The molecular stratigraphy of Biogeochemical Oceanic Flux Study core 31K (19°N, 20°10'W) and Ocean Drilling Program Hole 658C (20°45'N, 18°35'W) has been studied for C37 alkenone abundances over the past 80 ka at high resolution (~circa 200-500 years). The derived Uk 37' sea surface temperature record for both cores shows a range of temperatures from about 18°C during the last glacial to 21.5°C during the early Holocene. Both records also reveal changes in sea surface temperature as much as 2°-4°C over a few hundred years, which correlate well with similar abrupt climatic changes observed in cores from elsewhere in the NE Atlantic, associated with 'Heinrich events'. Our results indicate that meltwater produced by these ice-rafting events was transmitted southward by the Canary Current, where it had considerable impact on sea surface temperatures in the subtropical eastern Atlantic.

A joint back calculation model for the imputation of the date of HIV infection in a prevalent cohort.

In studies of the natural history of HIV-1 infection, the time scale of primary interest is the time since infection. Unfortunately, this time is very often unknown for HIV infection and using the follow-up time instead of the time since infection is likely to provide biased results because of onset confounding. Laboratory markers such as the CD4 T-cell count carry important information concerning disease progression and can be used to predict the unknown date of infection. Previous work on this topic has made use of only one CD4 measurement or based the imputation on incident patients only. However, because of considerable intrinsic variability in CD4 levels and because incident cases are different from prevalent cases, back calculation based on only one CD4 determination per person or on characteristics of the incident sub-cohort may provide unreliable results. Therefore, we propose a methodology based on the repeated individual CD4 T-cells marker measurements that use both incident and prevalent cases to impute the unknown date of infection. Our approach uses joint modelling of the time since infection, the CD4 time path and the drop-out process. This methodology has been applied to estimate the CD4 slope and impute the unknown date of infection in HIV patients from the Swiss HIV Cohort Study. A procedure based on the comparison of different slope estimates is proposed to assess the goodness of fit of the imputation. Results of simulation studies indicated that the imputation procedure worked well, despite the intrinsic high volatility of the CD4 marker.

Closed-loop model re-identification of processes under MPC with zone control

This work deals with a procedure for model re-identification of a process in closed loop with ail already existing commercial MPC. The controller considered here has a two-layer structure where the upper layer performs a target calculation based on a simplified steady-state optimization of the process. Here, it is proposed a methodology where a test signal is introduced in a tuning parameter of the target calculation layer. When the outputs are controlled by zones instead of at fixed set points, the approach allows the continuous operation of the process without an excessive disruption of the operating objectives as process constraints and product specifications remain satisfied during the identification test. The application of the method is illustrated through the simulation of two processes of the oil refining industry. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Kustannussäästöpotentiaali sivutuotekuljetuksissa

Tämä diplomityö tehtiin UPM-Kymmene Oyj:lle. Työssä tutkittiin kustannussäästöpotentiaalia hakkeiden, purujen ja kuorien kuljetuksissa uudenlaisten reittisuunnitelmien avulla. Tavoitteena oli löytää uusi tehokkaampi toimintamalli. Sivutuotevolyymeina käytettiin vuonna 2004 toteutuneita määriä ja laskelmat tehtiin vuodelta 2003 olevilla taulukkotaksoilla. Niitä ei ole päivitetty vuoden 2003 jälkeen eikä niihin ole lisätty polttoaineen hinnan noususta johtuvia korotuksia. Vertailun vuoksi liitteissä on esitetty sama laskelma vuoden 2004 sopimushinnoilla. Kustannussäästöjä saavutettiin nykytoimintamallin perusteella muodostettujen monipistekuljetusreittien sekä lineaarisen optimoinnin avulla. Optimoinnissa käsiteltiin ainoastaan koivuviiluhakkeiden ja purujen volyymeja. Monipistekuljetusreitteihin lisättiin mukaan jätepaperikuljetuksia ja vaneritehtaiden välisiä viilukuljetuksia. Niiden avulla oli mahdollista hyödyntää volyymien vastavirtoja. Kustannussäästöjen muodostumiseen vaikutti oleellisesti kuljetusten keskitetty ohjausmalli.

Methods of Jet to Wire Speed Ratio Determination and Its Effect in Paper and Board Manufacture

Suihku/viira-nopeussuhde on perälaatikon huulisuihkun ja viiran välinen nopeusero. Se vaikuttaa suuresti paperin ja kartongin loppuominaisuuksiin, kuten formaatioon sekä kuituorientaatioon ja näin ollen paperin lujuusominaisuuksiin. Tämän johdosta on erityisen tärkeää tietää todellinen suihku/viira-nopeussuhde paperin- ja kartonginvalmistuksessa. Perinteinen suihku/viira-nopeussuhteen määritysmenetelmä perustuu perälaatikon kokonaispaineeseen. Tällä menetelmällä kuitenkin todellinen huulisuihkun nopeus saattaa usein jäädä tietämättä johtuen mahdollisesta virheellisestä painemittarin kalibroinnista sekä laskuyhtälön epätarkkuuksista. Tämän johdosta on kehitetty useita reaaliaikaisia huulisuihkun mittausmenetelmiä. Perälaatikon parametrien optimaaliset asetukset ovat mahdollista määrittää ja ylläpitää huulisuihkun nopeuden “on-line” määrityksellä. Perälaatikon parametrejä ovat mm. huulisuihku, huuliaukon korkeusprofiili, reunavirtaukset ja syöttövirtauksen tasaisuus. Huulisuihkun nopeuden on-line mittauksella paljastuu myös muita perälaatikon ongelmakohtia, kuten mekaaniset viat, joita on perinteisesti tutkittu aikaa vievillä paperin ja kartongin lopputuoteanalyyseillä.

Opetustoimen valtionosuuden laskennallisten yksikköhintojen soveltuvuus taloudellisuuden mittaamiseen ja arvioimiseen - Case toimiala, Imatran kaupungin koulutoimi

Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli arvioida, voidaanko opetusministeriön vahvistamia opetustoimen yksikköhintoja pitää taloudellisuuden mittarina. Tutkimukseni kohdistui peruskoulun ja lukion valtionosuuden oppilaskohtaisiin laskennallisiin yksikköhintoihin ja musiikkiopiston muun koulutuksen ja työväenopiston opetustuntikohtaisiin laskennallisiin yksikköhintoihin. Julkinen talous pyrkii toiminnassaan myös mahdollisimman tehokkaisiin ja taloudellisiin ratkaisuihin. Toiminnan taloudellisuuden määrittämiseen tarvitaan mittareita ja vertailutietoa analysointia varten. Tutkimuksen tavoitteisiin pyrittiin toiminta-analyyttisellä tutkimusotteella, mutta siinä on nähtävissä myös käsiteanalyyttisiä piirteitä. Opetustoimen valtion rahoituksen muuttuessa laskennalliseksi, valtionhallinto kumosi vanhoja sääntöjä, puhuttiin ´normipurusta´. Aikaisempi valtionosuus perustui toteutuneisiin kustannuksiin. Uudistuksella haluttiin korostaa kuntien itsenäisyyttä, taloudellista omavastuisuutta ja tehokkuutta palvelujen järjestämisessä. Lisäksi kustannuksissa oletettiin syntyvän säätöjä, joiden oli määrä koitua kuntien hyväksi, kun valtionosuus ei määräytynyt hyväksyttyjen menojen mukaan. Taloudellisuus merkitsee yksikkökustannusten tunnistamista ja analysointia. Kunnan taloustavoitteita on pyrittävä mittaamaan tunnusluvuilla. Niille on asetettava hyväksyttävät tavoitearvot. Tunnuslukujen arvot eivät sellaisenaan kerro, miten hyvä tai huono toiminnan tulos on. Vasta niiden vertailu ja analysointi antavat kuvan tästä. Kuntien oppilaskohtainen yksikköhinta soveltuu hyvin peruskoulun ja lukion taloudellisuuden mittariksi. Samoin opetustuntikohtainen yksikköhinta musiikkiopiston ja kansalaisopiston taloudellisuuden mittariksi. Kuntien keskinäinen kustannusvertailu ja analysointi antavat hyvän pohjan löytää kustannusten taloudellisuuden taso.

Huoltovarmuuskeskeinen varaosavaraston suunnittelututkimus

Tämän diplomityön päätavoitteena on ollut kunnossapidon kohteiden varaosien hallintaan soveltuvan laskentamallin kehittäminen ja sen tutkiminen valitussa case-kohteessa. Laskentamallissa on kartoitettu huoltovarmuuskeskeisen varastonhallinnan kannalta ne minimitiedot, joiden avulla voidaan olemassa olevat niukat lähtötiedot huomioiden tarkastella varastointikustannuksiin ja varaosien puuteriskiin liittyvää varastointiproblematiikkaa päätöksenteon tueksi. Laskentamalli voidaan jakaa kustannuskomponentteihin, jotka ovat varaosiin sitoutuneet pääomakustannukset, varaosien varastoimisesta aiheutuvat varastointikustannukset ja varaosan puutteesta laitteen vikaantuessa aiheutuvat tuotannon menetyksen kustannukset. Tämän mallin avulla on tarkoitus löytää varaosanimikkeille sopivat tilauspisteet sekä ostoeräkoot osan puutteesta aiheutuva riskikustannus huomioiden. Tämän työn tutkimusosiossa selvitettiin laskentamallin soveltuvuus ABB Oy Servicen huoltopalveluliiketoiminnan tukemiseen eri kunnossapitokohteissa. Teorioiksi mallin luomiseen määriteltiin todennäköisyyslaskentaan perustuva Poisson-jakauma varaosavaraston palveluasteen määrittämiseksi kulutustiedon / vikataajuuden perusteella sekä EOQ taloudellisen ostoeräkoon laskemiseksi.

Kolmen hyvinvointiaseman toimintakustannusten määritys Etelä-Karjalassa

Työn tavoitteena oli tutkia, millä tavalla perusterveydenhuollon perinteisestä terveysasemamallista hyvinvointiasemamalliin siirtyminen vaikuttaa sosiaali- ja terveyspalvelujen tarjonnan kustannuksiin, mikäli vaikutus on havaittavissa. Toisaalta tavoitteena oli kartoittaa, millä keinoilla hyvinvointiasemien kustannustehokkuutta voitaisiin parantaa tulevaisuudessa ja mitä kustannushyötyjä tiiviimmällä sosiaali- ja terveystoimen yhteistyöllä on mahdollista saavuttaa. Tutkimuksessa käsiteltiin terveyden ja hyvinvoinnin edistämisen roolin merkitystä perusterveydenhuollossa, sähköistä asiointipalveluja ja terveydenhuollon ammattiryhmien välistä työnjakoa sekä edelleen, miten näillä voidaan vaikuttaa tuottavuuteen ja vaikuttavuuteen. Havaittiin, että sähköisellä asioinnilla ja työnjaolla on selkeä yhteys kustannuksiin. Työn empiirisessä osassa tarkasteltiin kolmea hyvinvointiasemamallin pilottihankkeessa mukana olevaa asemaa Lauritsalassa, Lemillä ja Ruokolahdella. Kustannusten tarkastelu keskittyi henkilöstö- ja tilakustannuksiin. Tutkittiin myös, miten sähköinen asiointi ja Eksoten alueen puhelinpalvelujen keskittäminen vaikuttaa edellä mainittuihin kustannuseriin. Tutkimuksen tuloksina havaittiin, että hyvinvointiasemamallin pilotointi ei ole tutkittavilla asemilla merkittävästi vaikuttanut kustannuksiin henkilöstön osalta; tilakustannukset olivat pienentyneet Lemillä ja Ruokolahdella. Laskelmien perusteella muodostettujen tavoitteiden mukaisesti on hyvinvointiasemilla kuitenkin pyrittävä vähintään noin 14 % tai enintään 32 % säästöön henkilöstö- ja tilakustannuksissa pilottivaiheen kustannuksiin verrattuna. Tulevaisuudessa olennaiseksi kustannusten hallinnan edellytykseksi havaittiin työnjaon muuttaminen hoitajavetoisemmaksi ja sähköisten asiointipalvelujen lisääntyvä tarjonta. Sähköisten asioinnin lisääntyvällä käytöllä on mahdollista vähentää hoitohenkilöstön tarvetta kokonaisuudessaan. Sekä sähköisen asioinnin käytön lisäämisellä että puhelinpalvelujen keskittämisellä tulevaisuudessa havaittiin olevan huomattava vaikutus henkilöstöresurssien käyttöön ja edelleen kustannustehokkuuteen.

A Multi-scale Model for Copper Dishing in Chemical-Mechanical Polishing

The present success in the manufacture of multi-layer interconnects in ultra-large-scale integration is largely due to the acceptable planarization capabilities of the chemical-mechanical polishing (CMP) process. In the past decade, copper has emerged as the preferred interconnect material. The greatest challenge in Cu CMP at present is the control of wafer surface non-uniformity at various scales. As the size of a wafer has increased to 300 mm, the wafer-level non-uniformity has assumed critical importance. Moreover, the pattern geometry in each die has become quite complex due to a wide range of feature sizes and multi-level structures. Therefore, it is important to develop a non-uniformity model that integrates wafer-, die- and feature-level variations into a unified, multi-scale dielectric erosion and Cu dishing model. In this paper, a systematic way of characterizing and modeling dishing in the single-step Cu CMP process is presented. The possible causes of dishing at each scale are identified in terms of several geometric and process parameters. The feature-scale pressure calculation based on the step-height at each polishing stage is introduced. The dishing model is based on pad elastic deformation and the evolving pattern geometry, and is integrated with the wafer- and die-level variations. Experimental and analytical means of determining the model parameters are outlined and the model is validated by polishing experiments on patterned wafers. Finally, practical approaches for minimizing Cu dishing are suggested.

A Multi-scale Model for Copper Dishing in Chemical-Mechanical Polishing

The present success in the manufacture of multi-layer interconnects in ultra-large-scale integration is largely due to the acceptable planarization capabilities of the chemical-mechanical polishing (CMP) process. In the past decade, copper has emerged as the preferred interconnect material. The greatest challenge in Cu CMP at present is the control of wafer surface non-uniformity at various scales. As the size of a wafer has increased to 300 mm, the wafer-level non-uniformity has assumed critical importance. Moreover, the pattern geometry in each die has become quite complex due to a wide range of feature sizes and multi-level structures. Therefore, it is important to develop a non-uniformity model that integrates wafer-, die- and feature-level variations into a unified, multi-scale dielectric erosion and Cu dishing model. In this paper, a systematic way of characterizing and modeling dishing in the single-step Cu CMP process is presented. The possible causes of dishing at each scale are identified in terms of several geometric and process parameters. The feature-scale pressure calculation based on the step-height at each polishing stage is introduced. The dishing model is based on pad elastic deformation and the evolving pattern geometry, and is integrated with the wafer- and die-level variations. Experimental and analytical means of determining the model parameters are outlined and the model is validated by polishing experiments on patterned wafers. Finally, practical approaches for minimizing Cu dishing are suggested.

Thermoluminescence, electron paramagnetic resonance and optical absorption in natural and synthetic rhodonite crystals

Thermoluminescence, electron paramagnetic resonance and optical absorption properties of rhodonite, a natural silicate mineral, have been investigated and compared to those of synthetic crystal, pure and doped. The TL peaks grow linearly for radiation dose up to 4 kGy, and then saturate. In all the synthetic samples, 140 and 340 degrees C TL peaks are observed; the difference occurs in their relative intensities, but only 340 degrees C peak grows strongly for high doses. Al(2)O(3) and Al(2)O(3) + CaO-doped synthetic samples presented several decades intenser TL compared to that of synthetic samples doped with other impurities. A heating rate of 4 degrees C/s has been used in all the TL readings. The EPR spectrum of natural rhodonite mineral has only one huge signal around g = 2.0 with width extending from 1,000 to 6,000 G. This is due to Mn dipolar interaction, a fact proved by numerical calculation based on Van Vleck dipolar broadening expression. The optical absorption spectrum is rich in absorption bands in near-UV, visible and near-IR intervals. Several bands in the region from 540 to 340 nm are interpreted as being due to Mn(3+) in distorted octahedral environment. A broad and intense band around 1,040 nm is due to Fe(2+). It decays under heating up to 900 degrees C. At this temperature it is reduced by 80% of its original intensity. The pink, natural rhodonite, heated in air starts becoming black at approximately 600 degrees C.

Micellar properties of surface active ionic liquids: A comparison of 1-hexadecyl-3-methylimidazolium chloride with structurally related cationic surfactants

Ionic liquids, ILs, carrying long-chain alkyl groups are surface active, SAIIs. We investigated the micellar properties of the SAIL 1-hexadecyl-3-methylimidazolium chloride, C(16)MeImCl, and compared the data with 1-hexadecylpyridinium chloride, C(16)PYCl, and benzyl (3-hexadecanoylaminoethyl)dimethylammonium chloride, C(15)AEtBzMe(2)Cl. The properties compared include critical micelle concentration, cmc; thermodynamic parameters of micellization; empirical polarity and water concentrations in the interfacial regions. In the temperature range from 15 to 75 degrees C, the order of cmc in H(2)O and in D(2)O is C(16)PYCl > C(16)MeImCl > C(15)AEtBzMe(2)Cl. The enthalpies of micellization, Delta H(mic)(degrees), were calculated indirectly from by use of the van`t Hoff treatment; directly by isothermal titration calorimetry, ITC. Calculation of the degree of counter-ion dissociation, alpha(mic), from conductivity measurements, by use of Evans equation requires knowledge of the aggregation numbers, N(agg), at different temperatures. We have introduced a reliable method for carrying out this calculation, based on the volume and length of the monomer, and the dependence of N(agg) on temperature. The N(agg) calculated for C(16)PyCl and C(16)MeImCl were corroborated by light scattering measurements. Conductivity- and ITC-based Delta H(mic)(degrees) do not agree; reasons for this discrepancy are discussed. Micelle formation is entropy driven: at all studied temperatures for C(16)MeImCl; only up to 65 degrees C for C(16)PyCl; and up to 55 degrees C for C(15)AEtBzMe(2)Cl. All these data can be rationalized by considering hydrogen-bonding between the head-ions of the monomers in the micellar aggregate. The empirical polarities and concentrations of interfacial water were found to be independent of the nature of the head-group. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Experimental and theoretical studies on the enhanced photoluminescence activity of zinc sulfide with a capping agent

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)