[kand] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG

Permanent URI for this collection

https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/2

Browse

Now showing 1 - 20 of 4601

Usage of Large Language model in Housing Evaluation
(2023-09-10) Tallbacka, Anton; Harjunen, Oskari; Insinööritieteiden korkeakoulu; Harjunen, Oskari
This literature review delves into the role of large language models (LLMs) in property valuation. LLMs have demonstrated significant capabilities in natural language processing, pattern recognition, logical and mathematical reasoning, the use of external tools, and creativity. These abilities open up new possibilities for automating property valuation and related auxiliary tasks. The study presents various applications for LLMs in real estate, ranging from simple listing descriptions to independent valuations. Due to the novelty of the technology, the use of LLMs in the real estate sector has not yet been studied, so the sources used in this work are derived from research in other fields where the capabilities of LLMs have been scientifically evaluated. There are still many challenges associated with the use of LLMs. One key issue is hallucination, where the model produces incorrect or misleading information. This is especially critical in property valuation, where accuracy is of paramount importance. Additionally, although LLMs are capable of handling large amounts of data, their architecture does not allow for the storage of intermediate results, which limits their ability to perform complex tasks. The output of LLMs is sensitive to the data and its formatting. Like other machine learning models, LLMs reflect the data they are trained on, including human biases, which can have significant ethical implications if LLMs are widely implemented in property valuation. The study presents strategies that have been shown to improve performance across various domains. These include fine-tuning, chain-of-thought prompting, and leveraging external AI models and tools. These strategies could be useful in the future development of models for property valuation. It is essential to note that the accuracy of LLMs from the perspective of property valuation has not yet been studied, and there is no standardized test to measure this accuracy. Therefore, it is not yet possible to determine how far the technology is from the accuracy required for real-world implementation. The effectiveness of performance-enhancing strategies from the perspective of property valuation cannot be tested until a standardized test is in place. LLMs have the potential to revolutionize the property valuation industry, but it is still very unclear how and to what extent this technology will be utilized. Future research should focus on creating tests to evaluate the development and effectiveness of this technology. Ethical issues and societal impacts should also be studied before LLMs are widely implemented in property valuation to mitigate potential adverse effects.
Voiman mittaaminen
(2034-06-25) Peltonen, Jaakko; Kiviluoma, Panu; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Tässä kandidaatintutkielmassa on tutkittu voiman luonnetta suureena ja esitelty neljä yleistä voiman mittauksessa käytettyä tekniikkaa, joista venymäliuskojen ja pietsosähköisten materiaalien toimintaperiaatteita on tarkasteltu lähemmin. Lisäksi työssä on kerätty tietoa venymäliuskoihin perustuvien, pietsosähköisten, optisten ja kapasitiivisten anturien rajoituksista ja eduista, sekä kehityksen suunnasta näissä tekniikoissa. Lähteinä on käytetty kiinteän aineen mekaniikan ja anturitekniikan kirjoja, tieteellisiä artikkeleita, voima-antureiden valmistajien verkkosivuja ja verkkoaineistoja.
Fractionation of Non-Wood Lignocellulosic Biomass
(2024-05-01) Duisenov, Alisher; Langhans, Marike; Kemiantekniikan korkeakoulu; Hummel, Michael
Lignocellulosic biomass is segregated into cellulose, hemicellulose, and lignin via a group of treatment methods referred to as fractionation. These components would then allow for production of valuable biofuels and materials; however, as it stands, the current process design for the treatment of biomass is such that a part of it is disposed of, which is wasteful and harmful for the environment. Not only that, a large part of the global biomaterial and biofuel industry has not been taking advantage of non-wood materials, choosing to rely mainly on wood resources instead. Nevertheless, recently, a considerable amount of research has been conducted on the topic of sustainable non-wood biomass fractionation. This literature review will examine four researched methods on this topic.
Metoder för bedömning av översvämningsrisk för dagvatten i Finland
(2024-04-22) Kauranen, Kira; Banafa, Thomas; Insinööritieteiden korkeakoulu; Salo, Heidi
Det här kandidatarbetet behandlar metoder för att bedöma översvämningsrisker för dagvatten. Arbetet är begränsat till Finland och till metoder som redan har använts. Dessutom behandlar arbetet bara de vanligaste metoderna. Forskningsfrågor som behandlas i arbetet är: vilka är de vanligaste metoderna för att bedöma riskerna för dagvattenöversvämningar i Finland, hur har de olika metoderna använts, samt vilka är de olika metodernas styrkor och svagheter. Kandidatarbetet är en litteraturstudie. I Finland förekommer det årligen dagvattenöversvämningar som orsakar skador. Problem som en dagvattenöversvämning kan orsaka är bland annat störningar i trafik, överbelastade dagvattenavlopp, störningar i vattenförsörjning och elnätverk. De vanligaste metoderna för att bedöma riskerna för dagvattenöversvämningar i Finland är erfarenhetsbaserade metoder och geodatamodellering. Erfarenhetsbaserade metoder går ut på att samla data om dagvattenöversvämningar som har hänt. Geodatamodellering går ut på att med hjälp av geodata göra modeller som kommer fram till områden med potentiell dagvattenöversvämningsrisk. De olika metoderna har använts bland annat i kommunernas preliminära bedömning av dagvattenöversvämningsrisker. Data för erfarenhetsbaserade metoder samlades bland annat i Helsingfors och Åbo med en frågeenkät, där valda personer och institutioner frågades om inträffade dagvattenöversvämningar. Ett annat sätt att samla data användes i till exempel Helsingfors, Nurmijärvi och Tavastehus där data samlades från räddningsverkets databas PRONTO. För geodatamodelleringen användes något geografiskt informationssystem (GIS) eller program specialiserade för dagvattenmodeller. I flera städer kombinerades de olika metoderna för att få mera exakta resultat. Styrkor med erfarenhetsbaserade metoder är att de kräver lite data och de baserar sig på något som redan har hänt. Om inget i systemet ändrar, till exempel i markanvändningen eller regnmängderna, kan man anse att det på områden där det varit en översvämning finns en risk för en översvämning i framtiden. Svagheter med erfarenhetsbaserade metoder är att det är svårt att ta i beaktande förändringar i till exempel markanvändningen eller klimatet. Styrkor för geodatamodeller är att de kan ta i beaktande förändringar i klimat eller markanvändning. Svagheter är att det kräver mycket data och modeller, och att resultatet beror på noggrannheten av data som används. Både geodatamodellerings och erfarenhetsbaserademetoders pålitlighet beror på korrektheten av data som används. Kombination av olika metoder ger de bästa resultaten då de olika metoderna kan användas för att kalibrera och validierad varandra.
Optimering av hamnanlöp för containerfartyg
(2024-04-29) Örn, Robert; Romanoff, Jani; Insinööritieteiden korkeakoulu; Mikkola, Tommi
Världsekonomin påverkas i hög grad av sjötransporten. Hamnanlöp anger knutpunkten för den logistiska kedjan mellan land och hav. Utöver det medför globala frakten stora växthusgasutsläpp. För att minska påverkan på klimatförändringen har industriomfattande målsättningar införts av International Maritime Organisation. Målsättningarna har sporrat till utveckling. Ett utvecklingsområde är optimering av hamnanlöp. Optimeringen effektiverar hamnanlöpet. Därtill möjliggör optimeringen precis-i-tid-hamnankomst, vilket reducerar bränsleförbrukning. Detta kandidatarbete är en litteraturstudie om optimering av hamnanlöp för containerfartyg. Syftet med arbetet är att sammanfatta centrala processer i ett optimerat hamnanlöp och aktörerna det involverar samt att identifiera faktorer som möjliggör precis-i-tid-hamnankomst. Arbetets syfte är också att studera miljöpåverkan av precis-i-tid-hamnankomst för containerfartyg. För att stöda syftet betraktar arbetet användningen av Maritime Single Window för att effektivera kommunikationen inom hamnanlöp och möjliggöra precis-i-tid-hamnankomst. Arbetet identifierade 5 centrala processer inom den operativa delen i ett optimerat hamnanlöp. Processerna utfördes i kronologisk ordning med tydlig kommunikation. Kommunikationen baserar sig på ett estimerat-begärt-planerat-egentligt-system. Systemet medför entydig uppfattning mellan aktörer och möjliggör precis-i-tid-hamnankomst. Kommunikationsproblem inom hamnanlöp minskas via MSW-systemets informationsbegränsning och kommunikationsmetod. MSW-systemets skalbarhet påpekar möjlighet till användning för precis-i-tid-hamnankomst. Containerfartygs reducerade utsläpp på grund av precis-i-tid-hamnankomst varierar mellan containerterminaler. Ju tidigare fartygshastigheten kan påverkas under färden desto större inverkan på bränsleförbrukningen medför det. Specifika containerfartygsklasser medför större total reducering av bränsleförbrukning vid precis-i-tid-hamnankomst. Detta resulterar till att strategisk införing av industriomfattande precis-i-tid hamnankomst medför större miljöpåverkan. Alla studier om precis-i-tid-hamnankomst som arbetet betraktar visar reducerad bränsleförbrukning eller reducerade utsläpp.
Techno-economic feasibility analysis of different hydrogen transportation methods in Finland
(2024-04-22) Laurén, Albin; Moradpoor, Iraj; Insinööritieteiden korkeakoulu; Alanne, Kari
This thesis explores the potential hydrogen landscape in Finland, with a primary focus on evaluating the technical and economic feasibility of hydrogen transportation methods. The study investigates key projects such as the South-East Finland Hydrogen Valley, Bothnian Bay Hydrogen Valley, Nordic-Baltic Hydrogen Corridor, and Baltic Sea Hydrogen Collector, assessing their infrastructure requirements, environmental impact, safety considerations, and technological maturity. The thesis conducts a comparative analysis of different methods for hydrogen transportation, including pipelines, shipping, trucking, and rail freight. Various energy carriers for hydrogen, such as gaseous and liquid hydrogen, liquid organic hydrogen carriers, ammonia, and metal hydrides, are also assessed. Furthermore, a comparison between hydrogen pipelines and high voltage direct current lines is made. The findings suggest that there will not be a single dominating technology or method of transportation. Instead, different scenarios require different methods. Gaseous hydrogen pipelines were the most cost-effective method of transportation for most high demand and long-distance scenarios, additionally hydrogen pipelines are the most environmentally friendly. The alternative hydrogen carriers, including liquid hydrogen, LOHCs, and ammonia, demonstrated cost-effectiveness in trucking and shipping due to their higher energy density compared to gaseous hydrogen. Trucking emerged as the most cost-effective mode of transport in low-demand scenarios, while shipping proved most feasible for extreme distances or overseas scenarios. Overall, this thesis provides valuable insights into the potential of hydrogen transportation projects in Finland, paving the way for a more sustainable future and economic growth.
Rotating detonation -moottorin toimintaperiaate
(2024-05-16) Riihinen, Matias; Kuuva, Markku; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Rakettimoottorit ovat reaktiomoottoreita, jotka muuntavat polttoaineiseen ja hapettimeen sidotun kemiallisen energian liike-energiaksi. Työntövoiman tuottamiseksi ne hyödyntävät palamisreaktiossa syntyviä kuumia kaasuja, jotka laajetessaan kiihtyvät ja tuottavat voimaa Newtonin kolmannen lain mukaisesti. Rakettimoottorien kehitys on hidastunut merkittävästi, sillä nykyiset moottorit alkavat lähestyä niiden termodynaamisen hyötysuhteen teoreettista ylärajaa. Uudet innovaatiot vaatisivat mittavia investointeja, eivätkä ne välttämättä parantaisi moottorien suorituskykyä riittävästi perustelemaan investointeja. Rakettimoottorit, kuten muut polttomoottorit ovat tähän asti perustuneet palamisreaktioon, joka etenee alle ympäröivän aineen äänen nopeuden. Rotating detonation engine -moottori (RDE) perustuu palamisreaktioon, joka etenee yli ympäröivän aineen äänen nopeuden. Tällaista palamisreaktiota kutsutaan räjähdysreaktioksi. Räjähdykseen perustuva palamisreaktio yltää korkeampaan hyötysuhteeseen hitaaseen palamisreaktioon verrattuna. Tämän vuoksi RDE-moottorin uskotaan tuovan merkittäviä etuja verrattuna perinteisiin rakettimoottoreihin. RDE-moottori koostuu renkaan muotoisesta (annulaarisesta) polttokammiosta, johon syötetään hapetinta ja polttoainetta pienten injektoreiden kautta. Polttoaine ja hapetin käyvät läpi räjähdysmäisen palamisreaktion, joka kiertää polttokammiota ympäri niin kauan kuin polttoainetta ja hapetinta syötetään. RDE-moottori ei sisällä lainkaan liikkuvia osia, mikä tekee sen valmistamisesta yksinkertaista perinteiseen rakettimoottoriin verrattuna. Tämän kandidaatintyön tavoitteena on esitellä RDE-moottorin toimintaperiaate ja rakenne sekä vertailla sitä perinteiseen nestmäisiä polttoaineita käyttäviin rakettimoottoreihin. Työn alussa käydään läpi yleistä työntövoiman ja rakettimoottorin toimintaperiaatetta. Tämän jälkeen esitellään perinteisen rakettimoottorin sekä RDE-moottorin keskeiset komponentit ja toimintaperiaate. Lopussa vertaillaan moottorien suorituskykyjä. Työn lähteinä on käytetty tutkimusartikkeleita, alan teoksia, NASA:n arkistoja, valmistajien teknisia dokumentteja sekä moottoreita valmistaneiden insinöörien omia muistiinpanoja.
Carbon Utilization Technologies Through Energy and Cost Viewpoints
(2024-04-28) Ekman, Kevin; Ahmandi, Farzin; Insinööritieteiden korkeakoulu; Alanne, Kari
Climate change has caused an urgent search for innovative solutions to reduce greenhouse gas emissions. Carbon capture and utilization (CCU) technologies have emerged as promising strategies to address this challenge. This thesis investigates the potential of CCU in Finland and Sweden, two nations with ambitious net-zero targets. Focusing on renewable urea, e-methanol, and plastics production, the study examines traditional production methods, their renewable counterpart utilizing captured carbon, and the market dynamic for each technology. Although CCU technologies are in a developing stage, they offer substantial opportunities to contribute to the mitigation of climate change. The analysis reveals that methanol holds promise as a viable CCU product due to its growing market demand and existing policies favouring renewable alternatives, particularly in sectors like marine transportation. Additionally, plastics show potential for long-term carbon storage, albeit with higher production costs and resource intensity. While hurdles such as high initial costs and expensive processes still pose a challenge, further research, policy support, and decreasing feedstock prices could facilitate the mainstream adoption of CCU technologies in a near future.
Strukturell hållfasthetsövervakning av fartygsskrov
(2025-05-14) Lundström, Max; Remes, Heikki; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Med över 80 % av världens handel som transporteras med fartyg är det kritiskt att bevara deras strukturella integritet. I dagens läge utförs intervallbaserade inspektioner för att övervaka och underhålla fartygen. Dessa är både kostsamma och tidskrävande då fartygen måste tas ur drift. Kandidatarbetets syfte är att, genom en litteraturstudie, undersöka användningen av strukturell hållfasthetsövervakning (SHM) för fartygskrov. Arbetet motiveras av behovet att minska underhållskostnaderna och bristen på liknande översikter. SHM-system kan erbjuda en mer kostnadseffektiv metod för övervakning av skrovet. SHM innebär att information om fartygens miljö, drift och belastningar samlas in för att beräkna fartygens respons. Fartygens respons innefattar deras rörelser, deformationer och andra fysiska förändringar som reaktion mot de krafter fartygen utsätts för. Arbetet inleder med att undersöka skador på skrovet som påverkar dess hållfasthet. Dessa innefattar korrosion, sprickor, deformation och utmattning. SHM-system byggs upp av sensornätverk och avancerade databehandlingsprogram. Arbetet behandlar funktionsprincipen bakom SHM-system för att sedan gå djupare in på vilka sensortekniker som används. SHM-system delas in i aktiva och passiva beroende på vad för sensorer som används. Aktiva och passiva sensortekniker innefattar vibrationssensorer, akustiska emissionssensorer, belastningssensorer och radiofrekvensbaserade sensorer. Även databehandlingsprogram utreds med fokus på neuronnätverk och digital tvilling som metoder för effektiv databehandling. Slutligen förs en diskussion om SHM-teknikens genomförbarhet, konkurrenskraft och hinder. På basis av undersökningen kommer arbetet fram till att strukturell hållfasthetsövervakning spelar en avgörande roll i fartygsutvecklingen. SHM-system möjliggör effektivt underhåll och säkrare drift av fartyg. Genom att övervaka fartygen i realtid kan skador upptäckas och ackumulerad utmattning beräknas mera precist. Fartygens förväntade livslängd ökar samtidigt som osäkerheten kring beräkningarna minskar. Flera metoder och tekniker utvecklas inom SHM-system med varierande fördelar. Genom en kombination av dessa metoder kan ett tillförlitligt SHM-system utvecklas. Trots SHM-systemens potential måste dock flera hinder övervinnas och rekommendationer ges om vidare forskning. Systemens konkurrens, genomförbarhet, kostnad och säkerhet är exempel på hinder som belyses i arbetet.
Synthesizerns funktion och exempel på ljudsyntes
(2024-04-16) Stenqvist, Atte; Kiviluoma, Panu; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Synthesizern är ett musikinstrument, är utrustad med en stor mängd justerbara parametrar ämnade för att ställa in ljudets klangfärg. För att kunna behärska synthesizern behövs därför utförlig kunskap om dess funktion. Detta kandidatarbete är formulerat som en handbok för användning av synthesizern. Arbetet innehåller en litteraturstudie om synthesizerns funktion och en empirisk forskning om ljudsyntes, där innehållet i litteraturstudien tillämpas och demonstreras. Ljud åstadkoms av longitudinella vibrationer i luft och som kallas ljudvågor. För tonala ljud är ljudvågens periodicitet central, vilket leder till att ljudet innehåller starka frekvenser inom den harmoniska serien. I synthesizern skapas tonala ljud med en oscillator, som skapar en periodisk elektrisk signal, vars vågform är den samma som dess resulterande ljudvåg. Den elektriska signalen i synthesizern kan vidare behandlas med bland annat filter och kuvert. Beroende på hur synthesizerns komponenter är kopplade med varandra kan ljudsignalen omformas med hjälp av olika syntesmetoder. I arbetets empiriska forskning strävades det till att replikera akustiska ljud med en synthesizer. I testerna demonstrerades bland annat hur ett harmoniskt innehåll kan replikeras med en oscillator och hur det oharmoniska innehållet kan replikeras med ett kamfilter och en brusgenerator. Forskningen visade att replikering av akustiska ljud är möjligt, men kräver tid och kunskap av synthesizerns användare. Kandidatarbetet ger en bra utgångspunkt för läsaren att använda synthesizerns tekniska funktioner. För att behärska dessa på en hög nivå behövs ytterligare träning på egen hand med en synthesizer.
Koneälyn käyttö materiaalitekniikassa
(2024-04-21) Salo, Elias; Virkkunen, Iikka; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Korkean entropian metalliseokset ovat herättäneet laajaa kiinnostusta viime vuosina niiden potentiaalin vuoksi materiaalitekniikan sovelluksissa. Näiden seosten ainutlaatuiset mekaaniset ja termodynaamiset ominaisuudet tarjoavat mahdollisuuden kehittää kestävämpiä ja tehokkaampia materiaaleja erilaisiin teknologisiin sovelluksiin. Kuitenkin näiden monimutkaisten materiaalien suunnitteluun liittyy haasteita, joita perinteiset menetelmät eivät pysty ratkaisemaan tehokkaasti. Siksi koneälyn käyttö materiaalien suunnittelussa on noussut esiin lupaavana lähestymistapana, jonka avulla voidaan käsitellä suurta datamäärää ja tunnistaa monimutkaisia rakenteita ja yhteyksiä, joita perinteiset menetelmät eivät pysty havaitsemaan. Tämän työn tavoitteena oli tutkia koneälyn, erityisesti syväoppimisen, soveltuvuutta materiaalitekniikan haasteisiin. Syväoppimisen soveltuvuutta tarkasteltiin monesta näkökulmasta. Työssä käytiin läpi korkean entropian metalliseosten faasinmuodostumisen, mikrorakenteen ja ominaisuuksien ennustaminen, sekä käänteinen materiaalin suunnittelu. Tutkimuksen päätulokset osoittivat, että syväoppiminen tarjoaa tehokkaan tavan ennustaa korkean entropian metalliseosten faasimuodostumisia, mikrorakenteita ja mekaanisia ominaisuuksia. Syvien neuroverkkojen kyky käsitellä suuria datamääriä ja löytää monimutkaisia yhteyksiä datan sisällä osoittautui lupaavaksi. Lisäksi generatiivisten mallien käytön todettiin mahdollistavan uusien materiaalien nopeamman kehittämisen ja kustannustehokkaamman suunnitteluprosessin.
Vakavuuteen liittyvä ohjeistus epäsuotuisten sääolosuhteiden välttämiseksi
(2024-04-21) Niemitalo, Juho; Ruponen, Pekka; Insinööritieteiden korkeakoulu; Mikkola, Tommi
Tämä kirjallisuustutkimus käsittelee kansainvälisen merenkulkujärjestön (IMO:n) tekemiä ohjeistuksia aluksen vakavuuden kannalta vaarallisista olosuhteista. Ohjeistukset koostuvat neljästä eri vaarallisesta tilanteesta, johon alus voi joutua. Kaikki olosuhteet johtuvat aallokon vaikutuksesta aluksen vakavuuteen. Monesti tilanteet ovat myös sellaisia, ettei aluksen ohjaaja havaitse, että kyseessä on vaarallinen olosuhde. Tämä johtuu siitä. että vaaratilanne johtuu aluksen omasta käyttäytymisestä, kuten keinunnan ominaistaajuudesta, yhdistettynä aallokkoon. Aluksen tahaton kääntyminen voi tapahtua, kun myötäisessä aallokossa alus rupeaa ratsastamaan aallolla ja aluksen hallittavuus heikkenee. Tämä kuitenkin koskee enimmäkseen pienempiä aluksia. Ilmiön voi myös helposti välttää hidastamalla nopeutta ja kääntämällä kurssia pois myötäaallokosta. Vakavuuden menettäminen aallon harjalla johtuu siitä, että aluksen vesiviivan pinta-ala on aallon harjalla pienin ja tämä nostaa uppouman painopistettä. Sen seurauksena vakavuusmomenttivarsi pienenee ja alus voi menettää vakavuuden. Jotta alus voi menettää vakavuuden, tulee sen olla riittävän kauan aallon harjalla. Tämän takia se tapahtuu myötäaallokossa ja koskee vain pienempiä aluksia. Vaaratilanteen voi välttää hidastamalla nopeutta tai ja kääntämällä kurssia pois myötäaallokosta. Aluksen raju keinunta sivuaallokossa syntyy, kun aallokon taajuus vastaa aluksen ominaistaajuutta. Tämän takia kaikilla aluksilla on riski rajuun keinuntaan sivuaallokossa. Onneksi aluksiin on mahdollista saada erilaisia teknisiä ratkaisuja, joilla voi vaikuttaa aluksen keinuntaan tai ominaistaajuuteen. Rajun keinunnan voi myös välttää kääntämällä kurssin pois sivuaallokosta. Keinunnan parametrinen resonanssi syntyy, kun vasta- tai myötäaallokossa aluksen vakavuusmomenttivarsi muutokset aiheuttavat, että alus yrittää oikaista itseään liikaa ja näin ollen pahentaa aluksen keinuntaa jokaisen aallon kohdalla. Riski keinunnan parametriseen resonanssiin on isompi virtaviivaisemmilla aluksilla ja teknisillä ratkaisuilla voi pienentää riskiä. Tämän lisäksi keinunnan parametrisen resonanssin voi välttää kääntämällä kurssia sivuaallokon suuntaan ja muuttamalla nopeutta.
How could alternative cement binders contribute to decarbonizing the cement industry: A literature review focusing on emissions, energy, cost, and market share.
(2024-05-10) Kamppinen, Kristoffer; Ahmadi, Farzin; Insinööritieteiden korkeakoulu; Alanne, Kari
The cement industry is responsible for up to 8% of the global anthropogenic carbon dioxide emissions. As more nations and governments are taking action to combat climate change, pressure has been put on the cement industry to drastically lower the extensive greenhouse gas emissions annually emitted. The use of alternative cement binders as a substitute for traditional Portland cement has emerged as a potential solution to this challenge. As most of the emissions from cement production are derived from fossil fuel combustion and decarbonization of limestone, decreasing the fuel demand and lowering the amount of limestone are effective ways of minimizing emissions. In a nutshell, that is what most alternative cement binders focuses on. Belite-rich cements are production wise similar to Portland cement but uses less limestone and a lower kiln temperature. This results in lower energy requirements and a CO2 reduction of approximately 10%. But due to the slow strengthening process of belite-rich cements, they are not widely implemented. Calcium sulfoaluminate and belite-ye’elimite-ferrite cements, on the other hand, replace a larger amount of limestone with other minerals, such as, bauxite to further reduce CO2 emissions. Additionally, this creates a faster setting cement which could be more widely implemented, but the expensive raw materials is the limiting factor. Solidia cement is more energy efficient than traditional Portland cement and uses a unique curing technology, that permanently binds CO2 into the cement. This creates a cement with extremely low carbon emissions. But due to the unique curing process, Solidia cement is only suitable for precast concrete, which covers one third of the cement market. Lastly, Celitement® uses a completely unique production process to synthesize the hydration phase responsible for strength in Portland cement. Thereby, Celitement has substantially lower raw material emissions. Additionally, the production process is considered to be fully electrifiable, resulting in zero fuel emission if renewable energy sources are used. For the most promising alternative cement binders, cost and product development pose the largest challenges. Further research and testing could lower the cost of the binders, while making the products more mature for market implementation.
Ekologisk hållbarhet i generalplanläggningen
(2024-04-25) Svedman, Esther; Ilmavirta, Tuomas; Insinööritieteiden korkeakoulu; Ilmavirta, Tuomas
Ekologisk hållbarhet syftar till allt som berör jordens ekosystem, såsom biologisk mångfald, klimatförändring, ekosystemtjänster, markanvändning samt vatten-, luft- och landkvalitet. Genom främjande av den ekologiska hållbarheten i markanvändningsplaneringen kan städer anpassas för klimatförändringens framtida effekter samtidigt som klimatförändringen kan motverkas. Energiindustrin står för den största andelen växthusgasutsläpp i Finland och trafiksektorn är den största utsläppskällan. Skogsområden utgör den största kolsänkan, till följd av vilket markanvändningssektorn länge har setts som en nettosänka. I generalplanläggningen kan den ekologiska hållbarheten främjas genom en tät och blandad stadsstruktur, främjande av hållbara transportmedel och bevarande av grönområden. I detta kandidatarbete analyseras och presenteras hur den ekologiska hållbarheten beaktats i Vasas generalplanläggning och nuvarande stadsstrategi. De generalplaner som undersöks är Vasa generalplan 2030 samt delgeneralplanerna för Vasklot och Långskogen. Vasas generalplaner strävar i huvudsak efter låga koldioxidutsläpp och att bevara den biologiska mångfalden, fastän det inte uttryckligen är utskrivet i generalplanernas planbeskrivningar. Det finns tydliga skillnader i de undersökta planernas målsättningar och kunskapsunderlag till följd av att de är från olika årtionden. Vasa generalplan 2030 och stadens nuvarande stadsstrategi Nordens energihuvudstad är i viss mån motstridiga, i synnerhet gällande strävan efter koldioxidneutralitet. Dessutom förekommer motstridigheter mellan Vasa stads ekonomiska mål och främjandet av ekologisk hållbarhet.
Visuaalinen viestintä kaupunkikehittämisen välineenä Turun Tiedepuistossa
(2024-05-06) Mitikka, Paula; Kuoppa, Jenni; Insinööritieteiden korkeakoulu; Ilmavirta, Tuomas
Realistiset ja houkuttelevat havainnekuvat ovat nykyään merkittävässä roolissa kaupunkikehittämisen hankkeissa. Samalla kun suunnitelman havainnekuvissa tuotetaan visiota tulevasta kaupunkitilasta, tämä esitetty kuvasto vaikuttaa aktiivisesti myös siihen, millaista fyysistä ja sosiaalista ympäristöä kohteessa pidetään uskottavana ja tavoiteltavana. Tällainen suunnitelman kuvastoa vakiinnuttava visuaalinen viestintä on tärkeässä osassa myös tiedepuistojen ja innovaatioalueiden kehittämishankkeissa, jossa kuvastoihin sisällytetään erilaisia taloudelliseen kasvuun ja elinvoimaan liittyviä symboleita. Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan visuaalisia kuvastoja kaupunkikehittämisen välineenä Turun Tiedepuiston kontekstissa. Hankkeen havainnekuvia tarkastellaan visuaalisella sisällönanalyysilla, ja aineistosta havaittuja piirteitä vertaillaan Turun kaupungin Tiedepuistolle asettamiin tavoitteisiin. Työssä pyritään selvittämään, millaisia arvoja visualisoinneilla tässä kohteessa välitetään ja miten nämä voivat vaikuttaa kaupunkitilaan tulevaisuudessa. Turun Tiedepuiston suunnitteluaineistoon kuuluvat havainnekuvat ovat analyysin perusteella samankaltaisia kuin aiemmassa tutkimuksessa tarkastellut kohteet. Kuvastossa esitetty kaupunkitila vastaa vallitsevaa urbaanin elämän ihannetta ja kaupunkilaiset kuvataan homogeenisena sosiaalisena ryhmänä. Viestintä vaikuttaa tavoittelevan ensisijaisesti taloudellista kasvua ja investointeja, ja kaupunkielämän ristiriidat on rajattu kuvauksen ulkopuolelle.
Mapping device licensing business rules to business logic
(2024-05-15) Salminiitty, Venla; Ala-Laurinaho, Riku; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Software licensing is a part of everyday life. There is a wide range of products combining software and hardware, like lighting and cars. However, there is a problem with how software licensing should be implemented in a robust, efficient, and usable way. In addition, compliance with business rules is also needed to make the combination of hardware and software work. This thesis analyses real-world business rules that are relevant when implementing licensing in a physical device. The aim is to find methods and tools to analyze business rules and to present how they translate into business logic. This is achieved by doing a literature review and a case study that covers lighting systems, electric vehicles, and audio devices. The literature study shows that published research on device licensing does not exist and literature on device licensing subsidiary topics appears to be outdated. The case study was done to gather more information on device licensing since there was not enough available information for the literature study. Some similarities in device licensing business rules in Audi, Philips Hue and Neural DSP products were found in the case study. All implemented business rules were not identical, which could depend on the products belonging to different categories. The literature study and case study indicate that the knowledge about business rules exist in the companies implementing them. It is unclear how the companies have gathered information on the business rules. The results are a summary of methods for business rule analysis, examples obtained from case studies and some analysis in the form of design diagrams. The design diagrams are based on analyzing the products in the case studies. Findings in the literature review confirm that no research has been made on business rules used in device licensing. Discussion highlights applicable and inapt pairings for business rules and license models. Thoughts are shared about both the case studies and observations made by some leading licensing vendors. Companies who want to create products with device licensing would benefit from more future research on the topic.
Resilient Maritime Systems in Extreme Environments
(2024-05-06) Björkgren, Oskar; Valdez Banda, Osiris; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Global warming is heating the planet, causing the Arctic ice to melt, and making the area more accessible for different industries. The Arctic presents unique opportunities for shipping, natural resources industry, tourism and fishing. However, even though the area has become easier to navigate, compared to a few decades ago, the environment remains challenging. The ice and freezing temperature put strains on ships, equipment and people onboard the vessels. Lack of infrastructure and poor connectivity to the rest of the world are some additional challenges facing Arctic maritime system. With the growing interest in the Arctic for industry, the need for safer systems for Arctic navigation becomes increasingly vital. To address this issue of safety, researchers have looked to resilience theory for improvements. System resilience is a fundamental facet of safe systems, that promotes system preparedness in the face of disruptions. This thesis is a literature review that discusses the challenges in Arctic navigation, resilience operations and some methodologies proposed for increasing resilience and safety for Arctic maritime systems.
Användning av artificiell intelligens inom maskindesign
(2024-05-09) Jungar, Martin; Jaakma, Kaur; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Artificiell intelligens (AI) används redan inom maskindesign och utvecklingen inom området pågår hela tiden. Kandidatarbetet behandlar artificiell intelligens inom maskindesign. Det här görs genom en litteraturstudie samt genom ett exempel med generativ design. I kandidatarbetet presenteras olika AI-verktyg som används inom maskindesign och vilka för- och nackdelar de har. Kandidatarbetets område avgränsas att gälla enbart systemnivådesign- och detaljdesignskedet i maskindesignprocessen för att göra informationen mera fokuserad. Generativ design är en metod där AI med hjälp av restriktioner och villkor från användaren kan tillverka ett flertal olika modeller. Generativ design är ett av kandidatarbetets mest centrala begrepp och i kandidatarbetet utförs ett exempel med generativ design. I exemplet används Autodesk Fusion 360 och generativ design för att skapa sex olika modeller med tre olika produktionsmetoder. Resultatet var lyckat eftersom de skapade modellerna uppfyllde de villkor och restriktioner som angetts. Generativ design är därmed användbart och en fungerande metod och kan användas för att öka effektiviteten och innovationen inom maskindesign. Trots det här finns det problem som t.ex. tillverkningssvårigheter, kostnader och brist på möjlighet att editera de uppkomna modellerna. Andra viktiga AI-verktyg som presenteras är designassistent, KBE, 2D till 3D och AI i simuleringar. Gemensamt för dessa är att de bidrar till en mera effektiv designprocess. För- och nackdelar med att använda AI inom maskindesign presenteras och sammanställs i en SWOT-analys i tabellform. Slutsatsen är att AI har många fördelar och kan effektivera designprocesser och bidra till innovationer. Även om AI bidrar med många positiva effekter kan det också uppstå problem. Problemen är ofta relaterade till data och kan till exempel bero på felaktiga data. AI-modeller som tränats med felaktiga data kan ge upphov till felaktiga resultat och i värsta fall orsaka till exempel farliga maskiner.
Transient torsional vibration analysis in arctic maritime propulsion systems
(2024-05-09) Häggman, Oliver; Laine, Sampo; Insinööritieteiden korkeakoulu; Viitala, Raine
Azimuth thrusters are widely used in maritime vessels, especially those operating in Arctic waters. These thrusters increase maneuverability, which is critical in harsh Arctic environments. However, component failures have been found in the thrusters. A common source of failure is torsional vibrations. Studying torsional vibrations through simulations is more cost-efficient and less laborious than measuring the vibrations in full-scale thrusters with sensors. In this thesis, transient torsional vibrations are simulated in a small-scale Azimuth thruster test bench. A simulation model is established using a finite number of lumped inertia elements. The model is represented mathematically in discrete-time state-space form. Simulations are conducted for a step, an impulse, and an ice-load excitations. The simulated torque response is compared with measurements from previous research. The simulated torque responses show similar trends to the measured responses. However, some differences are noteworthy. The simulated torque for all three excitations has a negative DC offset. In addition, the amplitude of the simulated responses is lower and decays faster. Possible reasons for this are incorrect damping parameters in the model and different controller parameters compared to the experiments. The highest amplitude peak in the frequency spectrum of the simulated torque response corresponds with measurements. However, two amplitude peaks are missing in the impulse response and one in the step response. This indicates that the simulation model might be more damped than the test bench. The simulated torque responses seem to correspond quite well with the measurements. Similar differences are seen for all three excitations, with an exception in the Fourier analysis. This indicates that the model is precise and has the potential to be tuned for better accuracy. Future research could be to optimize the damping parameters to see if they improve the prediction capability of the model.
Ellagringsteknik i nutid: en jämförelse och analys av tekniken
(2024-05-06) Bergström, Wilhelm; Holmberg, Henrik; Insinööritieteiden korkeakoulu; Alanne, Kari
Världen håller på att övergå till ren och förnybar energiproduktion i allt snabbare takt. Förnybar elproduktion som vind och solkraft är mycket varierande vilket leder till en skillnad mellan tillgången och efterfrågan. En lösning till detta problem är att lagra överflödig energi för användning då energibehovet är stort. Krav som ställs på ellagringsteknik är hög lagringskapacitet, lång livstid, snabb reaktionsförmåga, stabilitet, pålitlighet och kostnadseffektivitet. Därtill måste kompatibilitet med elnätet uppnås för att kunna implementera tekniken i stor skala. Utmaningar som ellagringsteknik står in för är brist på referenser och teknik demonstrerad i verkliga omständigheter. Därtill är kostnader höga och risktagandet inom branschen lågt. Flera pilotprojekt måste genomföras och teknikens utveckling måste nå en nivå där det är lönsamt att konstruera ellagringssystem. Det finns flera typer av ellagringssystem som kan kombineras och implementeras för att uppnå en utsläppsneutral elproduktion. Detta kandidatarbetets syfte är att presentera de olika varianterna av ellagringsteknik och jämföra dessa sinsemellan på basis av tekniska aspekter och mognadsnivå. I arbetet presenteras mekaniska, elektrokemiska, kemiska, elektriska och termiska ellagringssystem. Av ellagringssystemen uppfyller ett väteellagringssystem hög lagringskapacitet, hög producerad effekt och snabb reaktionsförmåga. Andra lovande system är ackumulatorer eller en kombination av flera system för att uppnå hög lagringskapacitet, hög producerad effekt och snabb reaktionsförmåga. Själva ellagringstekniken är i dagens läge rätt välutvecklad och en hel del projekt för att bygga lagringssystem är på gång. Flera pilotprojekt krävs dock för att demonstrera ellagingsteknikens potential, förmåga och kostnadseffektivitet.

Browse

Recent Submissions