A variation on a numerical model of the motor protein myosin V presentedin a paper by Craig and Linke (2009) is developed. An alternative potential is proposed. All aspects of the model development arederived in detail and tested. Two model tests are created and used toconfirm the correctness of the developed model. A simulation demonstratesthat the developed model is able to produce a myosin V step. Adidactical transposition is presented in the form of a compendium, in which a numerical model of myosin V by Craig and Linke (2009) isdescribed. The didactical transposition is developed using a methodologyof didactical engineering. The didactical study indicated thatthe content was well recieved by the target group of eight individualsin respect to the scientific complexity and that it evokes motivation forlearning. The study also indicated that unsuccessful areas of the didacticaltransposition existed. / En variation av en numerisk modell av motorproteinet myosin V presenteradav Craig och Linke (2009) utvecklas. En alternativ potential föreslås. Alla aspekter av modellutvecklingen härleds i detalj och testas.Två modelltester skapas och används för att bekräfta riktigheteni den utvecklade modellen. En simulering demonstrerar att myosin Vkan ta ett steg i den utvecklade modellen.En didaktisk transposition presenteras i form av ett kompendium,där en numerisk modell av myosin V av Craig och Linke (2009) beskrivs.Metodologiskt utvecklas den didaktiska transpositionen medhjälp av didaktisk ingenjörskonst. Den didaktiska studien indikeradeatt innehållet togs emot väl av målgruppen bestående av åtta personeri hänseende till vetenskaplig komplexitet och att det väckte motivationför lärande. Studien indikerade även att misslyckade områden av dendidaktiska transpositionen förekom.

Virtual Commissioning (VC) enables simulation of the combined work of mechanical, electrical, robot andautomation engineers prior to commissioning of the real production equipment. Hence, testing of areaslike collisions, PLC and robot code can be performed in risk free virtual environments and thus, errorscan be detected and corrected early in the development phase of the production equipment. Effectively,both the time and the cost of commissioning will decrease significantly. In addition, advantages likeoperator training, increased knowledge about the equipment, a more mature and optimized system priorto installation is enabled. Nowadays, the commissioning phase of a production system accounts for 25%of the total project time and research has shown that VC can decrease the commissioning time with upto 75%.However, despite all advantages and existing solutions that enables VC, it is not a standard amongmanufacturing companies nor production equipment providers to use VC today. Therefore, we wantedto investigate why VC is not a standard today.There are many barriers and challenges that must be solved prior to successful implementation of VC. Aglobal survey concerning simulation concluded that eight fields of action must be addressed in order tofacilitate the use of simulation. These eight fields address barriers and challenges and they are assumedto apply for VC too. The fields are categorized into four technical and four non-technical fields of action.The technical concerns: model re-use, modeling efficiency, integration and usability. The non-technicalconcerns: work-flow, education, acceptance and collaboration.The purpose of this project is to investigate barriers that prevent VC from becoming widely used inthe industry. Thus, each field of action was researched to better understand why VC is not commonlyused. In addition, the objective of the project is to provide an investigation regarding the technical andnon-technical fields of actions and how each of the parties along the value chain relate to each field.Therefore, the following research question was formed. What barriers are preventing VC from gainingmomentum and becoming widely used by the industry?Through our interviews we did not find any company that currently use VC.We conclude that it generallyis the non-technical fields of action that contain barriers that prevent VC from becoming a standard inthe industry. Especially, it is the organizational related barriers that are the most severe. Nowadays,there exist technical solutions that enables VC and the technical fields of action mainly treat modelingefficiency improvements. However, interoperability is considered to be the most severe technical barriertowards VC and is therefore an important area to improve. Nonetheless, we conclude that the technicalbarriers are considered less severe compared to the non-technical in terms of enabling VC to becomingwidely used. / Virtuell Idriftsättning (VC) Virtual Commissioning är ett aktuellt tillvägagångssätt som underlättarinstallationen av nya maskiner för producerande företag och därmed hjälper att möta ett tuffare produktionsklimat.VC minskar risken, tiden och kostnaden för idriftsättningsprojekt, eftersom att manknyter ihop olika ingenjörsdiscipliner till en gemensam simuleringsplattform där deras arbete kan valideras.Dessa discipliner gäller primärt, mekanik, el-installation, automation och robotik. Vidare så kanfördelar som operatörsträning, ökad kunskap om utrustning och högre mognadsgrad av optimerade systemvalideras innan installationen av maskinen påbörjas. I dagsläget tar idriftsättningen 25% av dentotala projekttiden och forskning visar på att VC kan minska detta med upp till 75%.Trots att VC innebär många fördelar och att det finns programvaror som möjliggör VC är det idaginte ett etablerat tillvägagångssätt inom industrin. Därför ville vi i vårt examensarbete undersöka deunderliggande anledningarna till detta.Det finns många trösklar och utmaningar som måste lösas innan en lyckad implementering av VC. Medgrunden från en global enkät som undersökte vilka faktorer hindrar simulering från att bli ett standardverktyginom industrin utkristalliserades åtta olika områden, så kallade fields of action. Dessa antas ävengälla för VC och de åtta områdena kan delas upp i fyra tekniska-och fyra icke-tekniska områden. Detekniska områdena berör modellåteranvändning, modelleringseffektivitet, integration och användbarhet.De icke-tekniska områdena berör arbetsmetod, utbildning, acceptans och samarbete.Syftet med denna rapport är att undersöka trösklar som hindrar VC från att bli en standard inomindustrin. De åtta områdena används alltså för att undersöka varför VC inte används. Vidare vardet viktigt för oss att ta reda på hur de olika aktörerna i värdekedjan såg på varje enskilt område.Därför utformade vi följande forskningsfråga. Vilka trösklar begränsar VC från att bli en standard inomindustrin?Det var inget av våra intervjuade företag som använde sig av VC på en vardaglig basis, det var dock någrasom genomförde pilotprojekt. Generellt sätt finns det trösklar till både de tekniska och icke-tekniskaområdena, men flest trösklar är kopplade till de icke-teknisk områdena. Därför är de icke-tekniskaområdena intressanta att åtgärda primärt. Även om det är tekniskt genomförbart att implementeraVC finns det många tekniska trösklar som kan göra att arbetet med simuleringsmodeller underlättar.Vidare är det största tekniska hindret begränsad interoperabilitet mellan programvaror. Det är dock deicke-tekniska områdena som till störst del begränsar VC från att bli en standard inom industrin.

LEAX Falun är intresserad av möjligheten att införa ett taktat system för monteringsbanan A i en närmast framtid. I ett otaktat nuläge döljs problem på monteringsbanan och LEAX Falun vill veta om effekterna av ett taktat flöde. Målet med examensarbetet var att utvärdera och ta fram potentiella vinster med ett taktat flöde. I samband med det skulle även en simuleringsmodell för hur ett taktat flöde kan se ut tas fram samt de parametrarna som styr det taktade resultatet. Lösningsmetoder som tidtagningar, simulering, benchmarking, intervju och informationsinsamling har legat som grund till resultatet. Med hjälp av utvalda teorier samt resultatet som analyserades har examensarbetet visat att det är en långsiktig lönsamhet med ett taktat flöde. Monteringsbanan A kan klara en teoretisk takttid på tre minuter idag. De parametrarna som påverka det taktade flödet är takttid, flexibilitet mellan operatörer, Andonpersonal, visualisering, produktionsplanering samt ledarskap. Simuleringsmodellen är förenklad och visar hur ett taktat flöde med tre minuters takttid kan se ut. De huvudsakliga potentiella vinsterna med ett taktat flöde har identifierats som utjämning av produktion, synliggöra avvikelser till ytan för minskning av slöseri samt en bättre balansering av arbetsinnehåll och resurser. För att en implementering av ett taktat system ska fungera ställs det stora krav på ledarskap att aktivt engagera och motivera medarbetarna och sänder ut Lean budskap. / LEAX Falun are interested in the possibility of introducing a takt flow system on the assembly line A soon. In the current situation where the assembly process occurs without a continuous flow, some problems remains unseen. Therefore, LEAX Falun want to know the effects of a takt flow system. The aim of the thesis was to evaluate and present potential benefits with a takt flow system. In conjunction with that, a simulation model will be presented to show how a takt flow system looks like. An analysis of which parameters would have an impact on the takt time will also be presented. Methods such as timing, simulation, benchmarking, interviewing and information gathering have contributed crucial information for the results and conclusion part. With the help of selected theories and the analyzed results, the thesis has shown that it is a long-term profitability investment with a takt flow system. The assembly line A has shown that it can run at a theoretical takt time of three minutes but in reality, some parameters must be taken into consideration such as flexibility between operators, Andon-crew, visualization, production plan and the leadership of the organization. The simulation model is simplified and demonstrates how a takt flow system with a takt time can look like. The key benefits of a takt flow system with a takt time have been identified as continuous flow of production, easier to detect problems for waste reduction and a better balance of workload and resource usage. For a takt time system to be successful, the leadership plays an important role. They must actively make employees feel involved and motivated and constantly sending out Lean messages

Platooning has the potential to be a breakthrough in increasing road capacity and reducing fuel consumption, as it allows a chain of vehicles to closely follow each other on the road. When the number of vehicles increases, platoons will follow one another in what is referred to as multiplatooning. Many Cooperative Intelligent Transportation Systems (C-ITS) applications rely on periodically exchanged beacons among vehicles to improve traffic safety. However, as the number of connected vehicles increases, the network may become congested due to periodically exchanged beacons. Therefore, without some congestion control method, safety critical messages such as Cooperative Awareness Messages (CAMs) may not be delivered on time in high vehicle density scenarios. Both the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) and the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) have been working on different standards to support vehicular communication. ETSI dened the Decentralized Congestion Control (DCC) mechanism which adapts transmission parameters (message rate, transmit data rate, and transmit power, etc.) to keep channel load under control. ETSI DCC utilizes a three-state machine with RELAXED, ACTIVE, and RESTRICTIVE states. In this thesis, we implemented this three-state machine by adapting the message rate based on the channel busy ratio (CBR). We name this message-rate based three-state machine DCC-3. DCC-3 has the ability to control channel load; however, it has unfairness and instability problems due to the dramatic parameter changes between states. Therefore, we divided the ACTIVE state of DCC-3 into ve sub-states, and refer to this as DCC-7. We benchmarked DCC-3 against static beaconing (STB), dynamic beaconing (DynB), LInear MEssage Rate Integrated Control (LIMERIC), and DCC-7 using different evaluation metrics with different numbers of platoons. Our results from the Plexe simulator demonstrate that DCC-7 has the best performance when considering all evaluation metrics, including CBR, Inter-reception time (IRT), collisions, safe time ratio, and fairness. Furthermore, we found using transmit power control could greatly improve the performance of CBR and collision rates. / Platooning (fordonskonvojer) har potential att bli ett genombrott i öka vägkapaciteten och minska bränsleförbrukning, eftersom det tillåter en kedja av fordon att noga följa varandra på vägen. När antalet fordon ökar, kommer att plutoner följa varandra i vad som benämns multiplatooning (konvoj av fordonskonvojer). Många kooperativ intelligenta transportsystem (C-ITS) tillämpningar förlitar sig på regelbundet utbytte beacons bland fordon att förbättra traffiksäkerheten. Dock som antalet uppkopplade fordon ökar, kan nätverket bli överbelastat på grund av regelbundet utbytte beacons. Utan någon trängsel kontrollmetod, får därför säkerhet kritiska meddelanden såsom kooperativ medvetenhet meddelanden (CAMs) inte levereras i tid i höga fordon densitet scenarier. Både Europeiska institutet för telekommunikationsstandarder (ETSI) och Institute el och elektroniska tekniker (IEEE) har arbetat på olika standarder för att stödja vehicular kommunikation. ETSI definieras den decentraliserade överbelastning kontroll (DCC) mekanism som anpassar överföring parametrar (meddelande hastighet, överföra datahastighet och sändningseffekt, etc.) för att hålla kanalen belastningen under kontroll. ETSI DCC använder en tre-state maskin med RELAXED, ACTIVE och RESTRICTIVE stater. I denna avhandling har genomfört vi denna tre-state maskin genom att anpassa meddelande hastighet baserat på kanal upptagen förhållandet (CBR). Vi nämna detta meddelande-hastighet baserat tre-state machine DCC-3. DCC-3 har förmågan att kontrollera kanal belastning; Det har dock otillbörlighet och instabilitet problem på grund av de dramatiska parameterändringar mellan stater. Därför vi indelat det ACTIVE tillståndet för DCC-3 i fem undertillstånd och hänvisar till detta som DCC-7. Vi benchmarkade DCC-3 mot statiska leda (STB), dynamisk leda (DynB), linjära MEssage Rate integrerad kontroll (LIMERIC) och DCC-7 med olika utvärdering statistik med olika antal plutoner. Våra resultat från Plexe simulator visar att DCC-7 har bästa prestanda när man överväger alla utvärdering statistik, inklusive CBR, mellan receptionen tid (IRT), kollisioner, säker tid baserat och rättvisa. Vi fann dessutom använda Sändareffektstyrning kan avsevärt förbättra prestanda för CBR och kollision priser.

The use of turbocharged Diesel engines is nowadays a widespread practice in the automotive sector: heavy-duty vehicles like trucks or buses, in particular, are often equipped with turbocharged engines. An accurate study of the flow field developing inside both the main components of a turbocharger, i.e. compressor and turbine, is therefore necessary: the synergistic use of CFD simulations and experimental tests allows to fulfill this requirement. The aim of this thesis is to investigate the performance and the flow field that develops inside a centrifugal compressor for automotive turbochargers. The study is carried out by means of numerical simulations, both steady-state and transient, based on RANS models (Reynolds Averaged Navier-Stokes equations). The code utilized for the numerical simulations is Ansys CFX.   The first part of the work is an engineering attempt to develop a CFD method for predicting the performance of a centrifugal compressor which is based solely on steady-state RANS models. The results obtained are then compared with experimental observations. The study continues with an analysis of the sensitivity of the developed CFD method to different parameters: influence of both position and model used for the rotor-stator interfaces and the axial tip-clearance on the global performances is studied and quantified.   In the second part, a design optimization study based on the Design of Experiments (DoE) approach is performed. In detail, transient RANS simulations are used to identify which geometry of the recirculation cavity hollowed inside the compressor shroud (ported shroud design) allows to mitigate the backflow that appears at low mass-flow rates. Backflow can be observed when the operational point of the compressor is suddenly moved from design to surge conditions. On actual heavy-duty vehicles, these conditions may arise when a rapid gear shift is performed. / Användningen av turboladdade dieselmotorer ärr numera utbredd inom bilindustrin: i synnerhet tunga fordon som lastbilar eller bussar ärr ofta utrustade med turbo-laddade motorer. En utförlig förståelse av flödesfältet som utvecklas innuti båda huvudkomponenterna hos en turboladdare, dvs kompressor och turbin, är därför nödvändig: den synergistiska användningen av CFD-simuleringar och experimentel-la tester möjliggör att detta krav uppfylls. Syftet med denna avhandling är att undersöka prestanda och det flödesfält som utvecklas i en centrifugalkompressor för turboladdare. Studien utförs genom nu-meriska simuleringar, både steady state och transient, baserat på RANS-modeller (Reynolds Averaged Navier-Stokes-ekvationer). Koden som används för de numeriska simuleringarna är Ansys CFX.   Den första delen av arbetet ¨ar ett försöka att utveckla en CFD-metod för att förutsäga prestanda för en centrifugalkompressor med hjälp av steady-state RANS-modeller. De erhållna resultaten jämförs sedan med experimentella observationer. Studien fortsätter med en analys av känsligheten hos den utvecklade CFD-metoden till olika parametrar: Inflytande av både position och modell som används för rotor-statorgränssnitt samt axiellt spel mellan rotor och hus på de globala prestationerna studeras och kvantifieras.   I andra delen utförs en designoptimeringsstudie baserad på Design of Experiments (DoE). I detalj används tidsupplösta RANS-simuleringar för att identifiera vilken utformning av ported shroud som minskar backflöde i kompressorn under en snabb minskning av massflöde och varvtal och därmed ger bättre prestanda i transient surge. På tunga fordon kan dessa förhållanden uppstå under växling.

Brain tumors pose a big challenge in the field of neuro-oncology. Gliomas are the largest subgroup. Magnetic resonance imaging is a non-invasive tool for detecting and characterizing these tumors. Mathematical models, such as the reaction-diffusion equation, can be used for understanding the intricate behavior of gliomas. This thesis aims to improve the understanding and prediction of tumor growth by modifying and evaluating a reaction-diffusion mathematical model and incorporating magnetic resonance (MR) images, namely intensity from T1-weighted and T2-weighted images, and apparent diffusion coefficient values. Image data from five patients was used. The finite difference method was used to approximate the solution, and brain segmentation is performed using the software package FSL. The Jaccard index is used to compare the simulation results with the ground truth, being the segmented tumor area. A spatially varying proliferation rate is introduced and histology images are used to construct an initial condition for the reaction-diffusion mathematical model. The results show improvement in performance based on the Jaccard index, with the highest values achieved when using a diffusion matrix given as an affine function of intensity in T1-weighted images. Incorporating a spatially varying proliferation rate reduces the number of iterations required to reach the maximum Jaccard index compared to a constant proliferation rate, but this does not influence the simulation time. The introduction of the p-Laplace operator, particularly with a value of p = 1.8 instead of the usual Laplace operator (where p = 2), leads to a higher Jaccard index, indicating an improvement in the model’s performance. The best Jaccard index achieved was 0.4909 with p = 1.8 compared to the basic model (JI = 0.4382 with p = 2). An initial tumor cell density is constructed using histology images. In conclusion, insights are provided into improving tumor growth modeling by incorporating MR images, the p-Laplace operator, a spatially varying proliferation rate and possibility of constructing the initial conditions for tumor cell density based on histology images.

I jämförelse med sina föregångare, har moderna lastbilsmotorer genomgått en betydandeutveckling och har utvecklats till effektiva kraftmaskiner med låga utsläpp genom införandet avavancerade avgasbehandlingssystem. Trots att de framsteg som gjorts under utvecklingen av lastbilsmotorer har varit betydande, så framhäver de framtida förväntningarna vad gällerprestanda, bränsleförbrukning och emissioner behovet av snabba samt storskaliga förbättringar av dessa parametrar för att förbränningsmotorn ska fortsätta att vara konkurrenskraftig och hållbar. Utmaningen i att uppfylla dessa till synes enkla krav är den invecklade, ogynnsammabalansgång som måste göras mellan parametrarna. Förbränningsmotorns kärna är förbränningsprocessen, som i sin tur är kopplad till motorns luftbehandlings- och bränsleregleringssystem. I denna studie undersöks Millercykeln som en potentiell lösning till att nå de motstridiga kraven för framtida lastbilsmotorer, framförallt med fokus på potentialen att förbättra prestandan samtidigt som NOx-emissionerna hålls på konstantnivå. Traditionellt har utvärderingen av Millercykeln utförts på encylindriga forskningsmotorer, vilket också har utgjort utgångspunkten i denna studie. Även om studier på flercylindriga simuleringsmodeller och forskningsmotorer har gjorts med konstanta inställningar för Millercykeln, så utförs de inte i samband med undersökningar av encylindriga motorer. Dessutom så möts inte kraven från insugssystemet på samma sätt mellan de olika motorkonfigurationerna. Denna studie undersöker och jämför potentialen för ökad prestanda med Miller-cykeln mellan encylindrig och flercylindrig motorkonfiguration för en lastbilsmotor med ett tvåstegs turboladdningssystem, som representerar ett realistiskt insugssystem som möjliggör implementeringen av Millercykeln. För att undersöka motorprestationen så används i denna studie den kommersiella mjukvaran GT-Power. Ytterligare resultat från studien innefattar kvantifiering av prestandakraven för ett högeffektivt tvåstegs turboladdningssystem och dess inverkan på temperaturen i inloppet till avgasbehandlings-systemet. En kvalitativ förståelse av betydelsen av interaktionen mellan cylindrar och effekten på cylinder-cylinder variationer med Millercykel utfördes också i simuleringar med flercylindrig motorkonfiguration. Studien utvärderade Millertiming inom ett intervall på -90 till +90 graders vev vinkel från utgångsvinkeln för stängning av insugsventilen. Utvärderingen utfördes vid systemjämvikt vid en fullastpunkt (1000RPM), där basfallet för både encylindrig och flercylindrig motor för utvärdering av Millercykeln var det välkända fallet med konstant specifik NOx. Ett ytterligare fall framhäver NOx-reduktionspotentialen med Miller vid konstant EGR-flöde på en encylindrig konfiguration. Fallen med ökad prestation realiserades genom att öka lufttillförseln, bränslemängden och det geometriska kompressionsförhållandet. Maximal prestandaökning observerades i fallet med ökad bränslemängd, och endast i detta fall utvärderades även konfigurationen med fler cylindrar för jämförelse av prestationsförbättringen med en encylindrig motsvarighet med Millertiming. Den flercylindriga motorn innefattade EGR som en lågtryckskrets, och medan detta antagande förenklade i avseende på modellering och kontroll, så var det till fördel för konfigurationen meden flercylindrig motor (jämfört med encylindrig) på grund av reducerade pumpförluster. Som påföljd gjordes en jämförande undersökning med encylinder-modellen med motsvarande mottryck för flercylinder-modellen inställt som gränsvärde. Resultaten visar att encylindermodellen representerar medelvärdet för cylindrarna i flercylinder-motorn när lämpligagränsvillkor tillämpas som kontrollparametrar. Studien ger en grund för jämförelse av Millertiming på encylindrig samt flercylindriga konfigurationer, samtidigt som kraven på insugssystemet fastställs och utgör en utgångspunkt föratt utvärdera Millercykeln och bestämma insugssystemets krav för hela motorns arbetsområde. / Modern heavy-duty engines have undergone considerable development over their predecessors and have evolved into efficient performance machines with a reducing emission footprint through the incorporation of advanced aftertreatment systems. Although, the progress achieved in heavy-duty engine development has been significant, the future expectation from heavy-duty engines in terms of performance, fuel consumption and emissions stresses the need for rapid large-scale improvements of these metrics to keep the combustion engine competitive and sustainable. The challenges in resolving these apparently straightforward demands are the intricate unfavourable trade-off that exists among the target metrics. The core of the combustion engine lies in the combustion process which is inherently linked to the air handling and fuel regulating systems of the engine. This study explores adopting the Miller cycle as a potential solution to the conflicting demands placed on future heavy-duty engines with an emphasis on the performance enhancement potential while keeping the specific NOX emission consistent. Traditionally, evaluation of the Miller cycle is performed on single-cylinder research engines and formed the starting point in this study. While studies on full-engine simulation models and test engines with fixed Miller timing have been evaluated, they appear to be performed in isolation of the favoured single-cylinder approach. Additionally, the charging system requirements are not consistently addressed between the two approaches. This study investigates and contrasts the performance enhancement potential of the Miller cycle on single-cylinder and serial enginemodels of a heavy-duty engine along with a two-stage turbocharging system to represent a realistic charging system that enables implementation of Miller timing. The commercial engine performance prediction tool GT-Power was used in this study. Additional outcomes of the study included quantifying the performance demands of a high efficiency two-stage turbocharging system and its impact on the inlet temperature of the exhaust aftertreatment system. A qualitative understanding of the significance of cylinder interaction effects on cylinder-cylinder variations with Miller timing was also performed on the serial engine cases. The study evaluated Miller timing within a range of -90 to +90 CAD from the baseline intake valve close angle. The evaluation was performed at steady-state operation of the engine at one full load point (1000RPM) wherein both the single-cylinder and serial engine Miller evaluation included a base case which characterises the Miller effect for constant specific NOX. An additional case highlights the NOX reduction potential with Miller for a constant EGR rate on the single-cylinder configuration. The performance enhancement cases were realised by increasingthe air mass, fuel mass and the geometric compression ratio. Maximum performance increase was observed in the increased fuel mass case and only this case was evaluated on the serial engine for contrasting single-cylinder and serial engine performance enhancement with Miller timing. The serial engine incorporated EGR as a low-pressure circuit and while this simplified modelling and controller considerations, it led to biasing of results in favour of the serial engine configuration (over the single-cylinder) due to reduced pumping loss. A subsequent comparison case was evaluated on the single-cylinder model with backpressure settings from the serial engine model. The results show that the single-cylinder model is representative of the cylinder averaged responses of the serial engine when appropriate boundary conditions are imposed as controller targets. The study provides a basis for contrasting Miller timing on single-cylinder and serial configurations while determining the charging system requirements and presents a starting point to evaluate Miller timing and determine air system demands over the entire engine operating range.

RISC-V is growing in popularity as a free and open RISC Instruction Set Architecture (ISA) in academia and research. Also, the openness, simplicity, extensibility, and modularity, among its advantages, make it more and more used by designers in industry. The aim of this thesis is to design an open-source RISC-V processor. The development of this RISC-V processor was based on the prototype which was made in the course IL2232 Embedded Systems Design Project (SoI-CMOS Design group), against an experimental high-temperature SoC CMOS process. SystemVerilog was used for RTL coding. ModelSim was used for RTL simulation. Genus was used for digital synthesis and Innovus was used for digital place & route. The thesis concludes that this RISC-V processor can run the compiled C-code which has been produced by the virtual platform tool Imperas OVP. The instruction set RV32IM is the Instruction Set base for this processor. Through simulation, the CPI of this RISC-V processor can be collected while running different benchmark programs developed in two parallel Master thesis to this one. To a certain extent, it can reflect the performance of the processor. However, the actual execution time needs to be tested by loading the processor to the hardware. This part will not be discussed in this thesis but is left for future work. The gate count is collected by digital synthesis and the corresponding area is collected after digital place & route. / RISC-V växer i popularitet som en gratis och öppen RISC ISA inom akademi och forskning. Öppenheten, enkelheten, utbyggbarheten och modulariteten, bland dess fördelar, gör att den används mer och mer av designers inom industrin. Syftet med denna avhandling är att designa en RISC-V-processor med öppen källkod. Utvecklingen av denna RISC-V-processor baserades på prototypen som gjordes i kursen IL2232 Embedded Systems Design Project (SoI-CMOS Design group). Mot en experimentell högtemperatur, SoC CMOS-process diskuteras. SystemVerilog användes för RTL-kodning. ModelSim användes för RTL-simulering. Genus användes för digital syntes och Innovus användes för digital plats & rutt. Avhandlingen drar slutsatsen att denna RISC-V-processor kan köra den kompilerade C-koden som har producerats av det virtuella plattformsverktyget Imperas OVP. Instruktionsuppsättningen RV32IM är instruktionsuppsättningens bas för denna processor. Genom simulering kan CPI för denna RISC-V-processor samlas in samtidigt som man kör olika benchmarkprogram utvecklade i två parallella masteruppsatser till denna. Till viss del kan det spegla processorns prestanda. Den faktiska exekveringstiden måste dock testas genom att ladda processorn till hårdvaran. Denna del kommer att diskuteras i denna uppsats men lämnas för framtida arbete. Grindräkningen samlas in genom digital syntes och motsvarande yta samlas in efter den digitala platsen & rutten.

Modelling and simulation of complex and multi-domain mechanical systems has become of major importance in the last few years to address energy and fuel consumption performance evaluation. The goal is to unify the available modelling languages aiming to improve scalability and easiness of handling complex multi-domain models. Modelica Modelling Language was born in 1997. It has three main features: object-oriented, equation based with non-causal design structure and multi-domain environment. This thesis aims to give an overview of using Modelica on Modelon Impact software to model and simulate a complete 3D wheel loader dynamic system. The project wants to show how the model has been developed focusing on each sub-system implementation. The 3D wheel loader model is designed following the top-down and bottom-up design approaches and focusing on the powertrain sub-system with the engine, transmission and driveline blocks. The combination of the two logics is used to smooth the modelling path and exploit all the benefits. For the simulation experiments, test rig models are implemented to verify the dynamics of individual sub-systems. The model is simulated giving a set of input signals and solving the dynamic equations using different numerical solvers and comparing the elapsed simulation time. The simulation results show that the Radau5ODE explicit solver achieves faster simulation with stable solution given by the variable step size parameter. However, more studies and specific background are needed to update the complexity of the model and compare it with the already existing one. / Modellering och simulering av komplexa mekaniska system med flera domäner har fått stor betydelse under de senaste åren för att utvärdera energi och bränsleförbrukning. Målet är att förena de tillgängliga modelleringsspråken för att förbättra skalbarheten och underlätta hanteringen av komplexa modeller med flera områden. Modelica-modelleringsspråket föddes 1997. Det har tre huvudfunktioner: objektorienterat, ekvationsbaserat med icke-kausal designstruktur och en miljö med flera områden. Syftet med denna avhandling är att ge en översikt över användningen av Modelica i programvaran Modelon Impact för att modellera och simulera ett komplett dynamiskt 3D-system för hjullastare. Projektet vill visa hur modellen har utvecklats med fokus på varje delsystems genomförande. 3D-modellen för hjullastaren har utformats enligt top-down och bottom-up principerna och fokuserar på delsystemet drivlina med motor, transmission och drivlina. Kombinationen av de två logikerna används för att jämna ut modelleringsvägen och utnyttja alla fördelar. För simuleringsförsöken har testriggmodeller införts för att kontrollera dynamiken hos enskilda delsystem. Modellen simuleras med en uppsättning insignaler och de dynamiska ekvationerna löses med hjälp av olika numeriska lösare, varefter den förflutna simuleringstiden jämförs. Simuleringsresultaten visar att den explicita lösaren Radau5ODE ger en snabbare simulering med en stabil lösning som ges av parametern variabel stegstorlek. Det behövs dock fler studier och mer specifik bakgrund för att uppdatera modellens komplexitet och jämföra den med redan existerande modeller.

Automation systems are becoming more and more integrated in today’s society. The complexities of these systems are increasing and with this, the demand for high quality during the developmental phases. This poses a challenge for companies developing systems. One solution emerging form this issue is the use of simulations and virtual commissioning.  In the thesis, the process of quality control and the effective use of simulations in automation system development projects are studied. The focus lies on the software part of the systems. The study was conducted as an interview study of personnel at an automation systems development company. After conducting the interviews, the information was analyzed. This was combined with general theory regarding quality control and testing methods in software development. The test methods of the quality control process were then combined with what was required by a simulator in order to preform them.  The results of the thesis is a detailed picture of the quality control process. Systems are tested twice with the same testing hierarchy, first during development and then during commissioning. The difference is that during development, the final physical hardware and process system are not conceded to the software. This impacts the software system functionality and limiting its testability. Using simulations during development can reduce the disparity between the systems before and after deployment, improving quality. Considerations regarding the extent of simulation need to be made in order for the value of the simulators’ error removing potential to be higher than the cost of developing the simulator. / Automationssystem blir mer och mer integrerade i dagens samhälle. Systemens komplexitet ökar och med det karven på hög kvalitet under utvecklingen. Detta blir en utmaning för de företag som utvecklar systemen. En lösning som är på uppgång för detta är användningen av simulering och virtuell driftsättning.  I denna rapport studeras processen för kvalitetskontroll och effektiv användning av simulering i utvecklingsprojekt av automationssystem. Fokus ligger på mjukvarudelen av systemen. Studien är gjord som en intervjustudie av personal från ett automationsutvecklings företag. Efter intervjuerna analyserades materialet och kombinerades med generella teorier om kvalitetskontroll och testning i mjukvaruutveckling. Processens tester kombinerades sedan med vad som krävs av en simulator för att utföra dessa. Resultatet av detta arbete är för det första en detaljerad bild av kvalitetskontrolls processen. Detta visar att systemen tests två gånger med samma testhierarki, först under utvecklingen och sedan under driftsättningen. Skillnaden är att under utvecklingen saknas den riktiga hårdvaran och process systemet vilket påverkar mjukvarans funktionalitet och begränsar testbarheten. Genom att använda simulering under utvecklingen kan skillnaden mellan systemen före och efter distribution vilket ökar kvaliteten. Överväganden gällande vilken nivå av simulering som behövs för att värdet av simulerings potentiella förmåga att ta bort fel skall bli göre en kostande för att utveckla simuleringen.