Abstract Cold is a very common physical risk factor in workplaces in circumpolar regions. Cold has many detrimental effects on human health and performance, and on the safety, quality and productivity of work. In this study a systematic general Cold Risk Management Model was developed, applied and evaluated. The model can be integrated in a company’s or an organization’s occupational safety, health, environment and quality (SHEQ) management systems and practices in workplaces. The Cold Risk Management Model and methods were later included in ISO 15743 Ergonomics of the thermal environment – Cold workplaces – Risk assessment and management. The Cold Risk Management Model and methods were applied in two case company’s SHEQ systems and practices in the fields of construction and maritime administration and services. Based on the case studies, the concrete cold risk management activities and the personnel training campaign resulted in immediate positive results and improved attitudes towards further development. At the national level, working in the cold was estimated to increase personnel costs in the construction industry annually by €50M, which is 3% of the industry’s annual personnel costs. This study also showed that the Cold Risk Management Model and methods are profitable. In the case construction company, the savings achieved by cold risk management activities at a construction site were 2.5 time the costs of those activities. A follow-up study in the case company in the field of maritime administration and services showed that implementation and dissemination of the Cold Risk Management Model and methods require systematic work also after the initial development process. The implementation process could and should be enhanced by early establishment of organization-wide guidelines, visible concrete actions, a training campaign and use of necessary external experts. This study also presents a Safety Management Matrix Model for analyzing development and implementation activities during the process time span. / Tiivistelmä Kylmä on yksi yleisimmistä työympäristön riskitekijöistä pohjoisissa oloissamme. Kylmästä aiheutuu haittaa ihmisen toimintakyvylle ja terveydelle sekä työn turvallisuudelle, laadulle ja tuottavuudelle. Tässä väitöstutkimuksessa kehitettiin systemaattinen kylmäriskien hallintamalli osaksi yrityksen työterveys- ja työturvallisuus-, ympäristö- ja laatujohtamisjärjestelmiä (SHEQ). Kehitetty kylmäriskien hallintamalli menetelmineen on nykyisin osa standardia ”SFS-EN ISO 15743 Lämpöolojen ergonomia. Kylmät työpaikat. riskin arviointi ja hallinta”. Kylmäriskien hallintamallia ja sen menetelmiä sovellettiin ja edelleen kehitettiin kahdessa tapausyrityksessä rakennusalalla sekä merenkulun tukipalveluissa. Konkreettisista kehittämistoimenpiteistä ja henkilöstön koulutuksesta koettiin tapausyrityksissä saadun välitöntä hyötyä, ja ne johtivat positiivisiin asenteisiin jatkokehittämistyötä kohtaan. Tutkimuksessa arvioitiin kylmätyön myös lisäävän rakennusalan henkilöstökustannuksia vuosittain 50 miljoonalla eurolla, mikä oli 3 % alan vuotuisista palkkakustannuksista. Tapaustutkimuksen avulla osoitettiin, että kylmänhaittojen hallinta on kannattavaa. 20 henkilön rakennustyömaalla kylmänhaittojen hallinnalla saavutettavat säästöt olivat 2,5-kertaiset toimenpiteistä aiheutuneisiin kuluihin verrattuina. Merenkulun tukipalvelujen alalla toimivassa tapausyrityksessä tehdyn seurantatutkimuksen mukaan kylmäriskien hallintamallin käyttöönotto ja levittäminen yrityksessä vaatii kuitenkin aikaa ja systemaattista työtä. Mallin käyttöönottoa ja levittämistä voidaan tutkimuksen perusteella nopeuttaa kehittämistyön näkyvyydellä ja konkreettisuudella, koulutuksella, organisaatiotasoisten ohjeiden laatimisella aikaisessa vaiheessa sekä erityisesti asiantuntijatuen saatavuudella koko implementointivaiheen ajan. Tutkimuksessa syntyi myös turvallisuusjohtamismatriisi työkaluksi kehittämistyön suunnitteluun ja arviointiin.

Abstract Pressures to cut public expenditure and to maximize value-adding use of scarce governmental resources are evident across the globe. Decision support tools for pinpointing when the activity is net beneficial are lacking, i.e. accountability is urgently called for but the process for recognizing and validating the best choices in direction and control are yet in their development. The objective of this research is to provide the science in general, and national administrations’ management and overseeing bodies in particular, a new understanding of how well the tasks and missions of the administration are fulfilled in terms of enhanced socio-economic well-being and adding to the value of different functions of society. This study approaches public performance management from the view-point of impact evaluation of a service oriented public product portfolio. The adopted research approach combines both qualitative and quantitative research methods. The research presents a process for evaluating a public organization’s overall benefit to cost ratio, with a case study within transport safety administration. The key findings of this research are that the socio-economic efficiency of a public entity can be quantified and that an operation of a public agency can be socio-economically net beneficial. Practical implications include re-allocation of resources to other more beneficial fields of responsibility, redesign of performance agreements and their indicators and initiating discussion in joint design of sustainable and balanced operational and strategic targets across government. Further research can exploit the methods presented in this study, as it has overcome some of the hurdles in socio-economic evaluation of public entities. With a clearer understanding of performance, government is able to better achieve its mission and its task of ensuring that agencies and other public bodies are functioning efficiently and properly. / Tiivistelmä Paineet julkisten menojen leikkaamiseksi tai hallitsemiseksi sekä julkisten resurssien tehokkaimman mahdollisen käytön varmistamiseksi kasvavat maailmanlaajuisesti. Julkisen toiminnan tulosohjausta tukevat päätöksenteko-työkalut ovat vielä puutteellisia ja varhaisessa kehitysvaiheessa, samalla kun toiminnan kustannusvastaavuutta ja tehokkuutta vaaditaan. Tämän tutkimuksen päätavoite on tuottaa uuttaa tietoa tieteelle ja myös julkishallinnolle siitä, kuinka hyvin viranomaisille asetetut tavoitteet ja tehtävät toteutuvat yhteiskuntataloudelle tuotettavan lisäarvon kannalta, sekä siitä miten lisäarvoa kyetään mittaamaan. Tämä tutkimus lähestyy tulosohjauksen tutkimusta ja kehittämistä palvelukeskeisen julkisorganisaation sekä sen palveluvalikoiman yhteiskunta-taloudellisen vaikuttavuuden arvioinnin keinoin. Valittu lähestymistapa yhdistelee laadullisia ja määrällisiä tutkimusmenetelmiä. Tutkimuksessa esitetään prosessi ja menetelmävalikoima julkisviranomaisen kustannushyötysuhteen määrittelemiseksi Liikenteen turvallisuusvirastoa käsittelevän tapausesimerkin avulla. Tutkimuksen keskeiset löydökset osoittavat, että julkisorganisaation yhteiskuntataloudellinen tehokkuus voidaan määrällistää ja että julkistoimijan toiminta voi olla yhteiskuntataloudellisesti kannattavaa. Käytännön suosituksiin sisältyy resurssien uudelleenohjaaminen tehokkaammin toimiville vastuualueille, tulossopimusten ja erityisesti niihin valittavien mittareiden uudelleensuunnittelu, sekä koko hallinnon kattavan keskustelun ja yhteissuunnittelun aloittaminen kestävän ja tasapainoisen tulosohjauksen aikaansaamiseksi strategisella ja operatiivisella tasolla. Jatkotutkimus ja hallinto voi hyödyntää tässä esitettyjä menetelmiä, nyt kun julkistoimijoiden yhteiskuntataloudellisen vaikuttavuuden arvioimisen haasteita on ratkaistu. Tuloksellisuuden vaatimusten selkeämpi ymmärtäminen mahdollistaa hallinnolle tehokkaamman tulosohjauksen ja siten tukee hallintoa sen pyrkimyksissä varmistaa julkistoimijoiden tehokas ja asianmukainen toiminta.

Abstract Software process assessment and improvement came under the spotlight in the discussion of software engineering when the Software Engineering Institute published the maturity model for software process capability determination in 1987. Since then, several new approaches and standards have been developed. This thesis introduces a European software process assessment and improvement methodology called BOOTSTRAP, which was initially developed in an ESPRIT project starting from lean and kaizen philosophy. The focus is on the evolution of methodology and how it was developed, using an experimental research approach. The work covers also enhancements to the methodology investigated in the SPICE, PROFES and TAPISTRY projects. The enhancements expand the original methodology into new specific application areas, keep it compliant with new quality standards and certification, improve the efficiency of the assessment method, enhance the focus from process to product and strengthen improvement monitoring and support. To address these areas, the new BOOTSTRAP methodology releases offer tailored and enhanced assessment reference models and enhanced assessment and improvement methods. The new features also facilitate more frequent and even continuous assessments with software measurement-based indicators. The thesis explains the origin and features of BOOTSTRAP software process assessment and improvement methodology and how it was developed for professional use. The discussion starts with the evolution of the methodology. Then the new trends and demands are introduced and new features of the BOOTSTRAP methodology described. The conclusion discusses how the methodology developed to be able successfully to support professional software process assessment, to align it with the evolution of software engineering, to adopt the features and requirements of the underlying standards in order to conform to the requirements set by ISO 15504 standard and to become validated in practice. / Tiivistelmä Ohjelmistoprosessin arvioinnista ja parantamisesta tuli ohjelmistotekniikan keskeinen kiinnostuksen kohde kun Carnegie-Mellon yliopiston ohjelmistotekniikan instituutti SEI julkaisi kypsyysmallinsa ohjelmistoprosessin kyvykkyyden arviointiin vuonna 1987. Siitä lähtien maailmalla on syntynyt lukuisa määrä uusia malleja ja standardeja tälle alueelle. Tässä väitöskirjassa esitellään eurooppalainen ohjelmistoprosessin arviointi- ja parantamismenetelmä BOOTSTRAP, joka kehitettiin alun perin Euroopan unionin ESPRIT tutkimusohjelman rahoittamassa projektissa lähtien japanilaisesta ohut-ajattelusta (Lean) ja sen jatkuvan parantamisen periaatteesta (Kaizen). Esitys keskittyy menetelmän kehittymiseen ja siihen miten menetelmä käytännössä kehitettiin käyttäen kokeellista tutkimustapaa teollisessa ympäristössä. Työ kattaa myös alkuperäiseen menetelmään tehdyt laajennukset, jotka syntyivät yhteistyössä SPICE, PROFES ja TAPISTRY projekteissa tehdyn tutkimuksen tuloksena. Tehdyt laajennukset mahdollistavat menetelmän käytön uusilla sovellusalueilla, takaavat menetelmän yhteensopivuuden alan laatu- ja sertifiointistandardien kanssa, parantavat menetelmän tehokkuutta, laajentavat menetelmän käyttöaluetta prosessin arvioinnista sisältämään myös tuotteen kehittämisen arvioinnin ja vahvistavat parantamisen seurantaa ja tukemista. Toteuttaakseen näiden uusien ominaisuuksien vaatimukset uudet BOOTSTRAP menetelmän julkistukset tarjoavat räätälöityjä ja laajennettuja mallikuvauksia arviointien tekemiseksi sekä entistä täydellisempiä lähestymistapoja arviointien suorittamiselle ja parantamiselle. Menetelmän uudet ominaisuudet mahdollistavat myös usein toistuvien arviointien suorittamisen ja jopa jatkuvan arvioinnin ohjelmisto-mittauksia hyödyntäen. Väitöskirjassa kuvataan yksityiskohtaisesti BOOTSTRAP menetelmän lähtö-kohdat ja ominaisuudet ja se kuinka menetelmä onnistuttiin kehittämään ammattimaiseen ohjelmistoprosessin arviointiin ja parantamiseen sopivaksi. Ensin kuvataan menetelmän kehittyminen ja sitten edetään alan uusien kehitystrendien ja vaatimusten esittelyyn siihen kuinka BOOTSTRAP menetelmä uudet ominaisuudet vastaavat näihin vaatimuksiin. Yhteenvedossa osoitetaan kuinka kehittämisessä onnistuttiin saamaan aikaan uusi menetelmä, joka sopii ammattimaiseen ohjelmistoprosessin arviointiin, vastaa kaikilta osin alan kehittymisen vaatimuksia, sisältää alan standardien vaatimukset täyttävät käytännössä koestetut ominaisuudet, jotka takaavat menetelmän vastaavuuden ISO 15504 standardin vaatimuksiin.

Abstract The subject of the thesis was to analyze by an engineering approach the global CO₂ balance and CO₂ utilisation. The aim was to apply methods and knowledge used in engineering sciences to describe the global CO₂ balance and the role of CO₂ in anthropogenic utilisation applications. Moreover barriers restricting commercialisation of new applications are discussed. These subjects were studied by literature reviews and calculations based on thermodynamics models. Engineering methods have shown to be applicable to describe the global balance of CO₂ and to define by a numerical way the Earth’s system carrying capacity. Direct and indirect actions, which mitigate the overload situation, were derived from the results. To screen out the attractive CO₂ properties in utilisation applications a mapping analysis was carried out. Properties, which enhance mass and heat transfer, are one of the most meaningful characteristics from the chemical engineering point of view. Attractive properties are often achieved at the supercritical state. Engineering thermodynamic methods were used in fluid phase determination of the case studies. Even simple methods are sufficient to advice experimental research work. The thermodynamic knowledge is the basement in creation of industrial scale chemical processes. If detailed information on system properties is needed, a model development due to the special requirements of high pressure systems and CO₂ features is required. This knowledge covers property information from all the components involved in chemical reactions. In addition to engineering knowledge successful technology transfer requires positive social structure as well. Finally, if the humankind is willing to mimic Nature and use light of the Sun as an energy source in engineering systems, development of thermodynamic methods is required also in this area. Especially the work terms, originally defined in classical mechanical thermodynamics and afterwards formulised also in other parts of the engineering fields, play a key role. If this development work is successful, we may see the shift from thermodynamics approach to ‘photodynamics’. Mitigation of global warming is a problem, which needs several kinds of activities. As a result of this study, there are listed a few engineering actions, which have a possibility to contribute to the work towards the carbon neutral society. / Tiivistelmä Väitöskirjatyössä sovelletaan insinööritieteissä käytettyjä metodeja ja tietämystä määriteltäessä ilmakehän CO₂-tase sekä antropogeenisten hyötykäyttökohteiden merkitys teollisissa prosesseissa ja globaaleissa CO₂-virroissa. Lisäksi pohditaan uusien CO₂-hyötykäyttösovellusten kaupallistamiseen liittyviä rajoitteita. Näitä aiheita on tutkittu käymällä läpi tieteellistä kirjallisuutta ja tekemällä laskelmia. Insinööritieteistä tutun taselaskennan avulla tarkastellaan ilmakehän CO₂-virtoja. Sen pohjalta määritetään numeerisesti maapallon CO₂-kantokyky. Tuloksista johdetaan suoria ja epäsuoria toimenpide-ehdotuksia, joiden avulla voidaan lieventää ilmakehän CO₂-ylikuormaa. Kartoitusmenetelmän avulla selvitetään hyötykäytön kannalta edulliset CO₂:n aineominaisuudet. Kemiantekniikan näkökulmasta ominaisuudet, jotka parantavat aineen- ja lämmönsiirtoa, ovat kiinnostavimpia. Nämä ominaisuudet tulevat esille silloin, kun fluidi on ylikriittisessä olomuodossa. Termodynaamisia laskentamenetelmiä sovelletaan esimerkkiseosten olomuodon eli faasin määrityksessä. Tulokset osoittavat, että jopa verraten yksinkertaiset menetelmät antavat tietoja, jotka auttavat ymmärtämään laboratoriokokeiden faasikäyttäytymistä. Teollisen mittakaavan kemiallisten prosessien kehityksessä ja suunnittelussa termodynamiikan hallitseminen on keskeinen edellytys. Jos CO₂:n kiinnostavia ominaisuuksia toivotaan hyödynnettävän teollisesti, korkeapaineisten systeemien termodynaamisen teorian hallinta sekä aineominaisuuksien määrittäminen kaikille systeemiin osallistuville komponenteille ja niiden seoksille nousee merkittävään asemaan. Läpikotainen teorian ja teknisten perusteiden hallitseminen ei vielä takaa menestyksellistä teknologiansiirtoa pienestä suureen mittakaavaan. Lisäksi tarvitaan myönteinen ja kannustava yhteiskuntajärjestelmä. Mikäli tavoitellaan vielä rohkeampaa kehitysnäkymää, tilannetta, jossa luonnon tavoin CO₂-prosessien energianlähteenä käytettäisiin auringonvaloa, havaitaan, että tämäkin askel edellyttäisi termodynaamista menetelmäkehitystä. Keskeinen termodynaaminen konsepti on työ. Työ siirtää energiaa ympäristön ja systeemin välillä. Tämä on määritelty jo klassisessa mekaniikassa; kappaleen siirto tietystä paikasta toiseen. Kemiantekniikassa työlle on kehitetty käyttökelpoisia kaavoja paine–tilavuus–lämpötila-systeemeihin. Mikäli työn elementit kyettäisiin määrittelemään auringonvalon fotoenergialle, avaisi se uusia näkymiä reaktiokemiaan. Silloin termodynamiikan sijaan voitaisiin ehkä mieluummin puhua 'photodynamiikasta'. Ilmaston lämpeneminen on ongelma, jonka lieventämiseen tarvitaan useanlaisia toimia. Etsittäessä tietä kohti hiilineutraalia yhteiskuntaa, insinöörit voivat avustaa suunnan löytämisessä hyödyntämällä tieteenalallaan käytettyjä metodeja ja teorioita sekä tarpeen vaatiessa kehittää niitä edelleen uusille alueille.