The mining industry uses vehicles for a wide range of applications, including excavation and transportation of rock and soil. Currently, this requires a lot of human labour, mainly drivers, but efforts are being made to increase automation, e.g. using autonomous vehicles. In order for a vehicle to reach any level of autonomy, it needs to be aware of its surroundings, for instance by using sensors. The placement of the sensors is a difficult problem. The goal of this project was to create a tool that would simplify the sensor placement process. The tool should simulate sensors on autonomous vehicles, both by visualizing their field of view and by generating synthetic data. The tool was created, including simulation environments, models of different types of sensors and tools to analyze the results of the simulation. Both the field of view visualization and the data analysis tools were shown to be powerful tools for evaluating sensor placements. All of the sensor models are able to generate data, with different levels of realism. The radar model and the camera model give a good estimation of what the sensors can detect, while the lidar model is capable of generating realistic data. / Gruvindustrin använder fordon till ett stort antal olika uppgifter, bland annat till att gräva ut och förflytta sten och jord. Detta kräver för tillfället mycket manuellt arbete, framförallt förare, men försök att automatisera delar av arbetet utförs, till exempel genom att använda autonoma fordon. För att ett fordon ska kunna bli autonomt krävs det att det kan känna av sin omgivning, exempelvis genom att använda sensorer. Sensorplacering är ett svårt problem. Målet med projektet var att skapa ett verktyg för att förenkla sensorplaceringsprocessen. Verktyget skulle simulera sensorer på autonoma fordon, både genom att visualisera deras synfält och genom att generera syntetisk data. Verktyget skapades, inklusive simuleringsmiljöer, modeller av olika typer av sensorer, och verktyg för att analysera genererad data. Både synfältsvisualiseringen och datagenereringen visades vara användbara verktyg för att utvärdera sensorplaceringar. Alla sensormodellerna kan generera data, med olika realistiska resultat. Radarmodellen och kameramodellen ger en bra uppskattning av vad sensorerna kan detektera, medan lidarmodellen kan generera realistisk data.

Norrmejerier’s supply of raw material fluctuates during different periods of the year. During the months where the company receives the most milk there is a need of an increase in cheese production in order to refine the milk in a more value creating way. To enable an increase in the production the process of the cheese department in Umeå is mapped. To determine the critical parts of the process a month’s production is simulated in a discrete event system.  Today the department produces eight different cheese types of which they aim to carry a constant partition. All process times except the one for the last process step are independent on the cheese type produced. The process time for the last leg differs with up to 70% depending on the cheese type. Hence the total production volume depends on the order in which the different types of cheese are produced, the production sequence.  In this thesis we optimize the production sequence with a genetic search algorithm. Given the predetermined distribution of cheese types a set of production sequences is created which are tested against a model imitating the process. The set of sequences is gradually improved through the genetic algorithm to finally reach a solution considered good enough. This enables us to derive the maximum capacity of the process and determine its bottlenecks.  This study concludes that a production increase of 16,6% can be achieved by additional staff, adjusted work routines and an optimized production sequence. To further increase the production, an increased capacity of the first part of the process is required, that being the pasteurization step. Given an increase in the pasteurization step the next bottleneck would appear in the last part of the process, where the cheese is placed in a salt brine. / Norrmejerier har under året en fluktuerande invägning av råvara som vid toppar ger upphov till ett råvaruöverskott. För att förädla råvaran på ett mer värdeskapande vis finns ett behov av en kapacitetsökning av osttillverkning under de perioder då invägningen är som störst. För att möjliggöra en ökad produktion av ost kartläggs processen på ysteriavdelningen i Umeå. Avdelningen producerar åtta osttyper och önskar bibehålla en förutbestämd fördelning av dessa. Givet fördelningen simuleras en månads produktion i ett diskret händelsesystem där kritiska delar i processen identifieras.  Beläggningstiden för processdelarna på ysteriavdelningen är mer eller mindre oberoende av vilken osttyp som produceras med undantag för det sista processteget där beläggningstiden varierar med upp till 70%. Detta leder till att den totala produktionsvolymen är beroende av i vilken ordning de olika osttyperna produceras.  I denna studie optimerar vi denna ordningsföljd, benämnd produktionssekvens, med en genetisk sökalgoritm. Givet den förutbestämda fördelningen av osttyper skapar vi en mängd produktionssekvenser som testas mot en modell som imiterar processen. Mängden produktionssekvenser utvecklas successivt via den genetiska algoritmen för att kulminera i en tillräckligt bra lösning. Genom att göra detta kan processens flaskhals identifieras och en maxkapacitet härledas.  Studien fastställer att förändringar i bemanning, arbetssätt och en optimerad produk- tionssekvens kan ge en ökad produktion om 16,6%. För ytterligare förbättringar krävs ökad kapacitet på den första processdelen där mjölken pastöriseras. Om kapaciteten utökas uppstår nästa flaskhals i det sista processteget, saltlaken.

Studien genomfördes på BUBS Godis och avser att utvärdera hur en byggnation av en ytterligare djuplagring vid den nya produktionsavdelningen påverkar lagerarbetarnas utnyttjandegrad och tiden som används för att transportera färdigvaror från båda produktionsavdelningarna. För att besvara syftet gjordes en simuleringsmodell i Arena Simulation Software. Den huvudsakliga experimentella faktorn har varit om en ytterligare djuplagring byggs till eller inte. Genom att bygga två modeller, en nulägesmodell och en förbättringsmodell, har en jämförelse mellan alternativen utförts. Resultatet av jämförelsen visar tydligt att tidsbesparingen av en ytterligare djuplagring beror starkt på om djuplagringen sker manuellt eller automatiskt. En ytterligare djuplagring som sker manuellt har en försumbar påverkan av transporttiden medan en automatisk djuplagring har stora möjligheter till att spara in avsevärt mycket tid för transport. Slutsatsen är att vid beslut att bygga en ytterligare djuplagring bör den ha ett automatiskt inlastningssystem, alternativt att produktionspersonalen lastar in pallar i djuplagringen. Utnyttjandegraden av lagerarbetare när en manuell djuplagring används vid ökad produktion visar att de inte klarar av förändringen med den befintliga personalen. Däremot om en automatisk djuplagring används minskar både utnyttjandegrad och använd tid för transport oavsett produktionsvolym och skifttider. / <p>Examensarbetet är utfört vid Institutionen för teknik och naturvetenskap (ITN) vid Tekniska fakulteten, Linköpings universitet</p>

Mobil datakonsumtion har drastiskt ökat de senaste åren vilket belastar de existerande kommunikationsnätverken. I och med den ökade belastningen av existerande infrastrukturer krävs det nya kommunikationslösningar. Detta har i sin tur skapat ett behov för dataavlastning på fasta nätverk, exempelvis Wi-Fi-nätverk. I denna studie undersöker vi genom simuleringar hur vi kan underhålla ett storskaligt och dynamiskt Bluetooth meshnätverk i en miljö likt Stortorget under Malmöfestivalen. Vi implementerar en nätverkstopologi för Bluetooth, scatternettopologin, i nätverkssimulatorn NS-3 och utför simuleringar där vi provocerar förändringar i topologin. Resultaten av våra simuleringar visar på att nätverket lyckas återhämta sig vid förändring i topologin, att scatternettopologin minst klarar av 240 dynamiska mobila noder samt att max 3 noder påverkas vid förändringar i topologin för simuleringar av upp till 240 noder. / Mobile data consumption has drastically increased in the recent years which stress theexisting communication networks. As an effect of the increased load a demand for newcommunication solutions has arisen, creating a need for data offloading onto fixed networks such as Wi-Fi. In this thesis, we aim to study how to maintain and reconstruct a large and dynamic Bluetooth mesh network in an environment such as Stortorget during Malmöfestivalen. We implement a network topology specific for Bluetooth, the scatternet topology, in the network simulator NS-3 and run simulations in which we provoke changes in the network topology. The result of our simulations shows that the network is able to heal itself when the topology changes, that the scatternet topology can manage up to 240 dynamic mobile nodes and that at most 3 nodes are affected when the topology changes during simulations of up to 240 nodes.

In healthcare, organisational changes are suggested and implemented routinely as an answer to increasing patient demands and financial restrictions. Computer simulations offer a way to test these new procedures as well as increase the knowledge about complex systems. However, there are several challenges such as time and the difficulty to integrate simulations. To cope with these problems, ontologies is proposed as a foundation for simulations. Ontologies enable transfer of semantic meaning and a standardised way to describe objects to simplify integration of simulations. As a first step in this direction, this study aims to create an ontology framework by identifying archetypical concepts in hospital processes. The developed ontology framework is based on a generic process ontology. Moreover, case studies and interviews were used to identify, define and implement concepts in the software Protégé 5.1 using OWL-DL standard. Validation was performed by mapping hospital processes defined in three case studies using the ontology framework. The resulting ontology framework consists of 146 classes, 180 instances, 34 relations and 61 attributes. The validation of the ontology framework suggested that the framework was able torelate to all terms in the hospital processes presented in the case studies. Moreover, 50% of the terms were identical or synonyms to the concepts defined in the ontology framework. This is an indication that the ontology framework serves its function to model general concepts in hospital processes. In the future, the ontology framework will be used to create computer simulations of hospital processes. The ability to transfer semantic information and thus create computer simulations which are easy to integrate, will also be tested. Moreover, the ontology framework will be expanded by analysis of more hospital processes. / Organisationsförändringar blir allt vanligare i vården på grund av ökande patientkrav och finansiella restriktioner. Datorsimuleringar erbjuder ett sätt att testa nya processer och samtidigt öka kunskapen om komplexa system. Simuleringar erbjuder dock flertalet utmaningar eftersom det är tidskrävande och integrering av simuleringar är svårt. För att hantera dessa problem föreslås ontologier som en lösning för att skapa integrerbara simuleringar. Ontologier möjliggör överföring av semantisk mening och förenklar integrering genom att beskriva objekt på ett standardiserat sätt. Målet med denna masteruppsats är att utveckla ett ontologiskt ramverk för atti senare studier skapa integrerbara simuleringar av sjukhusprocesser. Det ontologiska ramverket skapas genom att identifiera arketypiska koncept i sjukhusprocesser. Det utvecklade ontologiska ramverket baserades på en generisk processontologi, fallstudier och intervjuer som användes för att identifiera och definiera koncept. Koncepten implementerades sedan med hjälp av mjukvaran Protégé 5.1 genom OWL-DL standard. Validering genomfördes med hjälp av fallstudier genom att se hur väl det ontologiska ramverket kunde kartlägga de sjukhusprocesser som fallstudierna beskrev. Det slutgiltiga ontologiska ramverket består av 146 klasser, 180 instanser, 34 relationer och 61 attribut. Valideringen visade att det ontologiska ramverket kunde relatera till alla termer i sjukhusprocesserna som presenterades i fallstudierna. Vidare var 50% av alla termer i fallstudiernasprocesser identiska eller synonymer till koncepten definierade i det ontologiska ramverket. Detta indikerar på att det ontologiska ramverket fyller sin funktion för att modellera generella koncept i sjukhusprocesser. I framtiden ska det ontologiska ramverket användas för att skapa datorsimuleringar och berikas genom ytterligare studier av sjukhusprocesser. Ramverkets förmåga att överföra semantisk mening och på sätt skapa integrerbara datorsimuleringar ska även testas.

Microwave heating is an efficient way of heating compared to conventional industrial alternatives such as autoclaves, a type of pressure cooker commonly used for curing and sterilisation. One problem that limits the adoption of microwave ovens in industrial processes is uneven heating. This project aims to simplify industrial microwave oven development by constructing a simulation of microwave heating using the finite-difference time-domain (FDTD) method. This is a common accepted method for solving differential equations. Simulation tools can be used to efficiently create prototypes virtually which makes for a more efficient development process of customised microwave ovens.%The implementation is written in Python and uses Meep, an open source FDTD library for simulating electromagnetic fields. The end product produces a model of a physical system and simulates the interaction between microwaves and the target material. This interaction results in heating of the target material, which can be observed through an animated heat map. This heat map can then be compared to the video from a thermographic camera to determine the model's validity and accuracy. The results of this project confirms the validity of the approach but does not validate the accuracy of the simulation. The system requires further development in three areas: 2D simulations must be scaled to 3D, the simulations predictive ability must be validated and the simulated time span must be increased. / Mikrovågsugnar är ett effektivt alternativ till konventionella lösningar för industriell uppvärmning, såsom autoklaver. autoklaver är en form av ugn som värmer under ökat tryck, ungefär som en tryckkokare, och används främst för härdning och sterilisering. Ojämn uppvärmning är en av de problemen som begränsar användning av mikrovågsugnar i industrin idag. Detta projekt försöker underlätta utveckling av industriella mikrovågsugnar genom att konstruera en simulering av mikrovågsuppvärmning genom finite-difference time-domain (FDTD) metoden. Detta är en vanligt förekommande metod för att lösa differentialekvationer. Med hjälp av simuleringsverktyg så kan digitala prototyper lätt skapas och testas, detta i sin tur leder till en effektivare utvecklingsprocess av specialdesignade microvågsugnar. Implementationen är skriven i python och använder Meep, ett FDTD-bibliotek för att simulera elektromagnetiska fält, med öppen källkod. Slutprodukten är en modell av ett fysiskt system där interaktionen mellan det elektriska fältet och materialet simulerats. Denna interaktion leder till uppvärmning av materialet, detta kan sedan observeras genom en animerad värmekarta. Denna kan sedan jämföras med en video från en termografisk kamera för att bestämma modellens giltighet och precision. Resultaten av detta projekt visar ett giltigt tillvägagångssätt, men verifierar inte giltigheten och precisionen av simuleringen. Systemet kräver vidareutveckling inom tre områden: Tvådimensionella simuleringar bör vara tredimensionella, simuleringens prediktiva förmåga måste valideras, samt att tidsspannet som simuleras bör ökas.

Det används stora mängder energi inom kontorslandskap för att reglera inomhusklimatet. Intresset har ökat för energisparande åtgärder både politiskt och privat. För kontorsbyggnader är fönster en stor andel av klimatskärmen vilket har en stor påverkan på värme- och kylvärmeenergin som tillförs in i kontorsbyggnaden. Elektrokroma fönster kan, genom att skicka en spänning till ett av fönstrets skikt, aktivt förändra sina egenskaper för att steglöst begränsa solinstrålning i en byggnad.    Denna fallstudie är framtagen för att undersöka var och hur elektrokroma fönster kan användas för att effektivisera inomhusklimatet, med betoning på kylbehov, i Sverige. Undersökningen gjordes genom att göra flertal simuleringar på en kontorslokal i IDA ICE där lokalen simuleras på olika orter. Orter varieras från norr till söder och från kust till inland. Fönsterfasaden simulerades även i olika väderstreck. Resultaten visar att användning av tekniken sänker inkommande värmeenergi genom fönster med runt 60 procent oavsett på omgivande medeltemperatur. Därför motiveras användandet bäst på sydliga fasader och vid orter nära kust eller stora vatten där solvärmelasten är som störst.

This report presents the first steps of development aiming towards making, the open-source aeroelastic code, GEBTAero flight dynamics capable. The implementation was done partly in the Fortran code and part in the GEBTAero Python API with the objective of reusing as much of the existing code as possible with as little substantial architecture modification. The added capacities include the widening of the purview of the software to take into account beam assembly arranged in a plane-like structure, a trim function for the steady level flight was also implemented and the twelve degree of freedom flight mechanics system of equations was introduced in the algorithm. In this short time, unfortunately, few tests were performed fully but important foundation work giving preliminary results was carried out. This includes the verification of the structural modes simulation as well as several bug and inacuracy fixes. / Den här rapporten presenterar de första utvecklingsstegen som syftar till att göra, öppen käll aeroelastisk koden, GEBTAero flygdynamik kapabel. Implementeringen gjordes dels i Fortran-koden och dels i GEBTAero Python API med målet att återanvända så mycket av den befintliga koden som möjligt med så lite väsentlig arkitekturändring. De tillagda kapaciteterna inkluderar utvidgningen av programvaransräckvidd för att ta hänsyn till strålmontering anordnad i en flygplansliknande struktur, en “trim” funktion för jämn nivåflygning implementerades också och de tolv frihetsgraderna flygmekanik system av ekvationer introducerades i algoritmen. Under denna korta tid utfördes tyvärr få tester helt men viktigt grundarbete med preliminära resultat utfördes. Detta inkluderar verifiering av strukturlägen simulering samt flera korrigeringar av fel och felaktigheter.

The work is based on a problem at the company NKT HV Cables AB, Karlskrona. NKT manufactures high-voltage cables which are pulled through complex cableways. The cables are stiff and difficult to bend, which results in them getting stuck in the cableways. In some parts of the factory, one cable will push another cable. This can also result in the cables getting stuck.During the work, a prototype has been constructed which will prevent the cables from getting stuck in the cableways. This prototype is a bendable ball joint which is attached to the cable end. The ball joint bends the cable end into the tracks, which results in the cable following along. This constructionwas developed through literature studies, concept generation, concept screening, calculations, and testing. FEM calculations were carried out and resulted in the ball joint being able to withstand the forces that occur when pulling forward. This was also verified by a test in an active production line. The result was that the ball joint bent the cable into the cableways and the functionality was confirmed. For optimal function, a rigid connection between the cables is needed in order not to get stuck when the cable pushes the other. The delimitation is important in future development as this problem can persist without a rigid connection. / Arbetet grundas i ett problem på företaget NKT HV Cables AB, Karlskrona. NKT tillverkar högspänningskablar vilka dras genom komplexa kabelbanor. Kablarna är styva och svåra att böja vilket resulterar i att de fastnar i kabelbanorna. I vissa delar av fabriken kommer en kabel putta fram en annan kabel. Även detta kan resultera i att kablarna fastnar i kabelbanorna.Under arbetet har en prototyp konstruerats vilket skall förhindra att kablarna fastnar i kabelbanorna. Denna prototyp består av en böjbar kulled vilket fästs på kabeländen. Kulleden böjer in kabeländen i banorna vilket resulterar i att hela kabeln följer med. Denna konstruktion togs fram genom litteraturstudier, konceptgenerering, konceptsållning, beräkningar och testningar. FEM-beräkningar utfördes och resulterade i att kulleden tål krafterna vilkauppstår vid framdragning. Detta verifierades även genom att testa kulleden i ett framdrag på en aktiv linje i produktionen. Resultatet var att kulleden böjde in kabeln i kabelbanorna och funktionaliteten bekräftades. För optimal funktion krävs en stel koppling mellan kabel och kabel för att inte fastna när en kabel puttar en annan. Avgränsningen är viktig i framtida utveckling då detta problem kan kvarstå utan en stel koppling.

An autoclave is an advanced machine that sterilizes objects using high-pressure and high heat, with water steam as the medium. Autoclaves are frequently found in hospitals and other places where sterility is required. This project aims to meet the company's need to create a digital twin (DT) of an autoclave. The purpose is to test the control unit that controls the physical autoclave by exposing the DT to the same program as a real autoclave. A DT is a virtual model of a physical system, and in this project, it represented the autoclave and its sensors. The model was programmed in a graphical programming language NI LabView, with the same input and output signals as a real autoclave. The model was based on data-driven logic rather than physical based logic. From a real autoclave run where signals were recorded every second, conclusions could be drawn about how much each unique analog signal changed in combination with other signals through interpolation. The interpolation of the analog signals was used to capture the characteristics of these signals.  For validation, the DT was loaded into a Hardware In the Loop (HIL) system that simulates the autoclave with the DT but retains the control unit from the autoclave, which is the unit the company wants to test. The developed DT was tested against three goals describing how closely the values should align over an accumulated time. The results were compared each second between the real run and the DT run. The data-driven DT model met one of the three goals set, however, the DT model's characteristics resembled those of the real run, making the model useful as the control system does not interrupt the simulation for disallowed or deviant values. / En autoklav är en avancerad maskin som rengör objekt till en steril nivå med ett högt tryck och hög temperatur, där vattenånga används som medium. Autoklaven har ett vanligt förekommande på sjukhus och andra platser där sterilitet är ett krav. Det här projektet går ut på att möta företagets behov av att skapa en digital tvilling (DT) av en autoklav. Syftet är att testa kontrollenheten som styr den fysiska autoklaven genom att en DT ska utsättas för samma programkörning som en verklig autoklav. En DT är en virtuell modell av ett fysiskt system och i detta projekt var autoklaven och sensorerna i maskinen en DT. Modellen programmerades i ett grafiskt programmeringsspråk, NI LabVIEW med samma in- och utsignaler som en verklig autoklav. Modellen utgår ifrån en datadriven metod och inte en fysikalisk formulerad logik. Datan samlades in från en körning av en verklig autoklav, där signalerna sparades varje sekund. Slutsatser för hur mycket varje unik analog signal förändrades i kombination med övriga signaler kunde dras med hjälp av interpolering. Interpoleringen av de analoga signalera kunde användas för att fånga deras karakteristik.  För validering integrerades DT i ett Hardware In the Loop (HIL) system som hjälper till att simulera autoklaven. HIL-systemet har kontrollenheten kvar från autoklaven som är den enhet företaget vill utföra tester på. Den framtagna DT testades mot tre mål som beskriver hur nära värdena skall ligga under en ackumulerad tid. Resultatet jämfördes för varje sekund mellan den verkliga och DT körningen. Den datadrivna DT modellen uppfyllde 1 av 3 mål som ställdes, men DT modellens karakteristik efterliknade den från verkliga körningen vilket gör modellen användbar då kontrollsystemet inte avbryter simuleringen för ej tillåtna eller avvikande värden.