ATK –päivät 2004 Lappeenranta Metsäkonesimulaatio-opetus kehittyy hiljaisen tiedon avulla
description
Transcript of ATK –päivät 2004 Lappeenranta Metsäkonesimulaatio-opetus kehittyy hiljaisen tiedon avulla
ATK –päivät 2004 Lappeenranta
Metsäkonesimulaatio-opetus kehittyy hiljaisen tiedon avulla
Opiskeluympäristö
Hiljainen tieto Koulutustuote
Siirtovaikutus
simumedia.pkky.fi
Pekka Ranta TTY/DMI/Hypermedialaboratorio
Projektiyhteistyö
Metsäkonesimulaatio-opetuksen tuotteistaminen –projektia hallinnoi Pohjois-Karjalan koulutuskuntayhtymä/Pohjois-Karjalan ammattiopisto Valtimo
Projektiaikataulu: 2002-2004
Rahoitus: 692 000 €, Euroopan sosiaalirahasto ja Itä-Suomen lääninhallitus/sivistysosasto toimivat päärahoittajana
Yhteistyötahot:• Joensuun yliopisto/ metsätieteellinen tiedekunta• Komatsu Forest Oy Ab• Ponsse Oyj• Metsäntutkimuslaitos• Pohjois-Karjalan ammattikorkeakoulu
• Tampereen teknillinen yliopisto/DMI/hypermedialaboratorio• Timberjack/Plustech Oy• Valtimon kunta
simumedia.pkky.fi
simumedia.pkky.fi
Metsäkonekoulutuksen haasteita
Pienet ryhmäkoot, suuri ohjauksen tarve, maasto-opetuksen ja työssä oppimisen toteuttaminen
Laite- ja ohjelmistoratkaisujen erovaisuudet ja jatkuva muutos
Konehankintoihin sijoitettu pääoma
Kuljettajan lisääntyvä vastuu
Hakkuukoneenkuljettajan osaamisesta tiedetään varsin vähän
Haasteet koskettavat laajasti koko puunjalostusarvoketjua
Tavoitteet
OpiskeluympäristöOpiskeluympäristö
Hiljainen tieto Hiljainen tieto KoulutustuoteKoulutustuote
SiirtovaikutusSiirtovaikutus
LISÄARVOLISÄARVO
simumedia.pkky.fi
simumedia.pkky.fi
Kehitysnäkökulmat (1/2)
Teknologisen innovaation (hakkuukonesimulaattori) hyödyntäminen liittyy kokonaisvaltaiseen koulutuksen kehittämiseen (vrt. CGTV 1994)
Hakkuukoneenkuljettajan suunnittelu-, havaitsemis- ja päätöksentekotaitojen ymmärtäminen ja soveltaminen koulutukseen
Simulaattoripohjainen koulutus perustuu modulaariseen opetussuunnitelmaan.
Kehitettävät ratkaisut tuovat lisäarvoa hallinnolle, opettajalle, opiskelijalle sekä tukiprosesseille.
Opetusmenetelmät ja kehitettävät oppimateriaalit perustuvat todellisiin tarpeisiin ja soveltuvat moniin käyttötarkoituksiin.
simumedia.pkky.fi
Kehitysnäkökulmat (2/2)
Uuden tiedon tuottaminen tutkimuksen avulla. Kokeneen kuljettajan hiljainen tieto ja osaaminen ohjaavana tekijänä.
Käytäntöä ja teoriaa hyödynnetään hallitussa ja perustellussa toiminnassa.
Opiskelijoiden, opettajien ja hallinnon tarpeiden kartoitus toimii pohjana kehitystyölle.
Opiskelu tapahtuu mielekkäässä, motivoivassa, laadukkaassa ja asiakaslähtöisessä opiskeluympäristössä.
Hallitun puunkorjuuprosessin ja koulutusprosessien jäsentäminen ydin- ja tukiprosesseiksi. Prosessivetoinen näkökulma.
Simulaattoripohjaisen opiskelun kehittäminen
simumedia.pkky.fi
Projektin tuloksia
Hallitun puunkorjuuprosessin toimintamallit -
DVD videot. • Sisältää käsitteet sekä työmenetelmät• suomen ja englannin kielinen versio
Opetussuunnitelmaan pohjautuva
modulaarinen opintojaksojen
toteuttamissuunnitelma
Opetuskokeilujen perusteella määritelty
simulaattoripohjaisen opiskelun
mahdollisuudet ja rajoitteet
Ohjaajan opas valmistumassa
sisältää harjoitukset, arvioinnin, menetelmätsimumedia.pkky.fi
Projektin tuloksiaInternet –pohjainen opiskeluympäristö.
• Puunkorjuun peruskäsitteet • Hallitun puunkorjuuprosessin
toimintamallit• Opetussuunnitelma• Opettajan opas
simumedia.pkky.fi
• Opettajan opas• Harjoitustehtävät
simulaattoripohjaiseen opiskeluun, • Oman toiminnan arviointityöväline • Hiljaisen tiedon keruutyöväline
Projektin tuloksia
Suunnittelu-, ennakointi-, päätöksenteko-, yhteistoimintataidot
Yhteys maasto-opiskeluun
The International Seminar on ’Simulator-Based Training of
Forest Machine Operators’ 17.-19.11.2004 Joensuu
simumedia.pkky.fi
Kuva: Ponsse Oyj ja MetSimu -projekti
Tutkimusyhteistyö jäsentää hiljaisen tiedon näkyväksi
simumedia.pkky.fi
Tutkimusyhteistyö jäsentää hiljaisen tiedon näkyväksi
Kerätty yli 30 kuljettajan toiminnasta prosessidataa hakkuukoneen ja/tai simulaattorin järjestelmästä.
Työtekniikkahavainnointi. Videoitu ja haastateltu kuljettajien toimintamallit.
Tutkimusyhteistyö Joensuun yliopisto, Metsäntutkimuslaitos, TTY/DMI/Hypermedialaboratorio
Hiljainen tieto tarkoittaa sisäistettyä, kokemuksen myötä tullutta osaamista, jota on vaikea toiselle kertoa tai pelkistää numeroiksi.
simumedia.pkky.fi
Tutkimustuloksia (2/5)
Todellisen hakkuun ja simulaattorihakkuun vertailua (harvennus)
Kenttätutkimus
0
20
40
60
80
100
120
140
A B C D E FKuljettaja
Työ
va
ihe
ide
n a
jan
me
ne
kkie
n s
uh
tee
t, %
Hakkuupään vienti ja tarttuminen Kaato Prosessointi Aputoiminnot
Keskiarvotaso
Simulaattoritutkimus0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
A B C D E FKuljettajat
Työvaih
eid
en a
janm
enekkie
n s
uhte
et, %
Hakkuupään vienti ja tarttuminen Kaato Prosessointi Aputoiminnot
Kenttätutkimuksenkeskiarvotaso
Joensuun yliopisto Ovaskainen, Uusitalo; Metla Väätäinen, Asikainen & Sikanensimumedia.pkky.fi
Tutkimustuloksia (4/5)
Katseen seuranta
Joensuun yliopisto Junkkonen, Ovaskainen & Uusitalo
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
aA
b avo aB
b avo aC
b avo aD
b avo aE
b avo aF
b avo
Hav
ain
no
inti
, ke
rtaa
/min
.pino/paikka latvustiheys/valinta alatiheys/valinta renkaat/ajoura taakse
Kuva Havainnointi siirtymäajalla
simumedia.pkky.fi
Hakkuukoneenkuljettajan hiljaisen tiedon näkyväksi tekeminen
hakkuukonesimulaattorin avulla
simumedia.pkky.fi
simumedia.pkky.fiTTYDMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Ranta, Pohjolainen
Toteutettiin Pohjois-Karjalan Ammattiopisto Valtimolla maaliskuussa 2003
Yhteensä jaksolle osallistui 28 kuljettajaa Itä-Suomen alueelta
Aineiston keruu tapahtui Ponssen hakkuukonesimulaattorilla, jolla kuljettajat suorittivat pääte- ja harvennushakkuutehtävän
TutkimusjaksoPonssen simulaattorilla
Koeala, jota tutkimusjaksolla käytettiin
simumedia.pkky.fiTTYDMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Ranta, Pohjolainen
Miten hakkuukoneenkuljettajan hiljainen tieto näkyy strategisella, taktisella ja operatiivisella toiminnan tasoilla?
Millaisia kuljettajaprofiileja hakkuukoneenkuljettajan toiminnasta kerätyn prosessidatan perusteella voidaan jäsentää?
Miten ja millä perustella kuljettajaprofiilit eroavat toisistaan?
Tutkimusongelmat
Tutkimustuloksia
Muuttuja ΔR2 R2
x1 Puun hakuaika ,840 ,840
x2 Puun prosessointiaika ,085 ,925
Regressiomalli
Pääkomponenttimenetelmä ja itseorganisoituvat kartat (SOM)
Hakkuukonesimulaattoritutkimus
simumedia.pkky.fiTTYDMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Ranta, Pohjolainen
Tutkimustuloksia
simumedia.pkky.fiTTYDMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Ranta, Pohjolainen
Kuljettaja-ryhmä
kuljettajia (kpl)
Kuormaimen käytön tehokkuus
Rungon käsittely- taito
Työpisteen koko
Puutavaran optimointi
Kuormaimen käytön jouhevuus
m3/h Kol-hut
1 2 pieni keski- määräinen
keski- määräinen
suurehko suuri 14,26 2
2 2 keski- määräinen
pienehkö pieni suuri pienehkö 13,32 4
3 4 suurehko
pieni suuri suurehko pieni 16,15 0,75
4 4 keski- määräinen
keski- määräinen
pienehkö suuri suuri 18,76 0,25
5 8 suuri suurehko keski- määräinen
keski- määräinen
suurehko 23,92 0,63
6 5 pienehkö
suuri suurehko suurehko pieni 18,96 2,4
7 3 keski- määräinen
keski- määräinen
keski- määräinen
pieni keski- määräinen
15,36 0,33
Taulukko1. Kuljettajaprofiilit päätehakkuulla. (Laamanen, 2004.)
Tutkimustuloksia tiedon louhinta (aito hakkuukone PlusCAN,GUHA-analyysi)
simumedia.pkky.fiTTYDMI/Hypermedialaboratorio 2004 Ranta, Laamanen, Pohjolainen & Väätäinen
Rungon vienti ajouran yli (P=0.95, BASE=5 %)
Löytyneet säännönmukaisuudet:1. Puun etäisyys (3-6 m) & Käsittelypaikka (4 vasen ura) & Sektori (2 oikea etusektori) Rungon vienti uran yli (1 kyllä)2. Puun etäisyys (3-6 m) & Käsittelypaikka (4 vasen ura) & Ottosuunta (oikealta puolelta ajouraa) Rungon vienti uran yli (1 kyllä)3. Puun etäisyys (6-9 m) & Käsittelypaikka (1 oikea) & Kaatosuunta (2 poispäin ) Ottosuunta (1 oikea) Rungon vienti uran yli (2 ei)
Analyysi: Etäisyyksillä 3-6 m ajouran keskeltä mitaten runko voidaan prosessoida uran vastakkaiselle puolelle. Tämä nousi hyvin selkeästi esiin.
Runko mahtuu koko pituudeltaan, koska ajoura on tyhjä. Uran yli vienti ei näin ollen hidasta toimintaa ja samalla saadaan tarvittaessa pehmeille maastoille havutus, jotta koneen painuminen maastoon vähenisi (esim. juuristovauriot). Myös edelliset kasat vaikuttavat päätökseen. Pitkillä etäisyyksillä ei runkoa viedä uran yli. Tämä hidastaa prosessia.
simumedia.pkky.fi
Tilannesidonnainen ja kokonaisvaltainen osaaminen
Toimintaympäristön vihjeistyksestä olennaisen informaation valinta
Näkökulma ja sisäinen malli prosessiin on hyvin rikas ja ennakoiva
Korjuuprosessin suunnittelu ja hallinta työn eri suunnittelutasolla
Työn jäljen ennakkorakentaminen mielikuvissa
Koneen ja etenkin kuormaimen automatisoitunut hallinta korostuu
Hiljainen tieto ei ole temppukokoelma
Toimintaperiaatteet, heuristiikat, vihjeiden havainnointi
Pohdintaa kuljettajan hiljaisesta tiedosta
TTYDMI/Hypermedialaboratorio, Ranta, Laamanen & Pohjolainen 2003, 2004
Tutkimustiedon soveltaminen simulaattoripohjaiseen koulutukseen
simumedia.pkky.fi
Tutkimustiedon soveltaminen opetukseen
simumedia.pkky.fi
Tutkimustiedon soveltaminen opetukseen
simumedia.pkky.fi
Simulaattoreissa olisi perusteltua hyödyntää opiskelijan suunnittelua ja päätöksentekoa (strateginen, taktinen ja operatiivinen taso) tukevia havainnollistuksia lisätyn todellisuuden menetelmien avulla.
Työskentelysektori-, työpiste-, usean rungon apteeraus- (pystyyn laadutus puutavaralajeittain työpisteessä), työskentelyetäisyyshavainnollistukset, heuristiset mallit sekä vaihtoehtoiset kuvakulmat tukevat kuljettajan päätöksentekoa.
Aloittelijan toimintaympäristövaatimuksia voidaan keventää, jotta osaaminen kehittyisi pienin askelin.
Simulaattorin autenttisuuden arvioinnin korostaminen peittää helposti alleen simulaattorin monipuoliset mahdollisuudet tukea opiskelua ja oppimista (Ranta 2003, Ranta ym. 2004).
Kiitos mielenkiinnosta.
Yhteystiedot
simumedia.pkky.fi
Pekka Rantaprojektipäällikkö, erikoistutkijaTTY/DMI/HypermedialaboratorioPL 55333101 Tamperepuh. +358-(0)3- 3115 5606gsm 040-8490173email: [email protected]