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: pekka.a.ranta@tut.fi