ATK –päivät 2004 Lappeenranta Metsäkonesimulaatio-opetus kehittyy hiljaisen tiedon avulla

1. ATK –päivät 2004 Lappeenranta Metsäkonesimulaatio-opetus kehittyy hiljaisen tiedon avulla Opiskeluympäristö Siirtovaikutus Hiljainen tieto Koulutustuote Pekka Ranta TTY/DMI/Hypermedialaboratorio simumedia.pkky.fi

2. 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

3. 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 simumedia.pkky.fi

4. Opiskeluympäristö Siirtovaikutus Hiljainen tieto Koulutustuote Tavoitteet LISÄARVO simumedia.pkky.fi

5. 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

6. 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. simumedia.pkky.fi

7. Simulaattoripohjaisen opiskelun kehittäminen simumedia.pkky.fi

8. 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, menetelmät simumedia.pkky.fi

9. Projektin tuloksia • Opettajan opas • Harjoitustehtävät simulaattoripohjaiseen opiskeluun, • Oman toiminnan arviointityöväline • Hiljaisen tiedon keruutyöväline • Internet –pohjainen opiskeluympäristö. • Puunkorjuun peruskäsitteet • Hallitun puunkorjuuprosessin toimintamallit • Opetussuunnitelma • Opettajan opas simumedia.pkky.fi

10. 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 Kuva: Ponsse Oyj ja MetSimu -projekti simumedia.pkky.fi

11. Tutkimusyhteistyö jäsentää hiljaisen tiedon näkyväksi simumedia.pkky.fi

12. Tutkimusyhteistyö jäsentää hiljaisen tiedon näkyväksi Hiljainen tieto tarkoittaa sisäistettyä, kokemuksen myötä tullutta osaamista, jota on vaikea toiselle kertoa tai pelkistää numeroiksi. Kerätty yli 30 kuljettajan toiminnasta prosessidataa hakkuukoneen ja/tai simulaattorin järjestelmästä. Työtekniikkahavainnointi. Videoitu ja haastateltu kuljettajien toimintamallit. Tutkimusyhteistyö Joensuun yliopisto, Metsäntutkimuslaitos, TTY/DMI/Hypermedialaboratorio simumedia.pkky.fi

13. Kenttätutkimuksen keskiarvotaso Simulaattoritutkimus Tutkimustuloksia (2/5) Todellisen hakkuun ja simulaattorihakkuun vertailua (harvennus) Keskiarvotaso Kenttätutkimus Joensuun yliopisto Ovaskainen, Uusitalo; Metla Väätäinen, Asikainen & Sikanen simumedia.pkky.fi

14. Tutkimustuloksia (4/5) Katseen seuranta Kuva Havainnointi siirtymäajalla Joensuun yliopisto Junkkonen, Ovaskainen & Uusitalo simumedia.pkky.fi

15. Hakkuukoneenkuljettajan hiljaisen tiedon näkyväksi tekeminen hakkuukonesimulaattorin avulla simumedia.pkky.fi

16. TutkimusjaksoPonssen simulaattorilla 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 Koeala, jota tutkimusjaksolla käytettiin TTYDMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Ranta, Pohjolainen simumedia.pkky.fi

17. Tutkimusongelmat 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? TTYDMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Ranta, Pohjolainen simumedia.pkky.fi

18. Tutkimustuloksia Hakkuukonesimulaattoritutkimus Regressiomalli Pääkomponenttimenetelmä ja itseorganisoituvat kartat (SOM) TTYDMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Ranta, Pohjolainen simumedia.pkky.fi

19. Tutkimustuloksia Taulukko1. Kuljettajaprofiilit päätehakkuulla. (Laamanen, 2004.) TTYDMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Ranta, Pohjolainen simumedia.pkky.fi

20. Tutkimustuloksia tiedon louhinta (aito hakkuukone PlusCAN,GUHA-analyysi) 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. TTYDMI/Hypermedialaboratorio 2004 Ranta, Laamanen, Pohjolainen & Väätäinen simumedia.pkky.fi

21. Pohdintaa kuljettajan hiljaisesta tiedosta 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 TTYDMI/Hypermedialaboratorio, Ranta, Laamanen & Pohjolainen 2003, 2004 simumedia.pkky.fi

22. Tutkimustiedon soveltaminen simulaattoripohjaiseen koulutukseen simumedia.pkky.fi

23. Tutkimustiedon soveltaminen opetukseen simumedia.pkky.fi

24. Tutkimustiedon soveltaminen opetukseen 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). simumedia.pkky.fi

25. Kiitos mielenkiinnosta. Yhteystiedot Pekka Rantaprojektipäällikkö, erikoistutkijaTTY/DMI/HypermedialaboratorioPL 55333101 Tamperepuh. +358-(0)3- 3115 5606gsm 040-8490173email: pekka.a.ranta@tut.fi simumedia.pkky.fi