Virtuaalimallit korvaavat konkreettiset opetuslaitteet automaatioinsinöörien koulutuksessa

Väitöstyössään Väänänen rakensi monitasoisen virtuaalioppimisympäristön PLC-ohjelmoinnin opetukseen. PLC eli Programmable Logic Controller on yleisin automaatiojärjestelmiä ohjaava ohjauslaite, ja PLC-ohjelmointi siten automaatioinsinöörin ydinosaamista. PLC-ohjelmoinnin perusteita on ammattikorkeakoulussa opetettu perinteisesti luokkaopetuksena pienoislaitteilla, jotka on kytketty PLC-ohjaukseen.

–Laboratoriolaitteet ovat melko kalliita ja laboratoriotilat useimmiten rajalliset, joten vaihtoehtoja automaatioinsinöörien opetukseen tarvitaan. Konkreettisia opetuslaitteita voidaan korvata virtuaalisilla oppimistulosten kärsimättä, Väänänen kertoo.

Hänen rakentamansa PLC-ohjelmoinnin oppimisympäristö koostuu useista virtuaalilaitteista ja -järjestelmistä. Ohjelmointiin käytetään tavallista markkinoilla olevaa PLC-ohjelmointiympäristöä, ja itse virtuaalilaitetta ohjataan todellisella softapohjaisella ohjelmoitavalla logiikalla (SoftPLC). Tässä ohjelmointiympäristössä voidaan laatia millainen PLC-ohjelma tahansa. Virtuaalilaitteet taas pohjautuivat pelimoottorien käyttöön, joten mallien jakelu verkon kautta on helppoa ilman erillisiä lisenssikustannuksia.

Hyvää palautetta opiskelijoilta ja opettajilta

Kaksi opiskelijaryhmää testasi oppimisympäristöä PLC-ohjelmoinnin peruskurssillaan vuosina 2010 ja 2011. Opiskelijat arvioivat kyselylomakkeella oppimistaan sekä oppimisympäristön ominaisuuksia, mahdollisia kehittämistarpeita ja hyödyllisyyttä oppimisessa. Kokemuksia kysyttiin myös opettajilta. Sekä automaatioinsinööriopiskelijat että opettajat pitivät virtuaalimalleja erittäin havainnollisina. Opiskelijoiden mielestä järjestelmän toimivuus ja käyttömukavuus olivat erittäin hyvät. He toivoivat, että kyseistä tai vastaavanlaista ympäristöä käytettäisiin useammallakin automaation kurssilla.

Väitöstyössään Väänänen myös vertaili virtuaalisessa oppimisympäristössä ja vastaavilla todellisilla automaatiolaitteilla toteutettua opetusta. Hän totesi yhden konkreettisen pienoismallin rakentamisen olevan kalliimpaa kuin vastaavan virtuaalilaitteen rakentamisen. Virtuaalimallin etu on myös käytettävyydessä, sillä se voidaan helposti monistaa ja hajauttaa.

–Kun suuria laboratoriotiloja tai mittavia resursseja opiskelijan ohjaukseen ja mekaanisten laitteiden ylläpitoon ja huoltoon ei tarvita, säästetään rahaa. Järjestelmä tehostaa myös opiskelijoiden omatoimisuutta ja mahdollistaa ajasta ja paikasta riippumattoman oppimisen.

Väänäsen mukaan virtuaalisen oppimisympäristön avulla voidaan tehostaa automaatioinsinöörikoulutusta. PLC-ohjelmoinnin virtuaalinen oppimisympäristö vastaa hyvin koulutuksen kehittämisen nykyisiin ja tulevaisuuden tarpeisiin. Sillä on mahdollisuuksia tukea myös kansainvälistä koulutusvientiä.

Väitöstilaisuus perjantaina 2.11.

Tekniikan lisensiaatti Matti Väänäsen tuotantotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Implementing PLC Programming Training of Automation Engineering Education in Virtual Environment ("Automaatioinsinöörikoulutuksen PLC-ohjelmoinnin toteutus virtuaaliympäristössä") tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunnassa perjantaina 2.11.2012 kello 12 alkaen Festia-rakennuksen Pieni Sali 1:ssä (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittäjinä toimivat professori Esko Niemi (Aalto-yliopisto) ja kasvatustieteen tohtori, diplomi-insinööri Ari Orelma (Hyria koulutus Oy). Tilaisuutta valvoo professori Seppo Torvinen TTY:n tuotantotekniikan laitokselta.

Matti Väänänen on työskennellyt Hämeen ammattikorkeakoulussa 15 vuoden ajan eri tehtävissä, kuten automaation ja kunnossapidon tutkimusyksikön johtajana, Valkeakosken yksikön johtajana ja tutkijayliopettajana. Työtehtävissään hän on kehittänyt erityisesti virtuaalioppimisympäristöjä sekä ammattikorkeakoulun työelämäyhteistyötä.

Lisätietoja: Matti Väänänen puh. 040 70 23 523, matti.vaananen@hamk.fi