Ratkaisu kasvuolosuhteille – biotalouden opiskelijat vs. ilmanvaihto

HAMKin kampuksen kasvuviljekontin ilmanvaihto ei ollut optimaalinen kasvuolosuhteille. Vaihtelevan lämpötilan takia kontissa olisi joko liian kosteaa tai liian kuivaa. Biotalouden tieto- ja viestintätekniikan opiskelijat pääsivät ratkaisemaan käytännön haastetta. Projektitiimi kertoo työn vaiheista.

Biotalouden tieto- ja viestintätekniikan koulutuksen kolmannen opintovuoden päättävä Kehitysprojekti-moduuli yhdistää laajasti opintojen aikana hankittua osaamista ja erilaisia taitoja. Projektissa on mahdollisuus perehtyä biotalouden tutkimus- ja kehittämistoimintaan projektitoimeksiannon kautta, tutkivan ja ongelmalähtöisen oppimisen keinoin.

Käytännönläheinen toimeksianto

Tänä vuonna kehitysprojektille saatiin toimeksianto HAMK Smart -tutkimusyksiköstä:

Opiskelijoiden tehtävänä oli kehittää HAMKin Lepaan kampuksella olevan kerrosviljelykontin ilmanvaihtoa. Kontin puutteellisesta ilmankierrosta johtuva lämpötilaolosuhteiden epätasaisuus tekee vallitsevan kosteusprosentin hallitsemisesta mahdotonta. Liiallinen kosteusprosentti johtaa kasvitautien yleistymiseen, kun taas liian vähäinen hidastaa kasvin kasvua. Projektin tavoitteena oli siis kehittää ratkaisu tai menetelmä kontin kasvuolosuhteiden tasapainottamiseksi.

Projekti toteutettiin kuuden opiskelijan voimin läheisessä vuorovaikutuksessa toimeksiantajan kanssa. Tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa “proof of concept” – eli toteuttamiskelpoinen prototyyppi – automaattisesta kasvatuskontin olosuhteiden tasausjärjestelmästä, joka olisi skaalattavissa kontissa käytettäväksi ratkaisuksi.

Kokemuksia työskentelystä

Projektin alussa opiskelijat tutustuivat viljelykonttiin Lepaalla. Varsinainen suunnittelu ja kehitystyö tapahtui verkossa ja Forssan kampuksella. Opiskelijatiimi jakoi vastuualueita osaamisten mukaan, huomioiden kuitenkin mahdollisuuden toisilta oppimiseen. Työ oli aitoa tiimityöskentelyä yli vastuualueiden, mikä korostui etenkin ongelmanratkaisun tilanteissa. Projektitiimin yhteistyötä vahvisti hyvä kommunikaatio sekä kokeileva ja kehittävä toimintatapa.

Kokonaisuuden suunnittelu – Petri

Petri Niemi johti projektikokonaisuuden suunnittelua ja toteutusta sekä työnjakoa tiiminjäsenten vahvuudet huomioiden. Kehitysprojektin tehtävistä hänen vastuullaan oli erityisesti prototyypin ohjausyksikön suunnittelu, toteutus ja implementointi järjestelmäkokonaisuuden vaatimusten pohjalta.

Motivoivinta Petrille oli päästä kehittämään ratkaisua tosielämän ongelmaan hyvän tiimin sekä asiantuntevan toimeksiantajan kanssa.

Seuraavan vuosikurssin kehitysprojektin vetäjälle hän antaa tärkeimmäksi vinkiksi:

– Suunnittele kahdesti, toteuta kerran.

Kehitysprojektin jälkeen Petri jatkaa yhteistyötä HAMKin Bio ja Smart -tutkimusyksiköiden kanssa työharjoittelun ja opinnäytetyön merkeissä, kehittäen pulssileimauskammiota käynnissä olevalle Hiiletin-hankkeelle.

Rakennesuunnittelu – Jussi

Jussi Haaviston vastuulle kuului erityisesti ilmankiertoputkiston rakenteellinen suunnittelu, 3D-mallin ja rakennuspiirustusten luonti. Jussi on aikaisemmalta koulutukseltaan LVI-asentaja, mikä osoittautuikin tuiki tärkeäksi osaamisalueeksi tässä projektissa ja hänen erityisosaamisekseen projektikokonaisuudessa. Hän suunnitteli myös ilmankiertoputkiston prototyypin ja vastasi sen rakentamisesta. Yllättävintä Jussille oli se, että hänen aikaisempi koulutuksensa olikin niin isossa roolissa tässä projektissa.

Toiminnallisen ilmanottoaukon suunnittelu – Saku

Saku Oikkonen puolestaan vastasi projektissa iiriksen 3D-suunnittelusta ja tulostamisesta.

Iiristä tarvitaan putkistossa venttiiliksi, avaamaan ja sulkemaan ilmanottoaukkoa. Saku rakensi kolmiulotteiset mallit, työkaluina Inventory ja Fusion360 sekä tulostuksessa Cura.

Ensimmäinen ajatus iiriksestä syntyi Sakulle kaupallisten esimerkkien avulla ja mallintamiseen tarvittavaa osaaminen oli hankittu edellisessä moduulissa.

Iiris koostuu viidestä lavasta ja yllättävintä oli mallien kokoaminen niin, että iiris todella toimii.

Kokonaisuus on pidettävä koko ajan mielessä: jos esimerkiksi osat ovat liian paksuja, ei iiris avaudu.

Sakulla on halu oppia tekemään yhä vaativampia malleja ja hän on kiinnostunut mallintamiseen liittyvästä työharjoittelusta ja opinnäytetyöaiheesta.

Iiris toiminnassa

Automatisointi – Aleksi

Aleksi Heinilän vastuulle kuului iiriksen säätämisessä tarvittavien rattaiden suunnittelu sekä säätö, eli käytännössä ilmapumpun tyristorin automatisointi. Aleksi selvitteli servomoottorin ohjausta ja toimintaa Arduinolla sekä kokeili niiden toimivuutta ja liikerataa suunnittelemallaan astelevyllä.

Aleksi suunnitteli erilaisia hammaspyöriä. Koska käytössä oli servomoottori, joka kääntyi vain 180 astetta, tarvittiin tietyn välityssuhteen hammaspyöriä.

Tarvittava välityssuhde laskettiin, jonka jälkeen hammaspyörät mallinnettiin ja simuloitiin mallinnusohjelmassa. Aleksi työskenteli paljon kampuksella (julkaisun pääkuvassa), keskustelemassa toimeksiantajan kanssa, 3D-tulostamassa ja työstämässä hammaspyöriä iirisventtiileihin, tyristoriin ja servomoottoriin.

Aleksin mielestä parasta oli päästä työskentelemään osana isompaa kokonaisuutta mielenkiintoisessa projektissa loistavan tiimin voimin.

Tietopankki – Miia

Miia Viitamäen vastuualue oli dokumentointi ja tiedonhaku, kuten esimerkiksi tyristorin toimintaan perehtyminen.

Miia varmisti kokonaisuuden dokumentoinnin ja sen laadun. Tiimi käytti ClickUp-alustaa, joka toimi sekä projektikokonaisuuden hallinnan että dokumentaation kokoamisen alustana. Se mahdollisti kommunikaation toimeksiantajan kanssa ja helpotti projektiraportin kasaamista, jossa kuvaillaan projekti alusta loppuun, lähtökohdista suunnittelun kautta tekniseen toteutukseen, sekä prototyypin testaukseen ja esittelyyn.

Miialle yllättävintä oli lopputuloksena syntynyt konkreettinen rakennelma prototyypistä suhteessa projektin lyhyeen kahdeksan viikon aikatauluun. Lopputulos on merkittävä ja se on suurempi suhteessa alun odotuksiin.

Projektin aikana tapahtuvien asioiden kirjoittaminen auttaa asioiden käsittelemisessä ja edistää oppimista. Projektisuunnitelma ja projektin lopullinen raportti ovat projektitiimin aikaansaannosta ja tehdyn työn tulosta: se mitä ei ole dokumentoitu, sitä ei ole tehty.

Tiedonsiirto – Pirkka

Pirkka Pajumäki vastasi projektissa tiedonsiirtoprotokollista sekä tiimin vetämisestä.

Pirkka teki usein projektissa ”iltavuoroa” johtuen omasta päivätyöstään. Projektissa hänen vastuulleen kuului tiedonsiirtoprotokollan suunnittelu, mikä tarjosi mukavasti haastetta, sillä tämän kaltaisten protokollien parissa työskentely oli hänelle uutta. Tiedonsiirtoprotokollien lisäksi Pirkka toimi toisena tiimin vetäjänä, antaen taustatukea Petrille sekä auttamalla tiimin jäseniä. Pirkalle haastavinta oli sovittaa yhteen kehitysprojekti, opinnäytetyö ja oma palkkatyö:

– Hikihän siinä meinasi tulla.

Lopputuotos

Kehitysprojektin lopputuotoksena syntyi prototyyppi kasvatuskontin ilmankierron tasaamisesta ja automatiikasta.

Toimeksiantaja HAMK Smartin Gert Hattingh sanoo, että oli mukavaa työskennellä opiskelijoiden kanssa moniulotteisessa projektissa, jossa tarvittiin monenlaisia taitoja. Gert oli vaikuttunut tiimin itseohjautuvuudesta, mikä mahdollisti sen, että toimiva prototyyppi todella saatiin valmiiksi lyhyessä ajassa. Opiskelijoiden lopputulos on valmis skaalattavaksi ilman muutoksia.

– Projekti itsessään oli haastava ja vaati osallistujilta useiden teknisten näkökulmien ja luovan ongelmanratkaisun yhdistämistä. Jotkin tiimin tuottamat ratkaisut olivat ainutlaatuisia ja tarjosivat ongelmanratkaisuun hienostuneemman lähestymistavan, Hattingh kuvailee.