Formula Student -projektia on Tampereen ammattikorkeakoulussa tehty vuodesta 2007 alkaen. Formula Student on korkeakoulutasoinen opiskelijoiden suunnittelukilpailu, jossa tavoite on rakentaa parhaiten suunniteltu ja luotettavin ajoneuvo. Kilpailussa esitetään dokumentaatio, joka sisältää yksityiskohtaiset piirustukset, lujuuslaskennan, aerodynaamisen laskennan, projektisuunnitelman aikatauluineen, kustannuslaskennan, sponsorimarkkinointisuunnitelman, sähköpiirustukset ja auton tietokoneen käyttöön tehdyt tietokoneohjelmat sekä muut suoritusta kuvaavat dokumentit. Projektitiimi on autonominen eli korkeakoulun henkilökunta ei saa auttaa millään tavalla ja jokainen tiimi rakentaa aina uuden ajoneuvon.
TAMKin tavoite on Formula Student -kilpailun avulla yhdistää teoreettinen ja käytännön oppiminen toisiinsa. Erityisen tärkeää on mahdollisuus tehdä virheitä sekä huomata ja korjata virheet. Tämä ei ole mahdollista luokkahuoneopetuksessa. Kuvassa 1 on vuoden 2017 Formula Student -tiimin opiskelijoita Hollannissa Assenin TT-radalla.
Kuva 1 Formula Student -tiimin opiskelijoita Hollannissa vuonna 2017 (kuva: Valtteri Ala-Ilomäki)
Projektikokemuksia
Kaikkina vuosina auto on tullut valmiiksi, mutta joka vuosi on ollut useita ongelmia. Vuosien varrella projekteissa on ollut mm. laatuongelmia, suunnitteluvirheitä, aikatauluviiveitä ja motivaatio-ongelmia. Ongelmat ovat pohjimmiltaan se syy, joiden vuoksi Formula Student -projekti on hyvä pedagoginen menetelmä. Täsmälleen samanlaisia ongelmia esiintyy myös työpaikoilla. Kun opiskelijat kohtaavat ja ratkaisevat työelämän organisaatioon liittyviä ongelmia jo opiskeluvaiheessa, ovat he hieman valmiimpia toimimaan työelämässä insinööreinä.
Laatuongelmat
Laatuongelmat ovat ajoneuvon valmistuksessa tapahtuvia virheitä. Esimerkiksi liimausprosessissa on ollut puutteita, jonka vuoksi liimaukset irtoavat. Laatuongelmien perussyy on opiskelijoiden kokemattomuus, jonka vuoksi he tekevät aloittelijoille tyypillisiä virheitä. Kun tiimi uusiutuu jatkuvasti, uudet opiskelijat tekevät samoja virheitä joka vuosi. Vaikka projektissa on tarkoitus oppia virheistä, liian suuri laatuongelmien määrä vaarantaa kilpailuun osallistumisen. Laatuongelmia on vähennetty jakamalla tiimi alatiimeihin, joissa johtajana toimii kokeneempi opiskelija. Tämä mahdollistaa kokemuksen jakamisen ja siten oppiminen nopeutuu ja laatuongelmat vähentyvät.
Suunnitteluvirheet
Suunnitteluvirheet tapahtuvat ajoneuvon laskelmia, ohjelmia ja piirustuksia tehdessä. Suunnitteluvirheiden syy on sama kuin laatuongelmien eli opiskelijat ovat kokemattomia suunnittelijoita ja tekevät suunnitteluvirheitä. Kuten edellä todettiin, tämä on myös projektioppimisen vahvuus. Aloittelijat voivat tehdä virheitä, analysoida niiden syyt ja korjata virheet. Ratkaisu on myös sama kuin edellä, eli kokeneemmat opiskelijat toimivat johtajina omissa tiimeissään.
Johtamisongelmat
Formula Student -tiimi on niin suuri, että se tarvitsee organisaatiorakenteen, jossa nykyisellään on kolme tasoa. Useimmat päälliköt ovat ensimmäistä kertaa tällaisessa tehtävässä ja kohtaavat samanlaisia haasteita kuin aloittavat päälliköt yleensäkin. Johtamisongelmat ovat pääasiassa kahdessa kategoriassa: joko epäonnistutaan motivaation ylläpitämisessä tai ollaan passiivisia ongelmien ratkaisussa.
Paras ratkaisu olisi löytää hyviä, johtamistaitoja omaavia opiskelijoita tiimin päällikkötehtäviin. Opiskelijoiden ollessa nuoria ja kokemattomia, ei sellaisia opiskelijoita ole riittävää määrää tiimin tarpeisiin. Joitakuita aina löytyy. Tiimi on yrittänyt ehkäistä ongelmaa valikoimalla jäsenet tarkkaan haastattelujen avulla. Kun tiimin jäsen on motivoinut oppimaan ja tekemään tiimin tehtäviä jo lähtötilanteessa, hän on vähemmän riippuvainen tiimin päälliköistä. Samalla tiimi tarjoaa mahdollisuuden opetella johtamistaitoja tiimin jäsenten kanssa.
Johtamisongelmiin auttaa myös tiimin työn huolellinen suunnittelu käyttäen teollisuudessa käytössä olevia projektijohtamisen menetelmiä ja työkaluja. Niiden avulla on saavutettu merkittävä parannuksia tiimien toiminnassa. Samalla opiskelijat oppivat suuren projektin johtamista käytännössä tekemällä.
Aikatauluongelmat
Aikatauluongelmien perusratkaisu on huolellinen aikataulusuunnittelu ja sopivien projektijohtotyökalujen käyttäminen. Lisäksi aikatauluun vaikuttaa mahdollinen passiivisuus ongelmien ratkaisussa. Vaikeita aikatauluongelmia ovat erilaiset osatoimitukset ja työtilojen varaaminen. Kaikki osatoimitukset ovat pienhankintoja ja niistä merkittävä osa on sponsorilahjoituksia. Tällöin toimitukset tulevat, kun ne toimittajan aikatauluun sopivat. Näihin aikatauluongelmiin on vaikea löytää ratkaisua.
Työtilojen varaaminen on myös vaikeata, koska tiimi käyttää eri oppilaitosten ja yritysten tiloja. Tilat ovat vapaana silloin, kun se sponsorin toimintaan sopii. Näitäkään aikatauluongelmia ei pystytä ratkaisemaan. Ainoastaan voidaan tehdä oma osuus mahdollisimman nopeasti ja jättää siten aikatauluun pelivaraa, jotta sponsoreiden osuudelle jää myöhästymisvaraa. Usein sekään ei riitä.
Formula Student -kilpailu
Ajoneuvon ominaisuudet
Formula Student -kilpailun säännöt määräävät tarkasti ajoneuvon ominaisuuksia ja mitoitusarvoja. Moottorin täytyy olla nelitahtinen mäntämoottori, jonka koko ei saa ylittää 710 cc. Ilman virtaus on kuristettu 20.0 mm halkaisijaan bensiinimoottoreille ja 19.00 mm E-85 – moottoreille. Kuljettajan penkin ja sijainnin täyttyy ylittää minimikriteerit. Turvavyö on 6-pisteturvavyö ja kuljettajan täytyy käyttää FIA-hyväksyttyä ajopukua ja kypärää. Kuljettajan täytyy pystyä poistumaan ajoneuvosta alle viidessä sekunnissa. Nämä ja muut kriteerit tarkastetaan jokaisessa kilpailussa. TAMKin tiimin vuoden 2017 ajoneuvo (Győr, Unkari) on kuvassa 2.
Kuva 2 Formula Student -ajoneuvo kilpailussa (kuva: Santeri Rahkola)
Kilpailu
Kilpailuja on vuosien varrella järjestetty sekä kotimaassa että ulkomailla. Viime vuosina tiimi on kilpaillut pelkästään ulkomailla, vuonna 2017 Hollannissa ja Unkarissa. Kaikki kilpailujen materiaalit ja esitykset ovat englannin kielellä, mikä motivoi opiskelemaan kieltä ja antaa varmuutta sen käyttöön.
Kilpailu kestää neljästä kuuteen päivään. Ensimmäisinä kilpailupäivinä ajoneuvo esitellään tuomareille ja suunnittelun saavutuksia esittelevä paperityö annetaan tarkastettavaksi. Jokainen pultti, putki ja letku tarkastetaan. Ajoneuvon stabiilisuus tarkastetaan kääntöpöydällä 60 asteen kulman kallistuksessa, joka edustaa 1,7 g kääntövoimaa.
Kilpailun viimeiset päivät ovat ajokokeita. Niin sanottu ”skid pad” -testi ajetaan kahdeksikon muotoisella radalla kahteen kertaan molempiin suuntiin. Kisan nopein aika saa korkeimmat pisteet. ”Autocross”-testi ajetaan radalla, jossa on runsaasti erilaisia käännöksiä kumpaankin suuntaan. Tässäkin nopein aika saa korkeimmat pisteet. Kestävyystestissä ajetaan 25 minuuttia ja kuljettaja vaihdetaan ajon puolivälissä. Polttoaineen kulutus mitataan kestävyystestin aikana. Kokonaispisteiden laskenta on esitetty kuvassa 3.
Kuva 3 Kilpailun pisteiden laskenta
Yhteenveto
Formula Student -kilpailu on rakennettu muistuttamaan teollisuuden tarjouskilpailua. Säännöt ovat käytännössä asiakkaan lähettämä kysely. Opiskelijat laativat kirjallisen tarjouksen ja pitävät esitelmän tuomareille. Lopuksi tarkastetaan suunnittelun lopputuloksen toimintakyky eli valmistettu demotuote. Sama prosessi toistuu työelämässä opiskelijoiden työvuosien aikana satoja kertoja. Opiskelijoiden välinen kilpailu on erinomainen tapa opettaa työelämän toimintaa syvällisemmin ja laajemmin kuin perinteinen korkeakouluopetus pystyy tekemään.
Monialainen projekti on tuottanut kymmenen Formula Student -autoa ja kymmeniä projektiosaajia TAMKista.
Projektin suurin hyöty yksittäiselle opiskelijalle on mahdollisuus tehdä virheitä ja epäonnistua. Sen jälkeen analysoidaan syyt ja korjataan tapahtuma. Kaikki insinöörit tekevät joskus virheitä ja joutuvat oppimaan tämän prosessin. Kilpailulla voimme opettaa tämän tärkeän prosessin opiskelijoille.
Mukana olleet opiskelijat ovat hyödyntäneet projektia työnhaussa ja ovat saaneet hyviä työpaikkoja. Kokemus indikoi, että työnantajat ovat havainneet projektin antaman syvemmän oppimisen ja palkitsevat opiskelijoita tämän tyyppisistä saavutuksista.
On myös todettu, että Formula Student -projektissa voidaan tekninen vaatimustaso pitää korkeana. Tämä on mahdollista, koska opiskelijoilla on mahdollisuus ja lupa tehdä virheitä. Aloittelijat tekevät sitä enemmän virheitä mitä vaativampi tekninen taso on kyseessä. Kun kyseessä on opiskelijoiden oma projekti eikä asiakkaalle tehtävä projekti, tilanne on turvallinen ja tekninen taso on vapaasti valittavissa.
Lähde
Mäkilouko, M, Myllymäki, R, Konstruktoiva oppiminen: Student Formula oppimismenetelmänä, Insinöörikoulutuksen foorumi 2012, pp. 40-50.
Kirjoittaja
Marko Mäkilouko, koulutuspäällikkö, TkT, TAMK
Kommentit