Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta

Transkriptio

1 Prosessi- ja perusta Johdanto Tavoitteet Tutustua prosessi- ja käsitteisiin Tutustua prosessi- ja DI:ltä vaadittaviin osaamisalueisiin Tutustua prosessi- ja opintojen rakenteeseen Toimia johdantona alkavalle kurssille - Tavoitteet, sisältö - Suoritustapa - Aikataulu 1

2 Sisältö Esittäytyminen DI:n - TEKin kysely valmistuneille - Työpaikkailmoitukset Prosessi- ja opinnot Prosessi- ja perusta - kurssi - Tavoitteet - Aikataulu ja sisältö - Suoritustapa - Aineistot - Yhteistyö Tekniikan viestintä kurssin kanssa Eetu-Pekka Heikkinen eetu.heikkinen@oulu.fi huone: TF214, puh.: Opiskelu ja tutkinnot 1993: ylioppilas Raahen lukio tekn. yo (Oulun yo) 1999: DI (pros.) Oulun yo. 2002: TkL (pros.) Oulun yo. 2007: Opett. pedag. pätevyys OAMK 2013: TkT (pros.) Oulun yo. 2016: Dosentti, pyromet. reakt. mallinnus Oulun yo. Opetustehtävät 1997: 1. opetustehtävät Oulun yo. 2000: Assistentti Oulun yo. 2003: Yliassistentti Oulun yo. 2008: Yliopistoopettaja Oulun yo. 2012: Opettajavaihto LTU 2014: Yliopistonlehtori Oulun yo. Prosessitekniikan ja metallurgian perusteiden sekä termodynamiikan opetus. Opetussuunnitelmatyö, opetuksen kehittäminen. Prosessikillan oltermanni. Tutkimustehtävät 1999: Diplomityö, metall. Oulun yo/ Ruukki Termodynaaminen ym. reaktiomallinnus lukuisissa tutkimusprojekteissa. Erityisesti raudan ja terästen valmistus ym. pyrometallurgia. Opinnäytetöiden (TkK, DI, TkT) ohjaus. 2

3 ympäristötekniikka mielestäsi tarkoittavat? Missä yhteydessä olet törmännyt käsitteisiin? Oletko opiskellut prosessi- tai ympäristötekniikkaa? Esimerkki: Ulkouima-altaan puhdistus - Mitä on pohdittava ja otettava huomioon, kun ratkaistaan, miten uima-altaan puhdistus kannattaa käytännössä toteuttaa? 3

4 Esimerkki: Ulkouima-altaan puhdistus - Lähtökohdaksi toiminnan tavoitteet: Poistaa roskat - Millaisia roskat ovat? Missä ne ovat altaassa? jne. - Veden pinnalla kelluva siitepöly, hyönteiset, yms. - Altaan pohjalle painunut hiekka, yms. - Kahdenlaisia roskia kahdenlainen puhdistusratkaisu? - Pinnalla olevien roskien keräys haaviin, joka vedetään käsin altaan poikki - Pohjalla olevien roskien poisto imuroimalla vettä hiekkasuodattimeen, johon roskat jäävät, ja jonka läpi kulkeutunut vesi palautetaan altaaseen - Pumppaus + gravitaatio - Miksi pumppu ennen suodatinta? Voisiko toinen järjestys olla perusteltua joissain tapauksissa? - Ei välttämättä paras ratkaisu, mutta toimii (usein riittävää!) - Ei välttämättä toimiva ratkaisu, jos esim. suurempi allas Miten voitaisiin parantaa/kehittää/optimoida? - Ensin määritettävä mitä on parempi mihin pyritään? - Veden puhtaus lopussa? Nopeus? Tehokkuus? Melottumuus? Edullisuus (investointi/käyttö)? Helppous? Prosessi - 1. oikeudenkäynti tapahtumasarja, kehityskulku tekn. käsittelyvaiheiden sarja. - Ympäristö - 1. jtak ympäröivä alue, lähistö ihmistä ympäröivä luonto (ilmakehä, maaperä, vesistöt), jonka kanssa ihminen on vuorovaikutuksessa (kulttuuri-, yhteiskunta-, asumis-, työskentely- tms.) olot, joissa ihminen elää; miljöö; myös eläimen t. kasvin elin- t. kasvupaikoista lähistön t. saman yhteisön ihmiset; muut ihmiset tietotekn. tietojenkäsittelyssä käytettävien laitteiden ja ohjelmien kokonaisuudesta. (Lähde: Kielitoimiston sanakirja) 4

5 Tekniikka - 1. (elottoman) luonnon mahdollisuuksien hyödyntäminen, vars. aineellisten tuotteiden valmistus ja käyttö luonnontieteiden sovelluksiin perustuvin keinoin; myös näistä keinoista teknisistä laitteista, rakenteista tms jnk valmistuksessa t. suorittamisessa käytettävä menetelmä, teko- t. suoritustapa; teko- t. suoritustaito. Ympäristötekniikka - ympäristön pilaantumista ehkäisemään ja vähentämään kehitetty tekniikka. Prosessitekniikka - Ei määritelmää Kielitoimiston sanakirjassa! - Ja Wikipediakin vain linkittää Kemiantekniikkaan (Lähde: Kielitoimiston sanakirja) Ympäristötekniikka - Ala, jossa hyödynnetään erilaisia teknisiä ratkaisuja ympäristön laadun ja hyvinvoinnin turvaamiseksi - Sisältää mm.: - yhdyskuntien vesihuolto ja jätevesien käsittely - yhdyskuntien jätehuolto - ilmansuojelu - erilaiset kierrätysratkaisut Prosessitekniikka - Ala, jossa hyödynnetään erilaisia teknisiä ratkaisuja siirrryttäessä hallitusti lähtötilanteesta lopputilanteeseen - Yleensä jonkin tuotteen valmistus raaka-aineistaan - Sisältää sarjan fysikaalisia ja kemiallisia välivaiheita - Sisältää mm.: - metsäteollisuus - kemianteollisuus ja öljynjalostus - kaivos- ja metallurginen teollisuus - elintarviketeollisuus 5

6 Emme kuitenkaan ole Prosessitekniikan perusta ja perusta kurssilla, vaan Prosessi- ja perusta kurssilla. Prosessi- ja ympäristötekniikka yhdessä määritettynä - Ala, jossa hyödynnetään erilaisia teknisiä ratkaisuja ja menetelmiä siirrryttäessä hallitusti lähtötilanteesta lopputilanteeseen (esim. jonkin tuotteen valmistus raakaaineistaan) samalla ympäristön laatu ja hyvinvointi varmistaen - Sisältää sarjan fysikaalisia ja kemiallisia välivaiheita Norsk Hydron alumiinitehdas Sunndalsørassa, Norjassa. - Ympäristötekniikan sisältävä prosessitekniikka: - Tuotantoprosessien hallinta ympäristövaikutuksen huomioiden - Prosessitekniikan sisältävä ympäristötekniikka: - Ympäristön laadun ja hyvinvoinnin varmistaminen prosessi-/ menetelmäajattelulähtöisesti Vilja Malmi Raakaaineet Raakaöljy Energia Vesi Investoinnit Puu Työvoima Prosessitekniikka suunnitella ohjata säätää hallita Prosessi (teollinen) optimoida ymmärtää mallintaa Elintarvikkeet Paperi Metalli Tuotteet Jätteet ja päästöt Pölyt Vesi Kuona CO 2 Mitä ilmiöitä prosessissa tapahtuu ja mitkä tekijät siihen vaikuttavat? 6

7 Prosessi- ja ympäristötekniikka Vilja Malmi Raakaaineet Raakaöljy Energia Vesi Investoinnit Puu Työvoima hallita suunnitella optimoida Prosessi ohjata mallintaa säätää ymmärtää Elintarvikkeet Paperi Metalli Tuotteet Jätteet ja päästöt Pölyt Vesi Kuona CO 2 Mitä ilmiöitä prosessissa tapahtuu ja millaisessa vuorovaikutuksessa ne ovat ympäristön kanssa? Mitkä tekijät niihin vaikuttavat? 7

8 8

9 9

10 Prosessilähtöistä ajattelua voidaan luonnollisesti soveltaa muuallekin kuin teollisiin prosesseihin Esimerkkinä koivu - Prosessi: - koivu yhteyttää - Raaka-aineet: - Aurinkoenergia - Hiilidioksidi - Vesi / ravinteet - Tuotteet: - Happi - Glukoosi - Prosessivaiheet: - Raaka-aineiden kuljetus - Energiansiirto - Fotosynteesi - Tuotteiden kuljetus Globaalit haasteet Mitä on tekniikka? Mitä insinööri tekee? Ongelma Taloudelliset reunaehdot Kestävä kehitys Eettisyys Matematiikka Monia asioita hyödynnetään tekniikassa, mutta tekniikan ydin on systeemaattisessa ongelmanratkaisussa. Erilaisten näkökulmien, kulttuurien ja toimintatapojen ymmärtäminen Yhteiskunnalliset vaikutukset Luonnontieteet Ratkaisu Samaan ongelmaan voi olla useita erilaisia ratkaisuja! Tuottavuuden parantaminen Laadun parantaminen Esteettiset ongelmat Ympäristöhaittojen vähentäminen Luovuus Erilaiset yleiset valmiudet (Viestintä, raportointi, ryhmätyö, jne.) 10

11 Mitä on tekniikka? Mitä insinööri tekee? Monia asioita hyödynnetään tekniikassa, mutta tekniikan ydin on systeemaattisessa ongelmanratkaisussa. Insinööriys (tekniikka) perustuu muutoksiin ja niiden hallintaan. - Prof. Jenny Case, Virginia Tech (CISPEE-konferenssi, Aveiro, Portugali, kesäkuu 2018.) Mitä on tekniikka? Mitä insinööri tekee? Tekniikka on käytäntöä ja teoriaa Opinnoissa ja myös tutkimuksessa ja kehityksessä haasteena on usein teorian ja käytännön mielekäs yhdistäminen - Mihin ihmeeseen tätä matematiikkaa tarvitaan? - Miten nämä 42 erilaista leukamurskainta liittyvät mihinkään? - Mitä täällä on oikein tarkoitus oppia? 11

12 Käytäntö: esimerkkinä metallurgia Teoria: esimerkkinä metallurgia 12

13 Teoriaa on se, kun tiedetään kaikki, mutta mikään ei toimi. Käytäntöä on se, kun kaikki toimii, mutta kukaan ei tiedä miksi. Tällä kurssilla yhdistämme teorian ja käytännön: mikään ei toimi, eikä kukaan tiedä miksi. Teoriassa käytännöllä ja teorialla ei ole mitään eroa. Käytännössä käytännöllä ja teorialla ei ole mitään yhteistä. Vai olisiko sittenkin? Millaisiin työtehtäviin toivoisit pääseväsi valmistumisen jälkeen? Millaista osaamista arvelet näissä tehtävissä vaadittavan? Millaisia valmiuksia toivot saavasi opintojen aikana? 13

14 TEKin kysely vastavalmistuneille DI:lle valmistunutta, joista 2120 vastasi kyselyyn - : 161/360 Kysely: - Mitä osaamisalueita pitää tärkeinä? - Mihin saa valmiuksia opinnoista? - Mihin saa valmiuksia opintojen aikaisista töistä? - Tyytyväisyys opintoihin Kooste alan työpaikkailmoituksista Tekniikka&Talous lehdessä keväällä Esimerkkejä ei yritäkään olla kattava otos 14

15 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 20

21 Kooste työpaikkailmoituksista Erilaisilla nimikkeitä eri alojen yrityksissä - Yhteisenä piirteenä usein erilaiset kehitystehtävät Minimivaatimuksena soveltuva tutkinto - Voi olla tarkentavia vaatimuksia asiaosaamiseen liittyen - Tietyt prosessit, menetelmät, jne. Lisäksi vaaditaan huomattava määrä muuta osaamista - Turvallisuus - Kunnossapito - Ympäristö - Automaatio - Koulutus - Viestintä ja raportointi - Kielitaito - Ongelmanratkaisu - Johtaminen - Kustannustehokkuus -... Prosessi- ja opinnoista ja niiden rakenteesta Edellä todettiin, että: - Prosessi- ja ympäristötekniikka on ala, jossa hyödynnetään erilaisia teknisiä menetelmiä siirrryttäessä hallitusti lähtötilanteesta lopputilanteeseen samalla ympäristön laatu ja hyvinvointi varmistaen. - Tekniikka koostuu teoriasta ja käytännöstä, mutta niiden yhteyksiä on usein vaikea havaita ja tiedostaa. - Diplomi-insinöörin töissä vaaditaan asiaosaamisen lisäksi monenlaisia yleisiä valmiuksia ja menetelmällistä osaamista. Tältä pohjalta prosessi- ja opinnot tulisi rakentaa siten, että: - opitaan ne menetelmät, joita alalla tarvitaan. - opitaan itse asian lisäksi myös yleisiä valmiuksia sekä laajasti eri aloilla hyödynnettävää menetelmällistä osaamista. - tehdään näkyväksi yhteydet teorian ja käytännön välillä. 21

22 Prosessi- ja opinnoista ja niiden rakenteesta Prosessi- ja opintojen tavoitteena on menetelmällinen osaaminen, joka on laajasti hyödynnettävissä - Ei sidoksissa yhteen teollisuudenalaan tai prosessiketjuun Menetelmällistä osaamista pyritään kehittämään vaiheittain - Aluksi asioiden esittely kuvailevalla tasolla = DESKRIPTIIVISET OPINNOT - Erityisesti Prosessi- ja perusta - Menetelmällisten taitojen oppiminen = ANALYYTTISET OPINNOT - Taselaskenta, tasapainotarkastelut, siirtoilmiöt, kinetiikka,... - Eri osaamisalueiden yhdistäminen kokonaisuudeksi = SYNTEESIOPINNOT - Prosessisuunnittelu, automaatiojärjestelmien suunnittelu,... Menetelmälähtöisyydellä pyritään luomaan linkki teorian ja käytännön välille Prosessi- ja opinnoista ja niiden rakenteesta 22

23 Prosessi- ja perusta (477013P) Tavoitteet Oppia tarkastelemaan tuotantoprosessia prosessi- ja tarjoamin näkökulmin Oppia tunnistamaan prosessi- ja eri osa-alueiden merkitys kokonaisvaltaisessa prosessisuunnittelussa ja luonnonvarojen käytössä Luoda kokonaiskuva prosessi- ja ympäristötekniikasta ja sen osa-alueista Oppia tunnistamaan millaista menetelmällistä osaamista prosessi- ja tehtävissä tarvitaan Tutustua alan termistöön/käsitteistöön Prosessi- ja perusta (477013P) Suoritustapa (1/4) Jatkuva arviointi, ei tenttiä - Pareittain laadittavat raportit Parin saa valita itse - Ellei sinulla ole paria, ota yhteyttä vastuuopettajaan! - Tarkastellaan yhtä prosessia eri näkökulmista (yht. 8 kpl) - Aiheiden esittely ja tehtävien alustus luennoilla - Yksikköprosessit - Materiaalitaseet - Ilmiölähtöinen prosessitarkastelu - Materiaalien kuljetus - Prosessien hallinta ja automaatio - Energiajärjestelmät - Vesien ja maankäytön, suojelun ja suunnittelun periaatteet - Tuotannollinen toiminta osana yhteiskuntaa - Itsenäinen työskentely, aineiston haku, raportin laadinta - Noin 1-3 sivua / aihe - Lisäksi johdanto, prosessin lyhyt kuvaus ja yhteenveto - Varaa aikaa aineiston hakuun! Pyydä apua tarvittaessa - Palautus osissa kurssin edetessä - Kaikki työt palautetaan Eetu-Pekka Heikkiselle - pdf mailitse (eetu.heikkinen@oulu.fi) tai paperiversio (TF214) - Deadlinet löytyvät kurssin www-sivuilta - Tarkistus, siirtyminen seuraavaan aiheeseen - Arvioinnin jälkeen pisteet nähtävissä kurssin www-sivuilla 23

24 Prosessi- ja perusta (477013P) Suoritustapa (2/4) HUOM! Teemojen 5 7 tehtävät arvostelee eri opettaja kuin muut teemat. Aineisto - Listat tarkasteltavista prosesseista kurssin www-sivulta - Jokainen pari saa valita haluamansa prosessin - Ilmoita valittu prosessi vastuuopettajalle - Luentoaineistot (johdannot aiheisiin) löytyvät kurssin www-sivuilta Käydään tarkemmin läpi luennoilla - Omaan prosessiin liittyvä aineisto haetaan itsenäisesti Arviointi - Kaikki kahdeksan osiota oltava hyväksytysti suoritettu - Jokainen osio arvostellaan asteikolla 1 5 ja hylätty - Hylätyt työt palautetaan korjattavaksi/täydennettäväksi - Kokonaisarvosana on saatujen arvosanojen keskiarvo - Työparin molemmat opiskelijat saavat saman arvosanan Arvosanan korotus ja rästisuoritus - Mikäli haluat korottaa arvosanaa, ota yhteyttä Eetu-Pekka Heikkiseen viimeistään tammikuun 2019 aikana, niin saat lisätehtävät, joiden avulla kurssin arvosanan korottaminen on mahdollista. - Korvaavien tehtävien deadline on Prosessi- ja perusta (477013P) Suoritustapa (3/4) Miksi tietyn prosessin tarkastelu? - Tavoitteena oppia soveltamaan näkökulmaa tiettyyn sovelluskohteeseen Miksi parityönä? - Tavoitteena oppia työskentelemään yhdessä sekä jakamaan tehtäviä ja vastuuta. Miksi itsenäinen tiedonhaku? - Tavoitteena oppia hakemaan tietoa sekä arvioimaan sen mielekkyyttä ja luotettavuutta Miksi kirjallinen raportti? - Tavoitteena oppia esittämään asioita selkeästi kirjallisesti sekä jäsentämään asioita Miksi yhteenveto? - Tavoitteena oppia luomaan kokonaiskuva Tavoitteena ei ole opetella yhtä prosessia mahdollisimman syvällisesti 24

25 Prosessi- ja perusta (477013P) Suoritustapa (4/4) Miksi nämä näkökulmat? - Tarkastelunäkökulmat olisi voitu rajata toisinkin - Tarkoitus tutustua prosessi- ja ympäristötekniikassa erittäin yleisesti käytettyihin näkökulmiin - Jako yksikköprosesseihin mahdollistaa erilaisten kokonaisprosessien tarkastelun samalla osaamisella. - Materiaalitasetarkastelut ja ilmiölähtöiset tarkastelut auttavat ymmärtämään, mitä prosessissa tapahtuu ja miten näihin tapahtumiin voidaan vaikuttaa. - Materiaalin (raaka-aineet, tuotteet) kuljetus on välttämätön osa kaikkia kokonaisprosesseja. - Mittaus ja automaatio tarjoavat menetelmät erilaisten prosessien hallintaan. - Monet prosessit ovat energiaintensiivisiä sekä vaativat laajoja maa-alueita ja/tai suuria määriä vettä, minkä vuoksi prosesseja tarkasteltaessa on hallittava myös vesien ja maankäytön sekä energiajärjestelmien periaatteet. - Prosessit ovat aina sidoksissa ympäröivään yhteiskuntaan ja näiden väliset vuorovaikutukset on myös huomioitava. Prosessi- ja perusta (477013P) Aikataulu ja sisältö - Johdantoluento: Tiistai 4.9 klo (PR104) Aihe Ohjeistusluennot (suluissa olevat tarvittaessa) Itsenäinen työskentely Deadline raportille 1 Yksikköprosessit Ke 5.9 klo PR Ke 19.9 klo 24 2 Materiaalitaseet To 20.9 klo L4 (Pe 21.9 klo 8-10 PR105) Ke 3.10 klo 24 3 Ilmiöt To 4.10 klo L4 (Pe 5.10 klo 8-10 PR105) Ke klo 24 4 Kuljetus To klo L4 (Pe klo 8-10 PR105) Ke klo 24 5 Automaatio To 1.11 klo L3 (Pe 2.11 klo 8-10 PR105) Ke klo 24 6 Energiajärjestelmät To klo L3 (Pe klo 8-10 PR105) Ke klo 24 7 Vesi, maankäyttö,... To klo L3 (Pe klo 8-10 PR105) Ke klo 24 8 Osana yhteiskuntaa To klo L3 (Pe klo 8-10 PR104) Pe klo 24 25

26 Prosessi- ja perusta (477013P) Tekniikan viestintä kurssi - Prosessi- ja 1. vuoden opiskelijat suorittavat viestinnän kurssin syksyn aikana - Viestintäkurssiin liittyen laaditaan seminaariesitys, joiden aiheena on sama prosessi, jota tarkastellaan perustakurssilla. - Syksyn 2017 aikana järjestetään 8 seminaaria - Kaikki perustakurssille osallistujat voivat osallistua seminaareihin kuuntelijoina - Yhteen seminaaritilaisuuteen osallistuminen nostaa yhdestä aiheesta/osiosta laaditun työn arvosanaa yhdellä - Tämä huomioidaan kurssin kokonaisarvosanaa laskettaessa - esim. jos saa arvosanat , joiden keskiarvo on 27/8=3,375, niin arvosana olisi 3 - Osallistumalla kahteen seminaariin kahden osion arvosanat nousevat yhdellä (esim ), jolloin keskiarvo on 29/8=3,625 ja arvosana vastaavasti 4. - Maksimissaan viisi korotusta - Esitelmän pitäminen ei vaikuta perustakurssin arvosanaan, vaan on osa viestintäkurssia - HUOM! Ilmoittaudu työparisi kanssa samaan Tekniikan viestintä ryhmään! Prosessi- ja Aikataulu Teknikan viestintä kurssin seminaareihin liittyen perusta (477013P) Aihe Aika ja paikka HUOM! Aikoihin ja paikkoihin voi tulla muutoksia. Seuraa kurssin www-sivuilta löytyvää aikataulua! Seminaari 1 Seminaari 2 Seminaari 3 Seminaari 4 Seminaari 5 Seminaari 6 Seminaari 7 Seminaari 8 Ma 17.9 klo PR119 Pe 28.9 klo 8-10 L2 Pe klo 8-10 PR102 Pe klo 8-10 L2 Pe 9.11 klo 8-10 IT116 Pe klo 8-10 L2 Pe 7.12 klo 8-10 L2 Pe klo 8-10 L2 26

27 Prosessi- ja perusta (477013P) Aineistot ja tiedotus WWW-sivu - Aikataulu (sis. deadlinet) ja luentojen aiheet - Suoritusohjeet (sis. raporttipohja) ja pisteet - Luentojen aineistot Sähköposti eetu.heikkinen@oulu.fi - Mahdollisista muutoksista tiedotetaan sähköpostitse - Kaikille Oodissa kurssille ilmoittautuneille - Kaikkien tehtävien palautus vastuuopettajalle - Tehtävät voi palauttaa myös paperiversioina luennoille tai työhuoneeseen (TF214) Perustiedot löytyvät myös mm. Oodista - Mahdolliset muutokset voivat päivittyä viiveellä Kannattaa seurata kurssin www-sivua! Itsenäinen aineiston haku tehtäviä varten - Hakupalveluja löytyy mm. kirjaston www-sivuilta - Apua saa (ja kannattaa) kysyä, jos haku tökkii - Jos tarvitset apua, niin kysy neuvoa ajoissa! Mitä tavoitteita asetat tälle kurssille? Mitä tulet oppimaan tämän kurssin aikana? Millaisia osatavoitteita tämä pitää sisällään? Miten pyrit pääsemään tavoitteeseesi? Oletko tutustunut kurssin suoritustapaan? - Työpari tehtävien tekoon? - Prosessi, jota haluatte tarkastella? 27