Implementacija in validacija ProHackin’ Methodologije

Uvod

Ta študija primera predstavlja pregled izvajanja produktnih hekatonov v 1-semestrskem študijskem predmetu 2022, ki daje poglobljen vpogled v strukturo in organizacijo produktnih hekatonov. Z vrednotenjem strukture projekta, ciljev vsakega hekatona in učnih izidov želi ta študija zagotoviti vpogled v učinkovitost hekatonov kot izobraževalnih orodij. Poleg tega raziskuje ključne vidike za izvajanje, vključno z vidiki opredelitve skupin udeležencev, določanja ciljev, vključevanja deležnikov in organizacije hekaton dogodkov. Poleg tega študija raziskuje razlikovanje med spletnimi hekatoni in hekatoni v živo ter osvetljuje dinamiko virtualnega sodelovanja in orodij pri razvoju inovativnih izdelkov. Namen ugotovitev te študije je ponuditi praktična priporočila za izboljšanje izobraževalnih izkušenj in spodbujanje razvoja spretnosti med študenti konstruiranja z uporabo produktnih hekatonov.

1 Struktura predmeta in organizacija Produktnih Hekatonov

Predmet Pro Hackin’ 2022 je bil strukturiran tako, da je usklajen z različnimi fazami razvoja izdelka, medtem ko se je vsaka faza začela s hekatonom izdelka in je vsebovala načrtovana predavanja za podajanje teoretičnega ozadja razvojnega procesa. Tabela 1 prikazuje mejnike predmeta, cilje vsake faze in hekatone ter katera področja so bila podprta s predavanji.

Struktura projekta	Trajanje	Cilji faze	Vsebina spremnih predavanj
Uvod v predmet (Spletni dogodek)	1/2 tedna	– Uvod v proces razvoja izdelka – Uvod v projektno nalogo – Team-building	– Uvod v projekt in dodelitev nalog
Fuzzy Front-End faza Produktnih Hekaton 1 (spletni dogodek)	Priprave 4 tedni / PH1: 2 dni	– Vizije izdelkov – Funkcijske zahteve	– Uvod v mehko fazo sprednjega dela – Vizije izdelkov – Metode generiranja idej – Raziskave trga in uporabnikov – Tržni strokovnjaki
Generiranje koncepta Produktnih Hekaton 2 (spletni dogodek)	Priprave 6 tednov / PH2: 2 dni	– Več izvedljivih konceptov rešitev	– Uvod v fazo idejne zasnove – Metode in orodja za konceptualno konstruiranje – Uporabniška izkušnja
Evalvacija in utelešenje rešitve Produktnih Hekaton 3 (dogodek v živo)	Priprave 4 tedni / PH3: 1 dan	– Podroben končni koncept – Tehnična dokumentacija – Virtualni prototip	– Uvod v fazo ocenjevanja in konstruiranja izvedbe – Metodologija 3D CAD modeliranja Inženirske simulacije – CAE
Predstavitev in končna ocena (Spletni dogodek)	Priprave 1 teden	– Podroben virtualni prototip

Kot je razvidno iz slike 1, se je predmet začel z uvodnim dogodkom, da bi študente seznanili z nalogo, ki jo je zastavil industrijski partner, predstavili vsebino predavanj za prvi hekaton, pa tudi posvetili čas študentom, da se oblikujejo kot ekipe, zgradijo identiteto in spoznati orodja IKT. Vsakemu hekatonu je natančno sledil pregled konstruiranja, kjer so študentje morali svoje rezultate predstaviti komisiji strokovnjakov iz industrijskega partnerja in predavateljem, da bi rezultate usmerili k izvedljivemu izdelku. Prvotno je bilo predvideno, da se drugi produktni hekaton izvede kot dogodek v živo, saj naloge v fazi ustvarjanja koncepta zahtevajo obsežno sodelovanje, viharjenje idej in ustvarjalnost. Ker pa so v tem časovnem obdobju še vedno delno veljale omejitve Covid-19, je bilo odločeno, da se dogodek v živo prestavi na tretji hekaton izdelkov.

2 Ugotovitve študije primera hackatonov izdelkov

Spoznanja iz prvega projektnega leta so omogočila vzpostavitev nekaj pomembnih premislekov pri izvajanju produktnega hekatona v okviru visokošolskega predmeta:

• Določitev ciljne skupine udeležencev hekatona
• Določitev in postavitev dosegljivih ciljev / učnih rezultatov
• Vključitev udeležencev, da usmerjajo projekt do izvedljivih rezultatov
• Vodenje organizacije med hekatonom

2.1 Določitev ciljne skupine

Študenti so bili izbrani z vseh štirih sodelujočih univerz. Kvalifikacijski profil je zahteval, da so bili študenti vpisani v magistrski program ali dodiplomski študij strojništva ter da so imeli predhodne izkušnje s procesom razvoja izdelkov in programi za računalniško podprto konstruiranje.

Utemeljitev vključitve študentov s podobnim ozadjem v strojništvu je temeljila na dveh razlogih: predavatelji so akreditirali redne predmete kurikuluma za sodelovanje in akademski mentorji so lahko zagotovili natančnejši nadzor in pomoč v okviru svojega področja znanja. Vsaka univerza je rekrutirala 10 študentov, ki so bili naključno razporejeni v eno od petih ekip, sestavljenih iz dveh študentov na univerzo. Ekipe so ves čas projekta nadzorovali akademski mentorji.

2.2 Določitev in postavitev dosegljivih ciljev

Glede na to, da je hekaton dogodek hitrega dogajanja, namenjenega reševanju problemov, hkrati pa obravnava predvidene učne rezultate, ki so bili opredeljeni v obsegu predmeta, je imel vsak hekaton natančno opredeljene učne cilje in rezultate. To ni le pomagalo uskladiti pričakovanj študentov in učiteljev pri interakciji, ampak je tudi podprlo učitelje pri načrtovanju aktivnosti pri njihovih predmetih.

Produktni hekaton 1 „Opredelitev problema in pojasnilo zahtev”:

Predvideni učni rezultati:

• Analiza trga v določeni panogi z vidika konkurentov, razvoja trga in pomembnih trendov.
• Analiza konteksta uporabe iskane rešitve in značilnosti potencialnih uporabniških zahtev.
• Sinteza znanj iz raziskav trga in uporabnikov ter ustvarjalnost pri ustvarjanju vizij izdelkov.

Rezultati hekatona: Vizije izdelka, funkcionalne zahteve.

Produktni hekaton 2 “Generiranje koncepta”:

Predvideni učni rezultati:

• Uporaba predhodnega znanja o konstruiranju za razvoj tehničnih rešitev.
• Začrtanje konceptualne strukture, ki poudarja odnose med problemi in potencialnimi rešitvami.
• Primerjava konkurenčnih rešitev in izbira najprimernejše.

Rezultati hekatona: koncepti izdelkov, preliminarna struktura rešitve, skice/preliminarni CAD modeli.

Produktni hekaton 3: »Vrednotenje koncepta in konstruiranje izvedbe«:

Predvideni učni rezultati:

• Uporaba računalniško podprtih inženirskih orodij, potrebnih za ustvarjanje virtualnega prototipa
• Potrditev zasnove izdelka glede na možnost izdelave in izvedljivost

Rezultati hekatona: virtualni prototip, rezultati simulacije (FEM, CFD), premisleki o izvedljivosti in možnosti izdelave v poročilu.

2.3 Vključevanje zainteresiranih partnerjev

Komunikacija z deležnikom Siemens Mobility Austria GmbH je potekala preko e-pošte, MS Teams in po telefonu. Vloge sta si razdelila dva zaposlena študenta. Ena oseba se je bolj ukvarjala s komunikacijo s Siemensom in njihovimi notranjimi procesi. Druga oseba je skrbela za komunikacijo z drugimi univerzami in študenti.

Med predmetem je Siemens študentom omogočil stik z višjimi strokovnjaki. To je študentom omogočilo, da so postavljali vprašanja o tirnih vozilih za svoj projekt. Poleg tega je Siemens omogočil študentomvpoglede v izbrane trge.

Na pregledovalnih sestankih so ideje in koncepte ocenili strokovnjaki podjetja in skušali pomagati in svetovati študentom.

V okviru končne predstavitve je potekala podelitev nagrad za najboljši koncept. Odločitev so sprejeli vodilni strokovnjaki iz vseh strokovnih skupin podjetja.

2.4 Organizacija

V nadaljevanju so podane kontrolne točke za učinkovito organizacijo hekatonov:

• Vloga predavateljev
  • Nastavite urnik projekta po celotnem smestru
  • Izvedite predavanja in vaje
  • Zagotovite učno gradivo

• Vloga mentorjev
  • Pomagajte vzpostaviti timsko komunikacijo
  • Predlagajte vodjo prve faze
  • Predstavite osnovni cilj predmeta
  • Predstavite metodologijo dela
  • Vzpostavlja IKT orodja in platforme za njihovo ekipo
  • Pomagajte organizirati srečanja v sodelovanju z drugimi mentorji
  • Svetujte
  • Pomagajte rešiti spore med člani ekipe
  • Pomoč pri komunikaciji z industrijskim partnerjem

• Vloga študentov
  • Vodja ekipe
    • Preverite napredek nalog
    • Prijavite težave ekipe mentorju
    • Organizirajte tedenske sestanke in dnevni red

3 Postavitev: spletni hekatoni ali hekatoni v živo

V prvem projektnem letu sta bila produktna hekatona prve in druge faze organizirana preko spleta v virtualnem okolju, tretja faza hekatona pa je potekala v živo na Dunaju. Cilj spreminjanja okolja izvedbe hekatona je bil preizkusiti, kako študenti uporabljajo razpoložljiva IKT orodja za načrtovanje in ali lahko virtualno sodelovanje učinkovito nadomesti živo interakcijo za inovativen razvoj izdelkov.

3.1 Spletni hekatoni

Za izvedbo hekatonov izdelkov v spletnem okolju je bilo treba med celotnim projektom uporabiti orodja IKT za komunikacijo in sodelovanje. Pred delom na hekatonih so bili študenti poučeni o uporabi več orodij:

Microsoft Teams

Microsoft Teams je bil med predmetem uporabljen kot sistem za upravljanje učenja, ki je služil kot repozitorij za gradivo predmeta, platforma za lažjo komunikacijo in objavo predmetev. Študentske ekipe so sodelovale v ločenih skupinskih kanalih, kar jim je omogočilo skupno rabo datotek, sočasno delo z dokumenti Microsoft Office in sestajanje na spletu prek videokonferenc.

Miro spletna tabla

Miro je bil uporabljen kot orodje za virtualno sodelovanje, ki študentom omogoča izvajanje možganske nevihte, zbiranje idej in informacij ter ustvarjanje rezultatov.

Trello

Za študente, ki se lahko učinkovito organizirajo, oblikujejo in dodeljujejo sklope nalog, je bila v predmet uvedena programska oprema za upravljanje nalog Trello. To je izpolnilo zahteve po agilnem vodenju projektov s predstavitvijo ogrodja Kanban študentom.

Študentje so bili pred vsakim hekatonom seznanjeni s procesi in pričakovanimi rezultati faze skozi ex-cathedra predavanja. Njihovi mentorji so podprli ekipe tako, da so vnaprej zagotovili predloge nalog, ki jih bodo izvajale med produktnim hekatonom v spletnem orodju za sodelovanje na tabli Miro. Tako PH1 kot PH2 sta potekala virtualno dva dneva zapored.

3.2 Hekaton v živo

Organizacija hekatona v živo je morala biti prilagojena tako, da je omogočila produktivno in sodelovalno vzdušje za udeležence. Z osrednjim poudarkom na izdelavi konstrukcijskih utelešenj, tj. 3D modelov izbranih konceptov, je moralo osebje pripraviti računalniške učilnice, opremljene s potrebno programsko opremo in orodji. Izvedena je bila prostorska razdelitev ekip, ki zagotavlja minimalne motnje med timi in optimalno koncentracijo. Mentorji, ki obvladajo orodja za 3D modeliranje, zlasti Onshape, so bili na voljo za pomoč študentom, še posebej tistim, ki niso bili seznanjeni s programsko opremo. Pred hekatonom so bila zagotovljena izčrpna navodila in videoposnetki z vadnicami, da bi študente seznanili z Onshape. Orodja za sodelovalno modeliranje so bila posebej izbrana, ker so študentom omogočala sočasno in učinkovito delo. Poleg tega so bile za izmenjavo idej in virov uporabljene različne druge platforme za sodelovanje. Hekaton je v enem dnevu trajal 12 ur. Ob priznavanju pomena preživljanja med poldnevnim dogodkom so bili zagotovljeni organizirani odmori za kavo in odmori za kosilo, ki so študentom ponudili prožnost, da odidejo in se vrnejo, ko jim ustreza, ter spodbujajo udobno in prijazno okolje za ustvarjalnost in inovativnost.

4 Hekatoni v procesu razvoja produkta

Izziv je vključeval 3 produktne hekatone, od katerih se je vsak osredotočal na eno glavno fazo procesa konstruiranja: razvoj idej, konceptualno zasnovo in utelešenje. Med hekatoni so študentje ustvarili večino oprijemljivih rezultatov. V času med hekatonoma so imeli študentje čas, da prejete povratne informacije utrdijo s svojimi idejami, ocenijo rezultate, prepoznajo potencialne izboljšave in razjasnijo smer, v katero bodo ubrali. Prav tako so v tem času dobili nova gradiva z navodili za naslednji hekaton.

Produktni Hekaton 1: Prva faza

Prvi produktni hekaton je potekal dva zaporedna dneva po 3 ure. Ekipe so bile pozvane, naj sodelujejo na spletni tabli in komunicirajo v posneti videokonferenci. Študenti so lahko izbirali med predlaganimi orodji (glej tabelo 2) in vnaprej pripravili predloge nalog v orodju za tablo pod nadzorom svojih mentorjev. Mentorji ekip so bili zadolženi za nadzor nad splošnim napredovanjem in časovnim razporedom ter so bili na voljo za posvetovanje o nalogah in povratne informacije o doseženih rezultatih med hekatonom.

Področje znanja	Kreativne metode dela
Raziskave trga/industrije	– Analiza konkurence – Trendi – PESTEL – Platno s ponudbo vrednosti – Primernost izdelka na trgu
Raziskava uporabnikov / deležnikov	– Opazovanje uporabnika – Intervjuji – AEIOU – Oseba uporabnika – Snemalne knjige – Zemljevid empatije
Idejne tehnike	– Miselne karte – Brainwriting – Scamper – 6-3-5 – 5W in 1H – Risanje možganov – Aktivno iskanje
Razvoj vizij	– Visionboard – Visionstatement

Produktni Hekaton 2: Generiranje konceptov

Drugi hekaton je ponovno potekal kot virtualni dogodek. Razdeljen je bil na dva zaporedna dneva, vsak dan po 4 delovne ure v popoldanskem času z dodanimi odmori. Komunikacija med soigralci je bila podobna kot na 1. hekatonu, prav tako IT orodjij, ki so jih študenti uporabljali pri konstruiranju. Podrobneje o tem, katera točno orodja so študentje uporabljali pri določenih aktivnostih v fazi generiranja koncepta, je možno prebrati v raziskovalnemu članku.

Področje znanja	Kreativne metode dela
Zahteve uporabnikov / deležnikov	– Seznam zahtev
Razjasnitev problema in funkcijska dekompozicija	– Mreža problemov – Funkcionalna razgradnja – OTSM-TRIZ Model protislovja
Ustvarjanje koncepta	– Morfološka matrika
Človeški dejavnik in izkušnja potnikov (SMO)	– Predstavniki podjetja so predstavili svoje metode na tem področju

Produktni Hekaton 3: Utelešenje

Tretji hekaton je bil izveden kot dogodek v živo, s ciljem utelešanja konceptnih rešitev, v obliki 3D modelov izbranega koncepta. Tabela 4 prikazuje metode načrtovanja, ki so bile predstavljene študentom. Imeli so tudi vajo o uporabi kolaborativnega orodja za 3D modeliranje. Produktnih hekaton je bil organiziran v računalniški učilnici na TUW na Dunaju v Avstriji in je skupaj trajal 12 ur. Študentje so uporabljali sodelovalno orodje CAD Onshape za ustvarjanje virtualnih prototipov svojih modelov.

Področje znanja	Kreativne metode dela
Računalniško podprto konstruiranje	– Metodologija CAD modeliranja – Uvod v osnove upravljanja življenjskega cikla izdelka – Analiza končnih elementov – Uvod v osnove računalniške dinamike tekočin

Hekaton je sklenil pregled konstrukcijske rešitve, kjer so razpravljali o virtualnih prototipih. Po tretjem hekatonu so študentje imeli nekaj časa, da dokončajo svoje načrte in pripravijo predstavitve svojih idej. Rezultat vsake ekipe je bila podrobna ideja izdelka/storitve, ki je vključevala več konstrukcijskih rešitev s pogledom na vidike konstruiranja. Na koncu so študenti predstavili svoje inženirske rešitve predstavnikom industrije in širšemu občinstvu na zaključnem dogodku.