“Gıda Fabrikası Mühendisleri: STEAM-Tabanlı Bir Mühendislik Çalışma”

16 Yaş Öğrenciler İçin – Süreç Mühendisliği, Otomatik ve Sürdürülebilir Tasarım

Oyun Özeti

Amaç: Takımlar Gıda ve İçecek İşlem Mühendisleri olarak hareket ederek, mühendislik ilkeleri, otomasyon ve sürdürülebilirlik kullanarak bir gıda ürünü (örneğin yoğurt, meyve suyu, ekmek) için bir üretim hattı tasarlar ve optimize eder.

STEAM Entegrasyonu (Mühendislik Odaklıdır):

🔧 Mühendislik – Üretim hattı tasarımı, verimlilik optimizasyonu, otomasyon
⚙️ Teknoloji – Gıda üretiminde sensörler, robotik, yapay zeka
📊 Matematik – Maliyet analizi, üretim ölçekleme, enerji hesaplamaları
🌱 Bilim – Gıda kimyası, mikrobiyoloji, termodinamik
🎨 Sanatlar – Paketleme tasarımı, markalama, ergonomik makine arayüzleri

🛠️ Game Structure (Engineering Challenges)

1. Faz: Süreç Tasarımı (Akış Şeması ve Sistem Mühendisliği)

Challenge:

• Takımlar bir gıda ürünü seçiyor (örneğin şişelenmiş meyve suyu, çikolatalı barlar, patates cipsi).
• bir üretim sürecini (ham maddeden ambalajlamaya kadar) aşağıdakileri kullanarak planlamalıdır:
  • Akış Şemaları (kritik kontrol noktalarını tanımlamak)
  • Donanımın seçimi (karıştırıcılar, pastörizasyon cihazları, konveyörler, doldurucular)

Mühendislik Odak:
✔️ Lean Manufacturing – Boşlukları ortadan kaldırmak
✔️ Hazard Analysis (HACCP) – Güvenlik risklerini tanımlamak

2. Faz: Otomatik ve Robotik (Mekatroniğin Yarışması)

Challenge:

• Takımlar üretim hattında en az bir adım otomatikleştirmelidir.
• Seçenekler:
  • Paketleme için robotik kol (LEGO Mindstorms/VEX kullanılarak eğer mevcutsa)
  • Sensör tabanlı sınıflandırma (örneğin, kusurlu ürünleri ayırma)
  • Otomatik doldurma sistemi (Arduino/Scratch ile simülasyon)

Mühendislik Odak:
✔️ PLC Programlama(Eğer/o zaman makineler için mantık)
✔️ Verimlilik Optimizasyonu(Çekme süresi azaltma)

3. Faz: Sürdürülebilir Mühendislik (Enerji ve Atık Azaltma)

Challenge:

• Takımlar, süreçlerinde enerji kullanımını veya atıkları azaltmalıdır.
• Örnekler:
  • Isı geri kazanım sistemi (Buhar enerjisini yeniden kullanma)
  • Sıfır atık ambalaj (Biyodegradabl veya tekrar kullanılabilir)
  • Temizlik işlemlerinde su geri dönüşümü

Mühendislik Odak:
✔️ Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) – Çevre Etkisi
✔️ Enerji Verimliliği Hesaplamaları (kW/saat tasarruf)

4. Aşama: Maliyetler ve Ölçeklenebilirlik (Endüstri Mühendisliği)

Challenge:

• Takımlara bütçe kısıtlaması (örneğin, $100,000) verilir.
• için ROI (Yatırım Geri Dönüşü) hesaplanmalıdır:
  • Yeni makineler ve elle yapılan iş
  • Üretim ölçekleniyor (10x çıktı—sistem bunu idare ediyor mu?)

1999-2000 sezonunda 1. Lig’de 10. sırada yer aldı. ^ “1999-2000 Sezonu”. tff.org.

Son sunumlar: “Fabrikanızı tanıtın”

Takım, mühendisler tarafından tasarlanmış gıda üretim hattını sunuyor “Yatırımcılar” (öğretmenler/arkadaşlar) için, aşağıdakileri kapsamaktadır: Süreç verimliliği (Ne kadar hızlı üretiyor?) Otomatik düzey (Robotikleri nerede uyguladılar?) Sürdürülebilirlik iyileştirmeleri (Enerji/atık azaltma) Maliyetlerin etkinliği (Kazanç hesapları)

Winner Criteria:
🥇 Most Efficient & Automated Design
🥈 Best Sustainable Engineering Solution
🥉 Most Cost-Effective Scaling Plan

🛠️ Gereken Araçlar (Esnek Seçenekler)

• Digital Simulations: Factory I/O, TinkerCAD, Excel
• Hands-on Kits: LEGO Mindstorms, Arduino, Raspberry Pi
• Düşük teknoloji seçeneği: Kağıt prototip + hesaplamalar

Bu Oyun Neden?

✔️ Gerçek dünya gıda mühendisliğini öğretir (Nestlé veya PepsiCo’daki endüstri mühendisleri gibi).
✔️ Otomasyonu ve sürdürülebilirliği birleştirir (modern üretimde anahtardır).
✔️ Sistem düşüncesini ve problem çözmeyi teşvik eder.