Šiuolaikinės aukštosios technologijos. Visapusiškas projektavimas ir gamybos parengimas ugdymo procese Projektavimo ir gamybos parengimas nuo galo iki galo ugdymo procese

1

Straipsnyje pristatoma Nižnij Novgorodo valstybinio technikos universiteto patirtis. R.E. Aleksejevas apie visiško skaitmeninio dizaino įgyvendinimą ir pateikia sėkmingo įgyvendinimo pavyzdį, kai jaunimo komanda atlieka tiriamąjį darbą.

skaitmeninis dizainas nuo galo iki galo

projektų valdymas

išsilavinimas

naujų technologijų

1. Projektų valdymas: Profesinių žinių pagrindai, Nacionaliniai reikalavimai specialistų kompetencijai. – M.: UAB „Projektų praktika“, 2010. -256 p.

2. CAE – technologijos 2012 m.: pasiekimų apžvalga ir rinkos analizė. CAD/CAM/CAE stebėtojas Nr. 4 (80) / 2013 m

3. Kulaginas A.L., Gončarovas K.O., Tumasovas A.V., Orlovas L.N. FORMULA STUDENT klasės sportinio automobilio rėmo erdvinio rėmo pasyviųjų saugos savybių tyrimas Šiuolaikinės problemos mokslas ir švietimas. 2012. Nr. 6. P. 94.

4. Tumasov A.V., Groshev A.M., Kostin S.Yu., Saunin M.I., Trusov Yu.P., Dygalo V.G. Aktyvios saugos savybių tyrimas Transporto priemonė modeliavimo metodas. Automobilių inžinierių žurnalas. 2011. Nr. 2. P. 34.

5. Orlovas L.N., Tumasovas A.V., Gerasinas A.V. Kompiuterinio modeliavimo ir lengvojo komercinio automobilio rėmo stiprumo bandymo rezultatų palyginamasis vertinimas. Aukštųjų mokyklų naujienos. Mechaninė inžinerija. 2013. Nr. 10. P. 63-68.

6. Apie inžinerijos studentų projektų valdymo pagrindų mokymo patirtį. Černyšovas E.A., Romanovas A.D. International Journal of Experiential Education. 2014. Nr.1. P. 54-57.

7. Metalurgijos pramonės mokymo kokybės gerinimas naudojant naujas technologijas. Černyšovas E.A., Romanovas A.D. Metalurgas. 2013. Nr 10. 9-11 p.

8. Greitųjų prototipų kūrimo technologijų diegimas į personalo mokymo ugdymo procesą. Černyšovas E.A., Romanovas A.D. Liejimo procesai. 2012. Nr 11. P. 280-281.

9. FORMULA STUDENT klasės sportinio automobilio rėmo avarinės apkrovos sąlygų modeliavimas Goncharov K.O., Kulagin A.L., Tumasov A.V., Orlov L.N. Šiuolaikinės mokslo ir švietimo problemos. 2012. Nr. 6. P. 96.

10. Černyšovas E.A., Evlampjevas A.A. Dėl personalo mokymo liejyklų gamybai aktualumo // Šiuolaikinės mokslui imlios technologijos. 2010. Nr 10. P. 169-170.

Dauguma šiuolaikinių pramonės šakų, užsiimančių kompiuteriniu projektavimu, 2D dokumentaciją įgyvendina kaip galutinį produktą, dažniausiai popierinį, kuris vėliau naudojamas gamybai, įskaitant kompiuterinio skaitmeninio valdymo įrangą. Šis automatizavimo principų ir realybės neatitikimas mažina gaminių kokybę ir neigiamai veikia naujų technologijų diegimą. Visapusiško projektavimo principo, kuris yra esminis kuriant skaitmeninę produkciją, įgyvendinimas yra pagrįstas trimačių modelių naudojimu visuose technologinio pasirengimo etapuose. Tai pašalina klaidas, kurios neišvengiamai atsiranda verčiant informaciją iš vieno formato į kitą, ir sumažina žmogiškojo faktoriaus įtaką.

Taip pat šiuo metu itin aktualus tampa kompleksinių inžinerinių objektų gyvavimo ciklo valdymas. Vakaruose problema, susijusi su būtinybe palaikyti sudėtingus produktus iki pat pašalinimo, tęsiasi ilgą laiką. Kariuomenė labai prisidėjo prie šios srities, devintajame dešimtmetyje suformulavusi CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) koncepciją – nuolatinį informacinį produkto gyvavimo ciklo palaikymą. CALS technologijos plėtros priežastis buvo ta, kad modernių automatikos įrankių kūrėjai suformavo savo modelius, kurie dažnai pasirodė nesuderinami su partneriais įrangos gamyboje ir eksploatacijoje. Kadangi terminas CALS visada turėjo karinę reikšmę, produkto gyvavimo valdymo (PLM) arba gyvavimo ciklo valdymo sąvoka tapo plačiai paplitusi civilinėje sferoje. PLM yra strateginis verslo požiūris ir integruotas sprendimas, skirtas kolektyviniam informacijos kūrimui, valdymui, platinimui ir naudojimui įmonėje ir tarp jos partnerių nuo idėjos iki produkto pristatymo, jungiantis žmones, procesus, verslo sistemas ir intelektinį turtą.

Nuo galo iki galo skaitmeninis dizainas leidžia sumažinti gaminio kaštus, padidinti efektyvumą ir kokybę, užtikrinti visapusišką projektų valdymą, pavyzdžiui, dirbant grupiniame darbe, užtikrinti atitiktį GOST / ESKD, ESTD, ISO. Iš esmės tai yra programinės įrangos ir jos naudojimo metodų rinkinys, skirtas sukurti vieningą informacinę erdvę įmonėje, skirtą gaminio gyvavimo ciklui valdyti skaitmeniniu formatu, naudojant bepopierines technologijas.

Pagrindiniai privalumai yra šie:

Automatiškai koreguojamas objektinis 3D modelis, prieinamas visoms programoms;

Projektavimo kokybės ir gamybai perduodamos informacijos patikimumo gerinimas;

Blokų formavimo procesų elektroninio modeliavimo galimybė;

Naujų gaminių pateikimo į rinką laiko ir sąnaudų mažinimas, pačios prekės savikainos mažinimas ir jos veiklos efektyvumo didinimas;

Informacijos apie objekto konfigūraciją, veikimą ir būklę įmonėje išsamumo, nuoseklumo, kontroliuojamo prieinamumo užtikrinimas;

Informacinės paramos teikimas priimant valdymo sprendimus, atsižvelgiant į visus produkto gyvavimo ciklo etapus;

Pagrindinių įmonių verslo procesų palaikymas ir jų integravimas tarp gyvavimo ciklo etapų ir funkcinių darbų.

Technologijos sudėtis nuo galo iki galo:

3D modelis, įskaitant tiesinius statinius, terminius, nuovargio skaičiavimus ir vizualizaciją;

Modelių testavimas, įskaitant geometrijos modifikavimą atsižvelgiant į testavimą, technologinių duomenų parametrinį specifikavimą;

Techninio proceso modelis - CNC staklių valdymo programa, technologinių žemėlapių rengimas, dalių įtraukimas į užsakymų krepšelį, medžiagų ir darbo sąnaudų skaičiavimas, kompleksinių ir visapusiškų techninių procesų lygiagretus projektavimas realiu laiku, užsakymų formavimas, naujausios technologinės informacijos palaikymas);

Prototipas;

Prototipo testavimas;

Serijinės gamybos dokumentacija;

Pamatinė dokumentacija - elektroninis dokumentų valdymas, pokyčių valdymas, naujausios technologinės informacijos palaikymas, detalių paieška naudojant katalogų sąrašus.

Šiandien organizacijos ir įmonės plačiai naudoja modernias CAD/CAM sistemas ir įvairias jomis pagrįstas programas. Tarp universalių, vadinamųjų „sunkiųjų“ CAD/CAM sistemų: CATIA, EDS Unigraphics, Euclid, Soid Works, Parametric Technology ir kt. ERP/MRP sistemų klasėje yra Baan, SAP/R3, Symex, Oracle Application. naudojami, o klasėje PDM - Windchill, Microsoft Project, Time Line, Artemis Project, Prestige, Primavera Project Planner, Cresta Project Manager ir kt. Skyriuje “Composites modeling technology” yra įvairių programinės įrangos produktų. Tai FiberSim (Vistagy / Siemens PLM programinė įranga), Digimat (e-Xstream / MSC Software Corp.), Helius (Firehole Composites / Autodesk), ANSYS Composite PrepPost, ESAComp (Altair Engineering) ir kt. Beveik visa specializuota programinė įranga, naudojama projektuojant sustiprintos įvairių firmų kompozitinės medžiagos, turi galimybę integruotis su aukšto lygio CAD sistemomis – Creo Elements/Pro, Siemens NX, CATIA. Šiuo metu kompozitinius gaminius kuriančios įmonės daugiausia naudoja liejinių rankų darbą, todėl apskaičiuojant gaminį reikia atsižvelgti į galimą klaidą. Siekiant palengvinti audinio klojimą rankiniu būdu ir sumažinti atliekų kiekį, automatiniam audinio/prepreg pjovimui naudojamos pjovimo staklės, kontūrų projekcijai – lazeriniai projektoriai LAP ir LPT, kai klojama ant technologinės įrangos, pagamintos robotizuotų frezavimo kompleksų pagal 3D modelį. Naudojant lazerinės projekcijos modulį, galima automatiškai generuoti projekcijos duomenis tiesiai iš kompozitinio gaminio 3D modelio. Ši darbo schema žymiai sumažina laiko sąnaudas, padidina procesų efektyvumą, sumažina defektų ir klaidų tikimybę, palengvina duomenų valdymą.

Projektuojant sistema leidžia integruoti 2D ir 3D projektavimą, gauti reikiamus duomenis, pavyzdžiui, atlikti svorio skaičiavimus, ribinio ir nuovargio stiprumo, pasyviosios saugos skaičiavimus, gamybos darbo intensyvumo skaičiavimus, generuoti duomenis CNC staklėms, išduoti. ataskaitos, izometriniai duomenys, surinkimo brėžiniai, darbo diagramos su specifikacijomis ir kt.

Tačiau diegiant „end-to-end“ dizainą, be pradinių kaštų, iškyla ir kita, nefinansinė, problema – labai trūksta aukštos kvalifikacijos specialistų, išmanančių šiuolaikinės technologijos galinčios kurti ir įdiegti konkurencingą įrangą ir technologijas. Kvalifikuoto personalo trūkumas šiandien yra viena iš pagrindinių kliūčių. Pagrindinis Rusijos aukštojo techninio išsilavinimo prieštaravimas šiandien yra neatitikimas tarp technikos universitetų absolventų mokymosi procese įgytų profesinių kompetencijų ir išaugusių aukštųjų technologijų įmonių, projektavimo ir mokslo organizacijų reikalavimų. Dėl to, esant gana dideliam ir dažnai per dideliam inžinerinių krypčių ir specialybių absolventų skaičiui, verslo poreikis kokybiškiems specialistams toli gražu nėra patenkinamas. Atsižvelgiant į tai, kad šiuolaikinėje gamyboje atsirado terminas „pažangios technologijos“, suprantamas kaip iš esmės naujos technologijos, užimančios lyderio pozicijas pasaulinėje rinkoje, naujasis inžinerinis išsilavinimas turėtų aplenkti „pažangias technologijas“. Visa tai lemia būtinybę rengti darbuotojus, galinčius užtikrinti naujoviškus technologijų, technologijų ir darbo objekto apdorojimo proceso organizavimo pokyčius bei daugkartinį darbo našumo padidėjimą.

NSTU pavadintas. R.E. Aleksejevo studentai mokymosi metu gauna išsamią informaciją ir studijuoja praktinis naudojimas esamos ir gerai žinomos greitojo prototipų kūrimo technologijos. Kursinių darbų metu ir tezės jie atlieka galutinį projektavimą pagal schemą „idėja - 3D modelis - skaičiavimas - prototipas - gatavas produktas". Tuo pačiu metu skaitmeninio dizaino kryptis nuo galo iki galo tik vystosi.

Vienas iš pavyzdžių yra darbas, atliktas vykdant tarptautinį techninį projektą „Formula SAE“ – sportinių automobilių kūrimo inžinierių konkursą, kurį vykdo Mechanikos inžinierių asociacija (ImechE), Amerikos automobilių inžinierių draugija (SAE) ir automobilių asociacija. Inžinerija ir technologijos (I&T), įtrauktos į SAE Collegiate Design Series.

Įgyvendinant šį projektą Nižnij Novgorodo valstybiniame technikos universitete. R.E. Aleksejevo teigimu, įvairūs sportinio automobilio elementai buvo gaminami naudojant visapusiškas skaitmeninio dizaino technologijas ir skaitmenines gamybos technologijas bei greitą prototipų kūrimą. Projektas buvo sukurtas remiantis „Formula SAE“ projekte dalyvaujančių studentų, magistrantų ir magistrantų sąveika su NSTU fakultetų ir katedrų dėstytojais. R.E. Aleksejevas, taip pat bendravimas su pirmaujančiomis Nižnij Novgorodo įmonėmis.

NSTU „Formula Student“ klasės sportinio automobilio konstrukcijų tvirtumo ir saugos projektavimas ir įvertinimas. R.E. Aleksejev (1, 5 pav.) buvo atlikti remiantis skaičiavimo metodais ir baigtinių elementų modeliavimo programinės įrangos paketais. Gauti rezultatai buvo pagrindas įgyvendinant tolesnius sportinio automobilio skaitmeninio projektavimo ir materializavimo etapus.

Darbų, atliekamų naudojant end-to-end skaitmeninį projektavimą, pavyzdžiai yra gauti modelio įrankių elementai, skirti gaminti stiklo pluošto plokštes aerodinaminiam kėbulo komplektui (2 pav.). Formula Student klasės sportinio automobilio aerodinaminio kėbulo komplekto modelio įrangai gaminti buvo panaudotas pramoninis robotas „KUKA“ su sumontuotu ruošinių erdvinio frezavimo kompleksu „KUKA Milling“. Šis kompleksas skirtas spręsti įvairias problemas, susijusias su gamybos įrangos gamyba iš lengvai apdirbamų medžiagų: medienos, plastiko, gipso.

Naudojamų technologijų ir technologinės įrangos pagrindinis žingsnis yra ateities gaminio trimačio kompiuterio (CAD) modelio, suderinamo su programinė įranga frezavimo kompleksas. Šis etapas leidžia sukurti trimatį gaminio modelį, įvertinti ergonomiką ir dizainą, atlikti kompiuterinę aerodinaminių ir stiprumo charakteristikų analizę ir, jei reikia, atlikti korekcinius dizaino pakeitimus, siekiant padidinti darbinio modelio funkcionalumą. , su minimaliomis resursų sąnaudomis ir mažu proceso darbo intensyvumu.

Kitas darbo etapas buvo mechaninis ruošinio apdirbimas naudojant kompiuterinį matematinį modelį. Atlikus darbus, gauta modelio įranga tarnavo kaip perforatorius rankiniam klojimui su stiklo pluoštu (armuojančia medžiaga), iš anksto impregnuotu poliesterio derva. Taigi, naudojant end-to-end skaitmeninio projektavimo ir greito prototipų kūrimo technologijas, per gana trumpą laiką ir su minimaliomis resursų ir darbo sąnaudomis galima gauti pakankamo tikslumo, 0,1 mm paklaidos gaminį.

Atskiriems konstrukciniams elementams gaminti buvo panaudotos skaitmeninės gamybos technologijos, gaminant prototipų dalis 3D spausdintuvu iš plastikinių medžiagų. Pagamintos priekinės ir galinės pakabos svirties dalys, vairo svirties modelis, pagrindinis stabdžių cilindras, laikiklis pavarų perjungimo sistemos skaitmeninei servo pavarai ir kt. (3 pav.). Gauti modeliai visuose projektavimo etapuose leido detaliai pristatyti sportinio automobilio komponentų išdėstymo struktūrą ir įvertinti funkcines kinematikos galimybes.

Remiantis gautais trimačiais sportinių automobilių elementų modeliais, buvo pagamintos smėlio liejimo formos ir užpildytos aliuminio lydiniu. Gauti ruošiniai buvo papildomai apdoroti apdirbimas ir integruota į sportinio automobilio dizainą (4 pav.).

Išvada

Integruotas požiūris naudojant modernią įrangą leidžia paruošti pramonei kvalifikuotus specialistus, kurie praktiškai įvaldo visą sudėtingų gaminių gamybos ciklą ir, baigę institutą, gali iš karto pradėti dirbti su modernia aukštųjų technologijų įranga ir pažangia. technologijas.

Bibliografinė nuoroda

Černyšovas E.A., Gončarovas K.O., Romanovas A.D., Kulaginas A.L. STUDENTŲ IR STUDENTŲ TYRIMŲJŲ DARBŲ DARBŲ TECHNOLOGIJŲ ĮGYVENDINIMO PATIRTIS, SKIRTAS SKAITMENINĖS PROJEKTAVIMO GALUOTĖS IR GALUTINĖS DARBAS // Šiuolaikinės aukštųjų technologijų technologijos. – 2014. – Nr.4. – P. 92-96;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=34569 (prieigos data: 2020-04-01). Atkreipiame jūsų dėmesį į leidyklos „Gamtos mokslų akademija“ leidžiamus žurnalus

Kaip alternatyva tradiciniams drabužių dizaino būdams jau seniai buvo siūlomi vadinamieji preciziniai (inžineriniai) metodai, visų pirma trimačio gaminio projektavimo ant manekeno metodas, po kurio seka dalių nuskaitymas Čebyševo tinkle. Šiuo metu ji gali būti sėkmingai įgyvendinta techniškai naudojant interaktyvią trimatę (3D) kompiuterinę grafiką. Tačiau dėl sudėtingumo šis dizaino metodas ilgą laiką bus ribotas matematinis modeliavimas medžiagų savybės. Šie sunkumai yra ypač dideli, kai kuriami šiluminiai apsauginiai drabužiai iš kompozicinių medžiagų. Todėl 3D drabužių dizainas šiuo metu naudojamas tik lygių formų drabužiams. Bet kokiu atveju, dėl to atsirandančius pokyčius reikia modifikuoti naudojant tradicinį plokštuminį dizainą. Jei tiesioginės problemos – paviršiaus raidos gavimo iš jo trimačio modelio – sprendimo algoritmai iš esmės žinomi, tai atvirkštinė problema – trimačio modelio gavimas iš esamo audinio darinio – šiuo metu nesprendžiama. Ši aplinkybė taip pat neleidžia iki galo suvokti tūrinio projektavimo privalumų, mums žinomų iš kitų CAD taikymo sričių. Kitas būdas iš dalies formalizuoti perėjimą nuo eskizo prie modelio dizaino gali būti kombinatorinė drabužių modelio techninio eskizo sintezė iš standartinių grafinės informacijos elementų, kurie tarnauja kaip raktas ieškant atitinkamų dizaino brėžinio elementų duomenų bazėje. „Kombinatorikos“ sąvoka iš pradžių siejama su matematikos šaka, kuri tiria baigtinio savavališko pobūdžio objektų rinkinio, kaip tam tikros visumos, išdėstymo ir tarpusavio išdėstymo klausimus. Ryškus kombinatorikos dėsnių taikymo įvairių techninių objektų projektavimui pavyzdys yra agregavimas (modulinis dizainas), kurį sudaro įvairių gaminių kūrimas surenkant juos iš riboto skaičiaus standartinių ar standartizuotų dalių ir mazgų, turinčių geometrines ir funkcines savybes. pakeičiamumas.

Techninis eskizas, naudojamas projektavimo procese kartu su kūrybiniu, yra linijinis arba, rečiau, linijinis-koloristinis gaminio vaizdas potencialaus vartotojo figūroje - tam tikru mastu, dviem ar keturiomis stačiomis projekcijomis: priekyje, gale, dešinėje ir kairėje (sudėtingiems asimetriškiems modeliams). Šis tipas Eskizui būdingas aiškus ir nedviprasmiškas žmogaus figūros proporcijų, visų modelio konstruktyvaus ir dekoratyvinio dizaino elementų dydžio ir santykinės padėties atvaizdavimas. Techniniame eskize pateikiama glausta ir vaizdinė informacija apie modelio dizainą, medžiagas ir planuojamą gamybos technologiją: tam tikru mastu jis veikia kaip mechanikos inžinerijos gaminio surinkimo brėžinio analogas.

Remiantis kombinatorinio projektavimo principais, techninis eskizas gali būti laikomas sudėtinga specialių grafinių ženklų (simbolių), sudarančių modelio išvaizdos aprašymą, hierarchine sistema. Taigi jis gali būti naudojamas kaip universalios grafinės kalbos pagrindas, su kuriuo dizaino objektas aprašomas integruotoje drabužių CAD sistemoje. Interaktyviai sugeneruotą techninį eskizą susieti su gaminio projekto brėžiniu siūloma sukurti vieną (integruotą) duomenų bazę, kurioje būtų tarpusavyje suderinami eskizo ir gaminio projekto konstrukciniai elementai. Integruotoje duomenų bazėje turėtų būti grafinių vaizdų elementų standartinių sprendimų katalogai „Eskizas“ ir „Struktūros brėžinys“, taip pat informacija apie jų atitikimą vienas kitam.

Tipiški sprendimai iš žinynų gali pasitarnauti ir kaip pradiniai „statybiniai blokai“ kombinatoriškai naujų modelių sintezei interaktyviu režimu, ir kaip analogai (prototipai) kuriant originalius elementų sprendimus. Matyt, formuojant eskizą iš standartinių elementų, kurie yra visiškai keičiami, galima automatiškai gauti naujų modelių projektinius brėžinius. Kitais atvejais, generuojant gaminio projekto brėžinį pagal eskizą, būtini papildomi prašymai projektuotojui ir/ar vėlesnis gautų konstrukcijų „patikslinimas“ įprastomis projektavimo posistemio priemonėmis. Siūlomas metodas reikalauja daug patobulinimų, paaiškinančių informacijos apie standartinius eskizo ir dizaino elementus bei jų sąsajas duomenų bazėje pateikimo metodus. Kol kas lieka neišspręstas klausimas: kas, kur ir kaip kurs žinynus įvairiems asortimentams, atsižvelgiant į sparčiai besikeičiančią madą. Tuo pačiu tokia informacijos apie standartinius (ar analoginius) dizaino sprendimus pateikimo forma gali turėti reikšmingų pranašumų, palyginti su tradiciškai siuvant CAD sistemose naudojama įrašų struktūra „Modelis (schemų grupė) – Raštai“. Pirma, jis turi didesnį lankstumą dėl gilesnės struktūros (iki pjūvių ir pjūvių dalių lygio), todėl remiantis tuo pačiu standartinių projektinių sprendimų skaičiumi galima gauti daug daugiau išvestinių. Antra, toks įrašas yra protingesnis, nes jame yra informacijos ne tik apie tam tikrų elementų, kaip visumos, buvimą, bet ir apie jų santykius bei vietą vienas kito atžvilgiu. Naujausių požiūrių į drabužių dizainą tyrimas rodo didesnį jų efektyvumą, palyginti su tradiciniu plokštuminio dizaino procesu, skirtu daugeliui specialių dizaino atvejų, tačiau mažiau universalumo. Kiekvienas iš jų turi savų privalumų ir trūkumų, kurie riboja šio požiūrio (metodo) taikymo sritį.

Optimalus šios problemos sprendimo būdas gali būti integruotos daugiafunkcinio projektavimo posistemio sukūrimas, įgyvendinantis perspektyviausias tradicinio modelio dizaino požiūrio automatizavimo sritis, taip pat naujus perspektyvius visapusiško projektavimo metodus. Tokiu atveju vieno iš alternatyvių projektavimo problemų sprendimo būdų pasirinkimo klausimas gali būti išspręstas nustatant posistemio konfigūraciją jo įrengimo metu arba projektavimo proceso metu. Pastaruoju atveju interaktyvus optimalaus projektavimo maršruto parinkimas yra komponentas Informacinės technologijos visapusiškas drabužių dizainas. Svarbus aspektas kuriant integruotą projektavimo posistemį taip pat yra išplėtotos sistemos buvimas joje informacinė bazė, užtikrinantis pagrindinių projektavimo procedūrų įgyvendinimą projektuotojui nesikreipiant į papildomus informacijos šaltinius: projektinę, norminę, informacinę ir kitą dokumentaciją, pateiktą popieriuje.

1

Vienas iš pagrindinių Rusijos vyriausybės programos „Švietimo plėtra 2013–2020 metams“ tikslų yra švietimo standartų ir specialistų profesinio rengimo metodų modernizavimas. Pedagoginių technologijų plėtra turėtų būti nukreipta į disciplinų integraciją ir kiekvieno ugdymo proceso etapo efektyvumą. Šios problemos sprendimas yra įmanomas naudojant visapusišką projektavimo technologiją, nes viena iš jos įgyvendinimo sąlygų – disciplinų integracija. Iškeltos užduotys rodo, kad mokslinė ir metodologinė visapusiško dizaino raida yra svarbi. Tai ypač pasakytina apie tarpdalykinės integracijos metodiką ir teoriją, kuriant vidurinių ir aukštųjų mokyklų tęstinio ugdymo procesą.

Galutinis projektavimo metodas yra pagrįstas fundamentalumo ir profesinės orientacijos principu, per natūralių ir specialiųjų disciplinų integravimą – veiksmų sistemą, leidžiančią mokytojui suformuluoti mokymo metodus.

Galima drąsiai teigti, kad būsimųjų inžinierių bendrosios fizikos kurso įsisavinimas yra pagrindas, leidžiantis ne tik sėkmingai įsisavinti bendrąsias technines ir specialiąsias disciplinas, bet ir įvaldyti vieną iš pagrindinių šios srities specialisto veiklos rūšių. mokymai – projektavimo veikla.

Kaip rodo mokslinės ir pedagoginės literatūros analizė, nemažai autorių išskiria tokius projektavimo etapus kaip „projektinio objekto grafinis modeliavimas“, „schemų ir dizaino schemų sudarymas“, „produkto ir (ar) jo projektinių sprendimų kūrimas“. komponentai“. Lyginant pagrindinius fizikos uždavinių sprendimo etapus, galima teigti, kad grafinio ir fizinio situacijos modelio sudarymo, su tiriamu objektu vykstančių pokyčių identifikavimo, dėsnių ir jo aprašymo teorijų parinkimo ir pagrindimo veiksmai yra panašūs projektavimo veiklos etapai.

Inžinieriaus rengimo proceso organizavimas taikant visapusiško profesinės veiklos objektų projektavimo metodą gali žymiai padidinti studentų susidomėjimą mokytis fizikos, nes aiškiai suvokiamas fizinių žinių poreikis ir reikšmė būsimoje profesinėje veikloje. .

Ankstesni mūsų tyrimai įrodė projektinio metodo taikymo aktualumą rengiant konkurencingus specialistus. Suformuotas, išbandytas ir į ugdymo procesą įdiegtas profesiniu požiūriu reikšmingų projektų, skirtų bakalauro studijų programos jaunesniems kursams, organizacinis ir pedagoginis modelis. Parodyta, kad sėkmingam šio metodo naudojimui ugdymo procesas yra orientuotas į įgūdžių formavimą projektinėje veikloje ir aktyvų bendradarbiavimą su specialiųjų disciplinų kursų dėstytojais, tai yra tarpdalykinių ryšių tarp fizikos ir bendrosios techninės bei specialios disciplinos.

Parengti, išbandyti ir į mokymo sistemą įtraukti profesiniu požiūriu reikšmingi interaktyvūs bendrojo lavinimo fizikos kursų projektai, skirti organizuoti visapusišką projektavimą, siekiant susipažinti su fundamentiniais tyrimais, naujausiomis inovacijomis ir technologijomis, užmegzti tarpdisciplininius fizikos ryšius. ir bendrosios techninės bei specialiosios disciplinos.

INRTU Statybos fakultete daugelis specialybių yra susijusios su vandens technologijomis. Nuo pirmo kurso mokome jaunesniuosius studentus projektinėje veikloje. Pirmakursių projektų temas siejame su vandens tiekimo ir sanitarijos technologijomis.

Šio metodo įdiegimas į ugdymo procesą leis studentams sėkmingai susidoroti su kursiniais darbais ir diplominiai projektai, skatina profesinio tobulėjimo, saviugdos ir kūrybinės veiklos procesą. Pirmojo etapo projektavimo veiklos temos derinamos su baigiamaisiais katedromis, tai leidžia užmegzti tarpdisciplininius ryšius tarp fizikos ir bendrųjų techninių bei specialiųjų disciplinų, taip užtikrinant profesionaliai orientuotą mokymą visapusiško projektavimo metodu.

Paprastai baigiamosios projekto temos yra susijusios su realaus gyvenimo objektais, dėl to studijuojant fizikos kursą įgytos žinios bus panaudotos būsimoje profesinėje veikloje.

Taigi buvo sukurti profesiniu požiūriu reikšmingi universiteto bendrojo lavinimo kursų projektai ir įtraukti į mokymo sistemą, skirtą organizuoti visapusišką mokyklos-universiteto projektavimą, siekiant supažindinti su fundamentiniais tyrimais, naujausiomis inovacijomis ir technologijomis bei įtvirtinti tarpdalykiškumą. fizikos ir bendrųjų techninių bei specialiųjų disciplinų sąsajos.

Patartina pradėti nuo galo iki galo projektavimą tarp moksleivių, siekiant pritraukti talentingus absolventus stoti į universitetą, kur jie galėtų tęsti projektinę veiklą studijuodami specialias disciplinas.

Dizaino kūrimo autoriai siūlo pradėti nuo pirmųjų studijų metų. Tai iš tikrųjų bus antrasis pirmųjų studijų metų semestras, kai studentai jau bus susipažinę su disciplinomis, dalykais, mokytojais ir pačia paskaitų vedimo metodika aukštosiose mokyklose ir supras visapusiško dizaino vaidmenį. jų mokymosi procesą.

INRTU fizika prasideda pirmą semestrą. Natūralu, kad nuo pirmojo mokymo mėnesio sunku organizuoti visapusišką dizainą, mažai žmonių nuspręs dėl būsimos specializacijos, nes Į specialybę jie priskiriami 2-aisiais studijų metais. Tada jau galime kalbėti apie kursų ir diplomų dizainą ir pristatyti galutinį dizainą. Manome, kad visapusiškas projektavimas turėtų prasidėti nuo taikomųjų tyrimų projektavimo veiklos fiziniai dėsniai ar kitomis temomis, artimesnėmis techninėms specialybėms, tuo ir užsiimame jau dešimt metų.

Jei pirmaisiais mokymo mėnesiais universiteto studentams bus organizuojama projektinė taikomosios fizikos veikla, tai sėkmingiau bus sprendžiamos projektavimo nuo galo iki galo problemos.

Su Architektūros ir statybos instituto taikomosios fizikos studentais pradėtas visapusiško projektavimo darbas.

Sukūrėme, išbandėme ir organizavome pirmąjį profesionaliai orientuoto fizikos mokymo etapą (motyvacinį) taikant profesinės veiklos objektų projektavimo nuo galo metodą, kurio rezultatas:

• sudaromos sąlygos mokinių kūrybinei veiklai saviugdai;
• formuojamos profesinės kompetencijos;
• ryšiai kuriami tarp susijusių disciplinų dėstytojų;
• didėja profesinio tobulėjimo poreikis;
• suvokiamas poreikis studijuoti fiziką sprendžiant ateities profesines problemas;
• studentas įsisavina projektinės veiklos etapus.

Bibliografinė nuoroda

Shishelova T.I., Konovalov N.P., Bazhenova T.K., Konovalov P.N., Pavlova T.O. PROFESINIŲ OBJEKTŲ PROFESINIŲ OBJEKTŲ GALVOTĖS ORGANIZAVIMAS FIZIKOS KATEDRA INRTU // International Journal of Experimental Education. – 2016. – Nr.12-1. – P. 87-88;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=10802 (prieigos data: 2020-04-01). Atkreipiame jūsų dėmesį į leidyklos „Gamtos mokslų akademija“ leidžiamus žurnalus

Šiandien sunku įsivaizduoti projektavimą ir technologinį gamybos paruošimą be automatizavimo programinės įrangos. Plačiai paplitusios kompiuterinės projektavimo sistemos leido naujai pažvelgti į gaminių projektavimo ir gamybos procesą. Žinių imliausios pramonės šakos tapo aktyviais kompiuterinių technologijų naudotojais ir rėmėjais. Galimybė modeliuoti būsimą gaminio išvaizdą, įrangos gamybos procesą ir technologijų kūrimo procesą išaugo į poreikį. Tarp vietinių ir užsienio pokyčių, galinčių sujungti įvairias projektavimo ir gamybos sritis į vieną, visapusišką technologinį procesą, vieną iš pirmaujančių vietų užima vietinė CAD/CAM/CAPP sistema ADEM, kurios darbo patirtis gamybos paruošimo automatizavimo sritis viršija 20 metų. Kūrėjai ir toliau tenkina vidaus ir užsienio vartotojų lūkesčius, plėtodami paketą tokiose srityse kaip ergonomika, funkcionalumas ir pritaikomumas.

Visiškas projektavimas ir gamybos paruošimas ugdymo procese.

Kurdama sistemą ADEM įmonių grupė orientavosi ne tik į poreikį automatizuoti projektavimo ir technologinį darbą pramonės įmonėse, bet ir į kvalifikuoto personalo, kuris lengvai įsisavintų šiuolaikinius projektavimo įrankius, mokymą. Todėl ADEM platinamas ir naudojamas ne tik tarp specialistų, užsiimančių realia gamyba, bet ir tarp šalies universitetų, vidurinių profesinių mokyklų, kolegijų, mokyklų. Lengvas kūrimas ir eksploatavimas, taip pat integruotas požiūris į dizainerio ir technologo darbo automatizavimą, leidžia studentams greitai ir aiškiai įsivaizduoti projektavimo procesą naudojant šiuolaikinius įrankius.

Tačiau kaip galime kuo labiau suartinti mokymosi sąlygas? programinės įrangos produktasį šiuolaikines pramoninės gamybos realijas?

Vienas iš būdų yra programinės ir techninės įrangos sistemų kūrimas, kuris, be automatizuotos dizainerio, technologo ir CNC programuotojo darbo vietos, turėtų apimti galimybę tiesiogiai gaminti produktus, suprojektuotus ir paruoštus gamybai ADEM. Štai kodėl geriausias variantas Tokia integracija, sisteminiam mokymui, bus vizualinis ryšys: Kompiuteris - CAD/CAM/CAPP sistema - treniruoklis (universalus arba CNC).

Įmonių grupė ADEM jau keletą metų dirba su įmonėmis, kurios specializuojasi mažų gabaritų įrangos gamyboje ir pardavimuose. Sukurtos specialios tokios įrangos palaikymo priemonės, kurios sėkmingai naudojamos tiek projektuojant stakles, tiek toliau dirbant su šia įranga.

Vienas sėkmingiausių tokio darbo pavyzdžių – ilgalaikis ADEM kūrėjų ir bendrovės „Didactic Systems“ specialistų bendradarbiavimas.

OJSC "DiSis" ("Didactic Systems") daugiausia specializuojasi mokymo įrangos, mokymo medžiagos profesinio mokymo sistemai ir pažangių mokymo sistemų, skirtų įvairiose pramonės šakose dirbantiems specialistams, kūrime ir gamyboje.

Ištyrę projektavimo ir gamybos paruošimo sistemų rinką, DiSys specialistai nusprendė naudoti CAD/CAM ADEM sistemą, nes ji palaiko vientisą procesą su vieningu dizainu ir technologiniu modeliu, kuris yra svarbus sėkmingai dizainerių sąveikai. ir technologai, taip pat kiti įmonių specialistai. Visapusiško projektavimo metodų naudojimas leidžia greitai ir paprastai sukurti brėžinius ir dokumentus, apibūdinančius procesų rinkinį, taip pat žymiai sutrumpinti laiką ir pagerinti technologinio gamybos paruošimo kokybę.

Renkantis programą, lemiamą įtaką turėjo nepaprastas sistemos įsisavinimo paprastumas, apgalvota ir visapusiška sistemoje įmontuota pagalba. Tai pasirodė svarbu visų pirma todėl, kad ADEM buvo planuojama naudoti ne tik savo įrangos projektavimui ir gamybai, bet ir tolesniam CAD/CAM/CAPP technologijų specialistų mokymui, iliustruojančiam pabaigą. iki galo projektavimo procesas. Juk žinoma, kad naudojant CAD/CAM ADEM projektuotojas ir technologas dirba greta, o dizainerio sukurtas trimatis modelis beveik iš karto paverčiamas brėžiniais ir CNC programomis, atsižvelgiant į įrangą ir įrankius. naudojamas įmonėje.

Rekomenduojamas tokio lygio galutinio proceso įgyvendinimas švietimo įstaigose yra mokymo klasės, kurią sudaro: mažo dydžio stalinės 3 ašių frezavimo staklės ir vidaus integruota CAD/CAM sistema ADEM, kaip sistema gamybos projektavimas ir technologinis paruošimas bei sistema, kuri tiesiogiai valdo šias mašinas. Daroma prielaida, kad kas du mokiniai dirbs viena mašina, taip sukuriant dvivietes kėdes, susidedančias iš dviejų kompiuterių ir vieno aparato, klasėje gali tilpti 6 tokios dvivietės ir viena mokytojo vieta, taip pat įrengta kompiuteris su įdiegta ADEM sistema. tai už savalaikį mokinių darbų patikrinimą . Tuo pačiu metu, be aparatinės įrangos ir CAD/CAM/CAPP sistemų, komplekte taip pat yra mokomoji medžiaga, skirta studentų (dėstytojų, specialistų) mokymui, derinant dizainerio-technologo darbo vietą ir CNC stakles.

Remiantis daugybe mokymo įstaigų, kuriose buvo įgyvendinti tokie projektai (Volgogrado valstybinė vadybos ir naujųjų technologijų kolegija, Automatikos ir radioelektronikos kolegija Nr. 27 (Maskva), Čeboksarų profesinis licėjus ir kt.), mokytojų atsiliepimai, tokia klasė labiau primena tyrimų laboratoriją nei įprastą techninę patalpą.

Būtent toks sprendimas buvo pademonstruotas jungtiniame ADEM ir DiSys stende paskutinėje Vertol-EXPO parodoje Rostove prie Dono. Ekspozicijoje buvo supaprastintas aukščiau aprašytos klasės variantas: 2 darbo vietos dizaineriui-technologui ir 2 staklės (frezavimas ir tekinimas).

1 pav. CAD/CAM technologijų kompleksas mokymuose sukėlė tikrą parodos dalyvių susidomėjimą

Praktinio proceso su CAD/CAM/CAPP ADEM įgyvendinimo ugdymo procese pavyzdys

Mes ne kartą kalbėjome apie ADEM naudojimą mokyklose, vidurinėse profesinėse mokyklose ir universitetuose. Diplomų pavyzdžiai ir kursiniai darbai yra nuolat papildomi, o tai yra reikšminga, nes „end-to-end“ technologijos ir tiesioginė gamyba yra itin populiarios tarp studentų ir kelia suprantamą susidomėjimą. Vienas iš naujausių aiškų programinės ir techninės įrangos komplekso panaudojimo švietimo įstaigoms pavyzdžių šiandien yra įdomus dviejų Maskvos Automatikos ir radijo elektronikos kolegijos studentų Aleksejaus Rožkovo ir Aleksejaus Ivanovo darbas „Detalių su sudėtingas kontūras naudojant ADEM sistemą ir gamyba mašinose su programiniu valdymu. Jo tikslas buvo: ištirti sudėtingų kontūrų detalių gamybos technologiją šachmatų figūrų pavyzdžiu, gauti valdymo programas CNC staklėms, taip pat gaminti šachmatų figūras naudojant įrangą ir programinę įrangą.

Geometriniai modeliai buvo sukurti tiesiogiai ADEM sistemos CAD modulyje. Norint sukurti apdorojimo technologiją CNC staklėje, grafinis modelis nebūtinai turi būti visiškai suprojektuoto brėžinio pavidalu, nes norint sukurti valdymo programą ADEM sistemos CAM modulyje, reikia tik geometrinį detalės kontūrą. yra reikalingas. Šiuo atveju nebūtina sudaryti viso geometrinio kontūro, pakanka nubrėžti pusę kontūro, esančio virš detalės simetrijos ašies.

Ryžiai. 2. Detalės tekinimo eskizas

Sukūrus geometrinį modelį, buvo atliktos papildomos geometrinės konstrukcijos, kurių pagalba buvo priskirti tekinimo proceso metu pašalintų ruošinio medžiagos plotų kontūrai. Papildomas geometrines konstrukcijas savo ruožtu lemia numatytas apdirbimo kelias, tai yra aprašymas, kurios detalės dalys bus apdorojamos, kaip ir kokia tvarka.

Ryžiai. 3. Detalės su ruošiniu eskizas (išbrozdinimo plotas – nuimamo ploto kiekis)

Apdorojimo technologija sukurta ADEM sistemos CAM modulyje. Prieš kuriant technologinį modelį, parengiamas figūros apdorojimo maršrutas. ADEM sistemos galimybės leidžia naudoti įvairiausias veiksmų sekas CAM modulyje kuriant technologiją.

Ryžiai. 4. Įrankio kelio apskaičiavimas

Remiantis skaičiavimo rezultatais, CAM modulio darbiniame lauke rodomas įrankio judėjimo kelias ir dialogo langas su pranešimu apie skaičiavimo rezultatus. Jei technologija sukompiliuota teisingai, lange pasirodo pranešimas, nurodantis sėkmingą skaičiavimų atlikimą. Skaičiavimų rezultatas – valdymo programa – nedelsiant perkeliamas į atitinkamą įrangą.

Ryžiai. 5 Karalienės šachmatų figūrėlė ant tekinimo staklių.

Atliktų darbų dėka šachmatų figūrėlės buvo gaminamos ant laboratorijos CNC tekinimo staklių (sukimosi korpusai - pėstininkas, vyskupas, karalienė, karalius) ir frezavimo (riteris, atskiros bokšto dalys).

Ryžiai. 6. Šachmatų figūrėlės, pagamintos naudojant ADEM nuorodą – CNC treniruokliu. Automatikos ir radioelektronikos kolegijos studentų darbas.

Taigi, naudojant šio darbo pavyzdį, praktiškai įgyvendinta paprasta ir efektyvi idėja sujungti metodinius patobulinimus, orientuotus į integruotą CAD/CAM/CAPP sistemos naudojimą – CNC staklių derinį ir lavinant darbo įgūdžius. su modernia programine įranga ir įranga tarp kolegijų ir universitetų studentų.

Straipsnyje panaudotos ištraukos iš Aleksejaus Rožkovo ir Aleksejaus Ivanovo (Automatikos ir radijo elektronikos kolegija) darbų.

Kuo skiriasi maršrutinis maršrutas nuo paprasto maršruto?

Pavyzdys, supaprastintas, nuo galo iki galo dizaino

1 Kūrėjas tai daro diagrama, pavyzdžiui, P-CAD ir su ta pati schema automatiškai (pavyzdžiui, naudojant komunalines paslaugas) gauna elementų sąrašą, jei reikia, ir CRR.

2 Veisėjas naudoja ta pati schema nukreipia spausdintinę plokštę (sukuria PCB failas).

3 Konstruktoriaus naudojimas ta pati schema gauna duomenis specifikacijai (automatiškai įveda į reikiamus specifikacijos skyrius) ir automatiškai sukuria VI.

4 Konstruktorius naudojant paruoštą PCB failas, sukurtas pagal schemą kūrėjas, automatiškai sukuria gatavos plokštės 3D modelį, surinkimo brėžinį, spausdintinės plokštės brėžinį.

Išvestis yra visas gaminio „Lenta su elementais“ komplektas. Greitai ir praktiškai be klaidų. Procesas ypač paspartėja, kai yra daug to paties tipo lentų.

Pakeitus schemą, procesas tiesiog kartojamas dideliu greičiu, nes viskas jau buvo atlikta.

Niekas niekam neperduoda failų įprasta prasme. Viskas yra bendrame tinklo diske. Kūrėjas turi savo aplanką, statytojas – savo, projektuotojas – savo. Su atitinkamomis prieigos teisėmis. Kiekvienas gali peržiūrėti kitų asmenų failus ir naudoti juos savo darbe. Kai tampa būtina.

Malonu dirbti. O darbas vyksta greitai ir, vaizdžiai tariant, „turi laiko išgerti arbatos“.

Supaprastintas dizainas nuo galo iki galo

1 Kūrėjas sukuria grandinę beveik bet kur. P-CAD, AutoCAD, tiesiog ant popieriaus lapo (pats mačiau!).

2 Kūrėjas rankiniu būdu sukuria elementų sąrašą. bet ko. Jei diagrama yra tik popieriuje, sąrašas gali būti priskirtas dizaineriui sukurti.

3 Kūrėjas grandinės schemą perkelia ant popieriaus. Nes jis (!) mano, kad neprivalo savo darbo perduoti veisėjui elektronine forma. Dėl to dizaineris pirmiausia turi atkurti diagramą failo pavidalu (jei diagrama sudėtinga, kad būtų išvengta klaidų) iš popieriaus. Jei grandinė paprasta, tiesiog prijunkite ir sukurkite PCB, patikrindami ją akimis.

4 Jei dizaineris turi PCB failą surinkimo brėžiniui parengti, tai jau yra laimė. Viskas perkeliama į AutoCAD per DXF. Daug laiko praleidžiama tam, kad visa tai būtų tam tikra tvarka AutoCAD. Viskas daroma rankomis.

5 Specifikacijos ir VP sudaromos bet kur, dažnai naudojant AutoCAD. Rankiniu būdu.

Galutinis rezultatas – dizaino rinkinių rinkinys, prie kurio įdėta tiek daug darbo, kad net nesinori imtis naujo.

Pakeitus grandinę, galima rankiniu būdu redaguoti PCB, AutoCAD ir kitus failus. Dėl to atsiranda neatitikimų ir klaidų.

Visi failai (bet kokiu atveju pavadinti) yra saugomi vietiniuose kompiuteriuose pavadintuose aplankuose. Jei žmogus atostogauja ir reikia jo bylų, visi laukia jo grįžtančio iš atostogų, nes be autoriaus dažnai neįmanoma suprasti jo kūrybos.

„Flash“ diskai naudojami failams perkelti, net jei yra kompiuterių tinklas. Dažnai su iš to sekančiomis „užkrečiamomis“ pasekmėmis.

Pažengę vartotojai iš įpročio failams perduoti naudoja viešą (ne įmonės) el. Nors yra ir įmonių el.