Moderne høyteknologi. End-to-end design og produksjonsforberedelse i utdanningsprosessen End-to-end design og produksjonsforberedelse i utdanningsprosessen

1

Artikkelen presenterer opplevelsen av Nizhny Novgorod State Technical University oppkalt etter. R.E. Alekseev om implementering av ende-til-ende digital design og gir et eksempel på vellykket implementering når han utfører forskningsarbeid av et ungdomsteam.

ende-til-ende digital design

prosjektledelse

utdanning

ny teknologi

1. Prosjektledelse: Grunnleggende om fagkunnskap, Nasjonale krav til spesialisters kompetanse. – M.: JSC “Project Practice”, 2010. -256 s.

2. CAE – teknologier i 2012: gjennomgang av prestasjoner og markedsanalyse. CAD/CAM/CAE Observer #4 (80) / 2013

3. Kulagin A.L., Goncharov K.O., Tumasov A.V., Orlov L.N. Studie av de passive sikkerhetsegenskapene til den romlige rammen til rammen til en sportsbil i FORMULA STUDENT-klassen Samtidens problemstillinger vitenskap og utdanning. 2012. Nr. 6. S. 94.

4. Tumasov A.V., Groshev A.M., Kostin S.Yu., Saunin M.I., Trusov Yu.P., Dygalo V.G. Studie av aktive sikkerhetsegenskaper Kjøretøy simuleringsmetode. Journal of Automotive Engineers. 2011. Nr. 2. S. 34.

5. Orlov L.N., Tumasov A.V., Gerasin A.V. Komparativ vurdering av resultatene av datamodellering og styrketesting av en lett nyttekjøretøyramme. Nyheter fra høyere utdanningsinstitusjoner. Maskinteknikk. 2013. nr. 10. S. 63-68.

6. Om erfaringen med å lære ingeniørstudenter det grunnleggende om prosjektledelse. Chernyshov E.A., Romanov A.D. International Journal of Experiential Education. 2014. nr. 1. S. 54-57.

7. Forbedre kvaliteten på opplæringen i metallurgisk industri ved bruk av ny teknologi. Chernyshov E.A., Romanov A.D. Metallurg. 2013. nr. 10. s. 9-11.

8. Innføring av raske prototyping-teknologier i opplæringsprosessen for personellopplæring. Chernyshov E.A., Romanov A.D. Støperiprosesser. 2012. nr. 11. S. 280-281.

9. Simulering av nødbelastningsforhold for rammen til en sportsbil av FORMULA STUDENT-klassen Goncharov K.O., Kulagin A.L., Tumasov A.V., Orlov L.N. Moderne problemer med vitenskap og utdanning. 2012. Nr. 6. S. 96.

10. Chernyshov E.A., Evlampiev A.A. Om relevansen av personellopplæring for støperiproduksjon // Moderne vitenskapsintensive teknologier. 2010. nr. 10. S. 169-170.

De fleste moderne industrier involvert i datastøttet design implementerer 2D-dokumentasjon som et sluttprodukt, vanligvis i papirform, som deretter brukes til produksjon, inkludert på datamaskinens numeriske kontrollutstyr. Denne diskrepansen mellom automatiseringsprinsipper og virkeligheten reduserer produktkvaliteten og påvirker introduksjonen av nye teknologier negativt. Implementeringen av ende-til-ende-designprinsippet, som er grunnleggende når man lager digital produksjon, er basert på bruk av tredimensjonale modeller i alle stadier av teknologisk forberedelse. Dette eliminerer feil som uunngåelig oppstår ved oversettelse av informasjon fra ett format til et annet, og reduserer påvirkningen fra den menneskelige faktoren.

Også for øyeblikket blir livssyklusstyring av komplekse ingeniørobjekter ekstremt relevant. I Vesten har problemet med behovet for å støtte komplekse produkter helt frem til avhending pågått i lang tid. Militæret ga et stort bidrag til dette området, og formulerte konseptet CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) på 80-tallet - kontinuerlig informasjonsstøtte av produktets livssyklus. Årsaken til utviklingen av CALS-teknologi var at utviklerne av moderne automatiseringsverktøy dannet sine egne modeller, som ofte viste seg å være uforenlige med partnere i produksjon og drift av utstyr. Siden begrepet CALS alltid har hatt en militær konnotasjon, har konseptet Product Life Management (PLM) eller livssyklusstyring blitt utbredt i den sivile sfæren. PLM er en strategisk forretningstilnærming og integrert løsning for kollektiv utvikling, administrasjon, distribusjon og bruk av informasjon i en bedrift og blant dens partnere fra konsept til produktlansering, som kobler mennesker, prosesser, forretningssystemer og intellektuelle eiendeler.

End-to-end digital design lar deg redusere produktkostnadene, øke effektiviteten og kvaliteten, sikre ende-til-ende prosjektledelse, for eksempel i gruppearbeid, sikre samsvar med GOST / ESKD, ESTD, ISO. I hovedsak er dette et sett med programvare og metoder for bruk for å skape et enkelt informasjonsrom i en bedrift for å administrere livssyklusen til et produkt i et digitalt format ved bruk av papirløse teknologier.

De viktigste fordelene er:

Automatisk korrigert objektorientert 3D-modell tilgjengelig for alle applikasjoner;

Forbedre kvaliteten på design og påliteligheten til informasjon som overføres til produksjon;

Mulighet for elektronisk modellering av blokkdannelsesprosesser;

Redusere tiden og kostnadene ved å bringe nye produkter til markedet, redusere kostnadene for selve produktet og øke effektiviteten av driften;

Sikre fullstendighet, konsistens, kontrollert tilgjengelighet av informasjon om konfigurasjonen, driften og tilstanden til et objekt i virksomheten;

Gi informasjonsstøtte for å ta ledelsesbeslutninger, som tar hensyn til alle stadier av produktets livssyklus;

Støtte kjernevirksomhetsprosesser til bedrifter og deres integrasjon mellom livssyklusstadier og funksjonelle jobber.

Sammensetning av ende-til-ende-teknologi:

3D-modell, inkludert lineære statiske, termiske, utmattelsesberegninger og visualisering;

Modelltesting, inkludert modifikasjon av geometri som tar hensyn til testing, parametrisk spesifikasjon av teknologiske data;

Teknisk prosessmodell - kontrollprogram for en CNC-maskin, utarbeidelse av teknologiske kart, legge til deler i ordrekurven, beregning av material- og arbeidskostnader, parallell design av komplekse og ende-til-ende tekniske prosesser i sanntid, dannelse av ordre, støtte for oppdatert teknologisk informasjon);

Prototype;

Testing av en prototype;

Dokumentasjon for serieproduksjon;

Referansedokumentasjon - elektronisk dokumenthåndtering, endringshåndtering, støtte for oppdatert teknologisk informasjon, søk etter deler ved hjelp av kataloglister.

I dag bruker organisasjoner og bedrifter mye moderne CAD/CAM-systemer og ulike applikasjoner basert på det. Blant de universelle, såkalte «tunge» CAD/CAM-systemene: CATIA, EDS Unigraphics, Euclid, Soid Works, Parametric Technology osv. I klassen ERP/MRP-systemer er Baan, SAP/R3, Symex, Oracle Application. brukt, og i klassen PDM - Windchill, Microsoft Project, Time Line, Artemis Project, Prestige, Primavera Project Planner, Cresta Project Manager, etc. Det finnes ulike programvareprodukter i delen "komposittmodelleringsteknologi". Disse er FiberSim (Vistagy / Siemens PLM Software), Digimat (e-Xstream / MSC Software Corp.), Helius (Firehole Composites / Autodesk), ANSYS Composite PrepPost, ESAComp (Altair Engineering), etc. Nesten all spesialisert programvare som brukes til å designe forsterkede komposittmaterialer fra ulike selskaper, har evnen til å integreres med høynivå CAD-systemer - Creo Elements/Pro, Siemens NX, CATIA. Foreløpig bruker bedrifter som lager sammensatte produkter hovedsakelig manuell arbeidskraft til støpere, som et resultat av at det ved beregning av et produkt er nødvendig å ta hensyn til en mulig feil. For å lette manuell utlegging av stoff og redusere svinn, brukes skjæremaskiner for automatisk skjæring av stoff/prepreg, laserprojektorer LAP og LPT for konturprojeksjon ved utlegging på teknologisk utstyr laget av robotfresekomplekser etter 3D-modell. Ved å bruke laserprojeksjonsmodulen er det mulig å automatisk generere projeksjonsdata direkte fra 3D-modellen til komposittproduktet. Dette arbeidsskjemaet reduserer tidskostnadene betydelig, øker prosesseffektiviteten, reduserer sannsynligheten for defekter og feil, og gjør datahåndtering enklere.

Ved utforming lar systemet deg integrere 2D- og 3D-design, skaffe de nødvendige dataene, for eksempel utføre vektberegninger, beregninger av slutt- og utmattingsstyrke, passiv sikkerhet, beregning av produksjonsarbeidsintensitet, generere data for CNC-maskiner, utstede rapporter, isometriske data, monteringstegninger, arbeidsskjemaer med spesifikasjoner m.m.

Men når man introduserer ende-til-ende-design, i tillegg til startkostnadene, er det et annet, ikke-økonomisk, problem - en akutt mangel på høyt kvalifiserte spesialister som vet moderne teknologier i stand til å utvikle og implementere konkurransedyktig utstyr og teknologier. Mangel på kvalifisert personell er i dag en av hovedhindringene. Hovedmotsigelsen i russisk høyere teknisk utdanning i dag er avviket mellom den faglige kompetansen tilegnet av nyutdannede ved tekniske universiteter i læringsprosessen og de økte kravene til høyteknologiske bedrifter, design og vitenskapelige organisasjoner. Som et resultat, med et ganske stort og ofte overdrevent antall nyutdannede innen ingeniørfelt og spesialiteter, er etterspørselen fra næringslivet etter høykvalitetsspesialister langt fra tilfredsstilt. Tatt i betraktning at i moderne produksjon har begrepet "avanserte teknologier" dukket opp, som forstås som grunnleggende nye teknologier som gir lederskap i det globale markedet, bør ny ingeniørutdanning overta "avanserte teknologier." Alt dette tilsier behovet for å trene personell som er i stand til å sikre innovative transformasjoner innen teknologi, teknologi og organisering av prosessen med å behandle emnet arbeidskraft, og en multippel økning i arbeidsproduktiviteten.

Ved NSTU oppkalt etter. R.E. Alekseev-studenter under opplæringen mottar detaljert informasjon og studerer praktisk bruk eksisterende og velkjente hurtigprototyping-teknologier. Under kurs og avhandlinger de utfører ende-til-ende-design i henhold til ordningen "idé - 3D-modell - beregning - prototype - ferdig produkt". Samtidig er retningen for ende-til-ende digital design bare i utvikling.

Et eksempel er arbeidet utført som en del av det internasjonale tekniske prosjektet "Formula SAE", en ingeniørkonkurranse for å bygge sportsbiler utført av Association of Mechanical Engineers (ImechE), American Society of Automotive Engineers (SAE) og Association of Engineering and Technology (I&T), inkludert i SAE Collegiate Design Series.

Som en del av gjennomføringen av dette prosjektet ved Nizhny Novgorod State Technical University. R.E. Alekseev, forskjellige elementer i en sportsbil ble produsert ved bruk av ende-til-ende digitale designteknologier og bruk av digitale produksjonsteknologier og rask prototyping. Prosjektet ble bygget på grunnlag av samhandling mellom studenter, masterstudenter og hovedfagsstudenter som deltar i "Formula SAE"-prosjektet med lærerstaben ved fakulteter og avdelinger ved NSTU. R.E. Alekseev, samt samhandling med ledende bedrifter i Nizhny Novgorod.

Design og vurdering av styrken og sikkerheten til strukturelle elementer i en sportsbil i Formula Student-klassen ved NSTU. R.E. Alekseev (Fig. 1, 5) ble utført basert på bruk av beregningsmetoder og programvarepakker for finite element modellering. Resultatene som ble oppnådd tjente som grunnlag for implementeringen av påfølgende stadier av ende-til-ende digital design og materialisering av elementer i en sportsbil.

Eksempler på arbeid utført ved bruk av ende-til-ende digital design er de oppnådde modellverktøyelementene for produksjon av glassfiberpaneler for det aerodynamiske kroppssettet (fig. 2). For å produsere modellutstyr for det aerodynamiske karosserisettet til en sportsbil i Formula Student-klassen, ble en industrirobot "KUKA" brukt med et installert fresekompleks for romfresing av arbeidsstykker "KUKA Milling". Dette komplekset er designet for å løse ulike problemer knyttet til produksjon av produksjonsutstyr fra lett bearbeidede materialer: tre, plast, gips.

Nøkkeltrinnet i teknologien og det teknologiske utstyret som brukes, er å lage en tredimensjonal datamaskin (CAD) modell av det fremtidige produktet, kompatibel med programvare fresekompleks. Dette stadiet lar deg lage en tredimensjonal modell av produktet, evaluere ergonomi og design, utføre en datamaskinanalyse av aerodynamiske egenskaper og styrkeegenskaper, og om nødvendig foreta korrigerende endringer i designet med sikte på å øke funksjonaliteten til arbeidsmodellen. , med minimale ressurskostnader og lav arbeidsintensitet i prosessen.

Det neste trinnet i arbeidet var mekanisk bearbeiding av arbeidsstykket ved hjelp av en matematisk datamaskinmodell. Som et resultat av arbeidet som ble utført, fungerte det resulterende modellutstyret som en punch for manuell legging med glassfiber (forsterkende materiale), forhåndsimpregnert med polyesterharpiks. Dermed, ved hjelp av ende-til-ende digital design og raske prototyping-teknologier, blir det mulig å kort tid og med minimale ressurs- og arbeidskostnader, få et produkt med tilstrekkelig nøyaktighet, en feil på 0,1 mm.

For å produsere individuelle strukturelle elementer, ble digitale produksjonsteknologier brukt ved produksjon av prototypedeler på en 3D-skriver fra plastmaterialer. Deler av vippearmene til for- og bakfjæringen, en modell av styreknoken, hovedbremsesylinderen, et feste for den digitale servodriften til girskiftsystemet osv. ble laget (fig. 3). De resulterende modellene i alle designstadier gjorde det mulig å presentere layoutstrukturen til komponentene i en sportsbil i detalj og evaluere de funksjonelle kinematiske egenskapene.

Basert på de oppnådde tredimensjonale modellene av sportsbilelementer, ble sandstøpeformer laget og fylt med aluminiumslegering. De resulterende emnene ble utsatt for ytterligere maskinering og integrert i designen til en sportsbil (fig. 4).

Konklusjon

En integrert tilnærming med moderne utstyr gjør det mulig å forberede kvalifiserte spesialister for industrien som i praksis mestrer hele syklusen med å produsere komplekse produkter og er i stand til, etter endt utdanning fra instituttet, umiddelbart å begynne å jobbe med moderne høyteknologisk utstyr og avansert teknologier.

Bibliografisk lenke

Chernyshov E.A., Goncharov K.O., Romanov A.D., Kulagin A.L. ERFARING MED IMPLEMENTERING AV TEKNOLOGI FOR END-TO-END DIGITAL DESIGN INNEN RAMMEN AV FORSKNINGSARBEID TIL STUDENTER OG AVGIFTSTUDENTER // Moderne høyteknologiske teknologier. – 2014. – nr. 4. – S. 92-96;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=34569 (tilgangsdato: 01/04/2020). Vi gjør deg oppmerksom på magasiner utgitt av forlaget "Academy of Natural Sciences"

Som et alternativ til tradisjonelle metoder for klesdesign, har såkalte presisjons (ingeniør) metoder lenge vært foreslått, spesielt metoden for tredimensjonal design av et produkt på en mannequin etterfulgt av innhenting av skanninger av deler i et Chebyshev-nettverk. Foreløpig kan det implementeres med hell teknisk ved hjelp av interaktiv tredimensjonal (3D) datagrafikk. Imidlertid vil denne designtilnærmingen ha begrenset anvendelse i lang tid på grunn av vanskeligheten matematisk modellering egenskaper til materialer. Disse vanskelighetene er spesielt store når man designer termiske beskyttelsesklær laget av komposittmaterialer. Derfor brukes bruken av 3D klesdesign foreløpig kun for klær med glatte former. I alle fall krever den resulterende utviklingen modifikasjon ved bruk av tradisjonell plan design. Hvis algoritmene for å løse det direkte problemet - å få en overflateutvikling fra dens tredimensjonale modell - er kjent i prinsippet, er det omvendte problemet - å få en tredimensjonal modell fra en eksisterende stoffutvikling - foreløpig ikke løst. Denne omstendigheten lar oss heller ikke fullt ut realisere fordelene med volumetrisk design, kjent for oss fra andre områder av CAD-applikasjoner. En annen måte å delvis formalisere overgangen fra en skisse til et mønsterdesign kan være en kombinatorisk syntese av en teknisk skisse av en klesmodell fra standardelementer av grafisk informasjon, som fungerer som en nøkkel for å søke i de tilsvarende designtegningselementene i databasen. Konseptet "kombinatorikk" er i utgangspunktet assosiert med en gren av matematikk som studerer spørsmålene om plassering og gjensidig arrangement av et begrenset sett med objekter av vilkårlig natur som en del av en viss helhet. Et tydelig eksempel på anvendelsen av kombinatorikkens lover på design av ulike tekniske objekter er aggregering (modulær design), som består i å lage ulike produkter ved å sette dem sammen fra et begrenset antall standard eller standardiserte deler og sammenstillinger som har geometriske og funksjonelle utskiftbarhet.

En teknisk skisse, brukt i designprosessen sammen med en kreativ, er et lineært eller, sjeldnere, lineært-koloristisk bilde av et produkt på figuren til en potensiell forbruker - i en viss skala, i to til fire ortogonale projeksjoner: foran, bak, høyre og venstre (for komplekse asymmetriske modeller). Denne typen Skissen er preget av en klar og entydig representasjon av proporsjonene til den menneskelige figuren, størrelsen og den relative posisjonen til alle elementer i modellens konstruktive og dekorative design. Den tekniske skissen inneholder informasjon i en kortfattet og visuell form om design, materialer og planlagt produksjonsteknologi for modellen: til en viss grad fungerer den som en analog til monteringstegningen av produktet i maskinteknikk.

I samsvar med prinsippene for kombinatorisk design, kan en teknisk skisse betraktes som et komplekst hierarkisk system av spesielle grafiske tegn (symboler) som utgjør en beskrivelse av modellens utseende. Dermed kan den brukes som grunnlag for et universelt grafisk språk som et designobjekt beskrives med i et integrert kles-CAD-system. For å koble en interaktivt generert teknisk skisse med en produktdesigntegning, foreslås det å lage en enkelt (integrert) database som inneholder gjensidig konsistente strukturelle elementer av skissen og produktdesign. Den integrerte databasen bør inneholde kataloger med standardløsninger for elementer av grafiske bilder "Sketch" og "Structure Drawing", samt informasjon om deres korrespondanse med hverandre.

Typiske løsninger fra oppslagsverk kan fungere som både innledende "byggesteiner" for den kombinatoriske syntesen av nye modeller i en interaktiv modus, og som analoger (prototyper) når man utvikler originale løsninger for elementer. Tilsynelatende, når du danner en skisse fra standardelementer som er fullstendig utskiftbare, er det mulig å automatisk få designtegninger for nye modeller. I andre tilfeller, når du genererer en produktdesigntegning basert på en skisse, er det nødvendig med ytterligere forespørsler til designeren og/eller påfølgende "finjustering" av de resulterende strukturene ved bruk av de vanlige midlene til designdelsystemet. Den foreslåtte tilnærmingen krever betydelig foredling når det gjelder å avklare metoder for å presentere informasjon om standard skisse- og designelementer og sammenhengene mellom dem i databasen. Så langt er spørsmålet fortsatt uløst: hvem, hvor og hvordan vil utvikle kataloger for ulike sortimenter, tatt i betraktning den raskt skiftende moten. Samtidig kan en slik form for presentasjon av informasjon om standard (eller analog) designløsninger ha betydelige fordeler sammenlignet med "Model (gruppe av mønstre) - Patterns"-poststrukturen som tradisjonelt brukes til å sy CAD-systemer. For det første har den større fleksibilitet på grunn av dypere strukturering (ned til nivået av skiver og seksjoner av skiver), derfor, basert på samme antall standard designløsninger, kan mange flere derivater oppnås. For det andre er en slik post mer intelligent, siden den inneholder informasjon ikke bare om tilstedeværelsen av visse elementer som en del av helheten, men også om deres forhold og plassering i forhold til hverandre. En studie av de nyeste tilnærmingene til klesdesign viser deres større effektivitet sammenlignet med den tradisjonelle plane designprosessen for en rekke spesielle designtiltak, men mindre allsidighet. Hver av dem har sine egne fordeler og ulemper, som begrenser anvendelsesområdet for denne tilnærmingen (metoden).

Den optimale måten å løse dette problemet på kan være å lage et integrert multifunksjonelt designundersystem som implementerer de mest lovende automatiseringsområdene av den tradisjonelle tilnærmingen til mønsterdesign, samt nye lovende metoder for ende-til-ende-design. I dette tilfellet kan spørsmålet om å velge en av de alternative måtene å løse designproblemer løses enten på nivået for å bestemme konfigurasjonen av delsystemet under installasjonen, eller under designprosessen. I sistnevnte tilfelle er interaktivt valg av den optimale designruten en komponent informasjonsteknologi ende-til-ende klesdesign. Et viktig aspekt ved å lage et integrert designdelsystem er også tilstedeværelsen i det av et utviklet informasjonsgrunnlag, sikre implementering av grunnleggende designprosedyrer uten at designeren henvender seg til ytterligere informasjonskilder: design, forskrift, referanse og annen dokumentasjon presentert på papir.

1

Et av hovedmålene for det russiske regjeringsprogrammet "Utvikling av utdanning for 2013-2020" er modernisering av utdanningsstandarder og metoder for profesjonell opplæring av spesialister. Utviklingen av pedagogiske teknologier bør være rettet mot integrering av disipliner og effektiviteten til hvert trinn i utdanningsprosessen. Løsningen på dette problemet er mulig ved å bruke ende-til-ende designteknologi, fordi en av betingelsene for implementeringen er integrasjon av disipliner. De fastsatte oppgavene indikerer at vitenskapelig og metodisk utvikling innen ende-til-ende-design er relevant. Dette gjelder spesielt for metodikken og teorien om tverrfaglig integrering i utformingen av den kontinuerlige utdanningsprosessen i videregående og høyere skoler.

End-to-end designmetoden er basert på prinsippet om fundamentalitet og faglig orientering, gjennom integrering av naturlige og spesielle disipliner - et handlingssystem som lar læreren formulere undervisningsmetoder.

Det er trygt å si at å mestre et generelt fysikkkurs av fremtidige ingeniører er grunnlaget som vil tillate dem ikke bare å lykkes med å mestre generelle tekniske og spesielle disipliner, men også å mestre en av hovedtypene av aktivitet for en spesialist på dette området. opplæring - designaktivitet.

Som en analyse av vitenskapelig og pedagogisk litteratur viser, fremhever en rekke forfattere slike designstadier som "grafisk modellering av et designobjekt", "tegning av skjema- og designdiagrammer", "utvikling av designløsninger for et produkt og (eller) dets komponenter". Ved å sammenligne hovedstadiene for å løse problemer i fysikk, kan det hevdes at handlingene med å tegne en grafisk og fysisk modell av situasjonen, identifisere endringer som skjer med studieobjektet, velge og rettferdiggjøre lover og teorier for beskrivelsen ligner på stadier av designaktivitet.

Å organisere prosessen med å trene en ingeniør ved å bruke metoden for ende-til-ende-design av objekter for profesjonell aktivitet kan øke studentenes interesse for å lære fysikk betydelig, på grunn av en klar forståelse av behovet og betydningen av fysisk kunnskap i fremtidige profesjonelle aktiviteter .

Våre tidligere studier har bevist relevansen av å bruke prosjektmetoden i opplæring av konkurrerende spesialister. En organisatorisk og pedagogisk modell av faglig betydningsfulle prosjekter for juniorkurs i bachelorstudiet er utformet, utprøvd og introdusert i utdanningsløpet. Det er vist at for vellykket bruk av denne metoden, er utdanningsprosessen orientert mot dannelse av ferdigheter i prosjektaktiviteter og aktivt samarbeid med lærere på spesialkurs i disipliner, det vil si etablering av tverrfaglige forbindelser mellom fysikk og generell teknisk og spesielle disipliner.

Profesjonelt betydningsfulle interaktive prosjekter av generell pedagogisk fysikkkurs har blitt utviklet, testet og introdusert i treningssystemet for å organisere ende-til-ende-design for å gjøre seg kjent med grunnleggende forskning, de siste nyskapende utviklingene og teknologiene, og etablere tverrfaglige forbindelser mellom fysikk og generelle tekniske og spesielle disipliner.

Ved Fakultet for sivilingeniør ved INRTU er mange spesialiteter knyttet til vannteknologi. Fra første år trener vi juniorstudenter i prosjektaktiviteter. Vi forbinder emnene for førsteårsprosjekter med vannforsynings- og sanitærteknologier.

Innføringen av denne metoden i utdanningsprosessen vil tillate studentene å lykkes med kurs og diplomprosjekter, stimulerer prosessen med faglig utvikling, selvutvikling og kreativ aktivitet. Temaer for designaktiviteter på første trinn koordineres med avgangsavdelingene, dette gjør det mulig å etablere tverrfaglige forbindelser mellom fysikk og generelle tekniske og spesielle disipliner, og dermed sikre faglig orientert opplæring ved bruk av end-to-end designmetoden.

Som regel er de endelige temaene i prosjektet relatert til virkelige objekter, som et resultat av at kunnskapen som er tilegnet mens du studerer fysikkkurset vil bli brukt i fremtidige profesjonelle aktiviteter.

Dermed ble faglig betydningsfulle prosjekter av generelle utdanningskurs ved universitetet utviklet og inkludert i opplæringssystemet for organisering av ende-til-ende skole-universitetsdesign med sikte på å bli kjent med grunnleggende forskning, de siste innovative utviklingene og teknologiene, og etablere tverrfaglig sammenhenger mellom fysikk og generelle tekniske og spesielle disipliner.

Det er tilrådelig å begynne ende-til-ende-design blant skoleelever for å tiltrekke seg talentfulle kandidater til å gå inn på et universitet, hvor de kan fortsette sine prosjektaktiviteter mens de studerer spesielle disipliner.

Forfatterne av designutvikling foreslår å starte det fra første studieår. Dette vil faktisk være andre semester av det første studieåret, da studentene allerede vil være kjent med disipliner, fag, lærere og selve metodikken for å gjennomføre klasser i høyere utdanning og kan forstå rollen til ende-til-ende-design i læringsprosessen deres.

Ved INRTU begynner fysikk i første semester. Naturligvis er det vanskelig å organisere ende-til-ende-design fra den første måneden med opplæring, få mennesker vil bestemme seg for deres fremtidige spesialisering, fordi De tildeles sin spesialitet i 2. studieår. Da kan vi allerede snakke om kurs- og diplomdesign og introdusere ende-til-ende-design. Vi mener at ende-til-ende-design bør begynne med designaktiviteter i anvendt forskning fysiske lover eller om andre emner nærmere tekniske spesialiteter, som er det vi har holdt på med i ti år.

Hvis universitetsstudenter i løpet av de første månedene av opplæring er organisert for å utvikle prosjektaktiviteter innen anvendt fysikk, vil problemene med ende-til-ende-design løses mer vellykket.

Arbeidet har begynt med ende-til-ende-design med studenter ved Institutt for arkitektur og konstruksjon i anvendt fysikk.

Vi har utviklet, testet og organisert det første trinnet (motiverende) av profesjonelt orientert trening i fysikk ved å bruke metoden for ende-til-ende-design av objekter for profesjonell aktivitet, som et resultat av:

• det skapes betingelser for selvutvikling av kreativ aktivitet til studenter;
• profesjonell kompetanse dannes;
• relasjoner bygges mellom lærere i relaterte disipliner;
• behovet for faglig utvikling øker;
• behovet for å studere fysikk for å løse fremtidige profesjonelle problemer er forstått;
• studenten mestrer fasene i prosjektaktiviteten.

Bibliografisk lenke

Shishelova T.I., Konovalov N.P., Bazhenova T.K., Konovalov P.N., Pavlova T.O. ORGANISERING AV END-TO-END DESIGN AV PROFESJONELLE OBJEKTER VED FYSISK INSTITUT INRTU // International Journal of Experimental Education. – 2016. – nr. 12-1. – S. 87-88;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=10802 (tilgangsdato: 01/04/2020). Vi gjør deg oppmerksom på magasiner utgitt av forlaget "Academy of Natural Sciences"

I dag er det vanskelig å forestille seg design og teknologisk klargjøring av produksjon uten automatiseringsprogramvare. Den utbredte introduksjonen av datastøttede designsystemer har tillatt oss å ta en ny titt på prosessen med å designe og produsere produkter. De mest kunnskapsintensive næringene har blitt aktive brukere og tilhengere av datateknologi. Evnen til å modellere det fremtidige utseendet til et produkt, prosessen med å lage utstyr og utvikle teknologi har vokst til et behov. Blant innenlandske og utenlandske utviklinger som er i stand til å kombinere ulike områder av design og produksjon til en enkelt, ende-til-ende teknologisk prosess, er en av de ledende stedene okkupert av det innenlandske CAD/CAM/CAPP-systemet ADEM, hvis arbeidserfaring innen feltet for automatisering av produksjonsforberedelse overstiger 20 år. Utviklerne fortsetter å møte forventningene til innenlandske og utenlandske brukere, og utvikler pakken på områder som ergonomi, funksjonalitet og tilpasningsevne.

End-to-end design og produksjonsforberedelse i utdanningsprosessen.

Ved utviklingen av systemet fokuserte ADEM Group of Companies ikke bare på behovet for å automatisere design og teknologisk arbeid i industribedrifter, men også på opplæring av kvalifisert personell som enkelt kan mestre moderne designverktøy. Derfor distribueres og brukes ADEM ikke bare blant spesialister involvert i reell produksjon, men også blant landets universiteter, videregående yrkesskoler, høyskoler og skoler. Enkel utvikling og drift, samt en integrert tilnærming til automatisering av arbeidet til designeren og teknologen, lar studentene raskt og tydelig forestille seg designprosessen ved hjelp av moderne verktøy.

Men hvordan kan vi bringe læringsforholdene så nært som mulig? programvareprodukt til moderne realiteter innen industriell produksjon?

En av metodene er å lage programvare- og maskinvaresystemer, som i tillegg til den automatiserte arbeidsstasjonen til designeren, teknologen og CNC-programmereren skal inkludere muligheten til direkte å produsere produkter designet og klargjort for produksjon i ADEM. Derfor det beste alternativet Slik integrasjon, for systemisk trening, vil det være en visuell forbindelse: Datamaskin - CAD/CAM/CAPP system - treningsmaskin (universell eller CNC).

ADEM-gruppen av bedrifter har jobbet med selskaper som spesialiserer seg på produksjon og salg av småutstyr i flere år. Det er utviklet spesielle midler for å støtte slikt utstyr, som med hell brukes både i utformingen av maskinverktøy og i videre arbeid med dette utstyret.

Et av de mest vellykkede eksemplene på slikt arbeid er det langsiktige samarbeidet mellom ADEM-utviklere og spesialister fra Didactic Systems-selskapet.

OJSC "DiSis" ("Didactic Systems") spesialiserer seg hovedsakelig på utvikling og produksjon av pedagogisk utstyr, undervisningsmateriell for yrkesutdanningssystemet og avanserte opplæringssystemer for spesialister ansatt i ulike bransjer.

Etter å ha studert markedet for design- og, bestemte DiSys-spesialister seg for å bruke CAD/CAM ADEM-systemet, siden det støtter en ende-til-ende-prosess med en enhetlig design og teknologisk modell, som er viktig for vellykket samhandling mellom designere og teknologer, så vel som andre bedriftsspesialister. Bruken av ende-til-ende designmetoder lar deg raskt og enkelt lage tegninger og dokumenter som beskriver et sett med prosesser, samt redusere tiden betydelig og forbedre kvaliteten på den teknologiske forberedelsen av produksjonen.

Ved valg av program var den avgjørende innflytelsen den ekstraordinære enkle å mestre systemet, gjennomtenkt og fullstendig hjelp innebygd i systemet. Dette viste seg først og fremst å være viktig fordi ADEM var planlagt å brukes ikke bare til design og produksjon av eget utstyr, men også til etterfølgende opplæring av spesialister i CAD/CAM/CAPP-teknologier, som illustrerer slutt- designprosess til slutt. Tross alt er det kjent at når du bruker CAD/CAM ADEM, jobber designeren og teknologen side om side, og den tredimensjonale modellen laget av designeren blir nesten umiddelbart oversatt til tegninger og CNC-programmer, med tanke på utstyr og verktøy brukes i virksomheten.

Den anbefalte implementeringen av en ende-til-ende-prosess på dette nivået i utdanningsinstitusjoner er levering av en opplæringsklasse bestående av: små stasjonære 3-akse fresemaskiner og det innenlandske integrerte CAD/CAM-systemet ADEM, som et system for design og teknologisk klargjøring av produksjon og et system som direkte styrer disse maskinene. Det antas at hver to elever skal jobbe på én maskin, og dermed skape doble seter bestående av to datamaskiner og én maskin klasserommet kan romme 6 slike doble seter og én lærerplass, også utstyrt med en datamaskin med ADEM-systemet installert på; det for rettidig verifisering av studentenes arbeid. Samtidig inneholder settet i tillegg til maskinvaren og CAD/CAM/CAPP-systemene også undervisningsmateriell for opplæring av studenter (lærere, spesialister) i kombinasjonen av en designer-teknologs arbeidsstasjon pluss en CNC-maskin.

I følge en rekke anmeldelser fra lærere ved utdanningsinstitusjoner der slike prosjekter har blitt implementert (Volgograd State College of Management and New Technologies, College of Automation and Radio Electronics No. 27 (Moskva), Cheboksary Vocational Lyceum, etc.), en slik klasse er mer som et forskningslaboratorium enn et vanlig teknisk rom.

Dette er nøyaktig løsningen som ble demonstrert på fellesstanden til ADEM og DiSys på den siste Vertol-EXPO-utstillingen i Rostov-on-Don. Utstillingen inkluderte en forenklet versjon av klassen beskrevet ovenfor: 2 arbeidsplasser for en designer-teknolog og 2 maskiner (fresing og dreiing).

Fig. 1. Komplekset av CAD/CAM-teknologier i trening vakte genuin interesse blant utstillingsdeltakerne

Et eksempel på praktisk implementering av en ende-til-ende prosess med CAD/CAM/CAPP ADEM i utdanningsprosessen

Vi har gjentatte ganger snakket om bruken av ADEM i skoler, videregående fagskoler og universiteter. Eksempler på vitnemål og kurs blir stadig etterfylt, noe som er betydelig, siden ende-til-ende-teknologier etterfulgt av direkte produksjon er ekstremt populære blant studenter og vekker forståelig interesse. En av de siste illustrerende eksempler Anvendelsen av programvare- og maskinvarekomplekset for utdanningsinstitusjoner i dag er et interessant arbeid av to studenter ved College of Automation and Radio Electronics fra Moskva, Alexey Rozhkov og Alexey Ivanov, med tittelen "Design av deler med en kompleks kontur ved bruk av ADEM-systemet og produksjon på datastyrte maskiner." Formålet var: å studere teknologien for å produsere deler med komplekse konturer ved å bruke eksemplet med sjakkbrikker, å skaffe kontrollprogrammer for CNC-maskiner, samt å produsere sjakkbrikker ved hjelp av utstyr og programvare.

Geometriske modeller ble utviklet direkte i CAD-modulen til ADEM-systemet. For å lage en prosesseringsteknologi på en CNC-maskin, trenger den grafiske modellen ikke nødvendigvis å være i form av en fullt utformet tegning, siden for å lage et kontrollprogram i CAM-modulen til ADEM-systemet, er det kun delens geometriske kontur. trengs. I dette tilfellet er det ikke nødvendig å bygge en komplett geometrisk kontur, det er nok å tegne halvparten av konturen over delens symmetriakse.

Ris. 2. Skisse av en del for dreiing

Etter å ha opprettet den geometriske modellen ble det utført ytterligere geometriske konstruksjoner, ved hjelp av hvilke konturene til områdene av arbeidsstykkematerialet som ble fjernet under dreieprosessen ble tildelt. Ytterligere geometriske konstruksjoner bestemmes i sin tur av den tiltenkte prosesseringsruten, det vil si en beskrivelse av hvilke deler av delen som skal behandles, hvordan og i hvilken rekkefølge.

Ris. 3. Skisse av delen med arbeidsstykket (skraveringsområde - mengden kvote som skal fjernes)

Prosessteknologien er laget i CAM-modulen til ADEM-systemet. Før du lager en teknologisk modell, utvikles en rute for å behandle figuren. Mulighetene til ADEM-systemet tillater bruk av et bredt utvalg av handlingssekvenser i CAM-modulen når du lager teknologi.

Ris. 4. Beregning av verktøybanen

Basert på beregningsresultatene vises verktøyets bevegelsesbane på arbeidsfeltet til CAM-modulen og en dialogboks vises med en melding om beregningsresultatene. Hvis teknologien er riktig kompilert, vises en melding i vinduet som indikerer vellykket fullføring av beregningene. Resultatet av beregningene - kontrollprogrammet - overføres umiddelbart til riktig utstyr.

Ris. 5 Queen sjakkbrikke på dreiebenk.

Som et resultat av arbeidet som ble utført, ble sjakkbrikker produsert på CNC-dreiebenker (rotasjonskropper - bonde, biskop, dronning, konge) og fresing (ridder, individuelle deler av tårnet) i laboratoriets grupper.

Ris. 6. Sjakkbrikker laget ved hjelp av ADEM-lenken - en CNC-treningsmaskin. Arbeid til studenter ved College of Automation and Radioelectronics.

Ved å bruke eksemplet på dette arbeidet så vi den praktiske implementeringen av en enkel og effektiv idé om å kombinere metodologisk utvikling fokusert på integrert bruk av CAD/CAM/CAPP-systemet - CNC-maskinkombinasjon og utvikling av ferdigheter i arbeid med moderne programvare og utstyr blant høyskole- og universitetsstudenter.

Artikkelen bruker utdrag fra arbeidet til Alexey Rozhkov og Alexey Ivanov (College of Automation and Radio Electronics)

Hva er forskjellen mellom en gjennomgående rute og en ordinær rute?

Eksempel, forenklet, på ende-til-ende-design

1 Utvikler gjør det diagram, for eksempel i P-CAD, og ​​med samme ordningen automatisk (for eksempel ved hjelp av verktøy) mottar en liste over elementer, om nødvendig, og CRR.

2 Oppdretter bruker samme ordningen ruter det trykte kretskortet (oppretter PCB-fil).

3 Konstruktør som bruker samme ordningen mottar data for spesifikasjonen (legger dem automatisk inn i de nødvendige delene av spesifikasjonen) og oppretter automatisk en VI.

4 Konstruktør ved hjelp av ferdige PCB-fil, opprettet i henhold til ordningen utvikler, oppretter automatisk en 3D-modell av det ferdige kortet, en monteringstegning, en tegning av kretskort.

Utgangen er et komplett sett for "Board with Elements"-produktet. Rask og praktisk talt feilfri. Prosessen akselereres spesielt når det er mange plater av samme type.

Når det gjøres endringer i ordningen, gjentas prosessen ganske enkelt i høy hastighet, siden alt allerede er utarbeidet.

Ingen overfører filer til noen i vanlig forstand. Alt er på en delt nettverksstasjon. Utbygger har sin egen mappe, byggherren har sin egen, designeren har sin egen. Med passende tilgangsrettigheter. Alle kan se filene til alle andre og bruke dem i arbeidet sitt. Når det blir nødvendig.

Det er en glede å jobbe. Og arbeidet går raskt, og billedlig talt "du har tid til å drikke litt te."

End-to-end-design forenklet

1 Utvikleren lager en krets i omtrent hva som helst. I P-CAD, AutoCAD, bare på et stykke papir (jeg så det selv!).

2 Utvikleren oppretter manuelt en liste over elementer. Hva som helst. Hvis diagrammet bare er på papir, kan listen tildeles en designer for å lage.

3 Utbygger overfører kretsskjemaet på papir. For han (!) mener at han ikke er forpliktet til å overføre arbeidet sitt til oppdretter i elektronisk form. Som et resultat må designeren først reprodusere diagrammet i form av en fil (hvis diagrammet er komplekst, for å unngå feil) fra papir. Hvis kretsen er enkel, bare koble til og lag et PCB, sjekk det med øynene.

4 Hvis designeren har en PCB-fil for å forberede monteringstegningen, er dette allerede lykke. Alt overføres til AutoCAD via DXF. Det brukes mye tid på å ordne alt dette i AutoCAD. Alt gjøres for hånd.

5 Spesifikasjonen og VP lages hvor som helst, ofte i AutoCAD. Manuelt.

Sluttresultatet er et sett med designsett, som det er brukt så mye arbeid på at du ikke engang ønsker å ta på deg et nytt.

Endringer i kretsen fører til manuell redigering av PCB, AutoCAD og andre filer. Som et resultat oppstår inkonsekvenser og feil.

Alle filer (i alle fall navngitt) lagres på lokale datamaskiner i navngitte mapper. Hvis en person drar på ferie og filene hans er nødvendige, venter alle på at han kommer tilbake fra ferie, for uten forfatteren er det ofte umulig å forstå arbeidet hans.

Flash-stasjoner brukes til å overføre filer, selv om det er et datanettverk. Ofte med påfølgende «smittsomme» konsekvenser.

Avanserte brukere, av vane, bruker offentlig (ikke bedrifts) e-post for å overføre filer. Selv om det også er bedrifts-e-post.