Tehnologie modernă înaltă. Pregătirea de proiectare și producție end-to-end în procesul educațional Pregătirea de proiectare și producție de la capăt la capăt în procesul de învățământ

1

Articolul prezintă experiența Universității Tehnice de Stat din Nijni Novgorod, numită după. RE. Alekseev despre implementarea designului digital end-to-end și oferă un exemplu de implementare cu succes atunci când desfășoară activități de cercetare de către o echipă de tineri.

design digital end-to-end

management de proiect

educaţie

noi tehnologii

1. Managementul proiectelor: Fundamentele cunoștințelor profesionale, Cerințe naționale pentru competența specialiștilor. – M.: SA „Project Practice”, 2010. -256 p.

2. CAE – tehnologii în 2012: revizuirea realizărilor și analiza pieței. CAD/CAM/CAE Observer #4 (80) / 2013

3. Kulagin A.L., Goncharov K.O., Tumasov A.V., Orlov L.N. Studiul proprietăților de siguranță pasivă ale cadrului spațial al cadrului unei mașini sport din clasa FORMULA STUDENT Probleme contemporaneștiință și educație. 2012. Nr 6. P. 94.

4. Tumasov A.V., Groshev A.M., Kostin S.Yu., Saunin M.I., Trusov Yu.P., Dygalo V.G. Studiul proprietăților de siguranță activă Vehicul metoda de simulare. Jurnalul Inginerilor Auto. 2011. Nr 2. P. 34.

5. Orlov L.N., Tumasov A.V., Gerasin A.V. Evaluarea comparativă a rezultatelor modelării computerizate și testării de rezistență a unui cadru de vehicul utilitar ușor. Noutăți ale instituțiilor de învățământ superior. Inginerie mecanică. 2013. Nr 10. P. 63-68.

6. Despre experiența de a preda studenților la inginerie bazele managementului de proiect. Chernyshov E.A., Romanov A.D. Jurnalul Internaţional de Educaţie Experienţială. 2014. Nr 1. P. 54-57.

7. Îmbunătățirea calității pregătirii în industria metalurgică folosind noile tehnologii. Chernyshov E.A., Romanov A.D. Metalurgist. 2013. Nr 10. P. 9-11.

8. Introducerea tehnologiilor de prototipare rapidă în procesul educațional de pregătire a personalului. Chernyshov E.A., Romanov A.D. Procese de turnătorie. 2012. Nr 11. P. 280-281.

9. Simularea condițiilor de încărcare de urgență pentru cadrul unei mașini sport din clasa FORMULA STUDENT Goncharov K.O., Kulagin A.L., Tumasov A.V., Orlov L.N. Probleme moderne ale științei și educației. 2012. Nr 6. P. 96.

10. Cernîșov E.A., Evlampiev A.A. Despre relevanța pregătirii personalului pentru producția de turnătorie // Tehnologii moderne intensive în știință. 2010. Nr 10. P. 169-170.

Majoritatea industriilor moderne implicate în proiectarea asistată de calculator implementează documentația 2D ca produs final, de obicei sub formă de hârtie, care este ulterior utilizat pentru fabricație, inclusiv pe echipamente de control numeric computerizat. Această discrepanță între principiile automatizării și realitate reduce calitatea produsului și afectează negativ introducerea de noi tehnologii. Implementarea principiului de proiectare end-to-end, care este fundamental la crearea producției digitale, se bazează pe utilizarea modelelor tridimensionale în toate etapele pregătirii tehnologice. Acest lucru elimină erorile care apar inevitabil la traducerea informațiilor dintr-un format în altul și reduce influența factorului uman.

De asemenea, în acest moment, managementul ciclului de viață al obiectelor de inginerie complexe devine extrem de relevant. În Occident, problema necesității de a susține produse complexe până la eliminare este în curs de mult timp. Armata și-a adus o mare contribuție în acest domeniu, formulând conceptul CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) în anii 80 - suport informațional continuu al ciclului de viață al produsului. Motivul dezvoltării tehnologiei CALS a fost că dezvoltatorii de instrumente moderne de automatizare și-au format propriile modele, care s-au dovedit adesea a fi incompatibile cu partenerii în producția și operarea echipamentelor. Întrucât termenul CALS a avut întotdeauna o conotație militară, conceptul de Product Life Management (PLM) sau managementul ciclului de viață a devenit larg răspândit în sfera civilă. PLM este o abordare strategică de afaceri și o soluție integrată pentru dezvoltarea colectivă, managementul, distribuția și utilizarea informațiilor în cadrul unei întreprinderi și între partenerii săi, de la concept până la lansarea produsului, conectând oameni, procese, sisteme de afaceri și active intelectuale.

Designul digital end-to-end vă permite să reduceți costurile produselor, să creșteți eficiența și calitatea, să asigurați managementul de proiect end-to-end, de exemplu, în munca de grup, să asigurați conformitatea cu GOST / ESKD, ESTD, ISO. În esență, acesta este un set de software și metode de utilizare pentru a crea un singur spațiu informațional la o întreprindere pentru gestionarea ciclului de viață al unui produs în format digital folosind tehnologii fără hârtie.

Principalele avantaje sunt:

Model 3D orientat pe obiecte corectat automat disponibil pentru toate aplicațiile;

Îmbunătățirea calității designului și a fiabilității informațiilor transmise către producție;

Posibilitatea modelării electronice a proceselor de formare a blocurilor;

Reducerea timpului și a costului aducerii pe piață a produselor noi, reducerea costului produsului în sine și creșterea eficienței funcționării acestuia;

Asigurarea completității, consistenței, disponibilității controlate a informațiilor despre configurația, funcționarea și starea unui obiect în cadrul întreprinderii;

Furnizarea de suport informațional pentru luarea deciziilor de management, ținând cont de toate etapele ciclului de viață al produsului;

Sprijinirea proceselor de afaceri de bază ale întreprinderilor și integrarea acestora între etapele ciclului de viață și locurile de muncă funcționale.

Compoziția tehnologiei end-to-end:

Model 3D, inclusiv calcule și vizualizare liniară statică, termică, de oboseală;

Testarea modelelor, inclusiv modificarea geometriei ținând cont de testare, specificarea parametrică a datelor tehnologice;

Model de proces tehnic - program de control pentru o mașină CNC, pregătirea hărților tehnologice, adăugarea de piese la coșul de comenzi, calculul costurilor cu materialele și forța de muncă, proiectarea în paralel a proceselor tehnice complexe și end-to-end în timp real, formarea comenzilor, suport de informații tehnologice de actualitate);

Prototip;

Testarea unui prototip;

Documentatie pentru productia in serie;

Documentație de referință - gestionarea documentelor electronice, managementul modificărilor, suport pentru informații tehnologice la zi, căutarea pieselor folosind liste de catalog.

Astăzi, organizațiile și întreprinderile folosesc pe scară largă sistemele CAD/CAM moderne și diverse aplicații bazate pe acestea. Printre sistemele CAD/CAM universale, așa-numitele „grele”: CATIA, EDS Unigraphics, Euclid, Soid Works, Parametric Technology etc. În clasa sistemelor ERP/MRP, Baan, SAP/R3, Symex, Oracle Application sunt utilizate, iar în clasa PDM - Windchill, Microsoft Project, Time Line, Artemis Project, Prestige, Primavera Project Planner, Cresta Project Manager etc. Există diverse produse software în secțiunea „Tehnologie de modelare compozite”. Acestea sunt FiberSim (Vistagy / Siemens PLM Software), Digimat (e-Xstream / MSC Software Corp.), Helius (Firehole Composites / Autodesk), ANSYS Composite PrepPost, ESAComp (Altair Engineering), etc. Aproape toate programele specializate utilizate în proiectare materiale compozite armate de la diverse companii, are capacitatea de a se integra cu sisteme CAD de nivel înalt - Creo Elements/Pro, Siemens NX, CATIA. În prezent, întreprinderile care creează produse compozite folosesc în principal munca manuală a matrițelor, drept urmare, la calcularea unui produs, este necesar să se țină cont de o posibilă eroare. Pentru a facilita așezarea manuală a țesăturii și a reduce risipa, se folosesc mașini de tăiat pentru tăierea automată a țesăturii/preimpregnate, proiectoare laser LAP și LPT pentru proiectarea conturului la așezarea pe echipamente tehnologice realizate de complexe de frezat robotizat după un model 3D. Folosind modulul de proiecție cu laser, este posibilă generarea automată a datelor de proiecție direct din modelul 3D al produsului compozit. Această schemă de lucru reduce semnificativ costurile de timp, mărește eficiența procesului, reduce probabilitatea defecțiunilor și erorilor și facilitează gestionarea datelor.

La proiectare, sistemul vă permite să integrați designul 2D și 3D, să obțineți datele necesare, de exemplu, să efectuați calcule de greutate, calcule ale rezistenței finale și la oboseală, siguranță pasivă, calculul intensității muncii de fabricație, generați date pentru mașinile CNC, emiterea rapoarte, date izometrice, desene de montaj, diagrame de lucru cu specificatii etc.

Cu toate acestea, la introducerea designului end-to-end, pe lângă costurile inițiale, există o altă problemă, nefinanciară, - o lipsă acută de specialiști cu înaltă calificare care să cunoască tehnologii moderne capabil să dezvolte și să implementeze echipamente și tehnologii competitive. Lipsa personalului calificat astăzi este unul dintre principalele obstacole. Principala contradicție în învățământul tehnic superior rus de astăzi este discrepanța dintre competențele profesionale dobândite de absolvenții universităților tehnice în procesul de învățare și cerințele crescute ale întreprinderilor de înaltă tehnologie, ale organizațiilor de design și științifice. Drept urmare, cu un număr destul de mare și adesea excesiv de absolvenți ai domeniilor și specialităților de inginerie, cererea din partea afacerilor pentru specialiști de înaltă calitate este departe de a fi satisfăcută. Având în vedere că în producția modernă a apărut termenul „tehnologii avansate”, care este înțeles ca tehnologii fundamental noi, care asigură lider pe piața globală, noua educație inginerească ar trebui să depășească „tehnologii avansate”. Toate acestea dictează necesitatea formării personalului capabil să asigure transformări inovatoare în tehnologie, tehnologie și organizare a procesului de prelucrare a subiectului muncii, precum și o creștere multiplă a productivității muncii.

La NSTU numit după. RE. Studenții Alekseev în timpul formării lor primesc informații detaliate și studiază uz practic tehnologiile de prototipare rapidă existente și binecunoscute. În timpul cursurilor și teze realizează proiectare end-to-end după schema „idee - model 3D - calcul - prototip - produs finit”. În același timp, direcția designului digital end-to-end este doar în curs de dezvoltare.

Un exemplu este munca desfășurată în cadrul proiectului tehnic internațional „Formula SAE”, o competiție de inginerie pentru construirea de mașini sport, condusă de Asociația Inginerilor Mecanici (ImechE), Societatea Americană a Inginerilor Auto (SAE) și Asociația Inginerie și tehnologie (I&T), incluse în seria SAE Collegiate Design.

Ca parte a implementării acestui proiect la Universitatea Tehnică de Stat Nijni Novgorod. RE. Alekseev, diferite elemente ale unei mașini sport au fost fabricate folosind tehnologii de proiectare digitală end-to-end și utilizarea tehnologiilor de fabricație digitală și prototipare rapidă. Proiectul a fost construit pe baza interacțiunii dintre studenții, masteranții și studenții absolvenți care participă la proiectul „Formula SAE” cu cadrele didactice ale facultăților și departamentelor NSTU. RE. Alekseev, precum și interacțiunea cu întreprinderile lider din Nijni Novgorod.

Proiectarea și evaluarea rezistenței și siguranței elementelor structurale ale unei mașini sport din clasa Formula Student la NSTU. RE. Alekseev (Fig. 1, 5) au fost realizate pe baza utilizării metodelor de calcul și a pachetelor software de modelare cu elemente finite. Rezultatele obținute au servit drept bază pentru implementarea etapelor ulterioare de proiectare digitală end-to-end și materializare a elementelor unei mașini sport.

Exemple de lucrări efectuate folosind proiectarea digitală end-to-end sunt elementele de scule model obținute pentru fabricarea panourilor din fibră de sticlă pentru trusa de caroserie aerodinamică (Fig. 2). Pentru a produce echipamente model pentru trusa de caroserie aerodinamică a unei mașini sport clasa Formula Student, a fost utilizat un robot industrial „KUKA” cu un complex de frezare instalat pentru frezarea spațială a pieselor de prelucrat „KUKA Milling”. Acest complex este conceput pentru a rezolva diverse probleme asociate cu fabricarea echipamentelor de producție din materiale ușor prelucrate: lemn, plastic, gips.

Pasul cheie în tehnologia și echipamentul tehnologic utilizat este crearea unui model tridimensional computerizat (CAD) al viitorului produs, compatibil cu software complex de morărit. Această etapă vă permite să creați un model tridimensional al produsului, să evaluați ergonomia și designul, să efectuați o analiză computerizată a caracteristicilor aerodinamice și de rezistență și, dacă este necesar, să efectuați modificări corective ale designului care vizează creșterea funcționalității modelului de lucru. , cu costuri minime cu resurse și cu intensitate redusă a forței de muncă a procesului.

Următoarea etapă de lucru a fost prelucrarea mecanică a piesei de prelucrat folosind un model matematic de calculator. Ca urmare a lucrărilor efectuate, echipamentul model rezultat a servit drept pumn pentru așezarea manuală cu fibră de sticlă (material de întărire), preimpregnat cu rășină poliesterică. Astfel, cu ajutorul designului digital end-to-end și a tehnologiilor de prototipare rapidă, devine posibil timp scurtși cu costuri minime de resurse și forță de muncă, obțineți un produs cu o precizie suficientă, o eroare de 0,1 mm.

Pentru fabricarea elementelor structurale individuale, s-au folosit tehnologii de fabricație digitală cu producția de piese prototip pe o imprimantă 3D din materiale plastice. Au fost realizate părți ale culbutoarelor suspensiei față și spate, un model al articulației de direcție, cilindrul principal de frână, un suport pentru servomotor digital al sistemului de schimbare a vitezelor etc. (Fig. 3). Modelele rezultate în toate etapele de proiectare au făcut posibilă prezentarea în detaliu a structurii de aspect a componentelor unei mașini sport și evaluarea capacităților cinematice funcționale.

Pe baza modelelor tridimensionale obținute ale elementelor de mașini sport, au fost realizate matrițe de turnare în nisip și umplute cu aliaj de aluminiu. Semifabricatele rezultate au fost supuse suplimentar prelucrareși integrat în designul unei mașini sport (Fig. 4).

Concluzie

O abordare integrată folosind echipamente moderne face posibilă pregătirea specialiștilor calificați pentru industrie care, în practică, stăpânesc întregul ciclu de fabricare a produselor complexe și sunt capabili, după absolvirea institutului, să înceapă imediat să lucreze cu echipamente moderne de înaltă tehnologie și avansate. tehnologiilor.

Link bibliografic

Chernyshov E.A., Goncharov K.O., Romanov A.D., Kulagin A.L. EXPERIENȚĂ ÎN IMPLEMENTAREA TEHNOLOGIEI PENTRU PROIECTAREA DIGITALĂ END-TO-END ÎN CADRUL LUCRĂRII DE CERCETARE A ȘTUDENȚILOR ȘI LUDENȚILOR Absolvenți // Tehnologii moderne de înaltă tehnologie. – 2014. – Nr. 4. – P. 92-96;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=34569 (data acces: 01/04/2020). Vă aducem în atenție reviste apărute la editura „Academia de Științe ale Naturii”

Ca o alternativă la metodele tradiționale de proiectare a îmbrăcămintei, așa-numitele metode de precizie (inginerie) au fost propuse de mult timp, în special, metoda de proiectare tridimensională a unui produs pe un manechin urmată de obținerea de scanări ale pieselor într-o rețea Chebyshev. În prezent, poate fi implementat cu succes din punct de vedere tehnic utilizând grafică pe computer interactivă tridimensională (3D). Cu toate acestea, această abordare de proiectare va avea o aplicare limitată pentru o lungă perioadă de timp din cauza dificultății modelare matematică proprietățile materialelor. Aceste dificultăți sunt deosebit de mari atunci când se proiectează îmbrăcăminte de protecție termică din materiale compozite. Prin urmare, utilizarea designului vestimentar 3D este utilizată în prezent numai pentru îmbrăcăminte cu forme netede. În orice caz, dezvoltările rezultate necesită modificare folosind designul plan tradițional. Dacă algoritmii de rezolvare a problemei directe - obținerea unei dezvoltări de suprafață din modelul său tridimensional - sunt cunoscuți în principiu, atunci problema inversă - obținerea unui model tridimensional dintr-o dezvoltare de țesătură existentă - nu este în prezent rezolvată. De asemenea, această împrejurare nu ne permite să realizăm pe deplin avantajele proiectării volumetrice, cunoscute nouă din alte domenii de aplicare CAD. O altă modalitate de a formaliza parțial tranziția de la o schiță la un model de model poate fi o sinteză combinatorie a unei schițe tehnice a unui model de îmbrăcăminte din elemente standard de informații grafice, care servesc drept cheie pentru căutarea elementelor de desen de design corespunzătoare în baza de date. Conceptul de „combinatorie” este asociat inițial cu o ramură a matematicii care studiază problemele de plasare și aranjare reciprocă a unui set finit de obiecte de natură arbitrară ca parte a unui anumit întreg. Un exemplu clar de aplicare a legilor combinatoriei la proiectarea diferitelor obiecte tehnice este agregarea (proiectarea modulară), care constă în crearea diverselor produse prin asamblarea acestora dintr-un număr limitat de piese și ansambluri standard sau standardizate care au elemente geometrice și funcționale. interschimbabilitatea.

O schiță tehnică, utilizată în procesul de proiectare împreună cu una creativă, este o imagine liniară sau, mai rar, liniar-coloristică a unui produs pe figura unui potențial consumator - la o anumită scară, în două până la patru proiecții ortogonale: față, spate, dreapta și stânga (pentru modele complexe asimetrice). Acest tip Schița se caracterizează printr-o reprezentare clară și lipsită de ambiguitate a proporțiilor figurii umane, mărimea și poziția relativă a tuturor elementelor designului constructiv și decorativ al modelului. Schița tehnică conține informații într-o formă succintă și vizuală despre designul, materialele și tehnologia de fabricație planificată a modelului: într-o anumită măsură, acționează ca un analog al desenului de asamblare al produsului în inginerie mecanică.

În conformitate cu principiile designului combinatoriu, o schiță tehnică poate fi considerată ca un sistem ierarhic complex de semne grafice speciale (simboluri) care alcătuiesc o descriere a aspectului modelului. Astfel, poate fi folosit ca bază pentru un limbaj grafic universal cu care un obiect de design este descris într-un sistem CAD de îmbrăcăminte integrat. Pentru a conecta o schiță tehnică generată interactiv cu un desen de proiectare a produsului, se propune crearea unei baze de date unice (integrate) care să conțină elemente structurale reciproc coerente ale schiței și proiectării produsului. Baza de date integrată ar trebui să includă directoare de soluții standard pentru elementele de imagini grafice „Schiță” și „Desen de structură”, precum și informații despre corespondența lor între ele.

Soluțiile tipice din cărțile de referință pot servi atât ca „blocuri” inițiale pentru sinteza combinatorie a noilor modele într-un mod interactiv, cât și ca analogi (prototipuri) atunci când se dezvoltă soluții originale pentru elemente. Aparent, atunci când se formează o schiță din elemente standard care sunt complet interschimbabile, este posibil să se obțină automat desene de proiectare pentru modele noi. În alte cazuri, la generarea unui desen de proiectare a produsului pe baza unei schițe, sunt necesare solicitări suplimentare către proiectant și/sau „reglarea fină” ulterioară a structurilor rezultate folosind mijloacele obișnuite ale subsistemului de proiectare. Abordarea propusă necesită o rafinare semnificativă în ceea ce privește clarificarea metodelor de prezentare a informațiilor despre elementele standard de schiță și proiectare și conexiunile dintre acestea în baza de date. Până acum, întrebarea rămâne nerezolvată: cine, unde și cum va dezvolta directoare pentru diverse sortimente, ținând cont de moda în schimbare rapidă. În același timp, o astfel de formă de prezentare a informațiilor despre soluțiile de proiectare standard (sau analogice) poate avea avantaje semnificative în comparație cu structura de înregistrare „Model (grup de modele) - Modele” utilizată în mod tradițional în sistemele CAD de cusut. În primul rând, are o flexibilitate mai mare datorită structurării mai profunde (până la nivelul feliilor și secțiunilor de felii), prin urmare, pe baza aceluiași număr de soluții standard de proiectare, se pot obține mult mai multe derivate. În al doilea rând, o astfel de înregistrare este mai inteligentă, deoarece conține informații nu numai despre prezența anumitor elemente ca parte a întregului, ci și despre relațiile și locația acestora unul față de celălalt. Un studiu al celor mai recente abordări ale designului vestimentar arată eficiența lor mai mare în comparație cu procesul tradițional de proiectare plană pentru o serie de cazuri speciale de design, dar mai puțină versatilitate. Fiecare dintre ele are propriile avantaje și dezavantaje, care limitează domeniul de aplicare a acestei abordări (metode).

Modul optim de a rezolva această problemă poate fi crearea unui subsistem integrat de proiectare multifuncțională care implementează cele mai promițătoare zone de automatizare ale abordării tradiționale a designului de modele, precum și noi metode promițătoare de proiectare end-to-end. În acest caz, problema alegerii uneia dintre modalitățile alternative de rezolvare a problemelor de proiectare poate fi rezolvată fie la nivelul determinării configurației subsistemului în timpul instalării acestuia, fie în timpul procesului de proiectare. În acest din urmă caz, selecția interactivă a traseului optim de proiectare este o componentă tehnologia de informație design de îmbrăcăminte de la capăt la capăt. Un aspect important al creării unui subsistem de proiectare integrat este, de asemenea, prezența în acesta a unui subsistem dezvoltat baza de informatii, asigurând implementarea procedurilor de proiectare de bază fără ca proiectantul să apeleze la surse suplimentare de informații: proiectare, reglementare, de referință și alte documentații prezentate pe hârtie.

1

Unul dintre principalele obiective ale programului guvernamental rus „Dezvoltarea educației pentru 2013-2020” este modernizarea standardelor educaționale și a metodelor de formare profesională a specialiștilor. Dezvoltarea tehnologiilor pedagogice ar trebui să vizeze integrarea disciplinelor și eficacitatea fiecărei etape a procesului de învățământ. Soluția la această problemă este posibilă folosind tehnologia de proiectare end-to-end, deoarece una dintre condiţiile implementării acesteia este integrarea disciplinelor. Sarcinile stabilite indică faptul că evoluțiile științifice și metodologice în proiectarea end-to-end sunt relevante. Acest lucru este valabil mai ales pentru metodologia și teoria integrării interdisciplinare în proiectarea procesului educațional continuu al școlilor secundare și superioare.

Metoda de proiectare end-to-end se bazează pe principiul fundamentalității și al orientării profesionale, prin integrarea disciplinelor naturale și speciale - un sistem de acțiuni care permite profesorului să formuleze metode de predare.

Este sigur să spunem că stăpânirea unui curs de fizică generală de către viitorii ingineri este fundamentul care le va permite nu numai să stăpânească cu succes discipline tehnice generale și speciale, ci și să stăpânească unul dintre principalele tipuri de activitate pentru un specialist în acest domeniu de activitate de formare - proiectare.

După cum arată o analiză a literaturii științifice și pedagogice, un număr de autori evidențiază astfel de etape de proiectare precum „modelarea grafică a unui obiect de design”, „elaborarea diagramelor schematice și de proiectare”, „dezvoltarea soluțiilor de proiectare pentru un produs și (sau) acestuia. componente". Comparând principalele etape ale rezolvării problemelor din fizică, se poate susține că acțiunile de întocmire a unui model grafic și fizic al situației, identificarea modificărilor care au loc cu obiectul de studiu, alegerea și justificarea legilor și teoriilor pentru descrierea acesteia sunt similare cu etapele activitatii de proiectare.

Organizarea procesului de pregătire a unui inginer folosind metoda de proiectare end-to-end a obiectelor de activitate profesională poate crește semnificativ interesul studenților pentru învățarea fizicii, datorită înțelegerii clare a necesității și semnificației cunoștințelor fizice în activitățile profesionale viitoare. .

Studiile noastre anterioare au demonstrat relevanța utilizării metodei proiectelor în formarea specialiștilor competitivi. S-a format, testat și introdus în procesul educațional un model organizatoric și pedagogic de proiecte semnificative din punct de vedere profesional pentru cursurile de juniori din programul de licență. Se arată că, pentru utilizarea cu succes a acestei metode, procesul educațional este orientat spre formarea deprinderilor în activitățile de proiect și cooperarea activă cu profesorii cursurilor speciale la discipline, adică stabilirea de legături interdisciplinare între fizică și tehnică și generală. discipline speciale.

Proiecte interactive semnificative din punct de vedere profesional ale cursurilor de fizică de educație generală au fost dezvoltate, testate și introduse în sistemul de instruire pentru a organiza designul end-to-end pentru a se familiariza cu cercetarea fundamentală, cele mai recente dezvoltări și tehnologii inovatoare și pentru a stabili conexiuni interdisciplinare între fizică. și discipline tehnice generale și speciale.

La Facultatea de Construcții a INRTU, multe specialități sunt legate de tehnologiile apei. Din primul an, pregătim elevi juniori în activități de proiect. Asociăm subiectele proiectelor de boboci cu tehnologiile de alimentare cu apă și de canalizare.

Introducerea acestei metode în procesul educațional va permite studenților să facă față cu succes cursurilor și proiecte de diploma, stimulează procesul de dezvoltare profesională, autodezvoltare și activitate creativă. Subiectele pentru activitățile de proiectare din prima etapă sunt coordonate cu catedrele de absolvire, ceea ce face posibilă stabilirea de legături interdisciplinare între fizică și disciplinele tehnice generale și speciale, asigurând astfel o pregătire orientată profesional folosind metoda de proiectare end-to-end.

De regulă, subiectele finale ale proiectului sunt legate de obiecte din viața reală, drept urmare cunoștințele dobândite în timpul studierii cursului de fizică vor fi utilizate în activități profesionale viitoare.

Astfel, proiecte semnificative din punct de vedere profesional de cursuri de învățământ general la universitate au fost dezvoltate și incluse în sistemul de pregătire pentru organizarea designului școală-universitar end-to-end, cu scopul de a familiariza cu cercetarea fundamentală, cele mai recente dezvoltări și tehnologii inovatoare și de a stabili interdisciplinare. legături dintre fizică și disciplinele tehnice generale și speciale.

Este recomandabil să începeți designul end-to-end în rândul elevilor pentru a atrage absolvenți talentați să intre într-o universitate, unde își pot continua activitățile de proiect în timp ce studiază discipline speciale.

Autorii dezvoltărilor de design sugerează să o începi din primul an de studiu. Acesta va fi de fapt al doilea semestru al primului an de studiu, când studenții vor fi deja familiarizați cu disciplinele, disciplinele, profesorii și însăși metodologia de desfășurare a cursurilor în învățământul superior și vor putea înțelege rolul designului end-to-end în procesul lor de învățare.

La INRTU, fizica începe în primul semestru. Desigur, este dificil să organizezi design end-to-end încă din prima lună de pregătire puțini oameni vor decide asupra viitoarei lor specializări, deoarece Sunt repartizați la specialitatea lor în anul 2 de studii. Apoi putem vorbi deja despre designul cursurilor și diplomelor și să introducem designul end-to-end. Credem că proiectarea end-to-end ar trebui să înceapă cu activități de proiectare în cercetarea aplicată legi fizice sau pe alte teme mai apropiate de specialitățile tehnice, ceea ce facem de zece ani.

Dacă în primele luni de pregătire studenții universitari sunt organizați pentru a dezvolta activități de proiect în fizica aplicată, atunci problemele de proiectare end-to-end vor fi rezolvate cu mai mult succes.

Au început lucrările de proiectare end-to-end cu studenții Institutului de Arhitectură și Construcții în fizică aplicată.

Am dezvoltat, testat și organizat prima etapă (motivațională) a pregătirii profesionale în fizică folosind metoda de proiectare end-to-end a obiectelor de activitate profesională, în urma căreia:

• sunt create condiții pentru auto-dezvoltarea activității creative a elevilor;
• se formează competențe profesionale;
• se construiesc relații între profesorii disciplinelor conexe;
• nevoia de dezvoltare profesională crește;
• este înțeleasă necesitatea de a studia fizica pentru a rezolva problemele profesionale viitoare;
• studentul stăpâneşte etapele activităţii proiectului.

Link bibliografic

Shishelova T.I., Konovalov N.P., Bazhenova T.K., Konovalov P.N., Pavlova T.O. ORGANIZAREA PROIECTAREA END-TO-END A OBIECTELOR PROFESIONALE LA DEPARTAMENTUL DE FIZICA INRTU // International Journal of Experimental Education. – 2016. – Nr. 12-1. – P. 87-88;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=10802 (data acces: 01/04/2020). Vă aducem în atenție reviste apărute la editura „Academia de Științe ale Naturii”

Astăzi este greu de imaginat proiectarea și pregătirea tehnologică a producției fără software de automatizare. Introducerea pe scară largă a sistemelor de proiectare asistată de calculator ne-a permis să aruncăm o privire nouă asupra procesului de proiectare și fabricare a produselor. Cele mai intense industrii de cunoștințe au devenit utilizatori activi și susținători ai tehnologiei informatice. Capacitatea de a modela aspectul viitor al unui produs, procesul de fabricare a echipamentelor și dezvoltarea tehnologiei a devenit o nevoie. Printre evoluțiile interne și externe care sunt capabile să combine diverse domenii de proiectare și producție într-un singur proces tehnologic, de la capăt la capăt, unul dintre locurile de frunte este ocupat de sistemul autohton CAD/CAM/CAPP ADEM, a cărui experiență de lucru în domeniul automatizării pregătirii producției depășește 20 de ani. Dezvoltatorii continuă să răspundă așteptărilor utilizatorilor interni și străini, dezvoltând pachetul în domenii precum ergonomia, funcționalitatea și adaptabilitatea.

Proiectare și pregătire de producție end-to-end în procesul educațional.

La dezvoltarea sistemului, Grupul de Companii ADEM s-a concentrat nu numai pe nevoia de a automatiza proiectarea și lucrările tehnologice la întreprinderile industriale, ci și pe formarea personalului calificat care să stăpânească cu ușurință instrumentele moderne de proiectare. Prin urmare, ADEM este distribuită și utilizată nu numai în rândul specialiștilor implicați în producția reală, ci și între universitățile, școlile secundare profesionale, colegiile și școlile din țară. Ușurința de dezvoltare și operare, precum și o abordare integrată a automatizării muncii designerului și tehnologului, le permite studenților să-și imagineze rapid și clar procesul de proiectare folosind instrumente moderne.

Dar cum putem aduce condițiile de învățare cât mai aproape? produs software la realităţile moderne ale producţiei industriale?

Una dintre metode este crearea de sisteme software și hardware, care ar trebui, pe lângă stația de lucru automatizată a proiectantului, tehnologului și programatorului CNC, să includă capacitatea de a fabrica direct produse proiectate și pregătite pentru producție în ADEM. De aceea cea mai bună opțiune O astfel de integrare, pentru instruirea sistemică, va exista o conexiune vizuală: Computer - sistem CAD/CAM/CAPP - mașină de antrenament (universal sau CNC).

Grupul de firme ADEM lucrează de câțiva ani cu firme specializate în producția și vânzarea de utilaje de dimensiuni mici. Au fost dezvoltate mijloace speciale de susținere a unor astfel de echipamente, care sunt utilizate cu succes atât în ​​proiectarea mașinilor-unelte, cât și în lucrările ulterioare cu acest echipament.

Unul dintre cele mai de succes exemple de astfel de muncă este cooperarea pe termen lung a dezvoltatorilor și specialiștilor ADEM de la compania Didactic Systems.

OJSC „DiSis” („Sisteme Didactice”) este specializată în principal în dezvoltarea și producerea de echipamente educaționale, materiale didactice pentru sistemul de învățământ profesional și sisteme de formare avansată pentru specialiștii angajați în diverse industrii.

După ce au studiat piața sistemelor de proiectare și pregătire a producției, specialiștii DiSys au decis să utilizeze sistemul CAD/CAM ADEM, deoarece suportă un proces end-to-end cu un model de design și tehnologia unificat, ceea ce este important pentru interacțiunea de succes a designerilor. și tehnologi, precum și alți specialiști în întreprinderi. Utilizarea metodelor de proiectare end-to-end vă permite să creați rapid și ușor desene și documente care descriu un set de procese, precum și să reduceți semnificativ timpul și să îmbunătățiți calitatea pregătirii tehnologice a producției.

La alegerea unui program, influența decisivă a fost ușurința extraordinară de a stăpâni sistemul, ajutorul atent și complet încorporat în sistem. Acest lucru s-a dovedit a fi important, în primul rând, deoarece ADEM a fost planificat să fie utilizat nu numai pentru proiectarea și producerea echipamentelor proprii, ci și pentru formarea ulterioară a specialiștilor în tehnologii CAD/CAM/CAPP, ilustrând finalul- proces de proiectare până la capăt. La urma urmei, se știe că atunci când se utilizează CAD/CAM ADEM, proiectantul și tehnologul lucrează cot la cot, iar modelul tridimensional creat de proiectant este aproape imediat tradus în desene și programe CNC, ținând cont de echipamente și unelte. utilizat la întreprindere.

Implementarea recomandată a unui proces end-to-end de acest nivel în instituțiile de învățământ este furnizarea unui curs de formare format din: mașini de frezat desktop de dimensiuni mici cu 3 axe și sistemul intern CAD/CAM integrat ADEM, ca sistem de proiectarea și pregătirea tehnologică a producției și un sistem care controlează direct aceste mașini. Se presupune că la fiecare doi elevi vor lucra la o singură mașină, creându-se astfel locuri duble formate din două calculatoare și o mașină în sala de clasă poate găzdui 6 astfel de locuri duble și un scaun de profesor, dotat de asemenea cu un computer cu sistemul ADEM instalat; aceasta pentru verificarea la timp a muncii elevilor. Totodată, pe lângă hardware și sisteme CAD/CAM/CAPP, kit-ul include și materiale didactice pentru pregătirea studenților (profesori, specialiști) în combinația dintre un post de lucru al designer-tehnolog plus o mașină CNC.

Potrivit numeroaselor recenzii ale profesorilor instituțiilor de învățământ în care au fost implementate astfel de proiecte (Colegiul de Stat de Management și Noi Tehnologii din Volgograd, Colegiul de Automatizare și Radio Electronică Nr. 27 (Moscova), Liceul Profesional Cheboksary etc.), o astfel de clasă seamănă mai mult cu un laborator de cercetare decât cu o cameră tehnică obișnuită.

Aceasta este exact soluția care a fost demonstrată la standul comun al ADEM și DiSys la cea mai recentă expoziție Vertol-EXPO de la Rostov-pe-Don. Expunerea a inclus o versiune simplificată a clasei descrise mai sus: 2 locuri de muncă pentru un proiectant-tehnolog și 2 mașini (frezare și strunjire).

Fig. 1. Complexul de tehnologii CAD/CAM aflate în pregătire a trezit un interes real în rândul participanților la expoziție

Un exemplu de implementare practică a unui proces end-to-end cu CAD/CAM/CAPP ADEM în procesul educațional

Am vorbit în mod repetat despre utilizarea ADEM în școli, școli secundare profesionale și universități. Exemple de diplome și cursuri sunt reaprovizionate în mod constant, ceea ce este semnificativ, deoarece tehnologiile end-to-end urmate de producția directă sunt extrem de populare în rândul studenților și trezesc un interes ușor de înțeles. Unul dintre ultimii exemple ilustrative Aplicarea complexului software și hardware pentru instituțiile de învățământ de astăzi este o lucrare interesantă a doi studenți ai Colegiului de Automatizare și Electronică Radio din Moscova, Alexey Rozhkov și Alexey Ivanov, intitulată „Proiectarea pieselor cu un contur complex folosind sistemul ADEM și fabricarea pe mașini controlate de computer.” Scopul acesteia a fost: studierea tehnologiei de fabricare a pieselor cu contururi complexe folosind exemplul pieselor de sah, obtinerea de programe de control pentru masini CNC, precum si producerea pieselor de sah folosind echipamente si software.

Modelele geometrice au fost dezvoltate direct în modulul CAD al sistemului ADEM. Pentru a crea o tehnologie de prelucrare pe o mașină CNC, modelul grafic nu trebuie să fie neapărat sub forma unui desen complet proiectat, deoarece pentru a crea un program de control în modulul CAM al sistemului ADEM, doar conturul geometric al piesei Este nevoie. În acest caz, nu este necesar să construiți un contur geometric complet, este suficient să desenați jumătate din contur situat deasupra axei de simetrie a piesei.

Orez. 2. Schița unei piese pentru strunjire

După crearea modelului geometric, au fost realizate construcții geometrice suplimentare, cu ajutorul cărora au fost atribuite contururile zonelor materialului piesei de prelucrat care au fost îndepărtate în timpul procesului de strunjire. Construcțiile geometrice suplimentare, la rândul lor, sunt determinate de traseul de prelucrare intenționat, adică de o descriere a părților piesei care vor fi prelucrate, cum și în ce ordine.

Orez. 3. Schița piesei cu piesa de prelucrat (zona de hașurare - cantitatea de alocație care trebuie eliminată)

Tehnologia de procesare este creată în modulul CAM al sistemului ADEM. Înainte de a crea un model tehnologic, se dezvoltă o rută de procesare a figurii. Capacitățile sistemului ADEM permit utilizarea unei game largi de secvențe de acțiuni în modulul CAM la crearea tehnologiei.

Orez. 4. Calculul traseului sculei

Pe baza rezultatelor calculului, traseul de mișcare a sculei este afișat pe câmpul de lucru al modulului CAM și apare o casetă de dialog cu un mesaj despre rezultatele calculului. Dacă tehnologia este compilată corect, în fereastră apare un mesaj care indică finalizarea cu succes a calculelor. Rezultatul calculelor - programul de control - este transferat imediat la echipamentul corespunzător.

Orez. 5 piesă de șah regină pe strung.

Ca urmare a muncii depuse, piese de șah au fost fabricate pe strunguri CNC (corpuri de rotație - pion, episcop, regină, rege) și frezare (cavaler, părți individuale ale turnului) grupelor de laborator.

Orez. 6. Piese de șah realizate folosind legătura ADEM - o mașină de antrenament CNC. Lucrări ale studenților Colegiului de Automatizare și Radioelectronică.

Astfel, folosind exemplul acestei lucrări, am văzut implementarea practică a unei idei simple și eficiente de combinare a dezvoltărilor metodologice axate pe utilizarea integrată a sistemului CAD/CAM/CAPP - combinarea mașini CNC și dezvoltarea abilităților de lucru. cu software și echipamente moderne în rândul studenților de colegiu și universitate.

Articolul folosește fragmente din lucrările lui Alexey Rozhkov și Alexey Ivanov (Colegiul de Automatizare și Radio Electronică)

Care este diferența dintre un traseu direct și un traseu obișnuit?

Exemplu, simplificat, de proiectare end-to-end

1 Dezvoltator face diagramă, de exemplu, în P-CAD și cu aceeasi schema automat (de exemplu, folosind utilități) primește o listă de elemente, dacă este necesar, și CRR.

2 Crescător folosind aceeasi schema direcționează placa de circuit imprimat (creează fișier PCB).

3 Constructor folosind aceeasi schema primește date pentru specificație (le introduce automat în secțiunile necesare ale caietului de sarcini) și creează automat un VI.

4 Constructor folosind gata făcute fișier PCB, creată conform schemei dezvoltator, creează automat un model 3D al plăcii finite, un desen de ansamblu, un desen al plăcii de circuit imprimat.

Ieșirea este un set complet pentru produsul „Placă cu elemente”. Rapid și practic fără erori. Procesul este mai ales accelerat atunci când există o mulțime de plăci de același tip.

Când se fac modificări ale schemei, procesul se repetă pur și simplu cu viteză mare, deoarece totul a fost deja rezolvat.

Nimeni nu transferă fișiere nimănui în sensul obișnuit. Totul se află pe o unitate de rețea partajată. Dezvoltatorul are propriul său folder, constructorul are al lui, designerul are al lui. Cu drepturi de acces adecvate. Toată lumea poate vizualiza fișierele oricui altcuiva și le poate folosi în munca sa. Când devine necesar.

Este o plăcere să lucrez. Și munca merge rapid și, la figurat vorbind, „ai timp să bei niște ceai”.

Design end-to-end simplificat

1 Dezvoltatorul realizează un circuit în aproape orice. În P-CAD, AutoCAD, doar pe o bucată de hârtie (am văzut-o chiar eu!).

2 Dezvoltatorul creează manual o listă de elemente. Orice. Dacă diagrama este doar pe hârtie, lista poate fi atribuită unui designer pentru a o crea.

3 Dezvoltatorul transferă schema circuitului pe hârtie. Pentru că el (!) crede că nu este obligat să-și transfere munca crescătorului în formă electronică. Ca urmare, proiectantul trebuie să reproducă mai întâi diagrama sub forma unui fișier (dacă diagrama este complexă, pentru a evita erorile) de pe hârtie. Dacă circuitul este simplu, trebuie doar să conectați și să creați un PCB, verificându-l cu ochii.

4 Dacă proiectantul are un fișier PCB pentru a pregăti desenul de ansamblu, aceasta este deja fericire. Totul este transferat în AutoCAD prin DXF. Se petrece mult timp pentru a pune toate acestea într-o anumită ordine în AutoCAD. Totul se face manual.

5 Specificația și VP sunt realizate în orice, adesea în AutoCAD. Manual.

Rezultatul final este un kit de design, pe care s-a cheltuit atât de mult încât nici nu doriți să vă ocupați de unul nou.

Modificările în circuit duc la editarea manuală a PCB, AutoCAD și a altor fișiere. Ca urmare, apar inconsecvențe și erori.

Toate fișierele (numite oricum) sunt stocate pe computerele locale în foldere numite. Dacă o persoană pleacă în vacanță și este nevoie de dosarele sale, toată lumea își așteaptă întoarcerea din vacanță, deoarece fără autor este adesea imposibil să-i înțelegi opera.

Unitățile flash sunt folosite pentru a transfera fișiere, chiar dacă există o rețea de calculatoare. Adesea, cu consecințele „contagioase” care decurg.

Utilizatorii avansați, din obișnuință, folosesc e-mailul public (nu corporativ) pentru a transfera fișiere. Deși există și e-mail corporativ.