Новые инженерные кадры — новой России

Игорь Ефремов, Алексей Трофимов, Юрий Коломиец

Ситуация с подготовкой специалистов, работающих с САПР на предприятиях, выглядит совсем не так просто, как кажется на первый взгляд. В процессе оснащения конкретного подразделения комплексом средств САПР этот вопрос решается путем обучения, переподготовки и повышения квалификации инженеров. И даже при самом идеальном подходе результат не всегда удовлетворителен (см., например, статью «Тридцать два часа, или Преподавательские истории» Л.Теверовского в № 8’2000).

Попытаемся рассмотреть проблему на примере ряда предприятий и учебных заведений Сибири, с которыми нам приходилось и приходится сотрудничать. С одной стороны, возраст большинства специалистов, работающих в проектных, конструкторских, технологических подразделениях, — предпенсионный или пенсионный. Внедрение современных САПР на предприятиях иногда вызывает у специалистов старой закалки некоторое неприятие, вследствие недостаточного уровня или полного отсутствия базовой компьютерной грамотности, а также нежелания проходить обучение или переподготовку. С другой стороны, вчерашних выпускников вузов не всегда охотно принимают на предприятия для работы в проектно-конструкторских бюро и отделах. Причина этого на первый взгляд объективна — отсутствие конкретного производственного опыта, хотя молодые специалисты не понаслышке знакомы с современными информационными технологиями, применяемыми в инженерии, их уровень как пользователей ПК достаточно высок и большинство из них даже имеют навыки и опыт работы с конкретными технологиями САПР.

Пятилетний опыт внедрения САПР в Братском государственном техническом университете (БрГТУ) позволяет предложить выход из этой ситуации, в основу которого положена сквозная система обучения студентов с использованием CAD/CAE/CAM/PDM-систем начиная с первого курса. Системы используются для выполнения курсовых и дипломных проектов с последующим закреплением полученных знаний во время производственной практики в проектных и технологических подразделениях предприятий.

Проблема выбора САПР в техническом вузе стоит иногда так же остро, как и на предприятиях, и критерии выбора здесь фактически те же:

• стоимость ПО;
• сроки внедрения в учебный процесс;
• затраты на техническое обеспечение или модернизацию существующего оборудования с целью обеспечения реализации потенциальных возможностей выбранной системы;
• совместимость со специальными и общетехническими дисциплинами;
• и самое главное — соответствие имеющегося в вузе ПО САПР тем системам, которые применяются на предприятиях города, области, края, где будут работать выпускники.

Немаловажную роль играет и интеграция вуза с предприятиями — получение информации о востребованности специальностей, работа целевых программ подготовки специалистов по заказам предприятий, создание региональных учебных центров на базе вуза, работоспособные контакты с центрами занятости. При этом не следует упускать из виду как общее состояние рынка CAD/CAE/CAM-систем на текущий момент, так и его тенденции.

Внедрение систем автоматизированного проектирования в учебный процесс в БрГТУ начала в 1997 году кафедра «Строительные и дорожные машины и оборудование» (СДМиО). До 1999 года в качестве основной CAD-системы использовали AutoCAD R10-12 и общий объем документации (курсовых и дипломных проектов), выполненной с использованием средств машинной графики, был небольшим. Ситуация изменилась к лучшему в декабре 1999 года, когда компания АСКОН выпустила учебную версию чертежно-конструкторской системы КОМПАС-График LT. Преимущества системы КОМПАС и наличие бесплатно распространяемой версии однозначно определили наш выбор CAD-системы, и чертежно-графическим редактором было оснащено необходимое число АРМ. Кроме того, студенты смогли легально использовать КОМПАС-График LT вне аудиторий университета, что, естественно, повысило уровень и качество их работ.

В 2000 году БрГТУ приобрел университетские лицензии систем КОМПАС. По условиям такой лицензии полная версия систем поставляется при оплате стоимости только электронных носителей и документации, что было вполне посильно для вуза. Университет получил 25 лицензий системы КОМПАС-График, САПР технологических процессов КОМПАС-Автопроект, системы управления проектом и электронным архивом КОМПАС-Менеджер для механического факультета и 20 лицензий КОМПАС-График и КОМПАС-Менеджер для инженерно-строительного факультета. В связи с этим хотелось бы отметить высокую эффективность входящего в комплект поставки «Практического руководства», которое на реальных примерах позволяет освоить систему в короткий срок. Кроме того, существует большое число печатной и мультимедийной продукции (книг, методических разработок, CD и т.п.), освещающих использование системы КОМПАС при решении производственных и образовательных задач. В частности, можно назвать книгу «Инженерная графика» Александра Потемкина, выпущенную уже 2-м изданием.

Одновременно были куплены 10 лицензий системы APM WinMachine. Таким образом, в распоряжении студентов и преподавателей появилась работоспособная связка из CAD/CAE/CAM/PDM-инструментов.

По мере роста наработок в системе КОМПАС у нас возникла необходимость формирования и наполнения информационных ресурсов, содержащих данные, нужные студентам в их повседневной деятельности. В 2000 году на базе официального сайта кафедры СДМиО БрГТУ был организован Web-ресурс Download ТУБУС (http://www.brstu.ru/sdm/; рис. 1), который содержит большой объем чертежной документации, выполненной в системе КОМПАС и доступной для загрузки из Интернета. Информация бесплатна, структурирована, имеет механизм предпросмотра, что позволяет студентам использовать чертежи стандартных элементов, базовых, подъемно-транспортных машин и т.п. для выполнения курсовых и дипломных проектов. Параллельно были сформированы информационные ресурсы Ethernet механического факультета, содержащие электронные учебные и методические пособия, ГОСТы, справочную информацию.

С 2001 года на кафедре СДМиО для студентов первого и второго курсов были введены новые дисциплины «Автоматизация инженерно-графических работ», «Компьютерные технологии в инженерных задачах», «Информационные технологии в инженерных задачах», позволившие создать предпосылки для введения сквозного проектирования. Параллельно велась работа по внедрению САПР КОМПАС в качестве стандартной CAD/CAM/PDM-системы для всех технических специальностей БрГТУ. Для этого на кафедре инженерной графики были разработаны методики использования системы КОМПАС-График при изучении таких дисциплин, как «Начертательная геометрия», «Инженерная графика» и «Машинная графика», вследствие чего была создана базовая платформа использования CAD-систем при курсовом проектировании на выпускающих кафедрах. Специалисты АСКОН-Ангара провели обучение преподавателей кафедры инженерной графики БрГТУ по специально разработанным курсам, благодаря чему студенты технических специальностей уже на первом и в начале второго курсов обладают достаточными навыками работы с CAD-системой КОМПАС-График, имеют хорошее представление об основах трехмерного твердотельного моделирования в КОМПАС-3D. Все это позволяет, используя методику сквозного проектирования, делать акцент на содержательной части курсовых и дипломных проектов, раскрывать творческий потенциал учащихся, развивать у них навыки инженерного мышления, побуждать их к поиску новых подходов к решению традиционных инженерных задач.

Наглядным примером использования данного подхода могут служить конкретные разработки студентов и магистрантов кафедры СДМиО. (Стоит отметить, что некоторые из них использованы компанией АСКОН и отдельными авторами в качестве примеров в своих методических работах и демонстрационных материалах.)

В течение последних пяти лет в рамках дипломного проектирования решалась задача разработки для предприятий региона семейства мобильных малогабаритных энергомодулей для малообъемных работ в строительстве (рис. 2). При разработке моделей УМ-1,2,3 решение конструкторских и проектных задач (прежде всего компоновка машины, трассировка элементов гидропривода) проводилось в среде двумерного проектирования. Естественно, что процессы оптимизации компоновочных решений ранее занимали достаточно много времени и требовали определенных усилий, но начиная с модели УМ-4 решение указанных задач производится в системе трехмерного твердотельного проектирования КОМПАС-3D. Наличие большого числа библиотек (как фирменных, так и пользовательских) позволяет уменьшить затраты времени и повысить качество проектирования за счет устранения ошибок (кинематических коллизий, несовмещения или наложения элементов), характерных при компоновке на плоскости в проекциях. Кроме того, решение подобных задач развивает у студентов конструкторские навыки, умение нестандартно мыслить, создает предпосылки для накопления экспертного опыта.

В процессе проектирования рамы модуля УМ-4 (рис. 3) ее основные элементы были «подняты в трехмер» с чертежей, а разработка узла шарнирного соединения полурамы производилась в КОМПАС-3D. Полученная твердотельная модель рамы позволила провести анализ ее конструкции в пакетах инженерного анализа.

С точки зрения проектирования наиболее трудоемким в модуле УМ-4 является узел торсионной подвески колеса модуля (рис. 4). Решение данной проектной задачи тоже было бы затруднено без реализации трехмерного моделирования. Первоначально компоновка узла ходовой системы производилась в среде двумерного проектирования, а из-за отсутствия опыта решения такого рода задач был получен узел, содержавший ряд нерациональных, а порой и ошибочных конструктивных решений. Доработка данного узла в КОМПАС-3D позволила выявить эти недостатки и привести конструкцию к оптимальному виду.

Разработка узлов и агрегатов модулей УМ-5 и УМ-6 проводилась с использованием КОМПАС-3D. При проектировании редукторов, в частности планетарных колесных, была использована интегрированная система проектирования тел вращения КОМПАС-SHAFT Plus; технологическая часть выполнялась в системе КОМПАС-Автопроект; управление документами проекта осуществлялось посредством системы КОМПАС-Менеджер.

Приведенный конкретный пример совмещения современных инструментальных средств САПР с конкретными учебными задачами и задачами производственными показывает, что в результате этой работы будущий инженер получает не только теоретические знания проектирования, но и навыки реализации потенциальных возможностей, заложенных в конкретные CAD/CAE/CAM/PDM-приложения, набирая опыт производственного проектирования.

Необходимо также отметить, что в БрГТУ ведется научно-исследовательская работа и магистранты и аспиранты проявляют интерес к системе КОМПАС в рамках своих диссертационных работ. В частности, создание твердотельной модели гидроцилиндра экскаватора ЭО-4121 (рис. 5) позволяет решить ряд исследовательских задач путем экспорта модели в CAE-системы высокого уровня для последующего анализа конструкции и ее составляющих в различных нагрузочных режимах.

Таким образом, несмотря на сложившуюся тенденцию обучения уже состоявшихся специалистов на предприятиях, где работают или внедряются САПР на базе системы КОМПАС, здесь возможна альтернатива. Она заключается в подготовке специалистов, владеющих инструментарием САПР и умеющих решать конкретные задачи современного производства, непосредственно в региональном техническом университете. Система КОМПАС интегрирована в учебный процесс БрГТУ как мощный и многофункциональный инструмент, в результате чего наши выпускники владеют конкретными CAD/CAE/CAM/PDM-системами как пользователи, знают конкретные области их применения, а главное — умеют использовать CAD/CAE/CAM/PDM-системы для решения производственных задач. Молодые специалисты, освоившие современные технологии проектирования, отличаются также способностью адаптации на предприятии, отсутствием шаблонности мышления, желанием и умением работать эффективно и высокой степенью обучаемости.

Наш опыт внедрения систем КОМПАС в регионе показывает, что потребность в подготовленных специалистах возрастает с каждым годом. Успешное продолжение работы в данном направлении идет на пользу как выпускникам БрГТУ, так и предприятиям региона.

«САПР и графика» 11'2002