Рекламодатель: ЗАО «Топ Системы»

ИНН 7726601967 ОГРН 1087746953557

Рекламодатель: АО «СИЭС Групп»

ИНН 7722146379 ОГРН 1027700367661

Рекламодатель: ООО «АТИМ»

ИНН 9710098156 ОГРН 1227700259863

Рекламодатель:
ООО «С3Д Лабс»

ИНН 7715938849 ОГРН 1127747049209

12 - 2009

Обучение автоматизированному проектированию в авторизованнном учебном центре технического вуза

Андрей Черепашков

Одним из самых действенных средств повышения эффективности производства в промышленно развитых странах заслуженно считаются компьютерные технологии автоматизированного проектирования, особенно результативные при повсеместном и комплексном их использовании. Проблемы комплексной автоматизации жизненного цикла продукции машиностроения неоднократно обсуждались на самых представительных конференциях и форумах, посвященных компьютерным технологиям, регулярно освещаются в прессе. В том числе и в журнале «САПР и графика» можно почерпнуть много примеров впечатляющих возможностей промышленной автоматизации. Однако не секрет, что большинство российских КБ и заводов по­прежнему остаются «недоавтоматизированными» и им необходимо догонять западные корпорации. Таким образом, в условиях мирового экономического кризиса автоматизация проектно­производственных процессов выходит в число важнейших факторов сохранения российского промышленного потенциала.

Как это ни парадоксально, но в нынешние, нелегкие для отечественной промышленности времена на многих предприятиях складываются условия, способствующие осуществлению уже всем понятной и всеми признанной, но так и не реализованной концепции комплексной автоматизации. В тучные годы сырьевого благополучия, которое покрывало все издержки и перекосы отечественной экономики, наиболее выигрышными считалась глобальные ИТ­проекты, связанные с созданием разветвленных компьютерных сетей, приобретением мощной вычислительной техники, внедрением корпоративных систем управления и коммуникаций. А рутинные вопросы повышения эффективности их использования откладывались на будущее. И напротив, пока удачливые предприниматели вкладывали прибыли в строительство и инфраструктуру предприятий, на известных заводах и в КБ с давними и славными техническими традициями, в надежде пережить смутные времена имущественного передела, не торопились проводить реорганизацию инженерных служб, работающих до сих пор по старинке.

Кризис всех заставил задуматься о коррекции планов и многих подтолкнул к необходимости реинжиниринга своих основных бизнес­процессов. Наиболее прозорливые руководители стараются обратить вынужденные реформы не только на решение проблемы покрытия убытков, но связать их с задачами оптимизации расходов и улучшения работы всех служб и подразделений организации. В условиях обострения конкуренции, вызванной мировым экономическим кризисом, нельзя пренебрегать любыми доступными мероприятиями для повышения конкурентоспособности предприятий.

Авторизованный учебный центр АСКОН размещается 
на базе центра компьютерного проектирования ФМиАТ СамГТУ

Авторизованный учебный центр АСКОН размещается на базе центра компьютерного проектирования ФМиАТ СамГТУ

Говоря о реформах, новациях и реинжиниринге, нельзя обойти вниманием кадровые проблемы, которые проявляются в условиях кризиса как никогда остро. Рациональная реструктуризация персонала инженерных подразделений предприятий, вызванная необходимостью повышения производительности труда, напрямую связывается не только с неизбежными сокращениями и переводами, но и прежде всего с изменением должностных обязанностей, обучением и переподготовкой работников.

В перечне обязательных квалификационных требований к ИТР уже довольно давно присутствует такой показатель, как уровень владения компьютером, под которым чаще всего понимается умение пользователей работать с офисными программами. Но в последнее время наблюдается рост интереса к более глубокой компьютерной подготовке персонала как у руководителей предприятий, недовольных низкой отдачей вложений в ИТ­проекты, так и у самих инженеров, озабоченных повышением своего статуса. Даже неспециалистам со всей очевидностью стало понятно, что действенность компьютерных технологий на практике сдерживается не столько возможностями техники и финансов, сколько отсутствием необходимых знаний и умений у пользователей автоматизированных систем.

Существенный вклад в решение этой жизненно важной для российской промышленности проблемы могут внести авторизованные учебные центры компьютерных фирм — производителей и интеграторов автоматизированных систем и технологий, которые в последние годы активно создаются в учебных заведениях. Например, только компания АСКОН авторизовала более 30 учебных центров в ряде ведущих технических вузов страны. В 2008 году такой центр был создан и в Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) на базе факультета машиностроения и автомобильного транспорта (ФМиАТ).

Фрагмент студенческой работы, получившей приз на Международном конкурсе «Будущие АСы КОМПьютерного 3D-моделирования». Автор — Антон Букатин. Модель сборки производственного конвейера, выполненная в системе КОМПАС-3D, состоит из нескольких тысяч сопряженных деталей

Фрагмент студенческой работы, получившей приз на Международном конкурсе «Будущие АСы КОМПьютерного 3D-моделирования». Автор — Антон Букатин. Модель сборки производственного конвейера, выполненная в системе КОМПАС-3D, состоит из нескольких тысяч сопряженных деталей

Особо следует отметить тенденцию появления новых образовательных структур в виде специализированных учебных центров в рамках учебных заведений, которые традиционно имели в своем составе только профильные факультеты и кафедры. В области информационных технологий промышленного назначения это в значительной мере объясняется беспрецедентно высокими темпами развития компьютерных приложений и ростом сложности современных автоматизированных систем. В настоящее время программное обеспечение САПР разрабатывается индустриальными методами в крупных компьютерных фирмах, напрямую связанных с промышленностью и выполняющих значительный объем внедренческих и даже методических разработок для предприятий и корпораций. Объем и функциональная насыщенность программно­методических комплексов машиностроительных САПР столь велики, что для их внедрения и сопровождения работникам компьютерных лабораторий вуза требуется не только полный доступ к актуальным версиям многочисленных средств обеспечения, но и налаженная связь со службами поддержки компьютерных фирм. А для профессионального освоения САПР, развития и поддержания навыков практической работы необходимы фирменная подготовка, сертификация и предметная специализация преподавателей. Здесь будет уместно использовать новомодное слово «тьютор» для определения квалификационной особенности преподавателей, привлекаемых для работы в учебном центре. С одной стороны, от тьютора требуется высокий уровень общекомпьютерной подготовки и развитые навыки владения конкретными программными продуктами, с другой — это должен быть опытный методист, профессионально занимающийся подготовкой кадров. Неслучайно в положении о Единой системе сертификации пользователей АСКОН к преподавателю предъявляются гораздо более высокие требования по знанию тонкостей автоматизированного проектирования и умению использовать инструментарий САПР, чем к сертифицированному специалисту.

Два варианта 3D-сборки шарнира Гука, выполненные участниками Всероссийской студенческой олимпиады «Компьютерные технологии в машиностроении»

Два варианта 3D-сборки шарнира Гука, выполненные участниками Всероссийской студенческой олимпиады «Компьютерные технологии в машиностроении»

Объемная модель сборки подшипникового узла

Объемная модель сборки подшипникового узла

По договору между вузом и компанией­производителем в авторизованный центр поступает и регулярно обновляется лицензионное программное обеспечение, которое может применяться для различных форм и направлений обучения, в том числе на факультетах и курсах повышения квалификации преподавателей и работников промышленности. В СамГТУ только за прошедший учебный год в центре прошли переподготовку по новым компонентам и комплексам САПР более 50 преподавателей и инженеров. Но наибольший эффект достигается при использовании ресурсов авторизованного центра в учебном процессе для студентов, проходящих основной курс обучения. Практика показывает, что для полного и глубокого освоения автоматизированного проектирования в среде комплексных промышленных систем требуется достаточно длительная и непрерывная (последовательно продолжающаяся на протяжении всего обучения студента в вузе) компьютерная подготовка, когда общесистемные и прикладные компоненты комплексных САПР прочно связываются с материалом предметной области знаний будущего инженера.

Использование булевых операций при создании модели клапанного узла

Использование булевых операций при создании модели клапанного узла

Хорошая оснащенность и глубокая предметная специализация учебных центров позволяет им успешно справляться с задачей развития у студентов навыков практического применения конкретных программных средств. Однако для фундаментального освоения комплексных компьютерных технологий необходимо иметь не только самые современные программы и технические средства промышленного назначения, но и соответствующее их уровню организационное и методическое обеспечение. Для поддержания непрерывной сквозной компьютерной подготовки студентов автором выпущен ряд учебно­методических пособий, охватывающих базовые курсы в области компьютерного моделирования и САПР. На базе пособий был разработан комплексный учебник «Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении», выпущенный издательским домом «Ин­Фолио» в 2009 году. Учебник получил одобрение и соответствующий гриф учебно­методического объединения вузов в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) и допущен в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям, связанным с промышленной автоматизацией и конструкторско­технологическим обеспечением машиностроительных производств.

Конечно, плодотворная деятельность нового учебного центра может осуществляться только на подготовленной почве, благодаря наличию высокой компьютерной культуры и квалифицированных кадров в области САПР в базовом учебном заведении. Сотрудничество СамГТУ с АСКОН началось гораздо раньше официального оформления отношений. Титульный программный продукт этой фирмы — САПР КОМПАС — широко используется в учебном процессе университета и выступает в роли базовой инструментальной среды для выполнения расчетно­графических работ, курсовых и дипломных проектов практически на всех факультетах университета. Общее число применяемых на кафедрах, в службах и подразделениях университета лицензий на программные продукты АСКОН в текущем году превысило 700 единиц.

В СамГТУ вот уже пятый год проводится завершающий тур Всероссийской студенческой олимпиады «Компьютерные технологии в машиностроении», собирающей  команды из многих технических вузов со всей страны. Соревнования устраиваются по трем номинациям, отражающим основные составные части автоматизации проектирования: CAD — автоматизация конструирования, базирующаяся на объемном геометрическом моделировании, CAM — технологическое моделирование и разработка программ для ЧПУ, CAE — инженерный анализ по методу конечных элементов. В качестве средств автоматизации конкурсантам предлагается использовать наиболее популярные программно­методические комплексы, применяемые на машиностроительных предприятиях и в высших учебных заведениях: КОМПАС­3D (АСКОН) — для геометрического моделирования и разработки проектно­конструкторской документации, PowerSolution (DELCAM) — для технологической подготовки производства и ANSYS  — для инженерного анализа.

Предметные студенческие олимпиады, проводимые в технических вузах, выполняют целый ряд функций. В данной статье мы не будем касаться спортивной и воспитательной составляющей, всегда присутствующей в интеллектуальных соревнованиях. Как правило, для участия в олимпиаде отбираются лучшие студенты, обладающие развитыми способностями к творческой проектной деятельности и хорошей компьютерной подготовкой. Преподавателю­методисту участие в олимпиаде, собирающей команды из ведущих учебных центров, позволяет объективно оценить уровень и эффективность реализованной системы подготовки и внести необходимые коррективы на будущее. С удовлетворением можно отметить, что студенты, прошедшие подготовку в СамГТУ по CAD/CAM­технологиям, за последние пять лет неоднократно становились победителями и призерами тематических олимпиад и конкурсов. Работы  наших студентов были отмечены в конкурсах АСКОН и DELCAM, а на олимпиадах несколько раз завоевывали главный приз — грант президента PФ, причем не только в родных стенах, но и в Новосибирске, являющемся одним из центров российской науки.

Сборочный чертеж, полученный из ассоциативных видов с разрезами

Сборочный чертеж, полученный из ассоциативных видов с разрезами

С точки зрения обучения автоматизированному проектированию олимпиада может рассматриваться как одна из действенных и высших форм обучения. Можно заметить, как в процессе общения в студенческой среде реализуются принципы обмена знаниями и опытом. Но, конечно, основным предметом обсуждения являются конкурсные задания. Безусловно, научно­технический уровень заданий, формируемых для конкурсных соревнований, должен соответствовать достижениям и тенденциям развития компьютерных технологий. Но в вузах, проводящих студенческие олимпиады, существуют различные мнения по составу и содержанию конкурсных заданий. Например, зачастую для геометрического моделирования предлагается очень сложное по составу изделие, изобилующее деталями и множеством мелких конструктивов в  виде отверстий, проточек, фасок, скруглений и сопряжений. Требуемый объем работы объективно не позволяет выполнить такое задание за отведенное время полностью, но при этом достаточно легко произвести сравнительную оценку достижений конкурсантов, каждый из которых набрал какую­то сумму из частично выполненных элементов. По числу элементов такое задание практически не имеет верхней границы, что растягивает оценочную шкалу и почти исключает появление нескольких победителей.

Конструкторская спецификация, ассоциативно связанная 
с электронными документами

Конструкторская спецификация, ассоциативно связанная с электронными документами

Мы склонны придерживаться другой точки зрения. Задание должно быть компактно и выполнимо за регламентированное время. Это психологически важно для участников олимпиад, которые отбираются из лучших студентов с задатками лидеров, нацеленных на достижимый и реальный результат. В иллюстрациях приведены фрагменты некоторых конкурсных работ, выполненных студентами за четыре академических часа, предусмотренных регламентом конкурса. Но при всей своей компактности такое конкурсное задание обязательно должно содержать элементы вариативности  — от самых простых деталей до конструкторских решений повышенной сложности. Наличие «изюминок» позволяет выявить не только скоростные навыки моделирования, но и знание всех основных возможностей инструментов автоматизированного проектирования, а также взаимосвязанность компьютерной подготовки с общеинженерными знаниями и пониманием служебного назначения объектов проектирования. Например, в одном из заданий необходимо было разработать компьютерную модель шарнира Гука, входящего в состав всем известных карданных валов. И далеко не все конкурсанты, с блеском описавшие геометрию изделия, смогли смоделировать особую кинематику движения шарнира. А в задании на проектирование подшипникового узла для многих камнем преткновения стало стопорное кольцо, которое никак не хотело вставать в предназначенную для него проточку.

Параметризованная объемная модель подшипника

Параметризованная объемная модель подшипника

Для создания объемной модели корпуса клапанного узла наиболее эффективными приемами работы являются многотельное моделирование и булевы операции. Это оказалось сюрпризом для многих участников и послужило хорошим поводом для дальнейшего обучения и повышения квалификации.

Отличительной особенностью самарской олимпиады «Компьютерные технологии в машиностроении» является то, что мы первыми начали предлагать будущим инженерам комплексные задания, отражающие основное направление развития современных машиностроительных САПР. Например, в номинации «САD» участникам нужно не только разработать объемную геометрическую модель детали, но и выполнить сборку узла, в полуавтоматическом режиме получить ассоциативные проекционные виды с разрезами и сечениями, разработать сборочный чертеж и связанную с ним конструкторскую спецификацию.

Кстати, как показывает многолетний опыт проведения олимпиад, значительное число досадных ошибок совершается студентами именно при построении чертежей и спецификаций. Эта неутешительная закономерность связана в том числе и с тем, что занятия компьютерной графикой на кафедрах инженерной графики часто проводятся вместо уроков черчения. По нашему мнению, компьютерная графика и моделирование должны изучаться как самостоятельные дисциплины и преподаваться специалистами в области САПР, желательно в центрах, оснащенных современными техническими и программными средствами автоматизации проектирования.

Кроме того, студенты «олимпийского» уровня должны продемонстрировать свое умение использовать информационное обеспечение САПР, как минимум, в виде библиотек стандартных элементов и справочников материалов, а также параметризовать компьютерные модели. То есть на определенные параметры изделия должны быть наложены соответствующие связи и ограничения, позволяющие целенаправленно модифицировать узел в заданных пределах. К сожалению, параметризация геометрических моделей, которая считается одним из самых перспективных инструментов современных конструкторских САПР, пока не всегда хорошо известна и понятна студентам многих технических вузов.

Как показывает анализ результатов последних сезонов Всероссийской олимпиады по компьютерным технологиям в машиностроении:

  • автоматизация проектирования неизменно пользуется большим интересом, что  существенно повышает престижность инженерной деятельности у студентов и абитуриентов технических вузов;
  • из года в год растет уровень подготовки лучших студентов, приезжающих на олимпиаду, что свидетельствует о положительном развитии системы обучения автоматизированному проектированию в ведущих российских вузах;
  • создание авторизованных учебных центров позволяет учебным заведениям соответствовать современному уровню и оперативно отслеживать тенденции развития новых компьютерных систем и технологий.

Андрей Черепашков

Андрей Черепашков

Канд. техн. наук, доцент Самарского государственного технического университета, специалист по компьютерным технологиям и САПР, руководитель Авторизованного учебного центра АСКОН.

В начало В начало

САПР и графика 12`2009

Регистрация | Войти

Мы в телеграм:

Рекламодатель:
ООО «Нанософт разработка»

ИНН 7751031421 ОГРН 5167746333838

Рекламодатель: ЗАО «Топ Системы»

ИНН 7726601967 ОГРН 1087746953557