Софья Ершова,
pre-sale инженер компании ГАММА Тех
Цифровизация инженерного образования происходит уже десятки лет, но в последние годы особенно остро стоит вопрос о роли отечественных решений в этом процессе. В условиях курса на технологическую независимость и сложившейся геополитической ситуации всё больше вузов проявляют заинтересованность к современным российским системам автоматического проектирования (САПР), которые обеспечивают непрерывность учебного процесса и формируют практические навыки будущих инженеров.
Роль САПР в инженерном образовании
Системы автоматического проектирования созданы для облегчения следующих процессов в сфере инженерии, которые, в свою очередь, имеют огромную значимость в образовании будущих специалистов:
- Моделирование — возможность создания точного прототипа изделия (2D-чертеж или 3D-модель), развивающая пространственное мышление и позволяющая экспериментировать с различными конфигурациями сборки. Использование САПР делает эти эксперименты доступными для обычного студента, у которого нет доступа к производству труднодоступных и зачастую дорогостоящих материалов (рис. 1);
- Расчет — проведение объемных высокоточных инженерных расчетов на теоретической модели, которые позволяют проверить работоспособность спроектированной модели, что совершенствует навыки конструирования и минимизирует ошибки;
- Анализ — построение графиков различных параметров, помогающее не просто создавать работающие изделия, а оптимизировать их под различные условия и делать максимально эффективными. В образовании визуальное представление зависимостей параметров или анимация протекающих физических процессов позволяет гораздо быстрее и доступнее объяснить сложные для понимания темы.
Рис. 1. 3D-модель печатной платы для сетей поколения 5G
Кроме того, стоит отметить, что работа с САПР повышает востребованность будущих специалистов и предоставляет возможность освоить реальные инструменты проектирования, применяемые на производствах.
Успешная интеграция САПР напрямую зависит от доступности программного обеспечения (ПО) и гибкости лицензионных схем. Русскоязычная и доступная техническая поддержка отечественных САПР-решений упрощает процесс формирования академического лицензионного пакета под запросы конкретного образовательного учреждения.
САПР «ГАММА»: инструмент для обучения и исследований
САПР «ГАММА» — программный комплекс для автоматизированного проектирования, моделирования радиоэлектронных устройств и СВЧ-систем.
Программа обладает широким функционалом и обеспечивает высокоточные расчеты в различных режимах, которые приведены ниже:
- трехмерное электромагнитное моделирование — включает расчет методом конечных элементов (МКЭ) и методом конечных разностей (МКР), режим анализа и поддержку расчетов на высокопроизводительных системах (рис. 2);
Рис. 2. Построение сетки в режиме МКЭ
Особенно важной функцией для образования в этом режиме являются различные визуализации, в том числе с анимацией, что значительно упрощает усвоение и понимание теории студентами. Например, визуализация распространения электромагнитного поля в направленном ответвителе выглядит так, как показано на рис. 3;
Рис. 3. Распространение электромагнитного поля в направленном ответвителе
- анализ радиочастотных цепей — анализ цепей в частотной области, автоматическая оптимизация и настройка, работа с импортированными S-матрицами (рис. 4);
- трассировка лучей — распространение радиоволн на большие расстояния, анализ зоны радиопокрытия и расчет эффективной площади рассеяния (например, ракеты или самолета), рис. 5.
Рис. 4. Радиочастотная цепь с импортированными S-параметрами
Рис. 5. Эффективная площадь рассеяния ракеты
Благодаря обширному функционалу программа применяется в аэрокосмическом приборостроении, телекоммуникациях, научных исследованиях и образовании. Подходит для исследования антенно-фидерных устройств, ВЧ- и СВЧ-печатных плат, линий передач СВЧ-устройств, резонаторов и т.д. Если говорить о применении для учебных целей, то ее преимуществами являются точность инженерных расчетов, яркая визуализация и гибкость настроек под разнообразные задачи.
Лицензионные возможности для образовательных организаций
ГАММА Тех активно предоставляет для образовательных организаций следующие лицензионные возможности:
- студенческая версия — бесплатная, идеальна для освоения фундаментальных основ моделирования, но по сравнению с полноценной версией обладает ограниченным функционалом (например, ограничение по сетке в режиме МКР);
- академическая версия — полноценный функционал по сниженной стоимости (в десятки раз дешевле промышленной лицензии), включает 25 студенческих лицензий для учебного класса;
- возможность партнерства с компанией ГАММА Тех:
при заключении соглашения образовательное учреждение бесплатно получает полнофункциональную версию САПР «ГАММА», а также комплект студенческих лицензий для организации учебной лаборатории.
Создание учебных лабораторий на базе САПР «ГАММА»
Одна из стратегических целей компании ГАММА Тех — создание учебных лабораторий на базе САПР «ГАММА». Такие лаборатории являются ключевым фактором формирования практических навыков проектирования и анализа у студентов, что готовит их к работе с реальными вызовами технической сферы.
Так, компания участвует в развитии российской инженерной школы и взращивании высококвалифицированного кадрового потенциала отрасли, предоставляя им обширные практические возможности и тем самым обеспечивая поддержку молодых специалистов,.
Преимущества отечественного решения для вузов
Внедрение отечественных САПР-решений в образовательные процессы высших учебных заведений страны — важный шаг на пути к цифровому суверенитету. Процесс импортозамещения начинается с изменения образования, с взращивания нового поколения специалистов, умеющих работать с российскими программами.
Российские компании, в том числе ГАММА Тех, предоставляют все возможности для комфортного перехода и внедрения систем автоматического проектирования в образование. Их несомненными преимуществами являются простота внедрения, русскоязычная техническая поддержка, доступность обновлений, открытый безопасный код и индивидуальный подход.
Заключение
Таким образом, САПР «ГАММА» является ключевым инструментом повышения качества инженерной подготовки и способствует развитию отечественной школы проектирования. Стремление к партнерству между разработчиками ПО и образовательными организациями — ключевой фактор достижения технологической независимости, потому что залог развития качественных и конкурентоспособных отечественных решений — молодые кадры, которые изначально знакомы с российскими продуктами, сферой их применения, плюсами и минусами.
