Назад

Подготовка студентов технических специальностей с использованием САПР

Батенькина Оксана Васильевна (Омский государственный технический университет)


Активное внедрение в промышленности информационных технологий поддержки жизненного цикла изделий привело к увеличению потребности в высококвалифицированных инженерных кадрах, владеющих, в том числе, и навыками работы в системах автоматизированного проектирования.

При этом подготовка современных инженеров диктует необходимость качественно менять как содержание, так и способы подачи материала специальных дисциплин. Поэтому для технического университета актуальным является не только совершенствование программы обучения дисциплинам, обеспечивающим графическую подготовку студентов, но и использование новых информационных технологий в рамках изучения этих дисциплин.

К сожалению, курсы «Начертательной геометрии» и «Инженерной графики», в большинстве ВУЗов до сих пор основываются на изучении двухмерных моделей – чертежей, отражающих условное представление трехмерного пространства, что препятствует пониманию учебного материала и формированию пространственного, конструктивного, геометрического мышления. Но особое значение в инженерном образовании в настоящее время приобретает необходимость оперирования 3D-моделями, что становится возможным при использовании технологий трехмерного твердотельного параметрического компьютерного моделирования [1].

Современный уровень развития компьютерной техники и САПР позволил реализовать инновационные методы обучения, интерактивно моделирующие реальные объекты с применением средств компьютерной визуализации. Изучение трехмерной модели какого-либо объекта представляет собой наилучшее возможное приближение к изучению реального объекта и является наиболее действенным способом повышения эффективности обучения, так как большую часть информации человек получает от органов зрения.

Результатом визуализации трехмерных моделей различных объектов стало создание различных «виртуальных проектов» - информационных систем, интерактивно моделирующих объекты и их существенные для изучения свойства с применением САПР, разработанных, в том числе и с участием студентов в рамках изучения ими учебных дисциплин (рис.1-3). Использование виртуальных тренажеров и лабораторных работ в обучении специалистов позволило учесть следующие аспекты [2]:

Применение подобного подхода к обучению прививает будущим инженерам практические навыки анализа форм моделируемых объектов, создания новых объектов при конструировании, определения параметров, задающих геометрические объекты, что в целом позволяет развивать способности пространственного мышления как основы конструирования.

Использование компьютерных технологий трехмерного моделирования объектов лишь начинается с изучения курсов «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика», где даются базовые знания по основам геометрического моделирования различных объектов и оформлению документации. На следующих курсах подготовки САПР используются при изучении различных специальных дисциплин с применением новых методов:

ОмГТУ разработан и реализуется пилотный проект «Инновационная лаборатория» по апробации данных методов обучения с использованием САПР в подготовке современных высококвалифицированных инженерных специалистов по основным и дополнительным образовательным программам.

Проект нацелен на обучение методам проектирования, исследования и автоматизированного производства сложных наукоемких изделий с использованием CAD/CAE/CAM/CAPP-систем, разработке систем современного конструкторско-технологического документооборота и методам управления предприятиями на основе корпоративных информационных систем.

Назначение проекта:

В результате обучения студенты освоят навыки:

На первом этапе процесса обучения студенты проходят углубленное изучение методов геометрического моделирования изделий - создания трехмерных математических моделей реальных изделий различной степени сложности.

Углубленное изучение методов трехмерного моделирования с использованием CAD-систем позволяет на следующих этапах обучения в рамках таких дисциплин, как «Детали машин», «Проектирование режущего инструмента» и др., создавать виртуальные модели изучаемых объектов, а также, в ряде случаев, визуализировать их динамические характеристики - режимы работы изделий.

Возможности современных систем 3D моделирования позволяют создавать компьютерные модели изучаемых объектов и имитировать управление ими в условиях, приближенных к настоящим. В таком подходе есть положительный момент, позволяющий реализовать каждому обучаемому свои индивидуальные творческие способности под руководством преподавателя.

Кроме того, практико-ориентированное обучение способствует освоению студентами образовательной программы и формированию у них профессиональных компетенций за счет выполнения практических задач в рамках учебной программы.

Рис. 1
Рис. 1 Виртуальный проект - Проектирование и расчёт порохового ракетного двигателя


Рис. 2
Рис. 2 Изменение конфигурации модели двигателя при изменении расчетных параметров двигателя


Рис. 3
Рис. 3 Пример решения задачи теплового расчета полученной модели двигателя


Вопросы и комментарии к докладу:


Фото
Асекритова Светлана Вениаминовна
(2 марта 2010 г. 15:01)
Уважаемая,Оксана Васильевна! Используете ли Вы в учебном процессе другие графические системы, кроме T-FLEX? С уважением, Асекритова С.В.
Батенькина Оксана Васильевна
(7 марта 2010 г. 7:42)
Светлана Вениаминовна, в учебном процессе используются несколько графических систем помимо T-FLEX - Компас, AutoCAD,Solid Works, графические модули систем APM WinMachine, GeMMa.
Дохновская Ирина Владимировна
(10 марта 2010 г. 3:00)
Оксана Васильевна, сколько часов у Вас есть на изучение САПР, например, на T-flex? Какому курсу вы преподаете?
Фото
Ефремов Геннадий Викторович
(10 марта 2010 г. 9:46)
Уважаемая оксана Васильевна! Студенты каких курсов принимаютучастие в "Инновационном проекте"? Сдается мне что это не студенты 1-го и 2-го курсов. Повидимому это студенты которые уже выполнили курсовой проект по "Деталям машин", иначе им не под силу представленные на иллюстрациях проекты. Очень уважающий Вас Г.В. Ефренмов
Фото
Хейфец Александр Львович
(10 марта 2010 г. 23:22)
Уважаемая Оксана Васильевна. Как и Вы, я активный сторонник внедрения в учебный процесс 3D-технологий. Однако, поскольку у нас, как и у большинства, нет допролнительных часов, я сторонник того, чтобы эти вопросы рассматривать в наших базовых курсах, заменяя в разумной мере 2D на 3D обучение. Вопрос же мой к Вам вызван упоминанием Вами "жизненного цикла изделия". Сейчас многие в нашей среде об этом пишут, а я (и уверен, что не один я) так и не понимаю, что это такое и причем здесь кафедры графики. Не могли бы Вы в трех предложениях (раз уж Вы об этом сказали в постановочной части) разъяснить этот вопрос. Заранее признателен. А.Л. Хейфец
Варушкин Владимир Петрович
(13 марта 2010 г. 11:10)
Уважаемая Оксана Васильевна! 3D визуализация, с параметризацией параметров в САПР инженерам и дизайнерам, бесспорно, убыстряет поисковые работы. Организация ОмГТУ междисциплинарных связей в учебном процессе достойна повышенного интереса. Возник к Вам вопрос, какие дисциплины "поддались" интеграции в учебном процессе САПР, по подготовке современных высококвалифицированных инженерных специалистов? Спасибо. С уважением, В. Варушкин
Батенькина Оксана Васильевна
(13 марта 2010 г. 15:18)
Ирина Владимировна, у нас на первом курсе студенты в рамках дисциплины "Инженерная графика" изучают КОМПАС и T-FLEX, далее уже идет более глубокое изучение программных продуктов в рамках спецдисциплин. Я непосредственно работаю со студентами специальности "Технология машиностроения", преподаю дисциплины "Информационные технологии" (60 час.), "Управление технологическим процессами и системами" (64 час.), "Компьютерные технологии в науке и производстве" (80 час.) и др. При изучении всех этих дисциплин используется T-FLEX.
Батенькина Оксана Васильевна
(13 марта 2010 г. 15:30)
Здравствуйте Геннадий Викторович! В "Инновационной лаборатории" занимаются в большей степени студенты 1-2 курсов, но также есть и студенты 3-4, а также магистранты. Все ребята обучаются на разных специальностях. Занятия проводятся дополнительно от основной учебы - 12 часов в неделю. Очень большое внимание уделяется 3D-моделированию деталей. Проект стартовал около 2 лет. Представленный в докладе проект выполнен теперь уже студентами старших курсов.
Батенькина Оксана Васильевна
(13 марта 2010 г. 15:44)
Уважаемый Александр Львович, отвечая на Ваш вопрос поясняю термин жизненный цикл продукта — это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта. Одними из самых известных процессов ЖЦИ являются процессы проектирования и производства. Кафедра начертательной геометрии в этой связи дает начальные навыки 3D-моделирования (формообразование деталей), учит правилам оформления конструкторской документации. Процесс обучения основам инженерной графики и геометрического моделирования - это своего рода один из процессов ЖЦИ, только наше с Вами изделие - это будущий специалист. Далее его навыки, полученные на кафедре графики, будут развиваться и дополнятся знаниями по его будущей профессии.
Батенькина Оксана Васильевна
(13 марта 2010 г. 15:53)
Уважаемый Владимир Петрович! В первую очередь, это дисциплины "Начертательная геометрия", "Компьютерная графика", далее "Сопротивление материалов", "Детали машин", "Проектирование технологической оснастки", "Проектирование режущего инструмента", "Проектирование и расчет ракетных двигателей", "Проектирование литейной оснастки", "Технология машиностроения", "Управление технологическими системами и процессами", все дисциплины по САПР и многие др.

Назад