Назад

Уточнение задач графического образования в условиях автоматизации проектных работ

Фото Вольхин Константин Анатольевич (Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин))
Фото Головнин Алексей Алексеевич (Тверской государственный технический университет)



Стремительная информатизация всех сфер человеческой деятельности вызвала существенные изменения в характере инженерного труда. Инженерная деятельность без компьютерного сопровождения стала неэффективной и просто немыслимой. Претерпевает изменение и форма представления технической информации, происходит эволюция методов графического представления от традиционного чертежа к информационной модели изделия. Современная техника и технологии уже сегодня позволяют уйти от традиционного чертежа, когда по виртуальной модели детали создается управляющая программа для обрабатывающего центра. В связи с этим вопрос структуры и содержания инженерно-графического образования приобретает особую значимость [1,2].

К общепрофессиональным дисциплинам как федеральной компоненте инженерного образования относятся начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика, которые изучаются в высшем учебном заведении именно в такой последовательности. Таким образом, можно отметить непосредственную связь между эволюцией графического представления информации и этапами графического образования инженера. При этом вершина графического образования – компьютерная графика – чаще всего в своём содержании направлена на подготовку традиционных конструкторских документов с использованием в качестве инструмента какой-либо системы автоматизированного проектирования. Теоретической основой чертежей, полученных новым инструментом – компьютером – традиционно остается начертательная геометрия.

Место начертательной геометрии в образовании инженера, архитектора, ученого, определено Курдюмовым В.И.: «Если чертеж является языком техники, то начертательная геометрия служит грамматикой этого мирового языка...»

Но насколько справедливо сегодня то, что «Чертеж — это язык техники», единственный ли или насколько актуален этот язык? По крайней мере, наиболее доступная и постоянно актуализируемая энциклопедическая статья гласит: «В настоящее время дисциплина «Начертательная геометрия» не имеет практической ценности в силу развития вычислительной техники и аппарата линейной алгебры, но незаменима как составляющая общего инженерного образования на машиностроительных и строительных специальностях» [3].

Появившаяся по мере развития компьютерной техники двухмерная компьютерная графика являлась новым инструментом для повторения ручных действий. Это нашло отражение в названии распространенной графической программы AutoCAD. Появление в системах автоматизированного проектирования (САПР) инструментальных возможностей трехмерного моделирования открывают новые возможности для проектировщика. Если традиционно, чтобы проверить правильность геометрической составляющей чертежей в содержании стадий проектирования «Эскизный проект» и «Технический проект» предполагалось создание материальных макетов, то ассоциативный чертеж изделия можно получить по имеющейся трехмерной модели автоматически, с исключением возможных ошибок, появляющихся за счет человеческого фактора. Современное состояние САПР позволяет создавать информационные модели, содержащие кроме геометрических форм и другую информацию необходимую для изготовления и контроля изделия.

Информационная модель в полной мере удовлетворяет научно обоснованным требованиям к чертежу: полноте, метрической определенности и другим. Более того, она удовлетворяет Государственным стандартам на технологии информационной поддержки жизненного цикла изделия (ИПИ) [4, 5], в производстве реализуется решения ППР (Продукт–Процесс–Ресурс), которые обеспечивают важные связи между определением продукта, в первую очередь его геометрическими свойствами, его производством и ресурсами, которые используются для создания и сопровождения продукта.

Новые возможности компьютерного представления технической информации поднимают вопрос о целесообразности изучения некоторых тем традиционных графических дисциплин.

Например, с использованием в инженерной деятельности САПР, при изучении начертательной геометрии теряют смысл следующие задачи:

  1.  Определение видимости частей объекта (методом конкурирующих точек). Задача актуальная только для каркасного представления, в САПР решается путем выбора соответствующего визуального стиля отображения тел или поверхностей.

  2.  Построения аксонометрической модели – при наличии трёхмерной информационной модели и возможности изменения точки зрения проблема наглядности отпадает.

В инженерной графике с переходом на электронный документооборот так же следует отказаться от изучения некоторых тем:

  1. ГОСТ 2. 304 Шрифты чертежные.

  2. Выполнение сопряжений.

  3. Построение лекальных кривых.

Оба перечня могут быть продолжены. Таким образом, налицо разрыв между содержанием дисциплин графического цикла и требованиями к графической грамотности современного инженера.

В связи с этим с нашей точки зрения необходимо изменить структуру и содержание инженерно-графического образования.

Первой дисциплиной графического цикла должны стать «Основы компьютерной графики», при изучении которых студент получает информацию о видах компьютерной графической информации, о программных и аппаратных методах обработки графической информации и приобретает навыки работы с общетехнической чертежно-графической программой.

Далее изучение начертательной геометрии и инженерной графики в среде САПР. Технология графических построений радикально меняется в сторону формализации на программном уровне и автоматизации с уменьшением роли пользователя до выбора нужных команд. Что же остается? По-видимому, акцент в содержании этих дисциплин в условиях компьютеризации графического образования должен быть сделан в сторону подготовки пользователя графических компьютерных программ к работе с ними. Больше внимания должно быть уделено следующим разделам графической подготовки.

  1. Необходимость понимания синтеза сложных технических форм, в том числе кинематический метод образования поверхностей (Тема «Поверхности»). В частности, в связи с возможностью последующей передачи графической информации на стадию подготовки производства владение обоснованием выбора образующей и направляющей (для возможности дальнейшего использовании в ППР-технологиях).

  2. Обоснование и умение выбора необходимых изображений.

  3. Умение оптимального задания размеров модели и правильной простановки размеров на чертеже (правильное количество размеров обеспечивается самим процессом виртуального моделирования).

  4. Овладение библиотеками стандартной графической информации и умение пополнения их собственными наработками.

Следующим этапом графического образования инженера может стать дисциплина «Основы автоматизированного проектирования», которая, в отличие от инженерной графики, рассматривающей требования к оформлению машиностроительных и строительных чертежей, предназначены для решения профессиональных задач с использованием специализированных САПР в зависимости от направления образования.

Профессиональную значимость в деятельности инженера приобретают умения качественного представления информации об изделии заказчику, подготовка рекламной продукции для реализации готовых решений, интерактивных инструкций по эксплуатации, основу которых составляет различного вида компьютерная графическая информация, поэтому такие дисциплины как  «Деловая и презентационная графика» и «Дизайн» должны стать обязательными в инженерном графическом образовании.

Список литературы

  1. Рукавишников В.А. Геометро-графическая подготовка инженера //Образование в России. – 2008. –№5. – С. 132-136
  2. Райкин Л.И. Стратегия компьютерно-графической подготовки в условиях перехода на ФГОС третьего поколения / Л.И. Райкин, В.И. Якунин, О.А. Соснина // Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе в условиях перехода на образовательные стандарты нового поколения. Материалы Международной научно-практической интернет-конференция. Февраль – апрель 2010. Пермь: Пермский государственный технический университет, 2010. – С. 41-45
  3. Начертательная геометрия. Википедия [Электронный ресурс] URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Начертательная геометрия (дата обращения 27.01.2011).
  4. ГОСТ 2.052-2006. Электронная модель изделия. Общие положения. – Введ. 2006-09-01. – М: Стандартинформ, 2007. – 11 с.
  5. ГОСТ Р ИСО 10303-239-2008.  Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 239. Прикладные протоколы. Поддержка жизненного цикла изделий. Введ. 2006-09-01. – М: Стандартинформ, 2009. – 144 с.

Вопросы и комментарии к докладу:


Фото
Токарев Владимир Адольфович
(4 февраля 2011 г. 9:59)

Уважаемые Константин Анатольевич и Алексей Алексеевич!

Вы вполне обоснованно указали на необходимость изменить структуру и содержание инженерно-графического образования в условиях автоматизации проектных работ.

Поясните, пожалуйста, почему Вы используете термин «Информационная модель» («САПР позволяет создавать информационные модели, содержащие кроме геометрических форм и другую информацию необходимую для изготовления и контроля изделия») вместо термина «Электронная модель изделия», определённого ГОСТ 2.052-2006. Мне кажется, по содержанию последний термин перекрывает термин, приведённый Вами, так как содержит понятие документа. Возможно, что с точки зрения обучения, приведённое Вами определение более удобно, так как термин «Электронная модель изделия» использует дополнительно ссылку на ГОСТ 2.102.

 Как Вы относитесь к термину «Эскиз детали»? Определение термина «Эскиз детали» студенты нашего вуза обязаны давать при централизованном тестировании. Вопросы составляет не тестируемый вуз. Поэтому у нас пока нет права исключить из обучения этот термин.

Используете ли Вы расшифровку термина «Эскиз детали» на лекциях, выполняют ли Ваши студенты эскизы деталей? Возможно ли, по Вашему мнению, в настоящее время отказаться от этого термина в условиях автоматизации проектных работ при обучении в вузе?

С уважением. Токарев Владимир Адольфович

Фото
Головнин Алексей Алексеевич
(4 февраля 2011 г. 19:22)

Уважаемый Владимир Адольфович!

1. Говоря об информационной модели, мы не вкладывали в это понятие какой-то дополнительный смысл, отличающийся от смысла, содержащегося в ГОСТ 2.052-2006. Сказали так лишь для краткости. Но в Вашем вопросе содержится и подсказка варианта ответа на Ваш вопрос. На начальном этапе графического образования можно ограничиться и лишь геометрическими характеристиками изделия. А вообще-то, полученные в результате обучения знания должны соответствовать ГОСТам, а не тем знаниям, которые учителя сегодняшних студентов получили 40-50 лет назад. Говоря кратко - ГОСы должны соответствовать ГОСТам.

2. По поводу тестирования: тесты (www.fepo.ru) – один из главных сдерживающих факторов при проведении радикальных экспериментов. Содержащиеся там отдельные вопросы по некоторым темам (видимость, метод прямоугольного треугольника, метод конкурирующих линий и другие) не вписываются в представление авторов о необходимых знаниях в области графического образования. Одна из целей данной статьи – обратить внимание на обсуждаемые вопросы и тех, кто составляет тесты и проводит тестирование.

3. Относительно темы «Эскиз детали»: на наш взгляд это одна из основных тем графического образования. Если по многим другим темам характер выполнения чертежных работ ближе к труду чертежника, в чем ничего плохого нет, то при выполнении эскизов действия студента, на наш взгляд ближе к характеру работы конструктора. В статье мы об этом не говорили, но об исключении из обучения не только термина, но и задания на эту тему, на наш взгляд, по крайней мере, на сегодня речи быть не должно. В нашем представлении значение выполнения темы «Эскиз детали» даже должно повыситься. Причем эту тему можно выполнять, как и раньше, карандашом на бумаге, а можно с использованием информационных технологий. Тем более что такая технология выполнения эскизных конструкторских документов предусмотрена ГОСТом 2.125-2008.

С уважением

Вольхин Константин Анатольевич

Головнин Алексей Алексеевич

Фото
Хейфец Александр Львович
(4 февраля 2011 г. 23:46)

Здравствуйте, уважаемые коллеги. Ваш доклад меня порадовал, поскольку я понял, что мы единомышленники в понимании актуальности 3D-компьютерного геометрического моделирования. Особенно рад за Константина Анатольевича, поскольку на предыдущей конференции он с интересом рассказывал о том, как учит на компьютере чертить эпюры (т.е. 2D методам решения). Видимо, этот период пройден.

Мне особенно приятно это в связи с тем, что уже 15 лет со всех трибун и сборников я взываю задуматься о современных тенденциях развития геометрического моделирования и о том, чему мы учим,  о страусинной позиции большинства из нас. Сейчас уже стало много сторонников новых направлений в преподавании нашей теоретической дисциплины как альтернативы начертательной геометриимя.

У нас на кафедре идет жесткая дискуссия о направлениях развития теоретической дисциплины, об актуальности начертательной геометрии. Мой оппонент (он уже заявился на данной конференции) называет компьютерное геометрическое моделирование лишь нажатием кнопок и построением электронных макетов.  Призывает к отказу от теоретической части 3D-компьютерного геометрического модлирования и переходу на классическое образование, направленное на глубокое изучение начертательной и проективной геометрии.  

Что Вы об этом думаете с учетом, отраженных в Вашем докладе,  современных тенденций развития геометрического моделирования, проектирования, 3D моделирования, введения ГОСТ на электронные модели и т.д. Вперед к 3D моделированию или вперед к проективной геометрии?

А.Л. Хейфец

Фото
Вольхин Константин Анатольевич
(6 февраля 2011 г. 20:09)

Здравствуйте уважаемый Александр Львович!

Мы долго обсуждали ваш вопрос с Алексеем Алексеевичем и, в конце концов, пришли к консенсусу.

То, что 3D технологии – это технологии настоящего и будущего, не вызывает ни у кого сомнения.  Современные аппаратные и программные средства обработки компьютерных графических изображений свидетельствует о том, что перспектива – трехмерные технологии. И в прошлом году я ни разу не высказался о нецелесообразности использования 3D-технологий.

Вместе с тем, запрета на ведение научной работы в области проективной геометрии тоже быть не может. Не исключено, что специалисты, ведущие научную работу в этой области, видят то, что не видят другие.

Допускаем, что в скором времени может снизиться значение чертежа, как основного конструкторского документа, но как я уже говорил раньше, мы с Вами готовим специалистов, которые должны быть способными работать сегодня и завтра.  Это значит, они должны владеть различными технологиями создания чертежа, как двумерной геометрической модели объекта построенной инструментами плоского черчения, так и формированием ассоциативного чертежа по модели. И самое главное студент должен понимать чертеж.

Геометрическое моделирование вне зависимости от числа измерений, развивает интеллектуальный потенциал человека.  На конференции в Санкт-Петербурге В.И. Якунин предложил изменить название кафедр начертательной геометрии на кафедры геометрического моделирования.  Это к вопросу, что НГ у многих вызывает негативные эмоции.

И встречный вопрос: что Вы понимаете под теоретической частью 3D-компьютерного геометрического моделирования?

С уважением Вольхин К.А. и Головнин А.А.

Фото
Ярошевич Ольга Викторовна
(7 февраля 2011 г. 1:55)

Уважаемые Константин Анатольевич и Алексей Алексеевич!

Весьма приятно общаться с людьми, призывающими и актуализирующими современную значимость нашей дисциплины с позиций геометрического моделирования. Тот, кто стоит на других позициях, просто еще не в состоянии понять тенденции проектно-конструкторских работ в современном плане.

Вы также неоднократно подчеркивали необходимость и усиление значения эскизных проработок. Это как для художника - эскизы и наброски к будущей картине.

И вопрос: какие вы используете приемы при проверке работ с экрана?

С уважением О.В.Ярошевич

Фото
Вольхин Константин Анатольевич
(8 февраля 2011 г. 5:40)

Здравствуйте Ольга Викторовна.

Спасибо за внимание к нашему докладу и за вопрос.

На кафедре НГ Новосибирского государственного университета в последнее время стали почти все преподаватели принимать работы, выполненные в электронном виде, для этого они требуют распечатать чертеж и дальше идет обычное обсуждение работы, как если бы она была выполнена карандашом. Правда, случаи оформления работ в электронном виде очень редки. Потому что преподаватели не предлагают использовать чертежные программы для выполнения графических заданий.

Обучение графическим дисциплинам в терминальном классе проходит только у студентов вечерней формы обучения и направления 2217090 «Стандартизация и метрология». Их задания принимаются на проверку работы в электронном виде.

В случае очного общения идет дискуссия, в которой обсуждаются ошибки и недочеты, допущенные при выполнении работы, и выясняется уровень владения предметом студента. Иногда я даже могу внести какие-то исправления в работе, чаще для того чтобы показать возможности редактора, но обычно закрываю работу без сохранения внесенных изменений.

Когда работа представлена на проверку по электронной почте, приходится отвечать письмом, в котором перечисляется список замечаний и дается предварительная оценка, которая может быть получена после защиты работы. Защита обязательно проходит очно.

С уважением Вольхин К.А.

Фото
Хейфец Александр Львович
(8 февраля 2011 г. 6:10)

 

Уважаемые коллеги, здравствуйте.

По Вашему встречному вопросу о том, что я понимаю под теоретической частью 3D-компьютерного геометрического моделирования, я отвечу в своем докладе, который загружу в ближайшие дни.

Очень заинтересовала Ваша информация о предложении В.И. Якунина переименовать наши кафедрв в кафедры геометрического моделирования. Это будет мощный импульс позитивного развития наших кафедр. Важно, решился он его опубликовать (сборник трудов той конференции еще не вышел) или только сделал устное сообщение. В любом случае, вероятно, он окажется в роли А.П. Тунакова (помните?), которого сам же резко осуждал.  Каков же механизм реализации этого предложения: приказ по министерству - вряд-ли, рекомендация НМС - возможно, но вряд-ли. Остается личная рекомендация В.И. Якунина - а этого недостаточно. Посмотрим.

Фото
Вольхин Константин Анатольевич
(8 февраля 2011 г. 6:29)

Здравствуйте Александр Львович.

При последнем общении с Якуниным В.И. я понял так, что он предложил внести в решения конференции рекомендации переименовать кафедры.

Но я думаю, что геометрическое моделирование это очень емкое понятие, которое направлено на изучение, как плоских геометрических моделей, так и трехмерных, в том числе и по их плоскому изображению.  Переименование кафедр – это мне кажется внутреннее дело каждого университета. Сколько сейчас названий «Графика», «Инженерная графика»  «НГИиКГ», я работаю на кафедре «Начертательной геометрии», а содержание преподаваемых дисциплин в общем одинаково.

С уважением Вольхин К.А.

Фото
Головнин Алексей Алексеевич
(8 февраля 2011 г. 12:34)

Здравствуйте уважаемая Ольга Викторовна!

У меня имеется возможность проводить в компьютерном классе занятия по компьютерной графике (дисциплина по выбору) в трех группах, всего 3 часа в 1 семестре и 7 часов во 2 семестре. Конкретно по вашему вопросу: работы проверяются только с экрана монитора, что позволяет кроме правильности внешнего вида оценить качество и чистоту работы (проверяется точность построений, нет ли перебитых размеров, использовались ли привязки, не должно быть лишних, двойных линий, использование слоев и т.п. в зависимости от темы занятия). При построении ассоциированных видов в КОМПАСе все элементы оформления, относящиеся к виду, должны быть в том же виде и т.п.

В случае попытки обмана путем открытия готовой чужой работы, вычерченной ранее, можно проверить свойства файла (дата создания файла и последнего изменения, автор)

В случае если студент изъявляет желание выполнить работу по инженерной графике на компьютере, разрешаю, но такие случаи редки. В этом случае работа предъявляется в виде распечатки. Защита работы происходит вручную.

С признательностью за слова поддержки

Головнин Алексей Алексеевич

Фото
Хейфец Александр Львович
(8 февраля 2011 г. 19:10)

 

Здравствуйте, Констатнин Анатольевич.

Возвращаюсь к взволновавшему меня предложению В.И. Якунина о переименовании кафедр графики в кафедры геометрического моделирования.

Говоря о предложении, записанном только в решении конференции Вы, Константин Анатольевич, имеете ввиду ту, С-Петербуржскую Юбилейную, или предложение для нашей, проходящей сейчас конференции? Если ту - подождем выхода сборника, хотя решения конференции, обычно в сборниках не публикуют да их и никто и не читает. Вот если бы его доклад с этим предложением был на нашей конференции, трибуна которой гораздо выше, да и сборник, надеюсь, будет с опубликованным, как в прошлый раз, решением конференции.

Конечно, начертательная геометрия - тоже метод геометрического моделирования. Поэтому сменив вывеску для отвода глаз выпускающих кафедр, можно продолжать заниматься начертательной геометрией. Но даже если это будет на первых порах только смена вывески, она через 5 лет приведет к отказу от НГ (помяните мое слово).

Предложение к нашим организаторам. Ирина Дмитриевна, Валерий Алексеевич, может Вам в какой-то форме запросить это предложение у В.И. Якунина. Достаточно ведь его устного согласия для включения в решение нашей конференции.

Только бы у нашего лидера хватило решительности, здоровья и последовательности в этом благом деле.  Говоря о здоровье, я имел ввиду, что ему за это предложение "здорово" достанется от наших "темных сил".

А.Л. Хейфец

Фото
Ярошевич Ольга Викторовна
(8 февраля 2011 г. 23:20)

Уважаемые коллеги!

Весьма признательна за ответы на мой достаточно "примитивный" вопрос.

Вопрос проверки и приема чертежей по инженерной компьютерной графике, как мне кажется, еще не нашел своего рационального решения. Распечатка чертежей - это один из самых доступных способов. В практике нашей работы мы его  в основном и используем, а затем после проверки, доработку и исправления студенты вносят в компьютернай вариант работы. В конце семестра практически все работы (за исключением первых, постановочных) распечатываются и брошюруются в единый альбом с работами, выполненными в карандаше.

Элемент проверки и показ на компьютере допущенных ошибок без сохранения изменений возможно применять в основном для показа возможностей графических редакторов, для устранения незначительных ошибок в оформлении, а также проекционных ошибок в чертежах. Порой проще выполнить эскизную проработку в карандаше, проверить, а затем уж переходить к элестронному варианту. Как нам кажется, вариант эскизной проработки весьма полезен.

По нашему мнени., над этим вопросом еще надо работать, возможно создавая файлы-архивы типовых ошибок длявыдачи студентов при самопроверке студентами своих работ, кроме того поручать проверку чертежей студентам более продвинутого уровня. Возможно есть и более адекватные способы. Не плохо работать в локальной сети.

Мы разрешаем выполнять стулентам чертежи на компьютере. Для студентов, обучающихся по сокращенной программе предпренимаем попытку полного перехода на компьтерное выполнение чертежей. При этом часть работ прорабытываются эскизно, в виде фрагментов чертежей, сложных моментов и т.п.

С уважением О.В.Ярошевич

Фото
Славин Борис Матвеевич
(12 февраля 2011 г. 21:25)

Здравствуйте уважаемые коллеги! Очень интересная и актуальная статья и не менее интересная дискуссия вокруг нее. Конечно, вопрос выполнения чертежей на компьютере и его проверка является определенной методической и технической проблемой, которая еще ждет своего правильного решения. Я тоже сторонник обязательной эскизной проработки чертежей на бумаге с последующим выполнением на компьютере. Так нагляднее студент видит свои ошибки и недочеты. И с этой же точки зрения рациональнее распечатать чертеж для проверки. Хотя, безусловно, могут быть и другие подходы к этому и другие мнения. С уважением. Б.М Славин

Фото
Вольхин Константин Анатольевич
(13 февраля 2011 г. 5:30)

Здравствуйте Борис Матвеевич.

Спасибо за интерес к нашей дискуссии.

От авторов с уважением Вольхин К.А.

Фото
Вольхин Константин Анатольевич
(13 марта 2011 г. 16:10)

Здравствуйте коллеги.

Я сегодня созвонился с Якуниным В.И., чтобы сообщить, что его предложение по переименованию кафедр, высказанным в Санкт-Петербурге, вызвало некоторый интерес на нашей конференции, после того как было озвучено мной без согласования с ним.

Он подтвердил, что это предложение им высказано на конференции в СПбГУПС и там тоже было принято с интересом.

В настоящий момент он чувствует себя хорошо и просил не волноваться о его здоровье.

С уважением Вольхин К.А.


Назад