|
|
Головнин Алексей Алексеевич | (Тверской государственный технический университет) |
Приводится информация об организации в рамках учебного процесса инженерной среды (студенческое конструкторское или проектное бюро), способной решать задачи производственной или проектной организации. Рассмотрены некоторые организационные приемы организации работы СКБ. Перечислены основные ошибки обучающихся при выполнении ЭМД.
Приводится информация об организации в рамках учебного процесса инженерной среды (студенческое конструкторское или проектное бюро), способной решать задачи производственной или проектной организации.
Место организации такой инженерной среды выбрано не случайно. Тверской колледж им. А.Н. Коняева – это престижное, динамично развивающееся образовательное учреждение, являющееся базовым учебным заведением среднего профессионального образования Тверской области. Колледж – постоянный участник экспериментальных исследований в области профессионального образования, программ по развитию социального партнерства, программ в области молодежных инициатив. Колледж является победителем Всероссийского конкурса «Лидер среднего профессионального образования России» в номинации «Колледж - лидер в подготовке специалистов XXI века», Лауреатом конкурса «100 лучших ССУЗов России», победителем конкурса по реализации приоритетного национального проекта «Образование», участником эксперимента по реализации прикладного бакалавриата. [1].
СКБ было организованно на базе двух групп обучающихся 3 курса специальности 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств. Работа СКБ осуществлялась в рамках учебного процесса, была привязана по времени к занятиям по курсу «Основы компьютерной графики», 80 аудиторных часов, всего 116 часов, распределенных на 16 недель. Аудитории для проведения занятий оснащены компьютерами с установленными программами КОМПАС-3D V15.
Предшествующий фактический объем базовой графо-геометрической (геометро-модельной) подготовки составил 130 аудиторных часов инженерной графики, причем вся она проводилась с использованием САПР КОМПАС-3D. Программа обучения, реализованная в эти 130 часов, включала все предоставляемые САПР КОМПАС-3D основные возможности: геометрические построения, получение чертежа, геометрическое моделирование деталей, выполнение сборочных единиц, оформление спецификаций. Это позволило с первого же занятия приступить к работе СКБ.
Тематика работы СКБ определена заключенным непосредственно в начале учебного 2016-2017 года договором о творческом сотрудничестве между ГБПОУ «Тверской колледж им. А.Н. Коняева» и ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации льноводства (ВНИИМЛ). Заключению такого договора предшествовало совещание во ФГБНУ ВНИИМЛ с приглашением ведущих ученых Тверской области по смежным отраслям, проведенное в апреле 2016 года. На этой встрече, в частности, говорилось о желательности объединения усилий заинтересованных специалистов Тверской области в связи с необходимостью значительного наращивания производства льноволокна. Актуальность такого наращивания усилена принятием курса на импортозамещение.
При заключении договора стороны исходили из того, что совместное приложение их творческих усилий может ускорить решение задачи по модернизации универсального пресс-подборщика ПРУ-200, а именно разработать его электронную модель изделия (ЭМИ). ЭМИ отличается повышенной по сравнению с имеющимися чертежами информативностью, в том числе и наглядной, что создаст предпосылки для рассмотрения ЭМИ пресс-подборщика ПРУ-200 на предмет возможной его модернизации.
Исходные материалы включали 1051 файл спецификаций, сборочных чертежей и чертежей деталей. Необходимо было выработать систему для организации работы 44 обучающихся: распределения заданий и сбор выполненных ЭМИ, анализ и исправление ошибок.
Большое внимание уделялось мотивированию обучающихся на производительное и качественное выполнение работы. Обращалось их внимание на то, что кроме приобретения знаний, умений и навыков непосредственно по компьютерной графике, обучающиеся в процессе работы приобщатся к результатам работы отраслевого КБ, реализованных в действующем опытном образце интересной новой машины.
Вопросы, возникавшие в процессе работы, можно объединить в две группы: вопросы, касающиеся возможностей САПР, т.е. по компьютерной графике и вопросы организации работы СКБ, не относящиеся к компьютерной графике.
Вопросы по компьютерной графике:
Большинство деталей имели либо форму тела вращения, либо пластины, либо куска проката. В этом случае получение электронной модели детали (ЭМД) сводилось к операции вращения или выдавливания контура. С учетом наличия электронных чертежей, контур имелся готовый, и достаточно было скопировать и вставить его в эскиз детали методом КОПИРОВАТЬ-ВСТАВИТЬ.
Здесь надо оговориться, что электронные чертежи выполнены в КБ ВНИИМЛ несколько лет назад для последующей распечатки их на плоттере. Тщательного черчения для этого не требовалась, и контур часто имел дефекты, которые никак не сказывались при использовании чертежей для перевода их в бумажную форму. При использовании же тех же самых контуров для получения ЭМД программа выдавала сообщение об ошибке. Для использования таких чертежей в качестве эскизов ЭМД была необходима проверка с использованием команды «Собрать контур».
Организационные вопросы:
а. Распределение и перераспределение заданий
Путем арифметических действий можно видеть, что на одного обучающегося приходились по 25 файлов или чуть больше одного файла в одно занятие. С учетом того, что получение большинства ЭМД сводилось к выполнению одних и тех же простейших действий, обучающиеся за одно занятие вполне могли выполнить до 10-ти простых ЭМД или одну-две сложных или до 3-х простых сборочных единиц (ЭМСЕ). Однако равномерное распределение работы между всеми обучающимися по количеству файлов, по вполне понятным причинам, оказалось малоэффективным. Все обучающиеся разные, как по уровню усвоения знаний, так и по мотивировке к работе. Фактически к работе СКБ оказался применимым известный закон Паркинсона 80/20, т.е. 80% работы выполнили 20% обучающихся. Парадокс заключается в том, что силами только этих 20% обучающихся всю эту работу можно было выполнить в кратчайшие сроки, но не будем забывать, что работа СКБ была организована как часть учебного процесса с участием всех обучающихся группы.
Неудовлетворительно выполненная по разным причинам часть работы передавалась другим обучающимся. Ввиду продолжительности самого процесса сбора работ, возможности для сплошной проверки выполненных работ во время занятий не было, поэтому наличие невыполненных заданий или выполненных на неудовлетворительном уровне выявлялись только после их сбора и размещения их в одной папке.
б. Сбор выполненных ЭМИ
Большое значение при работе с комплектом конструкторской документации имеет выбор и тщательное соблюдение системы обозначения файлов. Удобно для этого использование предусмотренной в САПР КОМПАС-3D опции присвоения имени по умолчанию, а именно по типу ОБОЗНАЧЕНИЕ-НАИМЕНОВАНИЕ. В этом случае заполнив атрибуты СВОЙСТВА ДЕТАЛИ можно автоматически получить имя файла, пригодное для построения файлов в стандартном приложении ПРОВОДНИК в виде электронной структуры изделия (ЭСИ). Присутствие атрибута НАИМЕНОВАНИЕ в имени файла помогает, не открывая файл, заранее иметь представление о том, что кроется за его именем.
Заполнение атрибутов ОБОЗНАЧЕНИЕ и НАИМЕНОВАНИЕ из основной надписи электронного чертежа методом КОПИРОВАТЬ-ВСТАВИТЬ позволило не только экономить время, но и способствовало исключению ошибок по невнимательности.
На первых занятиях пришлось столкнуться с тем, что файлам часто присваивались имена по умолчанию «Деталь», «Деталь 1» и т.п. Такие файлы легче было удалить, чем разбираться, к какой детали они относятся. К тому же они, как правило, содержали и другие ошибки. Здесь, по-видимому, отчасти проявилось то, что в процессе обучения акцент делается на геометрическую составляющую конструкторского документа, такие же «мелочи» как корректное заполнение атрибутов модели или чертежа остаются в тени (То же замечание можно отнести и к заполнению основной надписи при обучении карандашному выполнению чертежей).
в. Проверка работ, проводилась в несколько этапов:
г. Группирование ошибок в чертежах, выявляемых в процессе проверки:
Модели, выполненные с небольшими, грубыми и очень грубыми ошибками оценивались как на предмет внесения исправлений в ошибочно выполненный файл, так и возможных корректив учебного процесса. К ошибкам, некоторые из которых приведены и разобраны ниже, может быть применен уже упомянутый закон 80/20, 80% ошибок сделали 20% обучающихся. Фамилии, ошибающихся не фиксировались, выяснилось только, что очень грубые ошибки делали обучающиеся, которых можно отнести к сложному контингенту (2-3 обучающихся на обе группы). Небольшие ошибки, которые были допущены, несмотря на старания обучающихся, анализировались и исправлялись, по возможности, на занятии вместе с обучающимися.
На рис. 1 показан образец содержания папки с файлами. Ряд одинаковых цифр в конце файла добавлялись преподавателями для возможности размещения одинаковых файлов в одной папке рядом для более удобного анализа. После оставления одного файла с правильно выполненным заданием, ряды цифр в конце имени файла удалялись. Часто ошибки выявлялись на основании беглого осмотра по критерию правдоподобия. Иногда достаточно было оценить аватарку файла прямо в папке размещения, не открывая самого файла. Если при беглом просмотре на правдоподобие явных ошибок в двух файлах не было заметно, для сравнения открывался файл исходного чертежа.
Часто для отбора одного правильного из двух имеющихся файлов одной и той же детали, достаточно было оценить правильность имени файла. Обучающийся, не способный присвоить файлу имя, как правило, не может правильно выполнить и геометрическую составляющую ЭМД. Мы неоднократно убеждались в том, что такой метод работает и значительно сокращает время на проверку работ, особенно в начале работы СКБ.
1. Варианты и предпочтения, некритичные для ЭМИ.
Возможности САПР КОМПАС-3D не ограничиваются воспроизведением формы изделия. Процесс геометрического моделирования – один из этапов жизненного цикла изделия. В частности в процессе геометрического моделирования может закладываться информация о будущем технологическом процессе. Для иллюстрации на рис. 2 представлена листовая деталь. САПР КОМПАС-3D предлагает инструменты для моделирования листового тела, копирующие известные технологические операции гибки, просечки и т.п. ЭМД точно с такими же геометрическими характеристиками, полученная кинематическими операциями представлена рядом. Несмотря на более простое дерево построения во втором случае, с позиций дальнейшего использования файла в соответствии с требованием стандартов ЕСКД об информационном обеспечении жизненного цикла изделия, предпочтение, по видимому, следует отдавать первому варианту.
На рис 3 представлены два варианта построения детали типа Втулка: вариант, повторяющий технологию изготовления на токарном станке и «экономичный вариант» с использованием имеющегося чертежа путем вращения контура вокруг оси. Несмотря на простоту и экономию времени, нам также представляется, что предпочтение надо отдавать первому, более громоздкому построению, в процессе выполнения которого учащийся, повторяет операции при изготовлении деталей на токарном станке.
2. Ошибки, относящихся к качеству выполнения чертежей;
Грубые ошибки можно было бы и не анализировать, отнеся их на плохое прилежание отдельных обучающихся, но, не исключаем, что ознакомление с ними может послужить улучшению учебного процесса. На рис. 4 рядом показаны ЭМД с ошибками, вызванными ошибочным прочтением чертежей, а также слабым знанием САПР, на которой выполнялась работа. Внизу справа показан вариант правильного исполнения. Также были выявлены ошибки, свидетельствовавшие о плохом уяснении элементов детали типа Вал и о непонимании изображений местных разрезов.
Было замечено, что обучающиеся слабо ориентируются в информации, содержащейся в атрибутах и реквизитах основной надписи чертежа, такими, как вид проката (лист, уголок, швеллер, двутавр и т.п.), а также не могут извлечь из основной надписи информацию о толщине листа. Также испытывают затруднения по чтению информации, передаваемой значками и символами, такими, как квадрат, диаметр и т.п.
При переходе к сборочным единицам обнаружилось, что обучающиеся оказались не готовы к использованию содержащейся в спецификации информации о деталях без выпуска по ним чертежей. А ведь эта информация содержит исчерпывающие сведения для выпуска ЭМД.
К «простительным» ошибкам мы отнесли бы неспособность самостоятельно выполнить ЭМД деталей, отличающихся от типовых деталей, рассматриваемых в учебниках, например эксцентриковых валов. Также мы посчитали, что можно не требовать тщательного выполнения ЭМД всевозможных пружин, хотя бы по причине того, что их форма в сборочной единице заранее не известна. Для ускорения работы над ними обучающимся даже давались соответствующие рекомендации по ускорению работы в ущерб качеству. Грамотное выполнение ЭМД пружин, на наш взгляд, может стать предметом методической разработки.
Выводы и рекомендации:
1. Фактический объем базовой геометро-модельной подготовки в колледже позволил на базе двух академических групп 3 курса колледжа организовать СКБ.
2. Отработаны некоторые организационные приемы работы СКБ, связанные с охватом в СКБ большого (44 человека) числа обучающихся
3. Выявлены некоторые темы, не сложные по сути, которым было уделено недостаточно внимания в курсе инженерной графики, например, содержание графы материал основной надписи, оформление сведений о деталях без выпуска чертежей.
4. Подтверждена важность естественной мотивации обучающихся, когда они сами видят интересную задачу. Потраченное на формулировку проблемы и постановку задачи время с лихвой окупается и для преподавателя и для обучающихся.
1. Тверской колледж им. А.Н. Коняева : сайт. Тверь, 2017. URL: http://www.tgiek.ru (дата обращения: 02.03.2017).
Образец содержания папки с файлами выполненных ЭМД на этапе проверки
Два варианта выполнения электронной модели листовой детали
Два варианта выполнения электронной модели детали типа Втулка
Три варианта выполнения электронной модели детали типа Ступица с ошибками разной степени (внизу справа вариант правильного исполнения)
Шахова Алевтина Бруновна (4 марта 2017 г. 11:07) |
Здравствуйте Алексей Алексеевич и Ваши коллеги, с интересом прочитала Ваш доклад, аналитика работы обучающихся соответствует и нашему представлению о работе студентов: действительно при работе с ЭМД бесконечно не устаю повторять,.."Не забудьте детали дать соответствующее обозначение и наименование".., особенно остро это встречается при работе с Курсовой работой. О количестве операций в дереве модели и их нерациональности, да мы тоже при обучении студентов в изначальном варианте используем большее число операций и их повторение, но в последующем обращаем внимание студентов именно на рационализм создания модели, при выполнении зачетной работы от этого зависит оценка. Еще,как правило ошибки в ЭМД, как правило проявляются при получении ассоциативного чертежа сборки, или достаточно было только создать файлы деталей и небольшие сборки? И поэтому возникает вопрос каким образом и какими силами была выполнена корректировка деталей при создании ЭМИ, может быть используя электронные чертежи п/я , которые были уже отработаны в производстве, проверка размеров эскизов, при создании ЭМД уже не требовалась? Работа в команде это безусловно очень хороший опыт, который кстати звучит и в основных компетенциях ФГОСов, и в былые годы это безусловно было почти повсеместно в ВУЗах , в СУЗах и тематических кружках, но в нынешних условиях не столь часто, поэтому спасибо Вам за работу. С уважением Шахова А.Б |
Горнов Александр Олегович (4 марта 2017 г. 13:37) |
|
Хейфец Александр Львович (4 марта 2017 г. 13:40) |
Алексей Алексеевич, здравствуйте. Восхищен представленной Вами работой. Она показывает Вас как опытного педагога, сумевшего объединить работу молодежного коллектива. Видно, что детали простые, но увязать работу 44 подростков в рамках единой конструкторской задачи - это серьезно. Думаю, что нужно найти опытного консультанта-педагога по 13.00.02 (08) и достойно завершить эту работу. С уважением. А.Л. Хейфец
|
Лепаров Михаил Николаевич (4 марта 2017 г. 15:16) |
Здравствуйте, коллеги! Рад приветствовать Вас Алексей Алексеевич! Поздравления! Студенческое конструкторское бюро в учебе- это мечта. Впечатляющий подход обучения чтения чертежей деталей и СЕ. У меня следующие вопросы:
Пожалуйста, извините мой русский. С уважением млепаров |
|
Головнин Алексей Алексеевич (4 марта 2017 г. 21:25) |
Уважаемая Алевтина Бруновна! Уважаемый Александр Олегович! Уважаемый Александр Львович! Уважаемый Михаил Николаевич! Уважаемые коллеги! Ответ пишу от себя, но обязательно в будущем приведу и все уточнения моих соавторов. Для меня очень важны ваши слова поддержки. Мне и самому с самого начала показалось важным выполнение такой работы и опубликование первого опыта. Более того, выполняя эту работу, мы все время имели в виду необходимость скорейшего доведения ее первых результатов до коллег именно на данной конференции. Без преувеличения можно сказать, что без участия автора в этой конференции, без постоянного заинтересованного общения с неравнодушными по отношению к проблемам графической подготовки коллегами, без повышения квалификации от этого общения, эта работа не состоялась бы. Пользуясь случаем, в Вашем, Алевтина Бруновна, лице хочется выразить слова благодарности организаторам за очередную возможность такой встречи. Вначале попытаюсь ответить на вопросы уважаемого Михаила Николаевича, касающиеся организации СКБ. Идея организации СКБ возникла спонтанно, хотя желание выполнить хоть какую-то работу, связанную с промышленностью было всегда. С колледжем имени Коняева постоянные контакты были и ранее. В частности, в 2010 году мы участвовали в эксперименте по прикладному бакалавриату. С готовностью откликнулись на приглашение преподавать КГ в 2016/17 году. Однако на первом же занятии выяснилось, что КГ в том объеме, к преподаванию которого мы были готовы на основании опыта преподавания в техническом университете (и личного опыта конструирования), обучающиеся колледжа уже владеют. Представилась возможность углубления знаний в области КГ вместе с обучающимися колледжа, к которой мы уже, с благодарностью судьбе, приготовились. Но тут мы вспомнили о весеннем совещании во ВНИИМЛ, которое, насколько нам известно, осталось без продолжения. Тут же обратились во ВНИИМЛ и буквально в один день все протокольные вопросы были решены и на следующий день мы приступили к работе.
С уважением А.А.Головнин |
|
Головнин Алексей Алексеевич (4 марта 2017 г. 23:22) |
Алевтина Бруновна! Для нас очень важно совпадение с вашими выводами о недостаточности внимания атрибутивной информации при оформлении конструкторской документации. О рациональной последовательности получения ЭМД: В 2006 году я по чьей-то «ошибке» вместо инженерной графики проходил ФПК по кафедре САПР. К великому стыду сейчас не могу вспомнить фамилию профессора, но с тех пор запомнил, что в тяжелом САПРе важна последовательность и перечень операций формообразования. Например, при получении цилиндра вращением прямой, программа САПР в рамках поддержки ЖЦИ заложит токарный станок, а при выдавливании окружности – пресс. Нам обязательно надо информировать студентов о технологии изготовления. У школьников есть предмет «Технология», а мы делаем вид, что технологий не существует. А ведь ИПИ-технологии прописаны в стандартах ЕСКД. В нашем распоряжении были все электронные чертежи деталей, сборочных единиц и спецификации пресс-подборщика льна. По этим чертежам (в бумажном варианте) уже был изготовлен опытный образец, возможно и не только. Я не уточнял, возможно, Сергей Павлович уточнит. Нами уже по этим чертежам разработаны и детали и несколько десятков сборочных единиц. Есть уже с использованием в них других сборок. Планируем в оставшиеся два месяца работы довести работу до ЭМИ рабочих органов (еще не знаем, будут ли ограничения со стороны компьютеров), чертежи по ним получать не планируем. Они ведь уже есть, причем проверенные. Эскизы за редким исключением соответствовали размерам Одновременно с нашим докладом размещен доклад уважаемых Дюмина Владимира Андреевича и Тихонова-Бугрова Дмитрия Евгеньевича, название которого, как нам представляется, очень точно отразило бы и важную составляющую нашей работы. С уважением Головнин А.А. |
|
Головнин Алексей Алексеевич (4 марта 2017 г. 23:25) |
Уточнение: В 2006 году я по чьей-то «ошибке» вместо инженерной графики проходил ФПК по кафедре САПР в МГТУ им Баумана. |
|
Головнин Алексей Алексеевич (5 марта 2017 г. 0:35) |
Александр Олегович! О количественной оценке мотивации мы не задумывались. К тому же не владеем такими методами. Когда начинали, имели очень смутное представление о том, как будет организована работа. Очень точную характеристику особенностей преподавания в колледже, которую можно было бы выразить одним словом, дал, на наш взгляд, Александр Львович – это подростки. По сравнению с вузом – очень подвижная аудитория. На первых занятиях, когда они говорили, что не работает компьютер, было не понятно, верить им или нет. Количество компьютеров позволяло каждому обучающемуся работать одному, но они распределились в основном по двое. В последствие подтвердилось, что на остальных компьютерах Компас работал неустойчиво. Мы усматриваем в этом желание работать, а не проводить время, сидя за неработающим компьютером Мы заметили наличие положительного влияния передовиков на отстающих. Например, на первых занятиях пришлось столкнуться с тем, что файлам часто присваивались имена по умолчанию «Деталь», «Деталь 1» и т.п. Призывы начинать работу с заполнения основной надписи через заполнение атрибуты СВОЙСТВА ДЕТАЛИ наталкивались на возражения типа, «а какая разница?». Переломить ситуацию удалось после того, как в группе появились первые студенты, осознавшие важность единственно возможного начала работы с файлом ЭМИ с заполнения атрибутов детали ОБОЗНАЧЕНИЕ и НАИМЕНОВАНИЕ и проверки того, что настройка формирования имени файла по умолчанию установлена правильно. При сборе файлов обращалось внимание на недопустимость названий типа «Деталь» и это во второй половине семестра вызывало бурную реакцию в группе. Почти сразу сформировалась группа обучающихся, примерно половина, которые устроили соревнование между собой, а при сборе заданий сравнивали, кто больше сделал. Вместе с тем мы сразу объявили обучающимся, что результат будет оцениваться не по количеству. Детали и сборочные единицы очень отличаются по сложности. На каждом занятии старались дать оценку стараниям каждого, хорошо выполненные сложные работы показывались всем. Примерно по 5 человек из группы брали работу на дом и говорили, что им нравится моделировать в Компасе. В конце каждого месяца выставлялась оценка, на справедливость которой все обращали внимание. Нам показалось, что у учащихся коллежа более высокое чувство справедливости по сравнению с вузом. В докладе нами приведены только ошибки, допущенные на одной детали, хотя собрано и систематизировано их около 10. На одном из завершающих занятий нами были разобраны ошибки со сбором обеих подгрупп. Обучающиеся с интересом обсуждали их, даже называли фамилии тех, кто эти ошибки делал. Очень важно, но нами не было выявлено случаев попыток выдачи чужих работ за свои путем копирования их с чужих компьютеров. |
|
Головнин Алексей Алексеевич (5 марта 2017 г. 0:38) |
Александр Львович! Спасибо за проявленный Вами интерес и высказанную оценку. |
|
Шахова Алевтина Бруновна (5 марта 2017 г. 10:00) |
Здравствуйте Алексей Алексеевич, спасибо за исчерпывающий ответ по всем пунктам, хочу заметить, что мы тоже обращаем внимание на технологию, особенно при простановке размеров, ни для кого не секрет, что наиболее сложно студенту именно грамотно проставить размеры, нежели выполнить изображения, если учесть, что в наши времена изображения получаются автоматически. Поэтому данный момент является очень важным в проектно-конструкторской работе, еще раз выражаю Вам свою благодарность за столь интересную и профессионально востребованную работу и Вашу активную позицию на страницах нашей конференции. С уважением Шахова А.Б. |
Селиверстов Александр Владиславович (6 марта 2017 г. 1:26) |
Здравствуйте, Алексей Алексеевич! |