CC BY
72
УДК 004.94; 658.512.4; 355.233.21
УДОСКОНАЛЕННЯ НАВЧАЛЬНОГО ПРОЦЕСУ ШДГОТОВКИ БАКАЛАВРА МЕХАН1ЧНОГО НАПРЯМКУ НА БАЗ1 КОМШ'ЮТЕРНО-1НФОРМАЦ1ЙНИХ ТЕХНОЛОГ1Й
В.М. Крошвний, професор, М.М. Петренко, професор, О.Д. Криськов, доцент, Кiровоградський нацюнальний техн1чний
унiверситет
Анотаця. Запропоновано переглянути схему побудови навчальних плате тдготовки бакалавр1в тженерно-мехатчного напряму таким чином, щоб вивчення комп'ютерно-тформацтног технологи' розвивалось паралельно специальной тдготовщ, виступаючи науково-методичною основою спещальних знань i умть бакалавра (тженера-мехатка).
Ключовi слова: iнженери-механiки, бакалаври, комп'ютер, тформащя, технологiя, базовi дисциплти, креслення, сопромат, теорiя машин, мехатзми, деталi машин, PDM, PLM, ERP, CALS.
Вступ
Ринок вимагае максимального скорочення темшв техшчно1' тдготовки виробництва. Пщ цим розумiеться широкий спектр вимог, в тому чи^ своечасне та яюсне виконання конструкторсько1' та технолопчно1' документаци, розроблено1' з використанням новггшх програмних продуктiв (ПП) у PDM та PLM середовищах та единому просторi виробництва, створеному ERP та CALS системами. На вшх етапах роботи сучасного шдприемства виникае необхiднiсть у варiантних (бажано оптимальних) рiшеннях iнженерних задач у сти^ термiни. Це вимагае грамотно!' постановки задачi та ïï ршення на основi комп'ютерно-iнформацiйних технологш (KiT).
Аналiз публiкацiй
У ХХ d^ini основою iнженерного мислення вважались математика, фiзика, опiр матерiалiв, теоретична мехашка, теорiя машин та механiзмiв, теплотехнiка, основи конструювання тощо. Все це спиралось на вщповщш методики техшчних розрахункiв. Очевидно, що такий стан речей залишаеться справедливим i у XXI столот^ але методики розрахунюв мають бути суттево змшеними -
комп'ютеризованими, тому КiТ вважаються базою [1-5] вивчення як загальнотехшчних, так i фахоутворюючих дисциплiн.
Мета та постановка задачi
Метою статп е обгрунтування стратеги навчання бакалавра-мехашка на платформi КiТ, а також змют та спрямованiсть вiдповiдного циклу дисциплш. Зважимо на те, що варiантне, а значить програмоване, ршення iнженерно-технiчних задач на базi ЮТ вимагае знань вщповщних методик як у фаховш сферi, так i у сферi систематики, особливостей експлуатаци програмних середовищ, готових ПП та операцшних систем.
Стратегiя удосконалення
Основними концептуальними засадами стратеги е спадкоемний та ращонально органiзований у часi, концентрований вщносно КiТ, iнтегрований з фахоутворюючими дисциплiнами,
цiлеспрямований, неперервний у чаш процес вивчення студентами КiТ як бази засвоення навчально! програми бакалавра мехашчного напрямку. При цьому звертаеться особлива увага на iнтенсивне практичне використання
набутих знань та вмшь у навчальнш i науковiй фаховiй роботi студенев старших курсiв та !х оцшка за единою вiдкритою об'ективною штутшвно зрозумiлою шкалою.
Спадкоемшсть полягае у нас^зному (з першого i до останнього курсу) навчанш студентiв на основi визначеного сталого базового циклу 1111 без змш та перескакувань з одного ПП на шший при переходi вiд одше! навчально! дисциплiни до шшо! та з курсу на курс. Цей принцип мае суворо дотримуватись i перехщ на новi ПП може мати мюце тiльки для нового набору студенев, тобто з першого курсу навчання. 1нший пiдхiд дасть мало корист студенту i буде надто виснажливим для викладача.
Рацюнальтсть оргашзацИ в час полягае у тому, що шформащя, яка складае цикл базових дисциплiн КiТ, мае поглиблюватись, а 11 вивчення розвиватись та розширюватись паралельно з вивченням загальношженерних та фахових дисциплiн, даючи студенту з кожним роком навчання бшьш потужний iнструмент, необхщний для дослщжень та твор-чостi.
Цшеспрямоватсть полягае в тому, щоб зламати стереотип використання олiвця, власних нотаток на папер^ лiнiйки, таблиць, калькулятора та шших атрибутiв застарiлих i неефективних засобiв обчислення, а надто представлення !х результатiв шляхом: 1) впровадження алгоршмчного способу мислення; 2) ч^ко! постановки iнженерних задач при викладеннi !х змiсту 3) сучасних автоматизованих способiв обробки шформаци та представлення результат з використанням графiчних можливостей ЮТ та персонального комп'ютера.
1нтенсифшащя навчання полягае у тому, щоб ще пiд час навчання, захищаючи роботи практичного спрямування, студенти демонстрували програмованi варiантнi рiшення. При цьому кожний проект мае розглядатись як ч^ка трiада складових: постановка - програмоване варiантне рiшення - вихвдний документ.
Концентровашсть полягае у вивченш студентами не програмютами (у майбутньому механiками) комп'ютерних технологiй як засобiв варiантного
проектування у виглядi окремих навчальних дисциплш, що складають цикл KiT. 1нтегровавашсть навчання полягае у тому, що, починаючи з третього семестру, у робочi програми загальноiнженерних та фахових дисциплш з найбшьш цiкавих чи складних тем включаеться вiдповiдна постановка та розробка програмованих елементарних технолопчних (технiчних) модулiв (ПЕTМiв).
Неперервшсть полягае у тому, що ком-п'ютерне навчання починаеться з першого семестру першого курсу i продовжуеться до останнього семестру останнього курсу, супроводжуючи i пiдтримуючи фахову шдготовку, розширюючись та
поглиблюючись як по суп, так i в методищ моделювання фiзичних процесiв та економiчних явищ, що супроводжують виробництво.
Таким чином, i3 стратепчно! точки зору навчання студента у КНТУ розглядаеться як системний багатостороннiй процес скерованого усвщомлення студентом шформаци щодо фаху та li аналiзу на базi KiT, процес, що розвиваеться у чась Причому останнiй е стержнем опанування загальноiнженерних i фахових дисциплш та варiантних оптимiзованих ршень.
З метою реалiзацil ще! стратеги пропонуеться до циклу KiT включити чотири базовi комп'ютернi дисциплiни:
«1нформатика та програмування технiчних задач» (1 - 2 семестри), «1нженерна програмно-орiентована комп'ютерна
графша» (3 - 4 семестри), «Ктент-серверш технологи варiантного ршення технiчних задач» (5 семестр), «САПР хх» (ршення технiчних задач за фаховими напрямками (7 семестр).
Дисциплiна «1нформатика та програмування технiчних задач» (1 - 2 семестри) забезпечуе вщновлення та закршлення знань, отриманих у середнш школi, щодо культури використання персонального комп'ютера, подальше вивчення можливостей
операцшних систем; основ програмованого рiшення задач з математики та фiзики у певному середовищi (наприклад, Delphi) та виводу результат розрахункiв у тестовш та графiчнiй формах. Особлива увага звертаеться на методи алгоршмзацп
фiзичних та математичних задач, розробку формально завершених (в Mipy техшчно! компетенцп студента першого курсу) навчальних проекпв та на методику !х вщпрацювання. Вивчення ще! дисциплiни закiнчyeться курсовою роботою з програмно-графiчною розробкою
принципових схем простих механiзмiв.
Перед дисциплшою «1нженерна програмно-орieнтована комп'ютерна графша» (3 - 4 семестри), ставиться три взаемопов'язаш зав-дання.
Перше завдання - навчити студента методищ створення 3D моделей деталей, складальних вyзлiв, специфiкацiй на них та, виходячи з вимог ССКД, 2D креслень на основi комп'ютерних технологш та знань, отриманих при вивченш нарисно! геометри та шженерно! графши. При цьому необхiдно дати студенту розумшня переваг проектування у 3D просторi шляхом створення електронних 3D моделей та вyзлiв i на основi таких моделей створення асощативних креслень у напiвавтоматичномy режимi, як бшьш продуктивного шляху виконання конструкторських робiт. Важливо привити вмiння щодо використання готових бiблiотек графiчних об'екнв.
Друге завдання дисциплiни полягае у тому, щоб змiцнити алгоритмiчне мислення, розширивши коло понять, пов'язаних з щеоло-пею методiв об'ектно-орiентованого програмування та одно- та багатокритерiальних методiв оптишзаци рiшення виробничих задач. Як приклади типових навчальних задач можна розглянути проекти розрахyнкiв зубчатого колеса, типового редуктора, побудову плашв швидкостей, прискорень, графiкiв
динамiчних навантажень типових механiзмiв, розрахyнкiв фасонних рiзцiв, плоских чи фасонних протяжок, модульних фрез, забезпечення бази Microsoft SQL, яке й покладено в основу робочо! програми. Головним завданням дисциплши е засвоення студентами можливостей одночасно! роботи групи розробникiв над одним i тим же проектом, методику створення та тдтримки у актуальному сташ баз даних, якi, з одного боку, мають чiтко виражений навчальний характер, а з шшого - суто технiчнy направленiсть, наприклад, базу рiжyчого iнстрyмента чи шдшипниюв кочення, на
вiдмiну вiд широковщомо! навчально! бази Борей - бази даних для крамнищ.
Ця дисциплша мае можливiсть забезпечити варiантне ршення задач зi змiною з головно! форми проекту навантажень: сил, крутних моментiв, температур, режимiв роботи пристрою, верстата чи мехашзму тощо, з подальшим зчитуванням необхвдних нормативних даних з певних баз та записом результатiв у базу даних, а вже з не!, при необхщносн, виведення на пашр. Такий пiдхiд варiантного проектування машин i технологiй та спещалюти, що володiють такими методиками, разом можуть викликати зацiкавленiсть шдприемств. У цiй дисциплiнi необхiдно також дати
шформащю про сучаснi тдходи до керування процесом пiдготовки
виробництва, наприклад, Вертикаль. Лоцман росшсько! фiрми АСКОН тощо з використанням корпоративних мереж.
Дисциплiна «САПР» (ршення технiчних задач за фаховими напрямками - 7 семестр) е завершальною на бакалаврському рiвнi. II слiд присвятити розгляду засобiв програмованого варiантного рiшення типових фахових задач, методики яких добре опрацьованi у юнуючих посiбниках шляхом розробки окремих проекпв (мiнiСАПР) з урахуванням знань та вмшь, отриманих у попереднiх курсах.
Зазначимо, що розробка програмованого продукту для ршення навiть вщносно просто! технiчноI задачi - це нелегко. Для цього досить автоматизованого призначення режимiв рiзання згiдно з нормативами, розробки модуля автоматизованого
нормування технологiчноI операцiI для рiзних тишв виробництв, створення бiблiотек типових деталей, механiзмiв, розробки динамiчних бiблiотек та ПЕТМiв конструкторсько! чи технологiчноI направленосп тощо. Вiдбiр конкретних задач мае бути досить ретельним для того, щоб це були не занадто складнi задачi з добре розробленою традицiйною методикою розрахунюв, чи задачi, що можуть бути замовлеш пiдприемствами.
Трете завдання дисциплши «1нженерна про-грамно-орiентована комп'ютерна графша» -навчити поеднувати отриманi результати обчислень у програмному середовищi
(наприклад Delphi) з представленням отриманих результат у таких графiчних середовищах як Kомпас-3D, Solid Works, Solid Edge тощо шляхом поеднання вщкритих iнтерфейсiв сучасних графiчних пакетiв та мов програмування, спираючись на бази даних.
Цю дисциплшу слщ вважати центральною у цикл KiT. При li вивченнi необхщно детально на конкретних прикладах розглянути всi етапи методики розробки проекту автоматизованого ршення шженерно1 задачи
1) збiр даних та постановка задачу 2) формалiзацiя мiкро(бази) даних; 3) розробка алгоритму; 4) виокремлення оригшальних процедур; 5) вивчення можливостей використання юнуючих динамiчних бiблiотек, ПЕTМiв
тощо; 6) запис коду; 7) можливу перекомпоновку алгоритму; 8)
вщпрацювання; 9) варiантний вивiд результат; 10) розробку шструкци користувачу; 10) тестування тощо.
Враховуючи, що на сучасному пiдприемствi рiшення виробничих задач конструкторсько!, техшчно1 та оргашзацшно1 тдготовок спираеться виключно на спецiалiзованi корпоративш бази даних, у цикл KiT введена (5 семестр) дисциплша «Kлiент-сервернi технологи та варiантне рiшення техшчних задач». Як програмну базу дисциплши, iз числа поширених ПП, вибрано програмний трудомiсткий процес i для викладача, для якого викладена стратепя, не е природною i внутршньо штуггивно прийнятною, тому не останню роль у и впровадженнi вiдiграе мотивацiя його працi.
Висновки
Вихщ - якомога ранiше i щшьшше впроваджувати технологiю комп'ютерного навчання для того, щоб дати можливють людиш вчитись далi на основi найновших
технологiй, мати можливiсть грамотно взаемодiяти з розробником програмного продукту, квалiфiковано ставити йому завдання, а у окремих випадках вирiшувати термiнову задачу самостшно.
Лiтература
1. Петренко М.М., Криськов О.Д., Федунець А.Д., Пархоменко М.Д. Роль комп'ютера в штеграци науки, виробництва та тдготовки кадр1в у вуз1. Тези доповщей М1жнародно! науково-техшчно! конференци «1нтеграция образования, науки и производства», 26 - 29 вересня. - Луцьк, 1966. - С. 35.
2. Внуков Ю., Павлюченко I., Курченко В. Впровадження наскр1зно! компютерно! технологи у навчальний процес // Комп'ютерне проектування в навчальному процеа. Тези науково-методично! конференций - Льв1в, 28-29 жовтня, 1998. -С.37. - Льв1в, 1998, Державний ушверситет «Льв1вська полггехшка».
3. Криськов О. Проблеми навчання на шженерно-техшчних кафедрах спрямування Инженерна мехашка» - Льв1в, 1998, Державний ушверситет «Льв1вська полггехшка». - С. 7.
4. Чайковський В. Досв1д комп'ютеризаци процесу тдготовки шженер1в-мехашшв. «1нженерна мехашка». - Льв1в, 1998, Державний ушверситет «Льв1вська полггехшка». - С. 1.
5. Бояркин Г.Н., Волков М.И., Евтушенко А.О. Использование современных средств автоматического проектирования при подготовке специалистов. Пращ мгжнародно! науково-техшчно! конференци «Прогресивна техшка 1 технолопя машинобудування, приладобудування 1 зварювального виробництва», присвячено! 100-р1ччю мехашко-машинобуд1вного 1 50-р1ччю зварювального факультепв. 25-28 травня 1998 р. - Т.1. - С.70.
Рецензент: А.1. Левтеров, доцент, к.т.н., ХНАДУ.
Стаття надiйшла до редакци 20 березня 2008 р.
