CC BY
19ПРОБЛЕМЫ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ
Сидорук Р. М., канд. техн. наук, профессор, Райкин Л.И., канд. техн. наук, доцент, Филинских А.Д., аспирант Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
МОДЕРНИЗАЦИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ И ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗОВ С УЧЕТОМ ТРЕБОВАНИЙ ИПИ - ТЕХНОЛОГИИ
В данной статье рассматривается вопрос подготовки квалифицированных специалистов для предприятий, использующих ИПИ - технологии. Модернизации геометрической и графической подготовки студентов в соответствии с развитием информационных технологий. Развитие у студентов в большей степени пространственной интуиции и образного мышления с помощью методов геометрического, виртуального и анимационного моделирования, владение графическими информационными технологиями и графическими информационными системами.
Постоянно возрастающие требования к конкурентоспособности продукции накладывают на предприятия определенные требования, невыполнение которых может повлечь за собой не только потерю позиций на рынке, но и в некоторых случаях полное банкротство предприятия. И одно из таких требований - это внедрение информационных технологий во все процессы предприятия и создание единого информационного пространства (ЕИП). Достижение этой цели возможно только при выполнении основного требования - внедрения ИПИ (информационная поддержка жизненного цикла (ЖЦ) изделия) технологии (зарубежная аббревиатура PLM).
PLM - английская аббревиатура от Product Lifecycle Management, в переводе «Управление Жизненным циклом Изделия». Существует распространенное мнение, что это «просто» новое название для комплекса программных средств проектирования (CAD), подготовки производства на ЧПУ (CAM) и инженерных расчетов (CAE), объединенных воедино системой управления документооборотом (PDM). Доля истины, конечно, в этом есть, все эти компоненты - неотъемлемая часть комплекса PLM, но лишь часть, хотя и ключевая. В целом же PLM - совокупность этих программных систем, методики их применения, а главное - людей, обладающих должной компетентностью.
Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно принимать оптимальные решения под требования бизнеса. Работа всех участников проекта, конструкторов, технологов с единой моделью обеспечивает снижение издержек на многочисленные согласования, неизбежные при традиционной технологии работы, и исключает наличие дублирующих или взаимоисключающих документов. На прак-
тике это позволяет значительно сократить материальные и временные затраты на создание продукта и запуск его в производство, минуя многочисленные отладочные варианты, воплощаемые в реальности, то есть получить проект продукта, готового буквально с первых экземпляров к отправке потребителю. Конечно, такие идеальные случаи все-таки редки, но количество испытательно -доводочных вариантов продукции в современной автомобильной, авиационной, станкостроительной промышленности сокр атилось кардинально, а ср оки на со -здание новых продуктов буквально в разы.
PLM
КЛАСС ЗАДАЧИ
CAD проектирование и конструирование
CAE инженерный анализ
CAM управление изготовлением на станках с ЧПУ
PDM организация электронного архива и документооборота
Действительно, риск создать неудачный продукт при использовании ИПИ-технологий значительно снижается, но при одном очень важном условии. Это условие -компетентность специалистов, занятых созданием продукта. ИПИ не заменяет, да и не призван заменить специалистов, но значительно увеличивает эффективность их
Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова
2008, № 4
труда. Соответственно, имея в руках столь мощный инструмент, некомпетентный конструктор способен внести ошибку, которая как снежный ком вызовет цепочку других ошибочных или неоптимальных решений. Поэтому внедрение ИПИ-технологий - это отнюдь не только закупка соответствующих программных систем, это еще и обязательная тщательная подготовка кадров, которые будут работать с ними. А так как информационная модель ИПИ охватывает изделие и его жизнь целиком, то эта подготовка обязательна для всей иерархии участников создания продукта - от рядового техника до генерального директора предприятия. Естественно, нет необходимости каждому изучать абсолютно все элементы системы, но те, которые относятся к уровню его компетенции, а желательно и смежных - просто необходимо. Ведь вклад каждого в создаваемый проект немедленно отражается на р аб оте остальных участников.
Одним из главных требований ИПИ, предъявляемыхк геометрической и гр афической подготовке (ГГП) является ее полная информатизация с переходом к электронному документообороту и внедрению информационных систем (ИС). Это основа ЕИП на всех этапах обучения, включая самостоятельные, курсовые, выпускные и дипломные проекты. Курсовая или дипломная работа будущего специалиста - не просто комплект чертежей, эскизов, схем вместе с пояснительной запиской в электронном виде. Это инженерная информационная система с классификационной структурой, интерактивностью, визуализацией в т.ч. виртуальной и анимационной, графическим интерфейсом, дизайном и навигацией. Для современной информа-тизированной ГГП обязательна электронная курсовая второго курса, на основе базовых инженерных информационных технологий (ИТ), в идеале ИПИ- и ИПИН, выбранных в данном техническом университете. Даже, если используется уровень 2^-технологии, т.е. с содержательной точки зрения используются только методы начертательной геометрии и инженерной графики, информатизация ГГП требует знаний и умений построить простейшую инженерную ИС, например в виде электронного архива.
Для будущих специалистов, занятых в формировании широко используемых электронных инженерных архивов предприятия, необходимы знание и умение применять растровые, векторные и гибридные (растрово-векторные) технологии. Обработку сканированных изображений с целью формирования электронных инженерных архивов целесо о бр азно пров одить с пом ощью получившей мировую и отечественную популярность растрово-вектор-ной САПР серии Raster Arts (Consistent Software), включающей программные продукты Spotlight, Raster Desk, Raster ID и RasteriCS. Соответствующий автоматизиро-ванныйкурс (АУК) разработан в НОЦ НИТ.
Современный уровень ИПИ и ИПИН характеризуется использованием Ж-технологий, виртуальныхи геоинформационных ИТ, мультимедиа, компьютерного дизайна. Эти ИТ обладают большой наукоемкостью, в них отражены многие методы современного математического и, в особенности, геометрического моделирования и они не
могут быть не отражены в ГГП. Комплекс ИТ, в которых представлены методы, геометрического и графического моделирования естественно назвать графическими ИТ (ГИТ), а ИС, где большую долю информационныхресур-сов (ИР) составляют геометрические, виртуальные, анимационные, геоинформационные графические модели -графическими ИС (ГИС). Без владения ГИТ и ГИС сегодня не может быть компетентного инженера, способного владеть ИПИ- и ИПИН-технологиями.
В традиционной «ручной» ГГП главной целью было развитие пространственного воображения на базе проекционных методов начертательной геометрии и владение технологией черчения, т.е. «ручного» графического моделирования.
В современной информатизированной ГГП значительно р асширились цели и предметная о бласть: р азви-тие пространственной интуиции и образного мышления с помощью методов геометрического, виртуального, анимационного, ГИС-моделирования, владения ГИТ и ГИС. Главной отличительной чертой современной ГГП сегодня является Ж-техиология. Она не только значительно повышает производительность и качество моделирования, его вариантность, быстроту и качество восприятия созданных проектов последующимиразработчиками ЖЦ, что важно в ИПИ- и ИПИН-технологияхи чего принципиально было невозможно добиться старыми методами.
В пользутрехмерного моделирования в ИПИ- и ИПИН-технологиях существуетряд доводов, средикоторых:
- Улучшенное конструктивное оформление. Трехмерная модель для конструктора - более удобный и эффективный способ воспроизведения замысла. Одним из наиболее очевидных отличий твердотельного моделирования от двумерного черчения является построение точной по размерам трехмерной модели. Благодаря графическим возможностям современных компьютеров, модель можно рассматривать на экране со всех сторон, манипулируя ею, как реальным предметом.
- Автоматизированное производство чертежей. Одним из главных преимуществ программ ЗЭ-моделиро-вания является их способность быстро создавать точные 2Э-чертежи.
- Упрощенная модификация чертежей. Программы ЗЭ-моделирования позволяют легко изменять уже существующие конструкции и их чертежи. Интеллектуальные функции таких пакетов, как Autodesk Inventor, ускоряют процесс модификации. Параметрический подход позволяет конструктору задать новые размеры, и программа пересчитает все изменения, касающиеся тех деталей модели, которым определены эти размеры, и автоматически обновит всю модель.
- Интеграция с другими программами. Достоинством технологии твердотельного моделирования является возможность последующей обработки полученных результатов с помощью других программ, связанных, например, с анализом и производством.
- Укороченный цикл проектирования. Преимущество технологии твердотельного моделирования связа-
но с возможностью поддержания своей конкурентоспособности за счет сокращения цикла проектирования.
Главная цель модернизации ГГП - добиться существенного повышения производительности и качества обучения без увеличения учебных часов. Поскольку ГГП является начальной и базовой общепрофессиональной дисциплиной (ОПД), ее задача состоит в создании информационно-графической основы для внедрения методов ИПИ и ИПИН в ОПД и в специальные дисциплины (СД).
При этом значительная часть СД освобождается от общих методов и технологий ГИТ и ГИС, что позволяет улучшить качество учебного процесса по инженерным специальностям, увеличить количественно его наполнение. Для использования Ж-технологий, виртуального и ГИС-моделирования в СД не хватает базовой подготовки.
Выдвигая ГИТ и ГИС как основу модернизации ГГП, мы тем самым закладываем базовую информационно -графическую компоненту для подготовки по ИПИ- и ИПИН-технологиям в ОПД и СД.
Государственные образовательные стандарты (ГОС) второго поколения, действующие в настоящее время, в основном ориентированы на ручную ГГП, не пригодную для ИПИ- и ИПИН-технологий, архаичную по производительности труда и эффективности. В большинстве инженерных специальностей в качестве ГГП позиционируются начертательная геометрия (НГ) и инженерная графика (ИГ) с минимальным числом учебных часов. В отдельных специальностях предусмотрена дополнительно компьютерная графика (КГ) с устаревшим на сегодняшний день содержанием, не ориентированным на современные промышленные ГИТ. Фактически ГОС второго поколения с одной стороны ухудшили старую
«ручную» ГГП, а с другой - не ввели даже основ промышленной информатизации ГГП.
Сейчас развертывается формирование ГОС третьего поколения, в которых должны быть отражены сегодняшние, а, в перспективе и завтрашние, требования к информатизации ГГП со стороны ИПИ- и ИПИН-техно-логий. Но здесь мы сталкиваемся с парадоксом, характерным для сегодняшней рыночной экономики. Уже сейчас в области ИПИ- и ИПИН-технологий существуют конкурирующие ИТ, как в комплексе, так и по одиночке. Все промышленные ИТ, с их жизненным циклом, ежегодной сменой поколений, инфраструктурой технической поддержки и обучения, науко- и трудоемки. Несмотря на значительные учебные скидки, комплексы ГИТ по стоимости значительно превышают техническое обеспечение. Поэтому выбор базовых ГИТ, тем более полные комплекты ИПИ- и ИПИН-технологий, стратегическая и ответственная процедура. Какие из них следует закладывать в ГОС третьего поколения?
ЛИТЕРАТУРА
1. А.Ф. Колчагин, М.В. Овсянников, А.Ф. Стрекалов, С.В.Сумароков «Управление жизненным циклом продукции». -М.: Анахарис, 2002. - 304с.
2. Р.М. Сидорук, Т.Н. Томчинская Решение задач трехмерного анализа с использованием ГИС - технологий на основе клеточных структур представления данных. // Материалы 11-ой Всероссийской научно практической конференции по графическим информационном технологиям и системам «Кограф - 2001» - Нижний Новгород, 2001, -с.21-27.
3. Сидорук Р.М., Соснина О.А., Сучкова М.Р., Ермаков К.В. Журнал CadMaster - с. 39-45 выпуск 5(30), статья «Системы информационной поддержки жизненного цикла инфраструктуры (ИПИНсистемы)» - 2005.
