CC BY
44УДК 658.512.22
ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПАСА В ПОДГОТОВКЕ ИНЖЕНЕРОВ АГРАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Бердюгина Ольга Владимировна — доцент кафедры технологических и транспортных машин УрГАУ (620075 Свердловская область, Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42, тел. Уральский государственный аграрный университет, E-mail: berdyuginao@yandex.ru)
Стриганова Лариса Юрьевна — кандидат педагогических наук, доцент кафедры инженерной графики УрФУ (620002 Свердловская область, Екатеринбург, ул. Мира, 19, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, тел. +7(343) 375-45-79 E-mail: L.J.Striganova@urfu.ru)
Рецензент Б.Л. Охотников — доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет.
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел., +7 904-382-35-66 E-mail: ochotnikovbl@lis.ru )
Ключевые слова: система автоматизированного проектирования, трехмерное моделирование КОМПАС-3Б, дисциплины: Начертательная геометрия, Инженерная графика и Информационные технологии в профессиональной деятельности, агроинженер. Аннотация
Применение САПР КОМПАС позволяет совершенствовать процесс преподавания многих общеинженерных дисциплин. К таким дисциплинам относятся Начертательная геометрия, Инженерная графика и Информационные технологии в профессиональной деятельности на которых основан процесс формирования навыков проектирования в образовании агроинженеров. Динамичное изменение в содержании, формах и методах организации учебно-воспитательного процесса при применении САПР КОМПАС дает возможность формировать профессиональную инженерную компетентность будущих агроинженеров, что делает их конкурентоспособными специалистами.
APPLICATION OF COMPASS-3D AUTOMATED DESIGN SYSTEM IN PREPARATION OF
ENGINEERS OF AGRICULTURAL PRODUCTION O.V. Berdyugina — Associate Professor, Department of Technological and Transport Machines, Ural State Agrarian University (620075 Sverdlovsk Region, Yekaterinburg, Karl Liebknecht St., 42, tel. Ural State Agrarian University, E-mail: berdyuginao @ yandex .ru)
L. Y. Striganova — candidate of pedagogical sciences, associate professor of the Department of Engineering Graphics, UrFU (620002 Sverdlovsk Region, Yekaterinburg, 19 Mira St., Ural Federal
University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin, tel. +7 (343) 375-45- 79 E-mail: LJ Stri ganova@urfu.ru)
Reviewer B.L. Okhotnikov — doctor of technical sciences, professor, professor of the TM and RM department, Ural State Agrarian University.
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Libknecht str., 42 tel. +7 904-382-35-66, E-mail: ochotnikovbl@lis.ru)
Keywords: computer-aided design system, three-dimensional modeling COMPASS-3D, disciplines: descriptive geometry, Engineering graphics and Information technology in professional activities, agricultural engineer.
Abstract: the use of CAD COMPASS allows to improve the process of teaching many General engineering disciplines. Such disciplines include descriptive geometry, Engineering graphics and Information technology in professional activity on which the process of formation of design skills in the education of agricultural engineers is based. The dynamic change in the content, forms and methods of organization of the educational process in the application of CAD COMPASS makes it possible to form professional engineering competence of future agricultural engineers, which makes them competitive specialists.
Современная производственная деятельность агроинженера предъявляет высокие требования к специалистам, которых готовят аграрные ВУЗы. В соответствии с Указом Президента РФ от 07.05.2018 г. № 204 основными задачами в сфере образования в ближайшие годы являются внедрение на всех уровнях образования новых образовательных технологий, а также «модернизация профессионального образования, в том числе посредством внедрения адаптивных, практико-ориентированных и гибких образовательных программ» [1].
Для подготовки конкурентоспособных специалистов для сельского хозяйства и предприятий агропромышленного комплекса, которые используют в своей работе компьютерные информационные технологии и вычислительную технику, необходимо, в процесс их обучения вводить специальное программное обеспечение, в том числе автоматизированного процесса проектирования.
К настоящему времени, бурный рост информационных технологий и внедрение САПР (систем автоматизированного проектирования) во все сферы жизнедеятельности с одной стороны, и логичное отставание от них традиционного академического подхода в передаче знаний, опыта деятельности при подготовке агроинженера с другой стороны, определили проблему, которую можно решить путем модернизации образовательного процесса при подготовке инженеров аграрного производства.
С целью определения путей модернизации процесса обучения студентов младших курсов агроинженерного направления, были выбраны дисциплины: «Начертательная геометрия», «Инженерная графика» и «Информационные технологии в профессиональной деятельности».
Средством модернизации были программные продукты для проектирования, конструирования и черчения, разработанные компанией «АСКОН».
Современные САПР направлены на создание компьютерной модели, которая является аналогом изготовления макета изделия или первого образца, что значительно уменьшает затраты материалов, труда и средств в создании различных механизмов, машин и их деталей. Сейчас существует большое количество различных систем автоматизированного проектирования. Но учитывая, что после введения взаимных санкций между Россией и странами Запада, с 2014 года в России декларируется курс на импортозамещение, поэтому стало актуальным применение систем автоматизированного проектирования разработанных именно в России.
Российской компанией «Инженерное проектное объединение для проектирования, производства и бизнеса «АСКОН» разработана система программы КОМПАС, которая содержит две подсистемы: подсистему трехмерного моделирования КОМПАС-3D для создания объемных моделей твердых тел, и подсистему КОМПАС - ГРАФИК, предназначенную для работы с чертежами, схемами и планами. Данная САПР заняла первые позиции в машиностроении, приборостроении, электротехнике, электронике, сфере информационных технологий, а также в технологическом проектировании. Программные продукты для проектирования, конструирования и черчения, разработанные компанией «АСКОН», стали основными при автоматизации процессов проектирования для большинства предприятий различных направлений экономики. Программа КОМПАС начинает завоевывать первые позиции и при инженерных расчетах в сельскохозяйственном производстве. Популярность программы объясняется многими ее функциональными возможностями: простотой освоения сопровождения и модификации; широта охвата задач проектирования; удобство работы; наличие широкой библиотечной поддержки стандартных решений; унифицированность; удобство инструментов; доступность технической поддержки, соответствие отечественной методологии проектирования и стандартам на оформление документации; доступность справочной информации и руководства пользователя на русском языке; минимальное время освоения; льготная ценовая политика и низкая стоимость владения. Кроме того, система КОМПАС-3D совместима с 3D-принтерами для управления процессом печати. 3D-печать является инструментом прототипирования, то есть быстрого изготовления моделей и объектов для дальнейшего совершенствования. Уже на этапе проектирования можно кардинальным образом изменить конструкцию узла или объекта в целом. В инженерии такой подход способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой продукции [2]. В учебном процессе 3D-печать становится незаменимой при изготовлении учебных моделей и изучения конструктивных особенностей сложных механизмов, т. к. конструкция из прозрачного материала позволяет увидеть работу механизма изнутри.
При подготовке инженера аграрного производства прежде всего необходимо, сформировать его способность читать, выполнять чертежи деталей и сборочных единиц, умения оформлять
конструкторскую документацию на основе стандартов ЕСКД (Единой системы конструкторской документации), развивать пространственное мышление. Эти задачи осуществляются при изучении дисциплин «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика». Традиционно методика преподавания этих дисциплин основывалась на применении студентами чертежных инструментов. Развитие информационных технологий и 2D-проектирования изменило методику преподавания дисциплин. Сегодня линейка, карандаш и циркуль считаются устаревшими, хотя владение традиционными инструментами выполнения чертежей останется необходимым умением инженера. На наш взгляд, в курсе начертательной геометрии педагог имеет возможность активно применять возможности КОМПАС в процессе преподавания, иллюстрируя, например, процесс пересечения поверхностей в реальном времени. В Инженерную графику необходимо включить раздел изучения 2Б-проектирования и основ 3D-моделирования. [3] У студентов при этом будут формироваться элементарные умения преобразовывать форму предметов, изменять их положение и ориентацию в пространстве, что развивает пространственное воображение и мышление обучающегося. Продолжение проектирования и моделирования возможно в курсе «Информационные технологии в профессиональной деятельности». В рамках другого исследования целесообразно рассмотреть методику преподавания графических дисциплин с применением возможностей КОМПАС и сохранением соотношения ручного черчения 2D-проектирования и 3D-моделирования.
Использование КОМПАС в графической деятельности поднимает на качественно новый уровень учебный процесс. С точки зрения студента в чертеж, выполненный с помощью САПР, проще вносить изменения, исправлять ошибки и неточности в выполненной работе. Студенты имеют хорошую возможность расширить свои представления о чертежно-конструкторской деятельности, повторить и обобщить весь курс начертательной геометрии, повысить качество графической культуры. Основной недостаток 2D-проектирования состоит в том, что чертежи не дают полного визуального представления об изучаемых пространственных объектах, технических деталях и механизмах, а изучить их в реальных условиях не всегда представляется возможным. [4] Трудности также появляются в методике при отсутствии наглядных пособий: макетов пересекающихся поверхностей, литых и механически обработанных деталей, сборочных единиц и различных механизмов. Поэтому преподаватель часто самостоятельно создает трехмерные модели объектов и использует их в процессе обучения, что способствует пониманию изучаемого материала студентами.
Методика преподавания дисциплины «Информационные технологии в профессиональной деятельности» при подготовке инженеров аграрного производства полностью основана на работе студента в программных продуктах для проектирования, конструирования и черчения. Основной целью изучения дисциплины является формирование способности использовать современные программные средства подготовки конструкторско-технологической документации для аграрного производства. Здесь выступает на первый план практико-ориентированное обучение студентов,
которые применяют знания начертательной геометрии и инженерной графики при решении задач профессиональной направленности на основе подсистем КОМПАС. При помощи КОМПАС-3D-моделирования студенты создают трехмерный объект и ассоциативный чертеж детали. [5] Затем осуществляется переход к построению сборочных единиц, которые входят в состав изделия. Студентам предлагается в группе из трех человек выполнить модели деталей к одному изделию. При этом каждый студент проектирует свою деталь, а сборка выполняется совместно. В процессе работы должны проявиться умения не только на построение плоскостных чертежей, трехмерных моделей деталей и навыки работы с библиотеками, но и такие личностные качества, как умение работать в команде, критичность мышления, анализ и синтез. Также в рамках дисциплины студенты выполняют учебный проект, где получают результат своей деятельности в материале непосредственно в процессе обучения, используя 3D-принтер.
С точки зрения преподавателя КОМПАС-3D позволяет активизировать работу студента, организуя переключение внимания с одного вида деятельности на другой. Во время занятия преподаватель демонстрирует разные объекты в интерактивном режиме, рассматривая ортогональные проекции с выбором необходимого отображения. У обучаемых расширяется кругозор, при этом повышается образовательный уровень, самооценка, совершенствуются навыки самостоятельной работы и развивается образность и критичность мышления.
Навыки работы с системой автоматизированного проектирования оказывает большую помощь студенту при выполнении курсовых работ и проектов по специальным дисциплинам, а также в оформлении материалов рефератов и статей. И главное, что полученные знания и умения по трехмерному моделированию являются залогом успешного выполнения студентами выпускной квалификационной работы и приобретения основ профессионального самоопределения. Для успешной организации учебного процесса и его модернизации недостаточно иметь самые современные программы и технические средства промышленного назначения, необходимо обеспечить студентов и преподавателей соответствующим учебно-методическим обеспечением высокого уровня.
Таким образом, применение системы автоматизированного проектирования КОМПАС-3D в процессе подготовки инженеров аграрного производства повышает качество знаний и умений студентов, во многом способствуя развитию когнитивных способностей личности, стремлению к самосовершенствованию, формированию профессиональной инженерной компетентности будущих специалистов, а также динамичному изменению содержания, форм и методов организации учебно-воспитательного процесса в аграрном университете.
Знание САПР КОМПАС будет способствовать адаптации выпускников в новых автоматизированных конструкторских технологиях и применять их на предприятиях агропромышленного комплекса.
Библиографический список
1. Указ Президента Российской Федерации № 204 от 07.05.2018 «О национальных целях стратегических задач развития Российской Федерации на период до 2024 года» - URL: https://kremlin. ru/acrs/news/57425
2. Белоусова А. И., Помеляйко С. А., Белоусов С. В. Интеграция программы KOMPAS 3D в моделирование конструкций и процессов АПК при обучении в сельскохозяйственном вузе [Текст] // Инновационные педагогические технологии: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2016 г.). - Казань: Бук, 2016. - С. 137-139. - URL https://moluch.ru/conf/ped/archive/190/10425/
3. Ваншина, Е.А. Технология создания ассоциативных чертежей по инженерной графике на основе трехмерного моделирования / Е.А. Ваншина, В.В. Ваншин // Интеллект. Инновации. Инвестиции. - 2017. - № 2. - С. 59-63. - ISSN 2077-7175. - Текст: электронный // Электронно-библиотечная система «Лань»: [сайт]. - URL: https://elanbook.com/journal/issue/301044
4. Романов Д.В., Нечаева О.Г. Когнитивный аспект трехмерного моделирования в структуре подготовки студентов агроинженерного вуза // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - № 3, 2011. -С. 91-94. - URL: https://cyberleninka.ru/article/v/kognitivnyy-aspekt-trehmernogo-modelirovaniya-v-strukture-podgotovki-studentov-agroinzhenernogo-vuza
5. Лейкова, М.В. Инженерная компьютерная графика: методика решения проекционных задач с применением 3D-моделирования: учебное пособие / М.В. Лейкова, И.В. Бычкова. -Москва: МИСИС, 2016. - 92 с. - ISBN 978-5-87623-983-9. - Текст: электронный // Электронно-библиотечная система «Лань»: [сайт]. - URL: https://elanbook.com/book/93600
Bibliographic list
1. Decree of the President of the Russian Federation No. 204 dated 05/07/2018 "On the national goals of the strategic objectives of the development of the Russian Federation for the period until 2024" - URL: https://kremlin.ru/acrs/news/57425
2. Belousova A. I., Pomelyaiko S. A., Belousov S. V. Integration of the KOMPAS 3D program in modeling the structures and processes of agriculture during training at an agricultural university [Text] // Innovative pedagogical technologies: materials of the IV Intern. scientific conf. (Kazan, May 2016). - Kazan: Buk, 2016 .-- S. 137-139. - URL https://moluch.ru/conf/ped/archive/190/10425/
3. Vanshina, EA The technology of creating associative drawings on engineering graphics based on three-dimensional modeling / E.A. Vanshina, V.V. Vanshin // Intellect. Innovation Investments. -2017. - No. 2. - S. 59-63. - ISSN 2077-7175. - Text: electronic // "Doe" electronic library system: [site]. - URL: https://elanbook.com/iournal/issue/301044
4. Romanov D.V., Nechaeva O.G. The cognitive aspect of three-dimensional modeling in the structure of the training of students of an agroengineering university // Vestnik FGOU VPO MGAU. - No. 3, 2011. - S. 91-94. - URL: https://cyberleninka.ru/article/v/kognitivnyy-aspekt-trehmernogo-modelirovaniya-v-strukture-podgotovki-studentov-agroinzhenernogo-vuza
5. Leikova, M.V. Computer engineering engineering: a technique for solving projection problems using 3D modeling: a training manual / M.V. Leikova, I.V. Bychkova. - Moscow: MISIS, 2016 .-92 p. - ISBN 978-5-87623-983-9. - Text: electronic // "Doe" electronic library system: [site]. - URL: https://elanbook.com/book/93600
