CC BY
43
УДК/UDC: 317.39(479.223]
Р. а. Гасанов, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной механики Азербайджанской государственной нефтяной академии
3. Э. Эйвазова, кандидат технических наук, доцент кафедры техники производства и переработки нефти и газа Азербайджанской государственной нефтяной академии
Ramiz Gasanov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Subfaculty «Applied Mechanics», Azerbaijan State Oil Academy
Zuleykha Eyvazova, Master of Technical Sciences, Docent of Sub faculty «Techniques of Oil and Gas Production and Processing», Azerbaijan State Oil Academy
РАЗРАБОТКА ИНТЕГРИРОВАННОГО НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА ДЛЯ КОЛЛЕКТИВНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ДИСТАНЦИОННОМ РЕЖИМЕ DEVELOPMENT OF AN INTEGRATED SCIENTIFIC AND EDUCATIONAL SPACE FOR COLLECTIVE REMOTE INTERACTION
Показана необходимость создания системы с сервис-ориентированной архитектурой и соответствующим интерфейсом для доступа к разработанным и инсталлированным в ней электронно-образовательным ресурсом. Обоснована методическая и технологическая платформа контент-индустрии образовательного процесса. Определены содержание и структура аппаратно-программной системы, позволяющей реализовать режимы дистанционного интерактивного взаимодействия дислоцированных на больших расстояниях коллективов единого информационного пространства. Обоснована возможность использования системы Autodesk Inventor для реализации технологий в коллективном режиме взаимодействия. Определены возможности коллективного взаимодействия в среде программной системы A utodesk Inventor для решения различных по категории сложности задач проектирования. Разработана конструкция скважинного устройства в режиме дистанционного коллективного взаимодействия в едином информационном пространстве Украина-Азер-байжан. Дана соответствующая иллюстрация этапов конструирования устройства.
The article shows the necessity to create a system with service-oriented architecture and appropriate interface for the access to developed and installed electronic educational recourses. The approval of methodical and technological platform of the educational content industry is based. The material defines the content and the structure of the hardware-in-the-loop system allowing to realize remote interactive communication among dislocated on far away distances collectives belonging to the sane informational space. The Autodesk Inventor system is proved to be suitable for usage aiming at realizing remote collective communication technologies. The article describes opportunities of collective interaction in the Autodesk Inventor program environment in order to accomplish projecting tasks of different complexity categories. A construction of a downhole device was developed as a result
of remote collective interaction in the united informational space Ukraine - Azerbaijan. The referent illustrations represent the stages of the process of construction.
Ключевые слова: интеграция, дистанционное взаимодействие, обучение, проектирование, аппаратно-программная система, конфигурация интерактивное решение.
Key words: integration, remote interaction, training, projection, hardware-in-the-loop system, configuration, interactive solution.
Сегодня во всем мире на смену тексто-графическим учебным продуктам приходят интерактивные, электронные образовательные ресурсы (ЭОР), насыщенные мультимедиа-информацией. При этом первоочередной задачей становится повышение доступности электронно-образовательных ресурсов на едином образовательном пространстве. Разрабатываемые с этой целью серверные компоненты инструментария пользователей ЭОР предназначаются для обеспечения взаимодействия географически распределенных научно-образовательных юридических образований. Под научно-образовательными юридическими образованиями следует понимать структуры, занимающиеся созданием электронных изданий и ресурсов для образовательных процессов с применением современных достижений ИТ.
Функциональная среда разработки и использования ЭОР состоит из двух частей - клиентской и серверной, обеспечивающих в конечном итоге, соответственно, поиск и выдачу ЭОР по запросу пользователя и их воспроизведение на клиентском рабочем месте.
Это требует создания корпоративного портала, организующий персонифицированный доступ к сервисам серверных компонент для всех ролей пользователей. Таким образом, необходимо создание системы с сервис-ориентированной архитектурой и соответствующим интерфейсом для доступа к электронно-образовательным ресурсам
(ЭОР). Обязательным является создание также пользовательского интерфейса, представляющийся порталом доступа ко всем сервисам, персонифицированного доступа к ресурсам и для возможности получения адресной поддержки и справочной информации.
Все это осуществляется в дистанционном режиме на географически распределенном, но в едином научно-образовательном пространстве.
Загружаемые в систему электронные образовательные ресурсы должны быть представлены в виде самостоятельных образовательных модулей по общеобразовательным и специальным дисциплинам высшего профессионального образования, модулей дополнительного образования, а также модулей в виде типовых сценариев для производства в коллективном режиме проектных работ пользователями аппаратно-программной системы. Это означает, что ставится задача перевода информатизации образования на качественно новый уровень, т.е. от производства отдельных изданий и сетевых ресурсов к контент-индустрии на единой методической и технологической платформе.
В дистанционном режиме наряду с осуществлением образовательных процессов и реализацией соответствующих программ в настоящее время широко используются разработки по технологиям, обеспечивающим коллективную работу над совместными проектами. Подобные технологии позволяют реализовывать режимы дистанционного интерактивного взаимодействия, дислоцированных на больших расстояниях коллективов путем использования соответствующих аппаратно-программных систем.
Внедряемые для коллективной работы над общими проектами в дистанционном интерактивном режиме автоматизированные технологии позволяют повысить эффективность деятельности взаимодействующих проектных групп за счет интегрированного использования проектных данных номенклатуры осваиваемых ими изделий на стадии проектирования. Наиболее приемлемым и перспективным инструментом для реализации технологий в коллективном режиме является среда програмной системы «Autodesk Inventor». Использование этой среды для указанной цели предусматривает определение конфигурации интегрированного комплекса для разработки проектов, включающий механизмы, удовлетворяющие требованиям организации коллективной работы в нем. Наряду с этим должны быть отработаны рекомендации по проектированию трехмерных электронных моделей как деталей, так и сборокмашиностроительных узловиизделийпутемисполь-зования возможностей программной системы «Autodesk Inventor Professional». Немаловажными в этой технологии производства проектных работ являются рекомендации по разработке конструкторской документации на детали и сборки машиностроительных узлов и изделий в соответствии с требованиями отраслевых, государственных и международных стандартов. Помимо всего процесс производство проектных работ в данной среде должен быть контролируемым на любом этапе реализации технологии, т.е. должен быть организован мониторинг этапов производства проектных работ в режиме коллективного взаимодействия.
Для решения вышеуказанных задач необходимым условием является определение конфигурации системы, реализующей коллективно-дистанционное исполнение проектов с учетом требований, предъявляемых к её аппаратно-программной части. Autodesk Inventor является
инструментом для работы по созданию крупных сборочных единиц и конструкций. Новейшие инструментальные средства Autodesk Inventor с механизмом адаптивных данных позволяют быстро открывать и работать с моделями сборок больших размеров, включающих много узлов, по-дузловидеталей.Минимальныетребованияисоответствую-щие технические характеристики аппаратной части формируются с учетом категории сложности реализуемых проектных работ. Категория сложности реализуемого проекта определяется количеством в нем одиночных деталей, сложных сварных деталей и сборочных единиц и классифицируется тремя уровнями, а именно:
- 1-я категория, требующая формирования одиночных деталей и сборок, включающих до 100 деталей;
- 2-я категория, требующая формирования сложных сварных деталей и сборок, включающих от 100 до 1000 деталей;
- 3-я категория, требующая формирования крупных сборок, включающих свыше 1000 деталей.
Обычно нами выполняются проектные работы 1-й категории сложности, утилизирующее аппаратное обеспечение с характеристиками:
- Intel Pentium или AMD Athlon Prosessor; 735 Мб свободного места на диске для установки; 235 Мб свободного места для временных файлов; 256 Мб оперативной памяти; 512 Мб виртуальной памяти; 16 Мб (и более) Open GL видеокарта. Обычно для работы Autodesk Inventor используются платформы програмных систем Windows 2000 SP3 и Windows XP (Professional или Home Edition), а также Microsoft Internet Explorer последних версий, Microsoft Excel 2000 и XP для параметрических рядов, параметрических элементов и конструкций с целью создания проектов на основе электронных таблиц, NetMeeting для совместной работы через Internet. В общей сложности в состав пакета Autodesk Inventor Series входят Autodesk Inventor, Autodesk Inventor View (для хранения информации по реализуемым проектам и управления всеми файлами Autodesk Inventor), Design Assistant, Утилита перемещения лицензий и Сервис (диспетчер библиотек стилей, диспетчер надстроек, мастер управления стилями, редактор проектов и утилита переноса). В отличие от традиционных средств конструирования сборочных узлов и отдельных элементов механических систем, механизм адаптивных данных в Autodesk Inventor использует сегментированную базу данных, что дает возможность быстро, автоматически открывать часть сборки. В результате такого подхода к реализации технологии конструирования обеспечиваются очень высокие временные и эргономические характеристики этого процесса. Поэтому, имея в своем распоряжении Autodesk Inventor, можно эффективно работать с очень крупными моделями и сборочными единицами с высокой производительностью труда. Таким образом, следует, что такие показатели как сокращение циклов разработки моделей конструкций, реализация возможностей совместной работы над конструкцией всех разработчиков, включая группы инженеров, находящихся на большом удалении друг от друга и ввода пользовательских примитивов в параметрическом виде с целью последующего повторного использования, обеспечение доступа к трехмерной модели конструкции не только разработчикам, а всем группам пользователей, задействованным в работе над проектом, подкреплены функциями адаптивного конструирования, адаптивнойкомпоновки,встроенногоконструктораэлемен-
тов, инструментария совместной работы над конструкцией, системы поддержки и сопровождения процесса конструирования. Среда для совместной работы Autodesk Inventor поддерживает, как отмечено выше, совместную работу над проектами. Совместная работа - это работа над проектами группы конструкторов. При этом несколько конструкторов могут одновременно моделировать одно и то же изделие, обмениваясь друг с другом необходимой информацией. Для совместной работы существует три основных сценария доступа к файлам:
- Однопользовательский доступ - предназначен для проектировщиков, которые не собираются в процессе работы обмениваться своими файлами с кем-либо еще. Все проектные файлы располагаются в одной папке рабочего пространства и вложенных в нее папках, за исключением файлов, на которые ссылаются библиотеки;
- Общий доступ - общие файлы проекта сохраняются в сети в рабочей группе. Все члены проектного коллектива работают с одним и тем же проектом. Они получают файлы для редактирования из рабочей группы и возвращают их обратно;
- Полуавтономный доступ - общие файлы сохраняются в сети в рабочей группе. Для головного проекта задается общая рабочая группа. Каждый член проектного коллектива создает индивидуальный проект (полуавтономные рабочее пространство), чтобы задать, где будут создаваться и редактироваться файлы, сдаваемые в общую рабочую группу.
При использовании любого из этих сценариев изображение деталей в открытом файле изделия основывается на оригинальных файлах этих деталей. Если какой-либо из файлов деталей был изменен другим пользователем, увидеть это изменение пользователь может только после обновления своей версии.
При работе в составе рабочей группы необходимо знать, кто в настоящий момент работает над конструкцией, и какого рода изменения в нее вносятся. Autodesk Inventor имеет специальный модуль, который занимается отслеживанием процесса конструирования. Кроме модуля отслеживания конструирования, в состав Autodesk Inventor входит еще один интересный модуль с названием Блокнот инженера. С его помощью можно присоединить к модели или узлу интересующие вопросы, свои размышления или требования, которые необходимо адресовать своим коллегам, одновременно участвующим в разработке данного узла.
Блокнот инженера используется также как средство документирования истории изменения модели при совместной работе. Он позволяет документировать историю изменения модели с помощью примечаний и графических изображений.
Каждый из участвующих в сеансе совместной работы может выполнять в Autodesk Inventor следующие действия:
- совместно осуществлять новую разработку;
- пользоваться советами более опытных инженеров, конструкторов, чертежников или, в свою очередь, оказывать помощь начинающим проектировщикам с помощью Windows NetMeeting.
Для использования Microsoft Windows NetMeeting необходимо, чтобы Microsoft Windows NetMeeting был установлен на компьютерах всех пользователей. В среде для
совместной работы Autodesk Inventor пользователи могут параллельно работать над одним и тем же изделием, но, как правило, над различными деталями или узлами этого изделия. Используя параллельный доступ, несколько проектировщиков могут одновременно открыть одно и то же изделие. Фактически при этом открываются только файлы редактируемых компонентов изделия.
При редактировании следует периодически сохранять изменения и заменять файлы компонентов изделия новыми версиями. Это позволяет всегда иметь самую последнюю информацию об изделия в целом (рис. 1).
В Autodesk Inventor имеется система резервирования файлов, которая предупреждает пользователей о том, что открываемый файл используется кем-то еще. При попытке пользователя внести изменения в файл, который зарезервирован другим пользователем, система резервирования файлов выдает предупреждающее сообщение.
Проект хранилища должен иметь рабочую область и не иметь других редактируемых каталогов.
Autodesk Vault расширяет процесс управления данными, добавляя набор управляющих файлов, включающий отслеживание версий. При работе с проектом Vault файлы данных сохраняются в центральном хранилище с сохранением всей истории разработки проекта.
Такие факторы как количество пользователей Autodesk Inventor, количество проектных групп, возможность сетевой работы, возможность разделения ПК на сервер и рабочие станции, необходимость в централизованном администрировании хранилища и т.д. позволяют определиться конфигурацией хранилища и сценариями проектирования, в которых может участвовать один пользователь, одна и несколько проектных групп.
При резервировании и регистрации файлов в хранилище, комментарии к файлам предоставляют дополнительную информацию при управлении версиями, а также позволяют получить информацию о действиях, выполненных во время последней рабочей сессии. С помощью дополнительных опций, возможно, резервировать родительские файлы, файлы потомки и родственные файлы выделенного файла. В хранилище хранится обширная информация о файлах проекта. В дополнение к отслеживанию версий, программой Autodesk Vault отслеживаются все свойства, ассоциированные с данными.
С учетом возможностей выше описанного программного комплекса в интерактивном режиме разработана конструкция устройства для сбора ферромагнитного мусора с забоя скважин, а именно сборочный чертеж, сборочной единицы устройства - магнитной системы, чертежи деталей, составлена спецификация, а также выполнена презентационная структура и составлен презентационный лист устройства.
В процессе выполнения конструкции устройства вначале отрабатывались файлы по отдельным деталям, для чего в дистанционном интерактивном режиме с украинскими учеными из ГКБ «Южное» согласовывались параметры и технические условия на их изготовление. Затем осуществлялась адаптация деталей в узловых единицах, а узлов - в общей сборке. Результаты конструкторских исследований разрабатываемого устройства подтвердили приемлемость параметров эксплуатируемого программноаппаратного комплекса для практики дистанционного проектирования в режиме интерактивного взаимодействия.
Конструктор А редактирует версию 36 файла детали Конструктор В открыл изделие веосии 33
Алгоритм взаимодействия
Конструктор А продолжает редактировать версию 36 Конструктор В обновил изделие и использует веосию 35 сЬайла летали
в дистанционном режиме
Выводы и рекомендации:
1. Поставлена задача и отработаны режимы интерактивного научно-образовательного взаимодействия географически распределенных пользователей путем утилизации электронно-образовательных ресурсов.
2. Для формирования функциональных ресурсов среды определены конструкции ее клиентской и серверной частей.
3. Создан корпоративный портал, представленный в виде системы с сервис ориентированной архитектурой и соответствующим интерфейсом для доступа к ЭОР и допускающий персонифицированный доступ к сервисам серверных компонент всем пользователям.
4. Для решения различных по сложности проектных задач определена конфигурация системы, реализующей
коллективно-дистанционное исполнение проектов, а также требования, предъявляемые к ее аппаратно-программной части.
5. Для решения конкретно определенной проектной задачи продемонстрированы возможности аппаратнопрограммного комплекса разработанной системы.
Литература
1. Юрин В. Н. Инженерное образование и информационные технологии: проблемы и опыт их решения // Вестник машиностроения, 1998, Э5. - С. 44-51.
2. Юрин В. Н. Компьютерные технологии в учебном процессе инженерного образования // Информационные технологии, 1999, Э3. - С. 45-46.
