CC BY
77РОЛЬ И МЕСТО КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТА ПО ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ Горохова Ирина Юрьевна, канд. пед. наук, доцент ГБПОУГРК «Интеграл», Россия
В данной статье рассказывается о дисциплинах и программных средствах компьютерной графики, которые используются при обучении специалистов по технологии машиностроения в учреждениях среднего профессионального образования.
Ключевые слова: компьютерная графика, инженерная графика, программные средства, технологии машиностроения.
Компьютерная графика - это область информатики, изучающая получение различных изображений на персональном компьютере с помощью специального программного обеспечения.
Бурное развитие компьютерных систем, их высокая эффективность и быстродействие привели к тому, что к концу XX века наиболее эффективно и стабильно работающие компании широко используют компьютерную графику. Во всех отраслях техники, науки, медицины, в управленческой и коммерческой деятельности используются построенные с помощью компьютера чертежи, графики, схемы, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации.
Машиностроение одна из старейших и главнейших отраслей промышленности. Но, как и любая другая область, машиностроение не могло обойтись без модернизации и внедрения новых технологий.
Во всех отраслях промышленности имеется повышенный спрос на специалистов, имеющих высокий уровень графической подготовки, владеющих системами компьютерной графики как средством решения профессиональных задач.
Компьютерная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для восприятия и наглядности, передачи информации.
Графические изображения являются неотъемлемой частью современной технической культуры, причем геометрические модели считаются одними из самых универсальных компьютерных моделей и широко используются в комплексе с другими видами моделирования в современных машиностроительных системах автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства. [1]
Геометрические модели необходимы практически на всех этапах технической подготовки производства и поэтому они являются самыми востребованными в машиностроительных системах автоматизированного проектирования.
Специалисты в области машиностроения имеют дело с разнообразными техническими объектами и системами. Одним из основных элементов общности техника является использование в профессиональной деятельности общего языка, роль которого выполняет чертеж. Чертежи используются при проектировании, изготовлении, испытаниях, продаже, эксплуатации или исследованиях машин любого типа.
К дисциплинам формирующим навыки графической инженерной деятельности относятся: черчение, начертательная геометрия, инженерная графика и компьютерная графика.
В настоящее время инженерная и компьютерная графика введены в подготовку техников по специальности Технологии машиностроения в учреждениях среднего профессионального образования (СПО) в качестве компонента блока общепрофессиональных дисциплин. А также дисциплина «Информационные технологии в профессиональной деятельности», которая помогает сформировать навыки графической компьютерной подготовки техников.
Геометро-графическая подготовка студентов по специальности Технологии машиностроения формирует теоретико-практическую основу у обучаемого для изучения и выполнения различных работ дисциплин профессионального цикла и составляет фундамент общей технической подготовки.
Черчение является первой дисциплиной графического цикла, изучаемой в школах и учреждений СПО. Черчение - это учебная дисциплина, изучающая графический язык общечеловеческого общения, основанный на системе способов и методов графического отображения, хранения и передачи технической, геометрической и другой информации об объектах, а также правила выполнения и чтения некоторых видов графической документации.
Далее по учебному процессу следует изучение инженерной и компьютерной графики.
Инженерная графика - дисциплина о правилах построения и оформления технических чертежей. Целью изучения дисциплины является выработка знаний, навыков и умений, необходимых студентам для выполнения и чтения технических чертежей различного назначения, выполнения эскизов деталей, составления конструкторской и технической документации производства. Дисциплина «Инженерная графика» как элемент общепрофессиональной подготовки имеет важное значение в создании фундаментальных знаний и умений будущего специалиста машиностроительного профиля.
Компьютерная графика - это специальная дисциплина, изучающая автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической информации с помощью персональных компьютеров. Предметом курса «Компьютерная графика» являются современные средства и методы создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных средств вычислительных комплексов. Основной це-
лью изучения дисциплины является освоение базовых понятий и методов компьютерной графики; изучение популярных компьютерных графических программ; обеспечение глубокого понимания принципов построения и хранения графических изображений.
Компьютерная графика для технологов машиностроения не является простым рисованием при помощи компьютера, а представляет собой довольно сложный комплекс, состоящий из двумерной графики, полиграфии, трехмерной графики 3D, мультимедиа, систем автоматизированного проектирования САПР.
В результате освоения учебной дисциплины «Компьютерная графика» обучающийся должен знать основные приемы работы с чертежом на персональном компьютере и уметь создавать, редактировать и оформлять чертежи, используя графические компьютерные системы.
Дисциплина «Информационные технологии в профессиональной деятельности» для специальности «Технологии машиностроения» знакомит студентов с применением информационных технологий в машиностроении и металлообработке, с программным обеспечением автоматизированного рабочего места конструктора-проектировщика, а также с основными принципами построения систем автоматизированного проектирования (САПР). Графика в САПР используется для подготовки технических чертежей проектируемых устройств. Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей, прогнозировать последствия, к которым могут привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать плоские изображения (проекции, сечения) и пространственные, трехмерные изображения.
В результате освоения учебной дисциплины «Информационные технологии в профессиональной деятельности» обучающийся должен уметь оформлять конструкторскую и технологическую документацию посредством CAD и CAM систем; проектировать технологические процессы с использованием баз данных типовых технологических процессов в диалоговом, полуавтоматическом и автоматическом режимах; создавать трехмерные модели на основе чертежа.
Для специалистов в области машиностроения нужен целый ряд компьютерных систем, имеющих профессиональную направленность и специальный характер. Проектированию предметов в машиностроении можно научиться с помощью компьютерных систем «AutoCAD» и «ArchiCAD», T-FLEX CAD, SolidWorks, Компас, 3DS Max.
Освоение чертежных программ, таких как AutoCad, Компас или других их аналогов требует немало времени и усилий.
AutoCAD - двух- и трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения, которую разработала компания Autodesk. AutoCAD и ее специализированные приложения нашли широкое применение в строи-
тельстве, машиностроении, архитектуре и других отраслях промышленности.
AutoCAD - самая популярная в мире среда автоматизированного проектирования. Она предназначена для анализа поведения и моделирования разрабатываемых конструкций. Главным достоинство программы AutoCAD это возможность тщательно подготовить и оптимизировать компьютерную модель, до того как она будет реализована физически. В области двумерного проектирования AutoCAD по-прежнему позволяет использовать элементарные графические примитивы для получения более сложных объектов. Кроме того, программа предоставляет весьма обширные возможности работы с аннотативными объектами (обозначениями, размерами, текстом) и со слоями. В новых версиях программы AutoCAD реализована поддержка двумерного параметрического черчения, а также включен полный набор инструментов для комплексного трехмерного моделирования.
Компас представляет семейство систем автоматизированного проектирования, которые поддерживают возможностями оформления конструкторской и проектной документации по стандартам серии СПДС и ЕСКД. Программы данного семейства автоматически генерируют ассоциативные виды трёхмерных моделей (в том числе сечения, разрезы, местные виды, местные разрезы, виды с разрывом, виды по стрелке). Все они ассоциированы с моделью, т.е. изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже.
KOMQAC-3D - это система, предназначенная для создания трехмерных моделей деталей и сборочных единиц, содержащих как стандартизованные конструктивные элементы, так и оригинальные. Встроенная технология дает возможность получать модели типовых изделий на основе уже спроектированного прототипа. Различные сервисные функции облегчают решение дополнительных задач проектирования и обслуживания производства. Система имеет мощный функционал для работы над проектами, которые включают тысячи сборок деталей и стандартных изделий. Все возможности трехмерного твердотельного моделирования, которые являются стандартом для 3D систем автоматизированного проектирования среднего уровня поддерживает программа KOMQAC-3D.
T-FLEX CAD - система автоматизированного проектирования с возможностями параметрического моделирования и наличием средств оформления конструкторской документации согласно системе стандартов ЕСКД. Это полнофункциональная система автоматизированного проектирования, обладающая всеми современными средствами разработки сложных проектов. Система объединяет параметрические возможности трехмерного моделирования и средства создания и оформления конструкторской документации. T-FLEX CAD обладает широким набором инструментов и поэтому является отличным выбором для решения любых проектных задач в самых различных отраслях промышленности. T-FLEX CAD применяют как при
проектировании изделий основного производства, так и при создании всего комплекса необходимой оснастки — штампов и пресс-форм, инструмента и приспособлении. [2]
3DS Max или 3D Studio MAX - профессиональное программное обеспечение для 3D-моделирования, визуализации при создании игр, анимации и проектировании. Создание и редактирование 3D графики - это основная функция программы. Остальные опции предназначены для дополнения созданных объектов и доведения их до реалистичного внешнего вида. Программа оснащена огромным количеством разнообразных инструментов, модификаторов для работы с моделями. 3Ds Max предлагает такие типы проектирования трехмерных объектов: моделирование на основе примитивов, полигональное моделирование, сплайнов, NURBS-кривых и поверхностей Безье.
SolidWorks - это программный комплекс САПР для автоматизации работ промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Программный продукт SolidWorks является распространенным инструментом, используемым для 3D моделирования и автоматизированного проектирования. Пакет также позволяет создать детали для предстоящей 3D печати.
Самые распространенные особенности SolidWorks:
1. Специальная библиотека с разнообразными стандартными компонентами и изделиями, содержащая детали с разным назначением и параметрами, которая позволяет быстро найти любой объект или воспользоваться стандартным компонентом как деталью для модифицирования.
2. Привязки. Это самая актуальная и интересная особенность программы, которая позволяет выполнять привязки прямо в модели.
3. Работа с разными уравнениями. В программе всю модель можно связать с помощью уравнений, вынесенных в отдельный созданный документ текстового формата. При смене одного элемента в объекте произойдет изменение в модели.
4. Автоматическое построение чертежа прямо с модели. Всего лишь за несколько кликов компьютерной мышью можно получить чертежи с модели.
5. Наличие возможности сшивания поверхностей. Это опция позволяет получить твердотельную модель, которая будет пригодной для воспроизведения на 3D принтере.[3]
Программы компьютерной графики и автоматизированного проектирования сегодня получили очень широкое распространение во многих сферах деятельности человека. Сейчас невозможно себе представить специалиста в области машиностроения проектирующего при помощи только карандаша, линейки, ватмана и калькулятора. Инженерное графическое образование, реализуемое без применения информационных технологий, не может считаться современным.
Список литературы
1. Компьютерная графика и геометрическое моделирование в машиностроении: учеб. пособ./А.А. Черепашков. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, Самара, 2008 . - 134 с.: ил.
2. Информационные технологии в профессиональной деятельности. Технические специальности: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Е.В.Михеева, О.И.Титова. — М.: Издательский центр «Академия», 2014. — 416 с.
3. Подробный обзор программы SolidWorks. - Режим доступа: https://junior3d.ru/article/solidworks. html
4. Математическое и имитационное моделирование при проектировании технологических процессов в машиностроении. // Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении. Сборник научных статей 5-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Курск, 2020. - С. 71-74.
5. Создание учебных моделей, оптически передающих аудиосигналы, при подготовке высококвалифицированных инженеров в вузах/ Карпович Э.В.// Образование и проблемы развития общества. 2018, № 1 (5). стр.36-43
6. Учебное моделирование как основа развития профессиональных навыков будущих инженеров/ Карпович Э.В.// Образование и проблемы развития общества. 2018, № 1 (5). стр.44-52
7. Профессиональное образование в технических вузах на основе модели университета 3.0 - подход цифровой экономики/ Кудрявцева С.С.// Образование и проблемы развития общества. 2018, № 1 (5). стр.53-63
8. Дополнительное образование как средство профилактики безнадзорности и правонарушений несовершеннолетних/ Муромов В. А.// Образование и проблемы развития общества. 2017, № 1 (3). стр.14-16
9. Ориентация на активные методы овладения знаниями/ Мутешко Н.С.// Образование и проблемы развития общества. 2017, № 1 (3). стр. 17-19
10. Модели инновационного обучения, необходимых для решения практических проблем/ Покрамова О.В.// Образование и проблемы развития общества. 2017, № 1 (3). стр.24-27
Gorokhova Irina, candidate of pedagogical Sciences, associate Professor
COLLEDGE GRK "Integral", Rossarol AND PLACE of COMPUTER GRAPHICS IN the
TRAINING of SPECIALIST IN mechanical ENGINEERING
This article describes the disciplines and software tools of computer graphics, which are used in the training of specialists in mechanical engineering technology in institutions of secondary vocational education.
Keywords: computer graphics, engineering graphics, software tools, mechanical engineering technologies.
