Наскрізне автоматизоване проектування одягу. Наскрізне проектування та підготовка виробництва у навчальному процесі Наскрізне проектування та підготовка виробництва у навчальному процесі

Сьогодні важко собі уявити конструкторську та технологічну підготовку виробництва без програмних засобів автоматизації. Повсюдне використання систем автоматизованого проектування дозволило по-новому поглянути процес проектування і виготовлення виробів. Найбільш наукомісткі галузі промисловості стали активними користувачами та прихильниками комп'ютерних технологій. Можливість моделювання майбутнього вигляду виробу, процесу виготовлення оснастки та відпрацювання технології переросла у потребу. Серед вітчизняних та зарубіжних розробок, яким під силу об'єднати різні напрями проектування та виробництва в єдиний, наскрізний технологічний процес, одне з провідних місць займає вітчизняна CAD/CAM/CAPP система ADEM, трудовий стаж якої у галузі автоматизації підготовки виробництва перевищує 20 років. Розробники продовжують виправдовувати надії вітчизняних та зарубіжних користувачів, розвиваючи пакет за такими напрямками, як ергономічність, функціональність та адаптивність.

Наскрізне проектування та підготовка виробництва у навчальному процесі.

При розробці системи Група компаній ADEM орієнтувалася не лише на необхідність автоматизації конструкторських та технологічних робіт на підприємствах промисловості, а й на підготовку кваліфікованого персоналу, здатного легко засвоїти сучасні засоби проектування. Тому ADEM поширюється і використовується не лише серед фахівців, які займаються реальним виробництвом, а й серед ВНЗ країни, середніх професійних навчальних закладів, коледжів, шкіл. Простота освоєння та експлуатації, а також комплексний підхід до питань автоматизації праці конструктора та технолога дозволяє студентам швидко та наочно уявити процес проектування з використанням сучасних засобів.

Але як можна максимально наблизити умови навчання програмного продукту до сучасних реалій промислового виробництва?

Один з методів - створення програмно-апаратних комплексів, які повинні окрім автоматизованого робочого місця конструктора, технолога, технолога-програміста на ЧПУ включати можливість безпосереднього виготовлення виробів спроектованих і підготовлених до виробництва в ADEM. Тому найкращим варіантом такої інтеграції для системного навчання буде наочна зв'язка Комп'ютер - CAD/CAM/CAPP система - навчальний верстат (універсальний або з ЧПУ).

Група компаній ADEM протягом кількох років працює з компаніями, що спеціалізуються в галузі виробництва та продажу малогабаритного обладнання. Розроблено спеціальні засоби підтримки такого обладнання, які успішно застосовують як при проектуванні верстатів, так і при подальшій роботі з цим обладнанням.

Одним із найуспішніших прикладів такої роботи є багаторічна співпраця розробників ADEM та спеціалістів компанії «Дидактичні системи»

ВАТ «ДіСіс» («Дідактичні системи») спеціалізується в основному в галузі розробки та виробництва навчального обладнання, методичних матеріалів для системи професійної освіти та системи підвищення кваліфікації фахівців, зайнятих у різних галузях промисловості.

Після вивчення ринку систем проектування та підготовки виробництва фахівцями «ДіСіс» було вирішено застосовувати систему CAD/CAM ADEM, оскільки вона підтримує наскрізний процес з єдиною конструкторсько-технологічною моделлю, що є важливим для успішної взаємодії конструкторів та технологів, а також інших фахівців підприємства. Використання методів наскрізного проектування дозволяє швидко та легко створювати креслення, документи, що описують сукупність процесів, а також значно скоротити терміни та підвищити якість технологічної підготовки виробництва.

При виборі програми вирішальний вплив справила надзвичайна легкість освоєння системи, продумана і довідка, вбудована у систему. Це виявилося важливо передусім тому, що ADEM планувалося застосовувати не тільки для проектування та виробництва власного обладнання, а й для подальшого навчання фахівців CAD/CAM/CAPP-технологій, ілюстрації процесу наскрізного проектування. Адже відомо, що застосовуючи CAD/CAM ADEM, конструктор і технолог працюють пліч-о-пліч, і створена конструктором об'ємна модель практично відразу переводиться в креслення та програми для ЧПУ, з урахуванням використовуваного на підприємстві обладнання та інструменту.

Рекомендованою реалізацією наскрізного процесу подібного рівня в навчальних закладах є постачання навчального класу у складі: малогабаритні настільні 3-х координатні фрезерні верстати та вітчизняна інтегрована CAD/CAM система ADEM, як система конструкторсько-технологічної підготовки виробництва та системи, що безпосередньо управляє даними верстатами. Передбачається робота кожних двох студентів на одному верстаті, таким чином виходять здвоєні місця, що складаються з двох комп'ютерів і одного верстата, приміщення класу вміщує 6 таких здвоєних місць і одне місце викладача, також оснащене комп'ютером із встановленою на ньому системою АДЕМ для своєчасної верифікації робіт учнів . При цьому в комплект, крім «заліза», CAD/CAM/CAPP системи входять і методичні матеріали з навчання студентів (викладачів, фахівців) зв'язці АРМ конструктора-технолога плюс верстат з ЧПУ.

За численними відгуками викладачів навчальних закладів, у яких такі проекти реалізовані (Волгоградський державний коледж управління та нових технологій, Коледж автоматизації та радіоелектроніки №27 (м.Москва), Чебоксарський професійний ліцей та ін.) такий клас більше схожий на дослідницьку лабораторію, ніж на звичне технічне приміщення.

Саме таке рішення демонструвалося на спільному стенді компаній АДЕМ та «ДіСіс» на останній виставці «Вертол-ЕКСПО» у м. Ростов-на-Дону. Експозиція включала спрощений варіант описаного вище класу: 2 робочі місця конструктора-технолога і 2 верстати (фрезерний і токарний).

Рис 1. Комплекс CAD/CAM технологій у навчанні викликав непідробний інтерес серед учасників виставки

Приклад практичної реалізації наскрізного процесу з CAD/CAM/CAPP ADEM у навчальному процесі

Ми неодноразово розповідали про застосування АДЕМ у школах, середніх професійних училищах, ВНЗ. Приклади дипломних і курсових робіт постійно поповнюються, що показово, оскільки серед учнів наскрізні технології з подальшим безпосереднім виготовленням користуються величезною популярністю і викликають зрозумілий інтерес. Одним із останніх наочних прикладів застосування програмно-апаратного комплексу для навчальних закладів на сьогоднішній день є цікава робота двох студентів коледжу автоматизації та радіоелектроніки з міста Москви Рожковим Олексієм та Івановим Олексієм під назвою «Проектування деталей зі складним контуром з використанням системи ADEM та виготовлення на верстатах з програмним управлінням». Метою її були: вивчення технології виготовлення деталей зі складними контурами на прикладі шахових фігур, отримання програм для верстатів з ЧПУ, а також виготовлення шахових фігур, з використанням обладнання та програмного забезпечення.

Геометричні моделі розроблялися безпосередньо у модулі CAD системи ADEM. Для складання технології обробки на верстаті з ЧПУ графічна модель не обов'язково повинна мати вигляд повністю оформленого креслення, так як для створення програми, що управляє, в модулі CAM системи ADEM потрібен тільки геометричний контур деталі. При цьому не потрібно будувати повний геометричний контур, достатньо зобразити половину контуру вище осі симетрії деталі.

Мал. 2. Ескіз деталі для токарної обробки

Після створення геометричної моделі виконувались додаткові геометричні побудови, за допомогою яких були призначені контури областей матеріалу заготівлі, що видаляються в процесі точення. Додаткові геометричні побудови, у свою чергу, визначаються передбачуваним маршрутом обробки, тобто описом того, які частини деталі, як і в якому порядку, будуть оброблятися.

Мал. 3. Ескіз деталі з заготівлею (область штрихування - обсяг припуска, що знімається)

Технологія обробки створюється у модулі CAM системи ADEM. Перед створенням технологічної моделі розробляється маршрут обробки фігури. Можливості системи ADEM дозволяють при створенні технології застосовувати найрізноманітніші послідовності дій у модулі CAM.

Мал. 4. Розрахунок траєкторії руху інструменту

За результатами розрахунку робочому полі модуля CAM відображається траєкторія переміщення інструменту і з'являється діалогове вікно з повідомленням про результати розрахунку. При правильному складанні технології у вікні з'являється повідомлення про успішне виконання розрахунків. Результат розрахунків – керуюча програми відразу ж передається на відповідне обладнання.

Мал. 5 Шахова фігура ферзь на токарному верстаті.

В результаті виконаної роботи були виготовлені шахові фігури на верстатах з ЧПУ токарною (тіла обертання – пішака, слон, ферзь, король) та фрезерною (кінь, окремі частини човна) груп лабораторії.

Мал. 6. Шахові фігури, виготовлені за допомогою зв'язки ADEM – навчальний верстат з ЧПУ. Робота студентів коледжу автоматизації та радіоелектроніки.

Таким чином, на прикладі цієї роботи ми побачили практичну реалізацію простої та ефективної ідеї поєднання методичних напрацювань орієнтованих на комплексне використання зв'язки CAD/CAM/CAPP система - верстат з ЧПУ та формування навичок роботи із сучасним програмним забезпеченням та обладнанням у студентів коледжів та ВНЗ.

У статті використано витяги з роботи Рожкова Олексія та Іванова Олексія (Коледжа автоматизації та радіоелектроніки)

Методика організації «наскрізного проектування» у AutoCAD з використанням ЛОЦМАН ПГС

1. Теорія

1.1. Що таке «наскрізне проектування»

Наскрізне проектування в даному контексті це: один з варіантів організації групової роботи з можливістю миттєвого оновлення графічних даних, що повторюються, на всіх кресленнях проекту. У цьому випадку будь-яким графічним матеріалам (у нашому випадку DWG файлам) може бути логічно надано статус «джерело даних» або «імпортер даних». Імпортер даних буде включати джерело даних. А простіше – до нього буде вставлено посилання на джерело даних.

Для прикладу: інженер генпланіст розробляє креслення комплекту ДП, на основі яких інженери мережевики розробляють плани прокладання зовнішніх мереж. «мережникам» необхідно знати становище проектованої будівлі, проїздів, тротуарів та існуючу топографічну ситуацію. Вони змушені чекати на «генпланіста» поки той закінчить формування свого креслення. У свою чергу, «генпланісту» для створення генплану потрібна топографія від «топографів» і контури будівель, що проектуються, від «архітекторів».

Завдання:знизити час очікування, підвищити оперативність взаємодії спеціалістів.

Методика наскрізного проектування дозволяє організувати зв'язок між усіма учасниками проектування на рівні графічного середовища через інструмент AutoCAD «Зовнішні посилання».

Інструмент AutoCAD «Зовнішні посилання» - дозволяє організувати зв'язок між двома та більш кресленнями. Тобто. я можу імпортувати (під цим поняттям тут і далі мається на увазі команда _attach , вона ж вставка зовнішнього посилання) у своє креслення фрагмент (після вставки ми можемо підрізати зовнішнє посилання - призначати кордон відображення) з будь-якого іншого креслення, який створив інший інженер, навіть якщо він редагує його зараз. При цьому фрагмент вставлений в моє креслення самостійно оновлюватиметься при зміні джерела даних. Більш того, якщо на даному фрагменті з'являться нові шари, які можуть мені не знадобитися, я буду інформований про це і вчасно зможу вимкнути їх відображення або перевизначити їх властивості (фільтр узгодження нових шарів, диспетчер шарів). Тобто. я постійно матиму актуальну інформацію одержувану від інших учасників проектування і можу приступити до роботи раніше, перш ніж вони закінчать своє креслення повністю, як тільки я побачу що даних для початку проектування достатньо.

Для прикладу: як по-старому - інженери «мережники» 5-7 чоловік змушені чекати «генпланіста» поки той закінчить креслення генплану. На деяких етапах вони «мережники» можуть брати у нього проміжні варіанти генплану і копіювати собі в креслення, починати роботу (при цьому копії зовсім не залежать від джерела). За будь-якої зміни в генплані вони змушені постійно оновлювати дані від генпланіста і замінювати їх у своїх кресленнях на нові. При цьому регулярно витрачаючи час на відділення «зерен від полови», муки на переведення від одного масштабу до іншого і т.д. Але результат за такої методики часто буває один. Дані беруться один раз і більше не оновлюються. І на певному етапі у ряду проектувальників є кілька версій тих самих даних, які починають розвиватися паралельно, в результаті призводячи до нестиковок частин проекту, які зазвичай виливаються втрату часу і виправленню креслень, в останній момент.

Отже, застосування методики «наскрізного проектування» дозволяє:

виключити появу нестиковок між окремими розділами проекту

тому що дозволяє в реальному часі відстежувати оновлення вихідних даних (за винятком роботи в непотрібному напрямку)

це виключає ручне оновлення вихідних даних (дані імпортуються один раз і оновлюються автоматично при зміні джерела)

За даної схеми можна мінімізувати людський фактор помилок, що виникають через недостатню поінформованість учасників проекту про перебіг процесу.

1.2. Процес «наскрізного проектування» висуває певні вимоги до навичок та стилю роботи у програмі AutoCAD, а також до версії самого програмного продукту.

Навички:

Проектувальники повинні вміти:

працювати з диспетчером властивостей шарів.

працювати з диспетчером конфігурацій верств.

користуватися набором команд для об'єктів "зовнішнє посилання".

Стиль:

проектувальник повинен групувати всі об'єкти за шарами створюючи «логістику», що задовольняє потреби фахівців суміжників, забезпечуючи можливість перевизначення властивостей шарів.

Група проектувальників повинна мати єдиний синтаксис іменування шарів. (Тобто логічніше називати основні осі будівлі як «Осі основні» а не «Головні осі». Тому, в переліку шарів, сортованому за абеткою, «Головні осі» виявляться поряд з будь-яким шаром, що починається на букву «Г *», але не поруч із шаром «Осі проміжні» та «Осі додаткові»).

Версія:

версія формату креслення-джерела не може бути пізнішою, ніж версія креслення, до якого імпортують дані.

2. Практичний приклад (відео)

Нижче представлено відео, що описує весь процес організації «наскрізного проектування». Зрозуміло, що над кожним кресленням (комплектом) працює окремий фахівець. Тобто весь процес при правильному підході сміливо можна назвати автоматизованим груповим проектуванням.

3. Практичний приклад (у скріншотах)

На умовному - практичному прикладі хочу показати, як організується описана вище концепція. Як середовище зберігання проектних даних, для зручності, виступатиме Лоцман ПГС, але це також може бути і звичайна папка на мережному диску.

Учасники проектування:

Архітектор-будівельник,

Генпланіст,

Інженер ОВІК,

Інженер ТГВ,

Інженер електрик.

3.1. Вихідні дані

ГІП публікує вихідні дані в однойменній папці. Як вихідні дані, в прикладі, виступатиме топографічна зйомка.

Скріншот. 1. Дерево проекту (у програмі Лоцман ПГС)

3.2. Розділ АС

Першим процес проектування включається проектувальник АС. На основі виданого завдання від ГІПу, або попередніх проектних напрацювань. У цьому прикладі не відіграє ролі, як формі завдання надходить даному учаснику проектування. Проектувальник розробляє комплект АС, до складу якого входять поверхові плани, фасади, розрізи, вузли тощо. Він працює у папці «1 АС», розташованій у кореневій директорії проекту.

Іншим учасникам проектування розвиваються у напрямі генерального плану і зовнішніх мереж з усього комплекту АС необхідний лише план першого поверху і план підземної частини (якщо у зміни є різниці – яких у прикладі немає). Тобто. креслення виступить джерелом даних для низки дочірніх креслень.

Скріншот. 2. У налаштуваннях креслення важливо виставити правильний параметр одиниці креслення, на будівельних кресленнях цього комплекту це зазвичай міліметри (Меню: «Формат >

Скріншот. 3. Простір AutoCAD. Справа приклад план першого поверху комплекту АС. Ліворуч шари використовуються в кресленні.

3.3. Розділ ДП

Паралельно до процесу проектування може включатися генпланіст. Він працює у папці «2 ДП», розташованій у кореневій директорії проекту. Його креслення буде імпортером даних: топографії (вихідні дані) та плану першого поверху (комплект АС).

Скріншот. 4. У налаштуваннях креслення важливо виставити правильний параметр одиниці креслення, на кресленнях генеральних планів це зазвичай метри (Меню: «Формат > одиниці» чи команда _UNITS)

Обидва креслення (топографія та план першого поверху) підключаються через інструмент вставки зовнішніх посилань (Меню: «Вставка > Посилання на DWG» або команда _attach), але перш ми повинні дізнатися про шляхи до файлів, в програмі ЛОЦМАН ПГС це робиться таким чином:

Скріншот. 5. Вікно панелі файлів проекту ЛОЦМАН ПГС – аналог провідника Windows.

Особливість організації проектування з використанням ЛОЦМАН ПГС полягають у тому, що центральним сховищем файлів є база даних на віддаленому сервері, що синхронізується з локальною папкою, в якій створюється копія каталогів проекту. Відмінність від системи коли всі учасники проектування працюють на спільному мережевому диску лише тому, що ЛОЦМАН ПГС виступає засобом синхронізації між користувачами і сервером.

Скріншот. 6.1. Вікно вставки зовнішнього топографічного посилання. Крапка вставки залишається 0,0,0. Т.к. за правилами (де-факто) координати на хрестах топографії повинні співпадати з координатами AutoCAD.

Зверніть увагу, що оскільки на обох кресленнях були виставлені вірні одиниці креслення (_UNITS).

Скріншот. 7. Топографія та план першого поверху поєднані на аркуші генерального плану.

Скріншот. 8. Змінюємо колір та товщину відображення шару з топографією. Таким чином ми перевизначаємо властивості об'єктів, у яких виставлений атрибут «По Шарку» для кольору та товщини ліній. (У нашому прикладі у файлі з топографією саме так)

Скріншот. 9. Заморожуємо непотрібні шари (показані два різні способи, через меню стрічки – зліва та через головне меню – праворуч)

Заморожуємо шари (просто клацаючи об'єктом на кресленні):

Осі проміжні

Розміри додаткові

Розміри проміжні

Стіни несучі

Стіни самонесучі

Залишаємо шари:

Осі головні

Розміри головні

Стіни зовнішні

Скріншот. 10. Створення конфігурації шарів (два різних способи, через меню стрічки – ліворуч і через головне меню – праворуч)

3.4. Розділ НВК (аналогічно інші зовнішні мережі)

За генпланістом у процес проектування може включатися фахівець із зовнішніх мереж водопроводу та каналізації. Він працює у папку «3 НВК», розташованій у кореневій директорії проекту. Його креслення буде імпортером даних: із генерального плану.

Повторюємо процедуру Скріншот. 4, копіюємо шлях до файлу генерального плану, аналогічно Скріншот. 5. Вставляємо файл генерального плану аналогічно Скріншот. 6. Крапка вставки залишається 0,0,0. Т.к. за правилами координати на хрестах генерального плану повинні збігатися з координатами AutoCAD.

Скріншот. 11. Спостерігається така картина.

Скріншот. 12. Застосовуємо конфігурації шарів (на скріншоті показано як це робиться через меню стрічки. Через головне меню: «Формат > Диспетчер конфігурацій шарів» виходить аналогічно.)

Скріншот. 13. Після застосування змін шарів - спостерігається наступна картина.

Далі в окремому шарі виконується промальовування цієї мережі комунікації (у прикладі це водопостачання зовнішні мережі). У прикладі я не використовував якихось спеціальних типів ліній, але ви можете застосовувати спеціальні типи ліній: - в -, - кн - та інші. Можна створити їх самостійно або використовувати готові.

Скріншот. 14. Приблизно так виглядає результат. Але за правилами виконання креслень зовнішніх комунікація ми маємо відобразити тонкою лінією та інші проектовані комунікації.

Тому підключаємо до креслення файл "Зведений план мереж.dwg", який у нашому прикладі лежатиме в папці "2 ГП" проекту

Скріншот. 15. Вставляємо "Зведений план мереж.dwg" аналогічно як це зроблено на Скріншоті. 6. Крапка вставки залишається 0,0,0. Т.к. при дотриманні всіма учасниками проекту жорсткої координатної прив'язки, при вставці щодо нульової точки об'єкти, що вставляються, приймуть правильне положення.

Поки файл "Зведений план мереж.dwg" порожній, але незабаром він наповниться посиланнями на інші файли проекту і триматиме нас в курсі змін у суміжних мережах, виконуючи координаційну роль.

3.5. Зведений план мереж

Після створення файлів із мережами. Інженер, якому доручено збирати зведений план мереж, підключає до файлу «Зведений план мереж» кожен із креслень планів з мережами. Тобто. у цьому випадку повторює процедуру, описану на Скріншоті. 6, для файлів:

Водопостачання зовнішні мережі.

Каналізація зовнішні мережі.

Газопровід зовнішні мережі.

Зовнішнє освітлення.

Після вставки файл зведеного плану зовнішніх посилань на вище представлені файли, у кожному файлі з мережами з'являються суміжні мережі. При цьому може з'явитися повідомлення:

Але це не помилка, а лише свідчення того, що файл з нашою конкретною мережею вже присутній (як зовнішній посилання) у файлі зведеного плану мереж і це добре.

Скріншот. 16. Так виглядатимуть плани мереж комплектів: НВК, ДСП, ЕН.

Тепер залишається змінити у властивостях шару товщину лінії суміжних мереж (робимо їх тонкими), а товщину проектованої мережі зробити вище (товщі). На скріншотах 17, 18, 19, 20. Наведено приклади – як виглядатимуть плани комплектів НВК, ГСН, ЕН, після налаштування шарів.

Скріншоти 17, 18, 19, 20

3.6. Узгодження шарів

Узгодження шарів це інструмент AutoCAD, який триматиме в курсі всіх змін у шарах креслень вставлених як зовнішні посилання. Приклад: Якщо генпланіст створить у кресленні генерального плану нові верстви, наприклад: вимощення, доріжки тощо. Інженери, що проектують зовнішні мережі, будуть миттєво інформовані про зміни після того, як генпланіст збереже своє креслення (і збереже зміни на сервер, у разі при роботі з ЛОЦМАН ПГС). Вони побачать їх у диспетчері властивостей шарів, у фільтрі "Неузгоджені нові шари". Щоб узгодити шар (тобто видалити з фільтра неузгоджених нових шарів), достатньо правою кнопкою виділити шар і вибрати «узгодження шару».

Для того, щоб AutoCAD відстежував зміну в шарах файлів зовнішніх посилань, потрібно певним чином налаштувати параметри шарів. Як на скріншоті 21.

Скріншот. 21. Налаштування параметрів шарів. Виставляємо галочки на пунктах: оцінювати нові шари, додані до креслення. Повідомляти про наявність нових шарів (у цьому пункті виставляємо події, при яких програма сповіщатиме нас про появу неузгоджених шарів) [Наприклад, подія «Вставити/Перезавантажити зовнішні посилання» - повідомлятиме про появу нових шарів при оновленні зовнішнього посилання. Нижче на скріншоті 22.]

Скріншот. 22. Повідомлення про новий шар завантажений з креслення файлу посилання

І багато хто може поставити питання, чим корисна програма ЛОЦМАН ПГС при організації наскрізного проектування.

При кожному збереженні вихідного креслення зовнішнього посилання вискакує повідомлення (див. скріншот 22), а зовнішніх посилань у кресленні накопичується до 5 і більше одиниць. І постійна поява цього повідомлення суто психологічно з часом призводить до того, що воно починає відволікати від роботи та дратувати.

При використанні ЛОЦМАН ПГС, перш ніж оновити локальні копії вихідних файлів, ми побачимо значок в панелі файлів. Що вихідний файл оновлений (на сервері) і потребує оновлення локальна копія (з якою працює AutoCAD), тобто ми самі можемо ініціалізувати процедуру оновлення скоротити дрібні порції оновленої інформації, завантажуючи оновлення, допустимо не частіше разу на годину. Що додасть розміреності у процес проектування.

У базі даних зберігаються усі версії файлів. Що спрощує відкат та підвищує надійність зберігання інформації. Крім того, ми можемо відстежити всю історію операцій з файлом. Наприклад, дізнатися хто останній відкрив, редагував та зберігав файл.

3.7. Підводні камені

Потрібна певна кваліфікація роботи з графічною програмою AutoCAD.

Передавати частини проекту у сторонні організації зручно через інструмент публікації (команда ФОРМКОМПЛЕКТ)

3.8. Технічні сторони

При цьому методі організації роботи:

Зменшується розмір файлів креслення з допомогою заміни фізичного дублювання графічної інформації - логічним.

Передавати частини проекту сторонні організації зручно через інструмент публікації (команда ФОРМКОМПЛЕКТ).

Одним із основних завдань програми уряду РФ «Розвиток освіти на 2013-2020 роки» є модернізація освітніх стандартів та методик професійної підготовки фахівців. Розвиток педагогічних технологій мають бути спрямовані на інтеграцію дисциплін та результативність кожного ступеня освітнього процесу. Вирішення поставленої задачі можливе при використанні технології наскрізного проектування, т.к. однією з умов її реалізації є інтеграція дисциплін. Поставлені завдання вказує на те, що наукові та методичні розробки щодо наскрізного проектування є актуальними. Особливо це стосується методики та теорії міждисциплінарної інтеграції у проектуванні безперервного освітнього процесу середньої та вищої школи.

p align="justify"> Метод наскрізного проектування заснований на принципі фундаментальності та професійної спрямованості, шляхом інтеграції природних і спеціальних дисциплін - система дій, яка дає можливість викладачеві формувати методику навчання.

Можна з упевненістю стверджувати, що освоєння курсу загальної фізики майбутніми інженерами є тим фундаментом, який дозволить їм не лише успішно освоїти загальнотехнічні та спеціальні дисципліни, а й оволодіти одним із основних видів діяльності для фахівця цього напряму підготовки – проектною діяльністю.

Як показує аналіз науково-педагогічної літератури, ряд авторів виділяє такі етапи проектування, як «графічне моделювання об'єкта проектування», «складання принципових та розрахункових схем», «розробка конструктивних рішень виробу та (або) його складових частин». Порівнюючи основні етапи вирішення завдань з фізики, можна стверджувати, що дії зі складання графічної та фізичної моделі ситуації, виявлення змін, що відбуваються з об'єктом дослідження, вибір та обґрунтування законів та теорій для її опису, подібні до етапів проектувальної діяльності.

Організація процесу підготовки інженера за методом наскрізного проектування об'єктів професійної діяльності дозволяє значно підвищити зацікавленість студентів під час навчання фізики, зумовлену чітким розумінням необхідності та значущості фізичних знань у майбутній професійній діяльності.

Проведені нами раніше дослідження довели актуальність використання методу проекту для підготовки конкурентоспроможних фахівців. Сформовано, випробувано та впроваджено у навчальний процес організаційно-педагогічна модель професійно значущих проектів для молодших курсів за напрямом бакалаврат. Показано, що для успішного використання цього методу є орієнтація навчального процесу на формування навичок проектної діяльності та активну співпрацю з викладачами спеціальних курсів дисциплін, тобто встановлення міждисциплінарних зв'язків фізики із загальнотехнічними та спеціальними дисциплінами.

Розроблено, випробувано та впроваджено в систему підготовки професійно значущі інтерактивні проекти загальноосвітніх курсів фізики для організації наскрізного проектування з метою ознайомлення з фундаментальними дослідженнями, з новітніми інноваційними розробками та технологіями, встановлення міждисциплінарних зв'язків фізики із загальнотехнічними та спеціальними.

На будівельному факультеті ІРНІТУ багато спеціальностей пов'язані з водними технологіями. З перших курсів ми проводимо навчання студентів молодших курсів проектної діяльності. Теми проектів першокурсників ми пов'язуємо з технологіями водопостачання та водовідведення.

Впровадження цього методу у навчальний процес дозволить студентам успішно справлятися з курсовими та дипломними проектами, стимулює процес професійного розвитку, саморозвитку та творчої активності. Теми з проектної діяльності першого етапу узгоджуються з кафедрами, що дозволяє встановлювати міждисциплінарні зв'язки фізики із загальнотехнічними та спеціальними дисциплінами, тим самим забезпечується професійно спрямоване навчання за методом наскрізного проектування.

Як правило, заключні теми щодо проекту пов'язані з реально існуючими об'єктами, внаслідок чого знання, набуті щодо курсу фізики, будуть використовуватися в подальшій професійній діяльності.

Таким чином, було розроблено професійно-значущі проекти загальноосвітніх курсів університету та включено до системи підготовки для організації наскрізного проектування школа – вуз з метою ознайомлення з фундаментальними дослідженнями, новітніми інноваційними розробками та технологіями, встановленням міждисциплінарних зв'язків фізики із загальнотехнічними та спеціальними дисциплінами.

Доцільно розпочинати наскрізне проектування серед учнів шкіл з метою залучення талановитих випускників для вступу до вишу, де вони зможуть продовжити свою проектну діяльність щодо спеціальних дисциплін.

Автори розробок із проектування пропонують починати його з першого курсу навчання. Актуально це буде другий семестр першого року навчання, коли студенти вже ознайомляться з дисциплінами, предметами, викладачами та самою методикою проведення занять у вищій школі та можуть усвідомити роль наскрізного проектування у процесі їхнього навчання.

В ІРНІТУ фізика починається з першого семестру. Звичайно, організувати наскрізне проектування з першого місяця навчання складно, мало хто визначиться зі своєю майбутньою спеціалізацією, т.к. за фахом їх розподіляють на 2-му курсі навчання. Ось тоді вже можна говорити про курсове та дипломне проектування та вводити наскрізне проектування. Ми вважаємо, починати наскрізне проектування треба з проектної діяльності в прикладних дослідженнях фізичних законів або з інших тем, ближчих до технічних спеціальностей, що ми робимо вже протягом десяти років.

Якщо у перші місяці навчання студентів вузу організувати на розвиток проектної діяльності з прикладної фізики, то завдання наскрізного проектування успішніше вирішуватиметься.

Розпочато роботу з наскрізного проектування зі студентами інституту «Архітектури та будівництва» з прикладної фізики.

Нами розроблено, випробувано та організовано перший етап (мотиваційний) професійно спрямованого навчання фізики за методом наскрізного проектування об'єктів професійної діяльності, в результаті якого:

створюються умови саморозвитку творчої активності студентів;
формуються професійні компетенції;
вибудовуються взаємини між викладачами суміжних дисциплін;
зростає потреба до професійного розвитку;
осмислюється необхідність вивчення фізики на вирішення майбутніх професійних завдань;
студент освоює етапи проектної діяльності.

Бібліографічне посилання

Шишелова Т.І., Коновалов Н.П., Баженова Т.К., Коновалов П.М., Павлова Т.О. ОРГАНІЗАЦІЯ НАДКРИТНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ОБ'ЄКТІВ ПРОФЕСІЙНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ НА КАФЕДРІ ФІЗИКИ ІРНІТУ // Міжнародний журнал експериментальної освіти. - 2016. - № 12-1. - С. 87-88;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=10802 (дата звернення: 04.01.2020). Пропонуємо до вашої уваги журнали, що видаються у видавництві «Академія Природознавства»

Створення інформаційної системи будь-якого рівня складності проходить кілька основних етапів: постановка задачі, підготовка технічного завдання, розробка інформаційної структури та бази даних, створення прототипу програми, коригування технічного завдання, створення готового докладання, підготовка та розробка нових версій. Для вирішення завдань, що виникають на кожному з цих етапів, створено спеціалізовані інструменти, які допомагають розробникам мінімізувати тимчасові витрати та зменшити кількість помилок. Однак при переході від одного етапу до іншого виникає проблема спадкоємності та інтеграції спеціалізованих засобів, що використовуються при розробці програми: вимоги аналітиків необхідно передати розробникам бази даних, готову базу передати для розробки інтерфейсу користувача, після отримання зауважень замовника до прототипу програми зробити коригування технічного завдання. При цьому необхідно уникнути тотальної ситуації всієї системи. У розроблених раніше системах автоматизації ці проблеми вирішувалися лише частково.

Підходи до проектування додатків у пропонованих системах автоматизації проектування та розробки додатків можна неформально поділити на два типи, що умовно називаються: "до і від" і "від і до".

Перший підхід пропагується розробниками білдерів та "легких" CASE засобів і передбачає, що інструментарій CASE використовується тільки для проектування - ("до") створення бази даних, а розробка програми здійснюється ("від" готової бази) за допомогою білдерів, які мають власні кошти реверсінженірингу моделі даних, бібліотеками класів та багатьма іншими інструментами. Основним недоліком цього підходу є розірваність технологічного процесу, в результаті чого модель даних, що використовується білдером, значно бідніша за модель, розроблену аналітиком з використанням інструментів CASE або вручну. Додаткову інформацію аналітик змушений передавати неформальними засобами ("голосом"). Крім того, в процесі розробки програми часто виявлялося, що стандартні бібліотеки класів, що використовуються білдером, недостатні для розробки повнофункціонального застосування і кожному програмісту доводилося по-своєму нарощувати функціональність, що призводило до "клаптемного" інтерфейсу. В результаті, незважаючи на наявність зручного інструментарію у аналітиків та програмістів, його використання не призводить до поліпшення якості системи, ні до прискорення розробки.

Другий підхід, реалізований у так званих "важких" CASE засобах, наприклад, у Tau UML Suite, передбачає, що CASE підтримує розробку "від" аналізу "до" конструювання логічної моделі даних та логічної моделі програми, на основі яких створюється база даних та здійснюється автоматичне створення програмного коду. Tau UML Suite надає користувачеві чудовий інструментарій для проектування програми:

 діаграми змісту екранних форм (FCD - Form Contence Diagram), які дозволяють описати структуру та (значною мірою) функціональність складних екранних форм (призначених для роботи з кількома таблицями);

 діаграми структурних схем (SCD - Structure Charts Diagram), які дозволяють описати алгоритми програмних модулів та методи роботи з екранними формами (у рамках структурного підходу робота з екранними формами елегантно здійснюється за допомогою так званих "зумовлених модулів");

 діаграми послідовності екранних форм (FSD – Form Sequence Diagram), які задають загальну структуру програми. а також пов'язують форми та алгоритми (методи).

Головний недолік цього підходу полягає в тому, що ідеологія проектування не враховує реальних потреб проектувальника, який повинен розробити інформаційну систему зі стандартним інтерфейсом, оскільки замовнику потрібна система з легкими для освоєння робочими місцями. Проектувальнику необхідні засоби побудови логічної моделі стандартного інтерфейсу, а не повної моделі всіх елементів інтерфейсу. Детальне проектування кожної екранної форми (засобами FCD або в білдері) при створенні стандартного інтерфейсу є не тільки нудною, але й шкідливою роботою, а "унікальні" робочі місця, як правило, нечисленні, їх набагато швидше і простіше створювати на основі типового робочого місця , а не "з чистого листа". Крім того, витрати на придбання та освоєння "важкого" CASE окупаються тільки при створенні досить великих систем або при "потоковому" виробництві, багато можливостей, що надаються продуктами цього класу, не такі вже необхідні для створення невеликої системи розробниками, які добре знають предметну область або відтворення існуючої системи на іншій платформі.

Компанія DataX/FLORIN поставила перед собою завдання розробки технології проектування, яка б забезпечувала автоматичне перенесення даних при переході від одного етапу розробки інформаційної системи до іншого, дозволяла б створювати сучасні інформаційні системи зі стандартизованим інтерфейсом користувача в стислі терміни і підтримувала б повний життєвий цикл програми. Така технологія була розроблена та отримала назву "технології наскрізного проектування". Вона дозволяє пов'язати докупи всі етапи побудови інформаційної системи, починаючи від постановки завдання і закінчуючи створенням паперової документації. Використання цієї технології дозволяє відмовитися від ручної роботи з кодування бази та програмних інтерфейсів, дає можливість вносити зміни на будь-якому рівні реалізації та в результаті дає замовнику не тільки готову систему, але й засоби її подальшого розвитку та супроводу. Для реалізації технології наскрізного проектування було створено сімейство програмних продуктів GRINDERY, за допомогою яких подолано технологічний розрив між CASE-засобами та засобами програмування інтерфейсів. Використання програмних продуктів сімейства GRINDERY дозволяє проводити логічне проектування програми одночасно з розробкою логічної структури бази даних у середовищі Telelogic Tau UML Suite, потім здійснювати автоматичну генерацію програмного коду будь-якою мовою програмування, що підтримується сімейством GRINDERYTM. Завдання та зміна керуючих параметрів кодогенерації (атрибутів), а також управління правами доступу та версіями проекту здійснюється за допомогою механізмів відповідного CASE-інструменту. Для кодогенератора GRINDERYTM розроблено шаблони, призначені для створення типового інтерфейсу програми. У додатку з типовим інтерфейсом кожної предметної таблиці бази даних створюється робоче місце, що дозволяє виконувати основні операції з даними (INSERT, UPDATE, DELETE, QBE), які у цій таблиці. Робоче місце, створене для предметної таблиці, дозволяє працювати як з головної, але й іншими ( " допоміжними " даного робочого місця) таблицями бази даних. Конкретний вигляд екранних форм та функціональні можливості програми залежать від встановлених значень атрибутів. З їхньою допомогою можна задати, наприклад, спосіб представлення конкретного поля, заголовки форм і полів, необхідність представлення записів з таблиць-нащадків та таблиць-партнерів, режим доступу до таблиць-словників. Набір атрибутів для кожної таблиці та її полів визначається один раз і використовується для всіх форм, в яких доступна дана таблиця або її поля. Введення та редагування атрибутів здійснюється або з графічного інтерфейсу GRINDERY GrabberTM, або через графічний інтерфейс Telelogic Tau UML Suite TM. Розробник у будь-який момент може вручну внести зміни до згенерованого кодогенератором програмного коду програми.
Таким чином, розроблена фірмою DataX/FLORIN технологія наскрізного програмування та створені для її реалізації програмні продукти дозволяють вирішити задачу автоматизації проектування програми від етапу аналізу до повної генерації коду програми зі стандартизованим інтерфейсом користувача.

1. А.В.Вишнеков, Е.М.Іванова, І.Є.Сафонова, Комплексна система підтримки прийняття проектних та управлінських рішень у системі автоматизованого інтегрованого виробництва високотехнологічних виробів, матеріали I всеросійської конференції «Інновації, якість, освіта», М.М. : МІЕМ, 2003р.
2. Вишнеков А.В., Методи прийняття проектних рішень у CAD/CAM/CAE системах електронної техніки (у двох частинах), М: МІЕМ, 2000р/

3. Деньдобренко Б.Н., Маніка А.С., Автоматизація конструювання РЕА, М.: Вища школа, 1980р.

4. Ключєв А.О., Постніков Н.П., Технологія наскрізного проектування інформаційно-керівних систем, Тези доповідей ХХХ науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу, Санкт-Пітерсбурзький Державний інститут точної механіки та оптики, СПб: 1999р. (http://www.florin.ru/win/articles/alma_ata.html)

5. Норенков І.П., Кузьмік П., Інформаційна підтримка наукомістких виробів. CALS - технології, ISBN 5-7038-1962-8, 2002р.

6. Маліньяк Л. Подальше розширення функціональних можливостей САПР // Електроніка, 1991р., том 64, № 5.

7. Ган Л. Інструментальні засоби автоматизації проектування, що забезпечують паралельну роботу над проектами // Електроніка, 1990, том 38 №7, с. 58-61.

8. А. Мазурін, Тенденції розвитку Unigraphics у 2001 році, журналу «САПР та графіка», №12, 2000р (http://www.sapr.ru/Article.asp?id=671)

9.http://www.spb.sterling.ru/unigraphics/ug/cad/index.htm
10. Смирнов А. В., Юсупов Р. М. Технологія паралельного проектування: основні принципи та проблеми впровадження, Автоматизація проектування, №2, 1997 (http://www.osp.ru/ap/1997/02/50.htm )

11. Невін J.L., Whithey D.E. Concurrent Design of Products and Processes. - McGraw-Hill, New York, 1989р.

12. Р.П.Кіршенбаум, А.Р.Нагаєв, П.А.Пальянов, В.П.Фрайштетер, Д.В.Мариненков Інформаційні технології при проектуванні облаштування нафтових та газових родовищ, (ВАТ "Гі-протюменнафтогаз", Тюмень , 1998р.

13. Ishi K., Goel A., Adler R.E., A Model Simultaneous Engineering Design - Artificial Intelligence in Design / Ed. by J.S.Gero, N-Y: Springer, 1989, р483-501.
14. Розрахунок конструкцій у MSC/NASTRAN for Windows http://www.dmk.ru/compold.php?n=NA==

15.http://www.nastran.com
16.http://www.ansys.com
17.http://www.cad.ru/cgi-bin/forum.pl?theme=762&reply_id=4328&start_id=
18.http://www.ibm.com/ru/catia
19.http://www.solidworks.ru
20. CAD Solutions - рішення інженерних завдань у галузі машинобудування http://cadsolutions.narod.ru/Pages/CadCamCae/UGNX.htm
21. С. Мар'їн, Що таке Unigraphics., Журнал САПР та графіка, № 7, 2000р.

22. Є. Карташева, Інтегровані технології SDRC, журнал Відкриті системи №5, 1997р., Стор. 72-77.

23. Math. Models made in CAD/CAM System Pro/Engineer, http://ws22.mech.unn.runnet.ru/CADCAM/ProEngineer/GAZ/J1.html
24. Системи автоматизованого проектування: Ілюстрований словник., Під ред. І.П. Норенкова., М: Вища школа, 1986.

25.http://arkty.itsoft.ru/edu/control/cada0b.htm
26. http://www.iatp.am/vahanyan/systech/v.htm

В якості альтернативи традиційним методикам проектування одягу давно пропонуються так звані точні (інженерні) методи, зокрема метод об'ємного проектування виробу на манекені з подальшим отриманням розгорток деталей в чебишевській мережі. В даний час він може бути успішно реалізований технічно з використанням засобів інтерактивної тривимірної (3D) комп'ютерної графіки. Проте, цей підхід до проектування ще довго матиме обмежене застосування через труднощі математичного моделювання властивостей матеріалів. Ці труднощі особливо великі під час проектування теплозахисного одягу з композиційних матеріалів. Тому застосування тривимірного проектування одягу нині використовується лише одягу гладких форм . Отримані розгортки у разі вимагають доопрацювання засобами традиційного площинного конструювання. Якщо алгоритми розв'язання прямої задачі - отримання розгортки поверхні за її тривимірною моделлю - в принципі відомі, то зворотне завдання - здобуття тривимірної моделі за наявною розгорткою з тканини - в даний час не вирішується. Ця обставина також не дозволяє повною мірою реалізувати переваги об'ємного проектування, відомі нам в інших галузях застосування САПР. Іншим шляхом часткової формалізації переходу від ескізу до конструкції лекал може бути комбінаторний синтез технічного ескізу моделі одягу з типових елементів графічної інформації, які є ключем для пошуку в базі даних відповідних елементів креслення конструкції . Поняття «комбінаторика» спочатку пов'язане з розділом математики, що вивчає питання розміщення та взаємного розташування кінцевої множини об'єктів довільної природи у складі якогось цілого. Наочним прикладом докладання законів комбінаторики до проектування різних технічних об'єктів є агрегатування (модульне проектування), яке полягає у створенні різних виробів шляхом їх компонування (складання) з обмеженого числа стандартних або уніфікованих деталей і вузлів, що мають геометричну та функціональну взаємозамінність.

Технічний ескіз, що використовується в процесі проектування поряд з творчим, є лінійним або, рідше, лінійно-колористичним зображенням виробу на фігурі потенційного споживача - у певному масштабі, у двох-чотирьох ортогональних проекціях: спереду, ззаду, праворуч і зліва (для складних асиметричних) моделей). Даний вид ескізу характеризується чіткою та однозначною передачею пропорцій фігури людини, розмірів та взаємного розташування всіх елементів конструктивного та декоративного оформлення моделі. У технічному ескізі в ємній і наочній формі міститься інформація про конструкцію, матеріали і плановану технологію виготовлення моделі: якоюсь мірою він виступає аналогом складального креслення виробу в машинобудуванні.

Відповідно до принципів комбінаторного формоутворення, технічний ескіз може бути розглянутий як складна ієрархічна система спеціальних графічних знаків (символів), з яких складається опис зовнішнього вигляду моделі. Таким чином, він може бути покладений в основу універсальної графічної мови, за допомогою якого об'єкт проектування описується в інтегрованому САПР одягу. Для зв'язку технічного ескізу, що інтерактивно формується, з кресленням конструкції виробу пропонується створити єдину (інтегровану) базу даних, що містить узгоджені між собою структурні елементи ескізу і конструкції виробу. Інтегрована база даних повинна включати довідники типових рішень елементів графічних образів «Ескіз» і «Чертеж конструкції», а також інформацію про їх відповідність один одному.

Типові рішення з довідників можуть бути як вихідними «цеглинками» для комбінаторного синтезу нових моделей в інтерактивному режимі, так і аналогами (прототипами) при розробці оригінальних рішень елементів. Очевидно, для формування ескізу з типових елементів, які мають повної взаємозамінністю, можливе автоматичне отримання креслень конструкції нових моделей. В інших випадках при формуванні за ескізом креслення конструкції виробу необхідні додаткові запити до конструктора та (або) наступна «доведення» одержуваних конструкцій звичайними засобами конструкторської підсистеми. Запропонований підхід вимагає значного доопрацювання в плані уточнення методів подання в базі даних інформації про типові елементи ескізу та конструкції та зв'язків між ними. Поки що не вирішеним залишається питання, хто, де і як розроблятиме довідники для різного асортименту з урахуванням моди, що швидко змінюється. У той же час подібна форма подання інформації про типові (або аналогові) проектні рішення може мати значні переваги в порівнянні з традиційно застосовуваною у швейних САПР структурою запису «Модель (група лекал) - Лекало». По-перше, вона має більшу гнучкість за рахунок більш глибокої структуризації (до рівня зрізів і ділянок зрізів), отже, на основі одного й того ж числа типових проектних рішень можна отримати набагато більше похідних. По-друге, такий запис більш інтелектуальний, оскільки містить у собі інформацію не тільки про наявність тих чи інших елементів у складі цілого, але і про їх взаємозв'язки та розташування один щодо одного. Дослідження нових підходів до проектування одягу показує їх велику ефективність проти традиційним процесом площинного конструювання для низки окремих випадків проектування, але меншу універсальність. Кожен з них має свої переваги та недоліки, що обмежують сферу застосування даного підходу (методу).

Оптимальним способом вирішення цієї проблеми може стати створення інтегрованої багатофункціональної конструкторської підсистеми, що реалізує найбільш перспективні напрями автоматизації традиційного підходу до проектування лекал, і нові перспективні методи наскрізного проектування. У цьому питання вибору однієї з альтернативних шляхів вирішення проектних завдань може вирішуватися або лише на рівні визначення зміни підсистеми за її встановлення, або у процесі проектування. У разі інтерактивний вибір оптимального маршруту проектування є компонентом інформаційної технології наскрізного проектування одягу. p align="justify"> Важливим аспектом створення інтегрованої конструкторської підсистеми є також наявність у ній розвиненої інформаційної бази, що забезпечує виконання основних проектних процедур без звернення конструктора до додаткових джерел інформації: проектно-конструкторської, нормативно-довідкової та іншої документації, представленої на папері.