В статье представлен опыт Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева по внедрению сквозного цифрового проектирования и приведен пример успешной реализации при выполнении научно-исследовательской работы молодежным коллективом.

сквозное цифровое проектирование

управление проектами

обучение

новые технологий

1. Управление проектами: Основы профессиональных знаний, Национальные требования к компетентности специалистов. – М.: ЗАО «Проектная практика», 2010. -256 с.

2. CAE – технологии в 2012 году: обзор достижений и анализ рынка. CAD/CAM/CAE Observer #4 (80) / 2013

3. Кулагин А.Л., Гончаров К.О., Тумасов А.В., Орлов Л.Н. Исследование свойств пассивной безопасности пространственного каркаса рамы спортивного автомобиля класса «ФОРМУЛА СТУДЕНТ» Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 94.

4. Тумасов А.В., Грошев А.М., Костин С.Ю., Саунин М.И., Трусов Ю.П., Дыгало В.Г. Исследование свойств активной безопасности транспортных средств методом имитационного моделирования. Журнал Автомобильных Инженеров. 2011. № 2. С. 34.

5. Орлов Л.Н., Тумасов А.В., Герасин А.В. Сравнительная оценка результатов компьютерного моделирования и испытаний рамы легкого коммерческого автомобиля на прочность. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 10. С. 63-68.

6. Об опыте обучения студентов инженерных специальностей основам управления проектами. Чернышов Е.А., Романов А.Д. Международный журнал экспериментального образования. 2014. № 1. С. 54-57.

7. Повышение качества подготовки кадров металлургической промышленности с использованием новых технологий. Чернышов Е.А., Романов А.Д. Металлург. 2013. № 10. С. 9-11.

8. Внедрение в учебный процесс подготовки кадров технологий быстрого прототипирования. Чернышов Е.А., Романов А.Д. Литейные процессы. 2012. № 11. С. 280-281.

9. Имитация условий аварийного нагружения каркаса спортивного автомобиля класса «ФОРМУЛА СТУДЕНТ» Гончаров К.О., Кулагин А.Л., Тумасов А.В., Орлов Л.Н. Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 96.

10. Чернышов Е.А., Евлампиев А.А. Об актуальности подготовки кадров для литейного производства // Современные наукоемкие технологии. 2010. № 10. С. 169-170.

Большинство современных производств, занимающихся автоматизированным проектированием, в качестве конечного продукта, реализуют 2D документацию, как правило, в бумажной форме, которая впоследствии используется для изготовления, в том числе и на оборудовании с числовым программным управлением. Такое несоответствие принципов автоматизации с реальностью снижает качество продукции и отрицательно влияет на внедрение новых технологий. Реализация принципа сквозного проектирования, являющегося основополагающим при создании цифрового производства, базируется на использовании трехмерных моделей на всех стадиях технологической подготовки. Это позволяет исключить ошибки неизбежно возникающие при переводе информации из одного формата в другой, и снижает влияние человеческого фактора.

Также в настоящий момент становится крайне актуальным управление жизненным циклом сложных инженерных объектов. На Западе проблемой необходимости сопровождения сложных изделий вплоть до утилизации, ведутся уже давно. Большой вклад в эту область внесли военные, сформулировавшие в 80-е годы концепцию CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support, Непрерывная поддержка закупок и жизненного цикла) - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукции. Причиной развития CALS технологии стало то, что разработчики современных средств автоматизации формировали свои собственные модели, которые нередко оказывались несовместимыми у партнеров по производству и эксплуатации техники. Поскольку термин CALS всегда носил военный оттенок, в гражданской сфере широкое распространение получила концепция Product Life Management (PLM) или управление жизненным циклом. PLM - это стратегический бизнес-подход и интегрированное решение для коллективной разработки, управления, распространения и использования информации в рамках предприятия и между его партнерами от момента формирования концепции до вывода продукции с рынка, объединяющие людей, процессы, бизнес-системы и интеллектуальные активы .

Сквозное цифровое проектирование позволяет снизить себестоимость продукции, повысить эффективность и качество, обеспечить сквозное управление проектом, например, в условиях групповой работы обеспечить соответствие ГОСТ / ЕСКД, ЕСТД, ИСО. По сути это совокупность программного обеспечения и методик его применения для создания на предприятии единого информационного пространства по управлению жизненным циклом изделия в цифровом формате по безбумажным технологиям.

Основными преимуществами являются:

Автоматически корректируемая объектно-ориентированная 3D модель, доступная для всех приложений;

Повышение качества конструирования и достоверности передаваемой в производство информации;

Возможность электронного моделирования процессов формирования блоков;

Сокращение сроков и снижение стоимости вывода на рынок новой продукции, снижение стоимости самой продукции и повышение эффективности ее эксплуатации;

Обеспечение полноты, согласованности, контролируемой доступности информации о конфигурации, эксплуатации, состоянии объекта в рамках предприятия;

Обеспечение информационной поддержки принятия управленческих решений с учетом всех этапов жизненного цикла продукции;

Поддержка основных бизнес-процессов предприятий и их интеграция между этапами жизненного цикла и функциональными рабочими местами.

Состав сквозной технологии:

3D модель, включая линейные статические, тепловые, усталостные расчеты и визуализацию;

Модельные испытания, включая доработку геометрии с учетом испытаний, параметрическое задание технологических данных;

Модель техпроцесса - управляющая программа для станка с ЧПУ, подготовка технологических карт, добавление деталей в корзину заказа, расчет материальных и трудовых затрат, параллельное проектирование сложных и сквозных техпроцессов в реальном времени, формирование заказов, поддержка актуальной технологической информации);

Опытный образец;

Испытания опытного образца;

Документация для серийного производства;

Справочная документация - электронный документооборот, управление изменениями, поддержка актуальной технологической информации, поиск деталей по каталожным спискам.

На сегодняшний день в организациях и на предприятиях широко применяются современные CAD/CAM системы и различного рода приложения на ее базе. Из числа универсальных, так называемых «тяжелых» CAD/CAM системы: CATIA, EDS Unigraphics, Euclid, Soid Works, Parametric Technology и др. В классе систем ERP/MRP используются Baan, SAP/R3, Symex, Oracle Application, а в классе PDM — Windchill, Microsoft Project, Time Line, Artemis Project, Prestige, Primavera Project Planner, Cresta Project Manager и др. В разделе «технология моделирования композитов» существуют различные программные продукты. Это FiberSim (Vistagy / Siemens PLM Software), Digimat (e-Xstream / MSC Software Corp.), Helius (Firehole Composites / Autodesk), ANSYS Composite PrepPost, ESAComp (Altair Engineering) и др. Практически все специализированное программное обеспечение, применяемое при конструировании армированных композиционных материалов различных компаний, имеет возможность интеграции с системами СAD высокого уровня - Creo Elements/Pro, Siemens NX, CATIA. В настоящее время на предприятиях, создающих композитные изделия, применяют в основном ручной труд формовщиков, вследствие чего при расчете изделия необходимо делать запас на возможную ошибку. Для облегчения ручной выкладки ткани и сокращения отходов применяются раскройные машины для автоматической резки ткани/препрега, лазерные проекторы LAP и LPT для контурной проекции при выкладке на технологическую оснастку, выполненную роботизированными фрезерными комплексами по 3D модели. Используя модуль лазерного проецирования, имеется возможность автоматически генерировать данные для проецирования непосредственно из 3D-модели композитного изделия. Такая схема работы значительно сокращает временные издержки, увеличивает эффективность процесса, снижает вероятность дефектов и ошибок, делает управление данными проще.

Система позволяет при проектировании осуществлять интеграцию 2D и 3D проектирования, получать необходимые данные, например, осуществлять весовые расчеты, расчеты предельной и усталостной прочности, пассивной безопасности, расчет трудоемкости изготовления, формировать данные для машин с ЧПУ, выпускать отчеты, изометрические данные, сборочные чертежи, рабочие схемы со спецификациями и др.

Однако при внедрении сквозного проектирования, кроме первоначальных затрат, есть другая, не финансовая, проблема - острый дефицит высококвалифицированных специалистов, владеющих современными технологиями, способных разрабатывать и внедрять конкурентоспособную технику и технологии . Необеспеченность квалифицированными кадрами сегодня является одним из главных препятствий. Основным противоречием российского высшего технического образования сегодня является несоответствие профессиональных компетенций, приобретаемых выпускниками технических вузов в процессе обучения, возросшим требованиям высокотехнологичных предприятий, проектных и научных организаций. В результате при достаточно большом и часто избыточном количестве выпускников инженерных направлений и специальностей спрос со стороны бизнеса на высококачественных специалистов далеко не удовлетворен. Учитывая, что в современном производстве появился термин «опережающие технологии», под которыми понимают принципиально новые технологии, обеспечивающие лидерство на мировом рынке, новое инженерное образование должно обгонять «опережающие технологии». Все это диктует необходимость подготовки кадров способных обеспечить инновационные преобразования в технике, техноло-гии и организации процесса переработки предмета труда, многократный рост производительности труда.

В НГТУ им. Р.Е. Алексеева студенты в ходе обучения получают подробную информацию и изучают практическое применение существующих и хорошо известных технологий быстрого прототипирования. В ходе курсовых и дипломных работ они выполняют сквозное проектирование по схеме «идея - 3D-модель - расчет - прототип - готовое изделие». При этом направление сквозного цифрового проектирования только развивается.

Одним из примеров могут служить работы, выполняемые в рамках международного технического проекта «Formula SAE», инженерных соревнований по созданию спортивных автомобилей, проводимых Ассоциацией инженеров-механиков (ImechE), обществом автомобильных инженеров США (SAE) и Ассоциацией инжиниринга и технологий (I&T), входящие в Серию Студенческих Инженерных соревнований (Collegiate Design Series) SAE .

В рамках реализации данного проекта в Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева были изготовлены различные элементы спортивного автомобиля с использованием технологий сквозного цифрового проектирования и применения цифровых технологий производства и быстрого прототипирования. Проект был построен на основе взаимодействия студентов, магистров, аспирантов-участников проекта «Formula SAE» с преподавательским составом факультетов и кафедр НГТУ им. Р.Е. Алексеева, а также взаимодействия с ведущими предприятиями Нижнего Новгорода.

Проектирование и оценка прочности и безопасности элементов конструкции спортивного автомобиля класса «Формула Студент» НГТУ им. Р.Е. Алексеева (Рис. 1, 5) проводились на основе применения расчетных методов и программных пакетов конечно-элементного моделирования. Полученные результаты послужили основой для реализации последующих этапов сквозного цифрового проектирования и материализации элементов спортивного автомобиля.

Примерами выполненных работ с использованием сквозного цифрового проектирования являются полученные элементы модельной оснастки для изготовления стеклопластиковых панелей аэродинамического обвеса (Рис. 2). Для производства модельной оснастки аэродинамического обвеса спортивного автомобиля класса «Формула Студент» применялся промышленный робот «KUKA» с установленным фрезерным комплексом для пространственной фрезерной обработки заготовок «KUKA Milling». Данный комплекс предназначен для решения различных задач, связанных с изготовлением производственной оснастки из легкообрабатываемых материалов: древесина, пластик, гипс.

Ключевым этапом в используемой технологии и технологическом оборудовании является создание трехмерной компьютерной (CAD) модели будущего изделия, совместимой с программным обеспечением фрезерного комплекса. Данный этап позволяет с минимальными затратами на ресурсы и небольшой трудоемкостью процесса создать трехмерную модель изделия, оценить эргономику и дизайн, провести компьютерный анализ аэродинамических и прочностных характеристик, а также при необходимости внести корректирующие изменения в конструкцию, нацеленные на увеличение функциональности рабочей модели.

Следующим этапом работы являлась механическая обработка заготовки по компьютерной математической модели. В результате проведенных работ, полученная модельная оснастка послужила пуансоном для ручной выкладки стеклотканью (армирующим материалом), предварительно пропитанной полиэфирной смолой. Таким образом, при помощи технологий сквозного цифрового проектирования и быстрого прототипирования оказывается возможным в достаточно короткие сроки и с минимальными ресурсными и трудовыми затратами получить изделие с достаточной точностью, погрешностью в 0,1 мм.

Для изготовления отдельных элементов конструкции применялись технологии цифрового производства с изготовлением прототипов деталей на 3D принтере из пластиковых материалов. Были изготовлены детали коромысел передней и задней подвески, модель поворотного кулака, главного тормозного цилиндра, крепление цифрового сервопривода системы переключения скоростей и др. (Рис. 3). Полученные модели на всех этапах проектирования позволили детально представить компоновочную структуру узлов спортивного автомобиля и оценить функциональные кинематические возможности.

На основе полученных трехмерных моделей элементов спортивного автомобиля были выполнены литейные песчаные формы, используемые для заполнения алюминиевым сплавом. Полученные заготовки подвергались дополнительной механической обработке и интегрировались в конструкцию спортивного автомобиля (Рис. 4).

Заключение

Комплексный подход с использованием современного оборудования позволяет подготовить квалифицированных специалистов для промышленности, которые на практике осваивают полный цикл изготовления сложных изделий, способных после окончания института сразу приступить к работе с современным наукоемким оборудованием и передовыми технологиями .

Библиографическая ссылка

Чернышов Е.А., Гончаров К.О., Романов А.Д., Кулагин А.Л. ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ СКВОЗНОГО ЦИФРОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В РАМКАХ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ И АСПИРАНТОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 4. – С. 92-96;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=34569 (дата обращения: 04.01.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Сквозное проектирование Смысл сквозной технологии состоит в эффективное передаче данных и результатов конкретного текущего этапа проектирования сразу на все последующие этапы. Данные технологии базируются на модульном построении САПР но использовании общих баз данных и баз знаний на всех этапах выполнения проекта и характеризуются широкими возможностями моделирования и контроля на всех этапах проектирования. Параллельное проектирование Технология параллельного проектирования является развитием технологии сквозного проектирования.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Лекция №3

Базовые технологии проектирования САПР/АСТПП/САИТ

Наиболее перспективными на сегодняшний день являются технологии:

Сквозного проектирования
Параллельного проектирования
Нисходящего проектирования

CALLS технология

Основная идея заключается в создании электронного описания и сопровождения изделия на всех этапах его жизненного цикла. Электронное описание должно соответствовать принятым отечественным и международным стандартам в данной предметной области. Это технология информационного сопровождения создания изделия.

Сквозное проектирование

Смысл сквозной технологии состоит в эффективное передаче данных и результатов конкретного текущего этапа проектирования сразу на все последующие этапы.

Данные технологии базируются на модульном построении САПР, но использовании общих баз данных и баз знаний на всех этапах выполнения проекта и характеризуются широкими возможностями моделирования и контроля на всех этапах проектирования.

Сквозные САПР, как правило, являются интегрированными, т.е. имеют альтернативные алгоритмы реализации отдельных проектных процедур.

Параллельное проектирование

Технология параллельного проектирования является развитием технологии сквозного проектирования.

При параллельном проектировании информация относительно каких-либо промежуточных или окончательных характеристик изготавливаемого изделия формируются и предоставляются всем участникам работы, начиная с самых ранних этапов проектирования. В этом случае информация носит прогностический характер. Ее получение базируется на математических моделях и методах прогностической оценки различных вариантов проектных стратегий, т.е. выбора основополагающих характеристик разрабатываемого изделия, определение критериев качества разработки и выбор алгоритмических и инструментальных средств разработки. Оценка может производиться на основе аналитических моделей, на основе статистических методов и на основе методов экспертных систем.

Технология параллельного проектирования реализуется на основе интегрированных инструментальных средств прогностической оценки и анализа альтернативных проектных решений с последующим выбором базового проектного решения.

Прогностическая оценка может производиться как относительно всего проекта (тогда мы говорим об этапе аван проектирования), так и относительно отдельных этапов проектирования.

Принципиальным отличием параллельного проектирования от сквозного проектирования является то, что информация не просто поступает на все последующие этапы проектирования, а, поскольку все этапы начинают выполняться одновременно, информация поступает как на все предыдущие, так и на все последующие этапы проектирования.

Выигрыш параллельного проектирования в качестве всего проекта, т.к. на конкретном этапе проектирования учитываются критерии с других этапов.

Информация появляется у все участников разработки из технического задания и на основе этапов аван проектирования.

Впервые среду параллельного проектирования предложила фирма Mentor Graphics на основе принципа объединения всех инструментальных средств проектирования и данных в одном непрерывном и гибком процессе создания изделия.

В состав этой инфраструктуры входит:

Среда управления проектированием
Система управления данными проекта
Система поддержки принятия решений

Нисходящее проектирование

Технология нисходящего проектирования предполагает, что инженер начинает работать над проектом на высоком уровне абстракции с последующей детализацией.

Основной задачей руководителя или инженера является определение оптимального концептуального решения (как правило, ищется более рациональное) выбора алгоритмов проектирования, а так же эффективных инструментальных средств проектирования. Другими словами - определение правильной стратегии проектирования на основе достаточно общей и неопределенной информации.

Данная задача решается на основе придиктивных инструментальных средств, т.е. программ, обеспечивающих связь этапов функционально-логического, технического (конструкторского) этапа проектирования и этапа технологической подготовки производства.

При этом, придиктивный инструментарий используется как на уровне отдельных проектных процедур, так и на уровне проекта в целом.

Нисходящее проектирование позволяет получать изделие с более высокими эксплуатационными характеристиками и создавать надежное устройство.

Все современные производители САПР базируются на технологии нисходящего проектирования.

Структура процесса проектирования модуля электронно-вычислительной техники

Концептуальное (аван) проектирование
Функционально-логическое проектирование
Проектирование функциональных схем
Проектирование программ испытаний и тестов
Конструкторское (техническое) проектирование
Конструкторское аван проектирование

Формирование множества рациональных вариантов
Анализ альтернативных программных модулей реализации последующих проектных процедур и выбор из них наиболее приемлемых (адаптация САПР к объекту проектирования)
Выбор базового варианта конструкторского проектирования (выбор метрических и топологических параметров объекта)

Компоновка конструктивных модулей
Этап размещения элементов на поверхности модуля
Трассировка сигнальных соединений
Технологическая подготовка производства (создание маршрутных карт производственного процесса)
Подготовка технической документации

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
2735.		Интеллектуальные технологии проектирования информационных систем. Методика проектирования программных продуктов в условиях наличия прототипа	115.24 KB
	На примере концептуального проектирования автоматизированной информационной системы осуществляющей экспертизу аудио продукции представим общую методику создания проекта информационной системы. Целью создания автоматизированной системы является разработка инструмента для проведения качественной объективной экспертизы аудио продукции в соответствии с ФЗ №436 О защите детей от информации причиняющей вред их здоровью и развитию. В качестве объекта исследования будет выступать аудио продукция. Под деструктивной информацией будем понимать...
6616.		Технологическая унификация. Разновидности технологического проектирования. Функциональная схема САПР ТП	19.37 KB
	Технологическая унификация приведение к единой системе методов обработки. Это такие задачи как выбор методов обработки типа оборудования вида инструмента назначение схемы базирования способа установки детали формирование состава операций определение последовательности операций выбор вида заготовки определение последовательности переходов в операции. Каким же образом технолог принимает решение в каждом из перечисленных случаев Рассмотрим в качестве примера задачу о выборе метода обработки. В технологии известны проверенные на...
7344.		Базовые информационные технологии	25.92 KB
	Мультимедиа-технологии можно определить как систему компьютерных информационных технологий которые могут быть использованы для реализации идеи объединения разнородной информации в единой компьютерной информационной среде. Выделяют три основные принципа мультимедиа...
7633.		Формализация технологии проектирования ЭИС	15.23 KB
	Формализация технологии проектирования ЭИС Сложность высокие затраты и трудоемкость процесса проектирования ЭИС на протяжении всего жизненного цикла вызывает необходимость с одной стороны выбора адекватной экономическому объекту технологии проектирования а с другой стороны наличия эффективного инструмента управления процессом ее применения. С этой точки зрения возникает потребность в построении такой формализованной модели технологии проектирования когда на ее основе можно было бы оценить необходимость и возможность применения...
1990.		БАЗОВЫЕ КАТЕГОРИИ АНАЛИЗА	42.12 KB
	Понятие рутины было введено Нельсоном и Уинтером применительно к деятельности организаций и определено ими как «нормальные и предсказуемые образцы поведения». Однако рутинное поведение характерно не только для организаций, но и для индивидов. Применительно к последним рутины можно разделить на две категории
16940.			19.79 KB
	Анализ понятия права как института может быть сведен к понятию социального договора. При более широкой трактовке понятия договора можно фактически поставить знак равенства между понятием социальный договор и рефлексивная норма. Права без договора вообще не может быть поскольку реализация любых прав есть всегда чья-то обязанность. В современной юридической литературе понятие договора обычно опускается.
9290.		Терминология и базовые показатели финансового менеджмента	26.85 KB
	Величина добавленной стоимости свидетельствует о масштабах деятельности предприятия и о его вкладе в создание национального богатства. Вычтем из ДС расходы по оплате труда и все связанные с ней обязательные платежи предприятия по социальному страхованию пенсионному обеспечению и проч. а также все налоги и налоговые платежи предприятия кроме налога на прибыль получим БРЭИ...
8040.		Организация САПР	7.99 KB
	Подсистемой САПР называют выделенную по некоторым признакам часть САПР позволяющую получать законченные проектные системы. САПР разделяют на проектирующие подсистемы и обслуживающие. На выходе этой системы мы получаем функциональную схему затем логическую схему и на выходе принципиальную электрическую схему.
7215.		Конструирование и САПР	19.8 KB
	Одной из наиболее известных зарубежных систем автоматизации проектирования является САПР UTOCD фирмы utodesk а одной из наиболее известных отечественных систем автоматизации проектирования применяемой в машиностроении является САПР КОМПАС фирмы Аскон включающая в себя все необходимые компоненты CD САМ систем. В отличие от КОМПАСа utoCd является более гибкой системой но в то же время и наиболее сложной так как возможности utoCd позволяют его применять в разных областях проектирования. САПР utoCd 2004 Сначала utoCD была...
6614.		Описание САПР	17.54 KB
	Система «Компас» российской фирмы АСКОН. В состав версии «Компас 5» входят чертежно-графическая подсистема «Компас-График», подсистема геометрического моделирования «Компас-3D»

Методика организации «сквозного проектирования» в AutoCAD с использованием ЛОЦМАН ПГС

1. Теория

1.1. Что такое «сквозное проектирование»

Сквозное проектирование в данном контексте это: один из вариантов организации групповой работы с возможностью мгновенного обновления повторяющихся графических данных на всех чертежах проекта. В этом случае любым графическим материалам (в нашем случае DWG файлам) может быть логически присвоен статус «источник данных» либо «импортер данных» . Импортер данных будет включать в себя источник данных. А проще – в него будет вставлена ссылка на источник данных.

Для примера: инженер «генпланист» разрабатывает чертежи комплекта ГП, на основе которых инженеры «сетевики» разрабатывают планы прокладки наружных сетей. «сетевикам» необходимо знать положение проектируемого здания, проездов, тротуаров и существующую топографическую ситуацию. Они вынуждены ждать «генпланиста» пока тот закончит формирование своего чертежа. В свою очередь «генпланисту» для создания генплана нужна топография от «топографов» и контуры проектируемых зданий от «архитекторов».

Задача: снизить время ожидания, повысить оперативность взаимодействия специалистов.

Методика сквозного проектирования позволяет организовать связь между всеми участниками проектирования на уровне графической среды через инструмент AutoCAD «внешние ссылки».

Инструмент AutoCAD «внешние ссылки» - позволяет организовать связь между двумя и более чертежами. Т.е. я могу импортировать (под этим понятием здесь и далее будет подразумеваться команда _attach , она же вставка внешней ссылки) в свой чертеж фрагмент (после вставки мы можем подрезать внешнюю ссылку - назначать границу отображения) из любого другого чертежа, который создал другой инженер, даже если он редактирует его в данный момент. При этом фрагмент вставленный в мой чертеж будет самостоятельно обновляться при изменении источника данных. Более того, если на данном фрагменте появятся новые слои, которые могут мне не понадобиться, я буду информирован об этом и своевременно смогу отключить их отображение или переопределить их свойства (фильтр согласования новых слоев, в диспетчере слоев) . Т.е. я постоянно буду иметь актуальную информацию получаемую от других участников проектирования и могу приступить к работе раньше, до того как они закончат свой чертеж полностью, как только я увижу что данных для начала проектирования достаточно.

Для примера: как по старинке - инженеры «сетевики» 5-7 человек вынуждены ждать «генпланиста» пока тот закончит чертеж генплана. На некоторых этапах, они «сетевики» могут брать у него промежуточные варианты генплана и копировать себе в чертеж, начинать работу (при этом копии совершенно не зависят от источника). При каком либо изменении в генплане они вынуждены постоянно обновлять данные от генпланиста и заменять их в своих чертежах на новые. При этом регулярно тратя время на отделение «зерен от плевел», мучения на перевод от одного масштаба к другому и т.д. Но исход при такой методике часто бывает один. Данные берутся один раз и больше не обновляются. И на определенном этапе у ряда проектировщиков имеются несколько версий одних и тех же данных, которые начинают развиваться параллельно, в итоге приводя к нестыковкам частей проекта, которые обычно выливаются в потерю времени и исправлению чертежей, в последний момент.

Итак применение методики «сквозного проектирования» позволяет:

исключить появление нестыковок между отдельными разделами проекта

потому что позволяет в реальном времени отслеживать обновление исходных данных (исключая работу в ненужном направлении)

это исключает ручное обновление исходных данных (данные импортируются один раз и обновляются автоматически, при изменении источника)

При данной схеме можно минимизировать человеческий фактор ошибок, возникающих из-за недостаточной информированности участников проекта о ходе процесса.

1.2. Процесс «сквозного проектирования» предъявляет определенные требования к навыкам и стилю работы в программе AutoCAD, а также к версии самого программного продукта.

Навыки:

Проектировщики должны уметь:

работать с диспетчером свойств слоев.

работать с диспетчером конфигураций слоев.

пользоваться набором команд для объектов «внешняя ссылка».

Стиль:

проектировщик должен группировать все объекты по слоям создавая «логистику» удовлетворяющую потребностям специалистов смежников, обеспечивая возможность переопределения свойств слоев.

группа проектировщиков должна иметь единый синтаксис именования слоев. (т.е. логичнее именовать главные оси здания как «Оси главные» а не «Главные оси». Потому как, в перечне слоев, сортированном по алфавиту, «Главные оси» окажутся рядом с любым слоем начинающимся на букву «Г*», но не рядом со слоем «Оси промежуточные» и «Оси дополнительные»).

Версия:

версия формата чертежа-источника не может быть более поздней, чем версия чертежа, в который импортируют данные.

2. Практический пример (видео)

Ниже представлено видео описывающее весь процесс организации «сквозного проектирования». Естественно подразумевается, что над каждым чертежом (комплектом) работает отдельный специалист. То есть весь процесс, при правильном подходе, смело можно назвать автоматизированным групповым проектированием.

3. Практический пример (в скриншотах)

На условном - практическом примере хочу показать, как организуется описанная выше концепция. В качестве среды хранения проектных данных, для удобства, будет выступать ЛОЦМАН ПГС, но это также может быть и обычная папка на сетевом диске.

Участники проектирования:

Архитектор-строитель,

Генпланист,

Инженер ОВИК,

Инженер ТГВ,

Инженер Электрик.

3.1. Исходные данные

ГИП публикует исходные данные в одноименной папке. В качестве исходных данных, в примере, будет выступать топографическая съемка.

Скриншот. 1. Дерево проекта (в программе ЛОЦМАН ПГС)

3.2. Раздел АС

Первым в процесс проектирования включается проектировщик АС. На основе выданного задания от ГИПа, либо предшествующих проектных наработок. В данном примере не играет роли, в какой форме задание поступает данному участнику проектирования. Проектировщик разрабатывает комплект АС, в состав которого входят поэтажные планы, фасады, разрезы, узлы и т.п. Он работает в папке «1 АС», расположенной в корневой директории проекта.

Остальным участникам проектирования развивающимся в направлении генерального плана и наружных сетей из всего комплекта АС нужен только план первого этажа и план подземной части (если в их конфигурации есть различия – которых в нашем примере нет). Т.е. чертеж выступит источником данных для ряда дочерних чертежей.

Скриншот. 2. В настройках чертежа важно выставить правильный параметр единицы чертежа, на строительных чертежах данного комплекта это как правило миллиметры (Меню: «Формат >

Скриншот. 3. Пространство AutoCAD. Справа пример план первого этажа комплекта АС. Слева слои используемые в чертеже .

3.3. Раздел ГП

Параллельно в процесс проектирования может включаться генпланист. Он работает в папке «2 ГП», расположенной в корневой директории проекта. Его чертеж будет импортером данных: топографии (исходные данные) и плана первого этажа (комплект АС).

Скриншот. 4. В настройках чертежа важно выставить правильный параметр единицы чертежа, на чертежах генеральных планов это как правило метры (Меню: «Формат > единицы» или команда _UNITS)

Оба чертежа(топография и план первого этажа) подключаются через инструмент вставки внешних ссылок (Меню: «Вставка > Ссылка на DWG» или команда _attach), но прежде мы должны узнать пути к файлам, в программе ЛОЦМАН ПГС это делается следующим образом:

Скриншот. 5. Окно панели файлов проекта ЛОЦМАН ПГС – аналог проводника Windows.

Особенность организации проектирования с использованием ЛОЦМАН ПГС заключаются в том, что центральным хранилищем файлов является база данных на удаленном сервере, синхронизуемая с локальной папкой, в которой создаемся копия каталогов проекта. Отличие от системы при которой все участники проектирования работают на общем сетевом диске лишь в том, что ЛОЦМАН ПГС выступает средством синхронизации между пользователями и сервером.

Скриншот. 6.1. Окно вставки внешней ссылки топографии. Точка вставки остается 0,0,0. Т.к. по правилам(де-факто) координаты на крестах топографии должны совпадать с координатами в AutoCAD.

Обратите внимание, что поскольку на обоих чертежах были выставлены верные единицы черетежа (_UNITS) Единицы вставки блока определяются автоматически, то есть план первого этажа будет автоматически уменьшен в 1000 раз при вставке.

Скриншот. 7. Топография и план первого этажа совмещены на листе генерального плана.

Скриншот. 8. Меняем цвет и толщину отображения слоя с топографией. Таким образом мы переопределяем свойства объектов у которых выставлен атрибут «ПоСлою» для цвета и толщины линий. (в нашем примере в файле с топографией именно так)

Скриншот. 9. Замораживаем ненужные слои (показаны два разных способа, через меню ленты - слева и через главное меню - справа)

Замораживаем слои (просто щелкая по объекту на чертеже):

Оси промежуточные

Размеры дополнительные

Размеры промежуточные

Стены несущие

Стены самонесущие

Оставляем слои:

Оси главные

Размеры главные

Стены наружные

Скриншот. 10. Создание конфигурации слоев (два разных способа, через меню ленты - слева и через главное меню - справа)

3.4. Раздел НВК (аналочично прочие наружные сети)

За генпланистом в процесс проектирования может включаться специалист по наружным сетям водопровода и канализации. Он работает в папку «3 НВК», расположенной в корневой директории проекта. Его чертеж будет импортером данных: из генерального плана.

Повторяем процедуру Скриншот. 4, копируем путь к файлу генерального плана, аналогично Скриншот. 5. Вставляем файл генерального плана аналогично Скриншот. 6. Точка вставки остается 0,0,0. Т.к. по правилам координаты на крестах генерального плана должны совпадать с координатами в AutoCAD.

Скриншот. 11. Наблюдается подобная картина.

Скриншот. 12. Применяем конфигурации слоев (на скриншоте показано как это делается, через меню ленты. Через главное меню: «Формат > Диспетчер конфигураций слоев» получается аналогично.)

Скриншот. 13. После применения конфигураций слоев - наблюдается следующая картина.

Далее в отдельном слое выполняется прорисовка данной сети коммуникации (в примере это Водоснабжение наружные сети). В примере я не использовал каких - нибудь специальных типов линий, но вы можете применять специальные типы линий: - в - , -- кн -- и прочие. Можно создать их самостоятельно, или использовать готовые.

Скриншот. 14. Примерно так выглядит результат. Но по правилам выполнения чертежей наружных коммуникация мы должны отобразить тонкой линией и другие проектируемые коммуникации.

Поэтому подключаем к чертежу файл «Сводный план сетей.dwg», который в нашем примере будет лежать в папке «2 ГП» проекта

Скриншот. 15. Вставляем «Сводный план сетей.dwg» аналогично как это сделано на Скриншоте. 6. Точка вставки остается 0,0,0. Т.к. при соблюдении всеми участниками проекта жесткой координатной привязки, при вставке относительно нулевой точки вставляемые объекты примут верное положение.

Пока файл «Сводный план сетей.dwg» пуст, но скоро он наполнится ссылками на другие файлы проекта и будет держать нас в курсе изменений в смежных сетях, выполняя координационную роль.

3.5. Сводный план сетей

После создания файлов с сетями. Инженер, которому поручено собирать сводный план сетей, подключает в файл «Сводный план сетей» каждый из чертежей планов с сетями. Т.е. в данном случае повторяет процедуру, описанную на Скриншоте. 6, для файлов:

Водоснабжение наружные сети.dwg

Канализация наружные сети.dwg

Газопровод наружные сети.dwg

Наружное освещение.dwg

После вставки в файл сводного плана внешних ссылок на выше представленные файлы, в каждом файле с сетями появляются смежные сети. При этом может появиться сообщение:

Но это не ошибка, а лишь свидетельство того, что файл с нашей конкретной сетью уже присутствует (в качестве внешней ссылки) в файле сводного плана сетей и это хорошо.

Скриншот. 16. Так будут выглядеть планы сетей комплектов: НВК, ГСН, ЭН.

Теперь остается поменять в свойствах слоя толщину линии смежных сетей(делаем их тонкими), а толщину проектируемой сети сделать выше (толще). На скриншотах 17, 18, 19, 20. Представлены примеры – как будут выглядеть планы комплектов НВК, ГСН, ЭН, после настройки слоев.

Скриншоты 17, 18, 19, 20

3.6. Согласование слоев

Согласование слоев это инструмент AutoCAD, который будет держать в курсе всех изменений в слоях чертежей вставленных как внешние ссылки. Пример: Если генпланист создаст в чертеже генерального плана новые слои, например: отмостка, дорожки и т.д. Инженеры проектирующие наружные сети будут мгновенно информированы об изменениях после того, как генпланист сохранит свой чертеж (и сохранит изменения на сервер, в случае при работе с ЛОЦМАН ПГС). Они увидят их в диспетчере свойств слоев, в фильтре «Несогласованные новые слои». Чтобы согласовать слой (то есть удалить из фильтра несогласованных новых слоев) достаточно правой кнопкой выделить слой и выбрать «согласование слоя».

Для того чтобы AutoCAD отслеживал изменение в слоях файлов внешних ссылок нужно определенным образом настроить параметры слоев. Как на скриншоте 21.

Скриншот. 21. Настройка параметров слоев. Выставляем галочки на пунктах: оценивать новые слои, добавленные в чертеж. Уведомлять о наличии новых слоев (в этом пункте выставляем события, при которых программа будет уведомлять нас о появлении несогласованных слоев) [Например событие «Вставить/Перезагрузить внешние ссылки» - будет уведомлять о появлении новых слоев при обновлении внешней ссылки. Пример ниже на скриншоте 22.]

Скриншот. 22. Уведомление о новом слое загруженном с чертежа файла ссылки

И многие возможно зададутся вопросом, чем же полезна программа ЛОЦМАН ПГС при организации сквозного проектирования.

При каждом сохранении исходного чертежа внешней ссылки выскакивает сообщение (см. Скриншот 22), а внешних ссылок в чертеже накапливается до 5 и более единиц. И постоянное появление данного сообщения чисто психологически со временем приводит к тому, что оно начинает отвлекать от работы и раздражать.

При использовании ЛОЦМАН ПГС, перед тем как обновить локальные копии исходных файлов мы увидим значок в панели файлов. Что исходный файл обновлен (на сервере) и нуждается в обновлении локальная копия (с которой и работает AutoCAD), то есть мы сами можем инициализировать процедуру обновления сократить мелкие порции обновленной информации, загружая обновления, допустим не чаще раза в час. Что добавит размеренности в процесс проектирования.

В базе данных хранятся все версии файлов. Что упрощает откат и повышает надежность хранения информации. Кроме того мы можем отследить всю историю операций с файлом. Например, узнать кто последний открыл, редактировал и сохранял файл.

3.7. Подводные камни

Необходима определенная квалификация работы с графической программой AutoCAD.

Передавать части проекта в сторонние организации удобно через инструмент публикации (команда ФОРМКОМПЛЕКТ)

3.8. Технические стороны

При данном методе организации работы:

Уменьшается размер файлов чертежа за счет замены физического дублирования графической информации - логическим.

Передавать части проекта в сторонние организации удобно через инструмент публикации (команда ФОРМКОМПЛЕКТ).

Для выявления сущности профессиональной деятельности инженера-строителя в статье рассмотрены понятия «проектирование» и «проектировочная» деятельность. Для подготовки будущих специалистов строительного профиля к проектировочной деятельности в работе рассмотрен метод сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности. В основе данного метода положен принцип фундаментальности и профессиональной направленности, осуществляемый через интеграцию естественнонаучных и специальных дисциплин. Показано также, что теоретическая модель метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности представляет собой систему действий, позволяющих преподавателю более успешно организовать процесс обучения физике. Выделены основные этапы метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности, на примере изучения курса общей физики.

проектирование

проектировочная деятельность

сквозное проектирование

профессионально направленное обучение.

1. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление дипломированного специалиста 653500 «Строительство» [Текст]: ГОСТ ВПО 653500 - 2000. - Введ.-2000 - 02 - 03 - М. - 2000. - 60 с.

2. Джонс, Дж. К. Методы проектирования [Текст] / Дж. К. Джонс. - 2-е изд., доп. - М.: Мир, 1986. - 326 с, ил. - Загл. 1-го изд: Инженерное и художественное проектирование.

3. Сазонов, В. Б. К вопросу о построении понятия проектирования [Текст] / В. Б. Сазонов // Труды ВНИИТЭ. Техническая эстетика. Вып. 8. (гл.13).

4. Словарь русского языка [Текст]. - М.: Русский язык, 1987. - Т. 3. - 752 с.

5. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки 270800 Строительство (квалификация (степень) «бакалавр») [Текст]: ФГОСТ 270800 - 2010. - Утв.2010 - 18 - 01. - М. - 2010. - 32 с.

6. Философский словарь. Энциклопедия философских терминов онлайн http://www.onlinedics.ru/slovar/fil/t/proektirovanie.html Проектирование (дата обращения: 16.03.2012).

7. Большой толковый социологический словарь терминов онлайн http://www.onlinedics.ru/slovar/soc/t/proektirovanie.html (дата обращения: 16.03.2012).

8. Курбатов В. И., Курбатов О. В. Социальной проектирование: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - Ростов н/Д: Феникс, 2001. - 416 с. - С.6-68. - Режим доступа: http://socpedagogika.narod.ru/Proektirovanie.html (дата обращения: 16.03.2012).

В связи с переходом на двухуровневую подготовку в системе высшего профессионального образования, с одной стороны, и повышение профессиональных требований к будущему специалисту, обусловленное социальным заказом, с другой стороны, приводит к поиску новых более эффективных методов подготовки инженеров-строителей. Анализ требований, сформулированных в ФГОС ВПО второго поколения в виде квалификационных признаков и третьего поколения - в виде перечня компетенций, позволяет констатировать тот факт, что одним из основных видов профессиональной деятельности специалистов в области строительства (инженеров, бакалавров, магистров), является проектировочная деятельность. Так, например, во ФГОС ВПО второго поколения для направления 653500 - «Строительство» говорилось, что будущий инженер-строитель должен «участвовать во внедрении разработанных решений и проектов, в возведении, монтаже, наладке, испытаниях и сдаче в эксплуатацию запроектированных изделий, объектов, инженерных систем и сооружений, проводить инженерные изыскания и обследования, необходимые для проектных работ по производству материалов и изделий, по строительству, реконструкции и ремонту объектов и инженерных систем и сооружений для подготовки инженеров-строителей...» .

Согласно новым образовательным стандартам третьего поколения , содержащим двухступенчатую подготовку, выпускник по направлению подготовки «Строительство» (бакалавр) должен обладать значимыми профессиональными компетенциями, такими, как: владение методами проведения инженерных изысканий, технологией проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием стандартных прикладных, расчетных и графических программных макетов; проведение предварительного технико-экономического обоснования проектных расчетов, разработка проектной и рабочей технической документации, оформление законченных проектно-конструкторских работ, контролирование соответствия разрабатываемых проектов и технической документации заданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам; умение применять основные законы естественнонаучных дисциплин, а также методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в проектно-профессиональной деятельности.

Таким образом, изменившиеся квалификационные требования к подготовке инженера-строителя, по ФГОС ВПО третьего поколения, и недостаточная разработанность методов согласования естественнонаучных, общепрофессиональных дисциплин и дисциплин специализации в вопросах обучения студентов проектировочной деятельности определяют актуальность нашего исследования. Целью исследования является разработка метода по формированию основ проектировочной деятельности на занятиях по физике, основанного на интеграции общеобразовательных и специальных дисциплин.

Для поиска новых подходов к обучению будущих инженеров-строителей профессиональной (проектировочной) деятельности на занятиях по физике уточним понятие «проектирование», «проектная» и «проектировочная» деятельность.

Проектирование как вид человеческой деятельности не является новым, так как уже с XVIII века стали формироваться основные виды инженерной деятельности: изобретательство, конструирование и элементы проектирования. Первоначально понятие «проектирование» связывали непосредственно с деятельностью чертежников и необходимостью графического воспроизведения творческих идей. По мере развития производства понятие «проектирование» все более усложнялось. Теперь помимо выполнения чертежных работ, проектирование включало в себя организацию проектной деятельности, выполнение расчетов, подбор наиболее оптимальных материалов для будущих конструкций или инженерных систем. Как самостоятельная сфера деятельности проектирование становится позже, когда происходит разделение обязанностей архитекторов и строителей - архитекторы отвечают за разработку внешнего облика конструкции, расчет основных технических параметров и выполнение чертежей, а строители занимаются только материализацией данных инженерных идей.

В настоящее время идеи проектирования распространились на различные виды деятельности: дизайнерское проектирование (синтез технического и художественного проектирования), педагогическое проектирование, социальное проектирование и т.п. Проектирование стало стилевой формой современного мышления, одним из важнейших типологических признаков современной культуры едва ли не во всех основных ее аспектах, связанных с творческой деятельностью человека .

Центральным понятием и конечным результатом проектирования является проект, предметным содержанием которого является: 1) разработанный план создания чего-либо, включающий в себя описание, чертежи, макеты и т.п.; 2) предварительный текст какого-либо документа, представленный на обсуждение, утверждение; 3) замысел, план действий.

Для выявления сущности инженерной проектировочной деятельности следует также детализировать интерпретацию понятия «проектирование»:

процесс создания прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния, специфическая деятельность, результатом которой является научно-теоретическое и практически обоснованное определение вариантов прогнозируемого и планового развития новых процессов и явлений ;
прогнозирование осуществления чего-либо, предположение, предпосылка что-либо сделать, устраивать; процесс построения ;
деятельность по созданию проектов. Проектирование характеризуется двумя моментами: идеальным характером действия и его нацеленностью на создание чего-либо в будущем ;
одна из форм опережающего отражения действительности, процесс создания прообраза (прототипа) предполагаемого объекта, явления или процесса посредством специфических методов.

Проектирование является конкретной формой проявления прогностической функции управления, когда создается возможный образ будущей материальной или идеальной реальности. Целью проектирования является такое преобразование действительности, когда создаются объекты, явления или процессы, которые отвечали бы желаемым свойствам ;

5) процесс, который кладет начало изменениям в искусственной среде .

Видно, что значение понятия «проектирование» может колебаться в широком диапазоне, но неотъемлемой частью проектной деятельности будущего инженера является творческая деятельность, направленная на создание конечного результата в виде идеализированного объекта (системы), воплощенного в действительность. Создание проекта требует от студента не только знание основ проектирования, но и умение подбирать наиболее оптимальные варианты решения той или иной проблемы, возникающие в процессе проектных работ. В этом плане творческая деятельность тесно переплетена с научной и исследовательской деятельностью. Именно умелое сочетание этих видов деятельности помогает студенту подготовить проект на высоком профессиональном уровне. Обобщив все рассмотренные трактовки понятия «проектирование», можно сделать заключение, что проектирование - это один из видов инженерной деятельности, под которым понимается целенаправленная поэтапная система действий творческой направленности по созданию предполагаемого объекта (дипломного и курсового проектирования, инженерной конструкции, системы или сооружения), путем выделения и преобразования взаимосвязанных элементов прогнозируемого объекта.

Подготовка студента к инженерной проектной деятельности связана с изучением общепрофессиональных и специальных дисциплин, направленных на формирование профессиональных знаний, умений и навыков. Однако, несмотря на всю значимость профилирующих дисциплин в выполнении дипломного проекта, для наиболее успешного овладения методами проектирования необходимо внедрять элементы проектировочной деятельности в учебный процесс уже на младших курсах при изучении общеобразовательных дисциплин.

С понятием «проектирование» тесно связаны такие понятия, как «проектировочная» и «проектная» деятельности. В научно-педагогической литературе понятия «проектная» и «проектировочная» очень часто рассматриваются как близкие по значению, поскольку каждый вид деятельности направлен на получение идеального конечного результата. Результатом проектной деятельности является целостный образ здания, системы или сооружения. Умения по созданию такого образа формируются у студентов, в основном, при изучении специальных дисциплин. В нашем исследовании мы будем рассматривать проектировочную деятельность, которая заключается в детализации общего замысла проекта. Проектировочная деятельность представляет систему действий по решению множества малых задач (элементов) самого различного содержания, каждая из которых обусловлена множеством условий, ограничений и критериев. Каждая из таких задач представляет собой интегрированное задание, связанное с реальным объектом проектирования.

Таким образом, сказанное выше позволяет сделать вывод о том, что проектирование, и как следствие - проектировочная деятельность, являются одним из видов профессиональной деятельности специалиста направления «Строительство». Именно поэтому необходимо с первых же дней пребывания студентов в вузе создавать им условия для овладения элементами проектировочной деятельности. Мы полагаем, что необходимые и достаточные условия для этого имеются, так как согласно принципу единства фундаментальной и профессиональной составляющей подготовки специалистов физические знания составляют научную (теоретическую) базу практически всех общетехнических и специальных дисциплин для студентов инженерно-строительного профиля. Обучение данному виду деятельности следует организовать поэтапно, при этом связь между этапами (модулями, шагами) должно обеспечиваться межпредметной связью и пронизывать весь процесс обучения дисциплине в вузе. Подобный метод создания объекта широко распространен при создании (проектировании) САПР и объектов строительства, архитектуры и.т.п. и носит название «технология сквозного проектирования». Технология сквозного проектирования представляет собой передачу результатов одного этапа проектирования на следующий этап в единой проектной среде, при этом изменения, вносимые на любом этапе, должны отображаться во всех частях проекта. Данная технология позволяет связать воедино все этапы построения объекта от постановки задания до подготовки технической документации. Технология сквозного проектирования, на наш взгляд, может служить теоретической основой для организации обучения физике будущих инженеров-строителей.

В Астраханском инженерно-строительном институте процесс подготовки инженера строится на методе сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности.

Метод сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности инженера-строителя - это многоуровневая система действий по выполнению курсового/дипломного проекта, основанная на интеграции физики и профилирующих дисциплин, включающая выявление междисциплинарных связей и способов их реализации на каждом этапе обучения в строительном вузе.

Выделим основные этапы метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности инженера-строителя:

Разработка темы дипломного (курсового) проекта (тематику будущей проектной работы студенты выбирают совместно с преподавателем на первом курсе).
Выбор необходимых условий для реализации проектируемого объекта (климатические факторы района застройки, сейсмичность данного района, подбор соответствующего материала и т.д.).
разработка модели проектируемого объекта: на занятиях по физике студентов знакомят с приближенными методами расчета, например, динамических характеристик проектного здания или сооружения, используя при этом физические модели.
Подготовка к распределенной коллективной разработке. На данном этапе конечный проект разбивается на небольшие «сквозные задания» (подпроекты), каждый из которых содержит объект упрощенной модели в начальный момент и для которого необходимо произвести дальнейшую детализацию.
Создание понятийного аппарата. При выполнении каждого отдельного «сквозного задания» студент при изучении каждой дисциплины формирует необходимые знания. На данном этапе студент осмысленно и самостоятельно учится пользоваться научной литературой, при этом он рассматривает этот процесс не только как способность нахождения необходимых справочных данных, но и как умение устранять определенную неполноту условий при решении проектной задачи.
детализация отдельных блоков проектируемого объекта до синтезируемых компонентов.
формирование объекта проектировочной деятельности. На данном этапе происходит окончательная разработка дипломного проекта и его защита.

Теоретическая модель метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности представляет собой систему действий, позволяющих преподавателю организовать процесс обучения физике таким образом, чтобы обучить студента методам решения профессиональных задач, опираясь на физические знания:

Установление междисциплинарных связей физики с общетехническими и специальными дисциплинами, которые позволят установить «вкрапления» физики в проектирование строительных и технических объектов.
Разработка творческих, профессионально значимых заданий.

Для реализации данного этапа нами были сформулированы основные требования, которым должны соответствовать профессионально значимые задания: а) задания должны показывать возможности применения изучаемого физического материала в практической деятельности будущего инженера; б) задания должны быть связаны с реальными объектами профессиональной деятельности, т.е. при решении этих задач студенты имеют дело не с вымышленными, абстрактными объектами, а с конкретными объектами, встречающимися в профессиональной деятельности; в) задания должны быть во взаимосвязи с общетехническими и специальными дисциплинами; г) задания должны развивать познавательно-творческую и изобретательскую деятельность студентов.

3. Организация профессионально направленного обучения физике по методу сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности:

I этап - мотивационный: необходим для того, чтобы каждый студент ощутил потребность в физике для решения будущих профессионально значимых задач. При изучении нового материала на лекционных занятиях преподаватель формулирует проблему-ситуацию, встречающуюся в профессиональной деятельности, и совместно со студентами выделяют физическую сущность, и намечает пути решения данной проблемы, опираясь на физические теории.

II этап - подготовительный: обучение на данном этапе осуществляется на практических и лабораторных занятиях. При этом темы лабораторных работ также включают элементы профессионально направленного обучения. На этом этапе студент накапливает умения в реализации метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности в конкретном виде в различных темах вузовского курса физики.

III этап - методологический (основной): происходит выделение, усвоение и обобщение метода. На этом этапе студент, уже понимая необходимость и значимость физических знаний для будущей профессиональной деятельности, организует свою деятельность во всех многообразных формах поисковой, проектной, мыслительной деятельности. Основой здесь становится усвоение, как знаний, так и способов самого усвоения, развитие познавательных сил и творческого потенциала обучающегося. Существенная черта метода - решительное выдвижение на первый план факта, когда изучение физики становится востребованным студентами для решения практических задач по специальности.

IV этап - этап самостоятельной деятельности по широкому использованию данного метода в курсовом и дипломном проектировании и их защита.

Внедрение данного метода в учебный процесс, организованного с 2008 года, показал, что студенты справляются более успешно с курсовыми и дипломными проектами и более полно осваивают основные приемы проектирования, но и при этом используют фундаментальные физические законы и явления при выполнении данной деятельности.

Таким образом, метод сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности позволяет усилить акцент на актуализацию и стимулирование студента к его профессиональному развитию, создав ему специальные условия для саморазвития и повышения творческого потенциала.

Рецензенты:

Крутова Ирина Александровна, д.п.н., профессор кафедры теоретической физики и методики преподавания физики Астраханского государственного университета, г. Астрахань.
Мирзабекова Ольга Викторовна, д.п.н., доцент, профессор кафедры физики ФГБОУ ВПО Астраханского государственного технического университета, г. Астрахань

Библиографическая ссылка

Соболева В.В. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА СКВОЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИНЖЕНЕРА-СТРОИТЕЛЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ КУРСА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6227 (дата обращения: 04.01.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Прошли уже те времена, когда для разработки топологии печатной платы конструктор вооружался листом бумаги, остро заточенным карандашом, резинкой и включал свое пространственное воображение. Дело это было сложным, утомительным и малопроизводительным. Не случайно, практически с момента создания, делались попытки приспособления компьютеров для решения конструкторских задач. В результате было создано множество Систем Автоматизированного Проектирования (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design), ориентированных на решение различных задач проектирования и конструирования. САПР, используемые для автоматизации проектирования электроники, зачастую сокращенно обозначают аббревиатурой EDA (EDA - Electronics Design Automation). Обычно система сквозного проектирования EDA включает в себя редактор электрических схем и редактор печатных плат. В последнее время подобные системы все чаще включают средства моделирования электрических схем, позволяющие исследовать работу электронного устройства еще до того, как оно будет воплощено в «железе».

Что касается электроники, то еще в 80-х годах прошлого столетия, тогда еще советским конструкторам, стала доступна прекрасная коммерческая САПР PCAD. Данная САПР была настолько удачной, что на долгие годы стала своеобразным отраслевым стандартом. Несмотря на появление новых поколений САПР и операционных систем, «досовский» PCAD версий 4 … 8.7 до сих пор активно используется во многих КБ. Это объясняется не только положительными качествами «досовского» PCAD-а, но и тем, что под него за долгие годы использования, был наработан большой объем документации, библиотек, а также оптимизирован процесс конструирования и производства. Для не обремененных подобным багажом конструкторов на рынке предлагается огромное количество САПР, список которых постоянно пополняется. Современные САПР еще в большей степени автоматизируют труд конструктора, позволяют совместную работу многих конструкторов, что гарантирует более качественные результаты за более короткий промежуток времени.

Благодаря все большему проникновению компьютеров в непрофессиональные сферы, а также использованию их для обучения, последние стали доступны большому количеству непрофессиональных конструкторов и студентов. Под непрофессиональными конструкторами, в данном контексте, подразумеваются те, кто только эпизодически занимаются конструированием в связи со своей профессиональной деятельностью или хобби.

Обычно непрофессионалы пытаются использовать те же самые САПР, что и профессионалы. Но, не имея особого финансового дохода от своей деятельности, они не могут позволить себе честно купить дорогущую профессиональную САПР (обычно, стоимость профессиональных и поэтому коммерческих САПР редко опускается ниже 2000$ USA) и используют различные взломанные версии САПР, которые находятся в интернете. Понятно, что в этом случае приходиться мириться с неустойчивой работой такого программного обеспечения, отсутствием технической поддержки, а также возможностью заражения компьютера вирусами. Кроме всего перечисленного, такое использование является попросту незаконным!

Не замыкаясь на моральном аспекте бесплатного использования коммерческого программного обеспечения, обратим внимание непрофессионалов на тот факт, что в том же Интернете можно найти множество абсолютно бесплатных САПР, которым вполне под силу решить все проблемы непрофессионального разработчика. Немаловажно то, что бесплатные САПР обычно позволяют более быстрое освоение и меньший уровень профессиональных знаний пользователя. Например, объем документации на основные коммерческие САПР достигает тысяч страниц, в то время как полное описание многих бесплатных САПР может вполне уместиться в нескольких журнальных публикациях. Если Вы не занимаетесь конструированием постоянно, то лучше при случае пролистать несколько страниц, чем каждый раз штудировать толстенное руководство!

Многое из вышесказанного касается и профессиональных разработчиков небольших развивающихся фирм, несущих на этапе становления большие издержки и поэтому также не имеющих возможности приобретения коммерческого программного обеспечения.

Сделаем небольшой обзор бесплатных программ, предназначенных для конструирования печатных плат. В Интернете присутствует, в основном, два типа подобных программ. С одной стороны, подобные программы создают различные компании, связанные с производством печатных плат или продажей комплектующих, а с другой, - разработкой подобных программ заняты любители или коллективы любителей.

К разряду первых относится достаточно известные в любительской среде программы Express PCB [http://www.expresspcb.com/ ], Pad2Pad [http://www.pad2pad.com/ ] и PCB Artist [http://www.4pcb.com/free-pcb-layout-software/index.html ]. Как и многие программы подобного класса, Express PCB, Pad2Pad и PCB Artist созданы для продвижения услуг своих компаний и поэтому имеют разумные ограничения, заключающиеся в том, что на выходе мы получаем проект в некотором закрытом формате, который мы можем отправить только конкретному производителю печатных плат. И это не есть хорошо. Правда, отечественные любители редко в частном порядке заказывают на стороне печатные платы. Обычно их рисуют по старинке от руки или используют лазерно-утюжную технологию. А так как Express PCB, Pad2Pad и PCB Artist способны выводить результаты на печать, то порой этого уже достаточно для кустарного изготовления платы.

Немного в стороне от вышеперечисленных программ стоит, появившаяся сравнительно недавно, EDA DesignSpark PCB. Программный пакет DesignSpark PCB [http://www.designspark.com/ ] появился в июле 2010 года и был разработан компанией RS Components, штаб-квартира которой расположена в городе Корби (Великобритания). Данный программный пакет является абсолютно бесплатным. Для активизации программы требуется лишь несложная и бесплатная регистрация на сайте компании. При этом DesignSpark PCB не содержит никаких ограничений ни по количеству элементов схемы, ни по времени использования. В отличие от вышеперечисленных программ, DesignSpark PCB не пытается привязать пользователей к конкретному производителю и генерирует выходные файлы в популярных производственных форматах Gerber, DXF, Excellon, IDF, LPKF. Эта программа выполнена на очень хорошем профессиональном уровне и включает в себя все необходимые компоненты, такие как схемный редактор и редактор печатных плат. В схемном редакторе, пользователь может легко рисовать схемы и связи. При этом, схема может содержать множество листов, связанных между собой в полный проект. Последний имеет функции автокомпоновки и автотрассировки. На данный момент существует большое интернет-сообщество пользователей этой программы, где каждый может найти поддержку по интересующим его вопросам. В DesignSpark PCB осуществлена поддержка популярных симуляторов, таких как LTSpice, LSSpice, TopSpice и TINA. Пользователи имеют возможность импортировать свои проекты из этих программ для создания печатных плат. Интерфейс программы включает в себя специализированный калькулятор, который позволяет рассчитывать ширину и сопротивление дорожек, оптимальную плотность тока и повышение температуры дорожки, а также сопротивления переходных отверстий.

KiCad состоит из схемного редактора Eeschema , редактора печатных плат Pcbnew и Gerber просмотровщика Gerbview . Приятной неожиданностью является то, что в опциях программы предусмотрен русский язык, а так же имеется помощь на русском языке. Схемный редактор обеспечивает создание однолистовых и иерархических схем, контроль электрических правил (ERC), создание списка цепей (netlist) для pcbnew или Spice. Редактор печатных плат обеспечивает разработку плат, содержащих от 1 до 16 слоев меди и до 12 технических слоев (шелкография, паяльная маска и т. п.), генерацию технологических файлов для изготовления печатных плат (Gerber-файлы для фотоплоттеров, файлы сверловок и файлы размещения компонентов), печать слоев в формате PostScript. Gerber просмотровщик позволяет просматривать Gerber-файлы.