Организация и первые результаты работы студенческого КБ в Тверском колледже им. А.Н. Коняева
Головнин Алексей Алексеевич, доцент кафедры инженерной графики ФГБОУ ВО Тверской государственный технический университет
Романов Юрий Михайлович, преподаватель инженерной графики ГБПОУ «Тверской колледж им. А.Н. Коняева»
Студенческое конструкторское бюро (СКБ) способно решать реальные производственные задачи в рамках учебного процесса инженерной среды. Место организации такой инженерной среды выбрано не случайно. Тверской колледж им. А.Н. Коняева — престижное, динамично развивающееся образовательное учреждение, являющееся базовым учебным заведением среднего профессионального образования Тверской области. Колледж — постоянный участник экспериментальных исследований в области профессионального образования, программ по развитию социального партнерства, программ в области молодежных инициатив.
СКБ было организованно на базе двух групп обучающихся 3 курса специальности 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств. Работа СКБ осуществлялась в рамках учебного процесса, была привязана по времени к занятиям по курсу «Основы компьютерной графики» - 80 аудиторных часов, всего 116 часов, распределенных на 16 недель. Аудитории для проведения занятий оснащены компьютерами с установленной программой КОМПАС-3D V15.
Предшествующий фактический объем базовой графо-геометрической (геометро-модельной) подготовки составил 130 аудиторных часов инженерной графики, причем вся она проводилась с использованием САПР КОМПАС-3D. Программа обучения, реализованная в эти 130 часов, включала все предоставляемые САПР КОМПАС-3D основные возможности: геометрические построения, получение чертежа, геометрическое моделирование деталей, выполнение сборочных единиц, оформление спецификаций. Это позволило с первого же занятия приступить к работе СКБ.
Тематика работы СКБ определена заключенным непосредственно в начале учебного 2016-2017 года договором о творческом сотрудничестве между ГБПОУ «Тверской колледж им. А.Н. Коняева» и ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации льноводства (ВНИИМЛ). Заключению такого договора предшествовало совещание во ФГБНУ ВНИИМЛ с приглашением ведущих ученых Тверской области по смежным отраслям, проведенное в апреле 2016 года. На этой встрече, в частности, говорилось об объединении усилий заинтересованных специалистов Тверской области в связи с необходимостью значительного наращивания производства льноволокна.
При заключении договора стороны исходили из того, что совместное приложение их творческих усилий может ускорить решение задачи по модернизации универсального пресс-подборщика ПРУ-200, а именно разработать его электронную модель изделия (ЭМИ). ЭМИ отличается повышенной по сравнению с имеющимися чертежами информативностью, в том числе и наглядной, что создаст предпосылки для рассмотрения ЭМИ пресс-подборщика ПРУ-200 на предмет возможной его модернизации.
Обрезыватель шпагата универсального пресс-подборщика ПРУ-200
Механизм обмотки рулона универсального пресс-подборщика ПРУ-200
Исходные материалы включали 1051 файл спецификаций, сборочных чертежей и чертежей деталей. Необходимо было выработать систему для организации работы 44 обучающихся: распределение заданий и сбор выполненных ЭМИ, анализ и исправление ошибок.
Большое внимание уделялось мотивированию обучающихся на производительное и качественное выполнение работы. Обращалось их внимание на то, что кроме приобретения знаний, умений и навыков непосредственно по компьютерной графике, обучающиеся в процессе работы приобщаются к результатам работы отраслевого КБ, реализованным в действующем опытном образце интересной новой машины.
Вопросы, возникавшие в процессе работы, можно объединить в две группы: вопросы, касающиеся возможностей САПР, т.е. по компьютерной графике и вопросы организации работы СКБ, не относящиеся к компьютерной графике.
Вопросы по компьютерной графике
Электронные чертежи выполнены в КБ ВНИИМЛ несколько лет назад для последующей распечатки их на плоттере. Тщательного черчения для этого не требовалась, и контур часто имел дефекты, которые никак не сказывались при использовании чертежей для перевода их в бумажную форму. При использовании тех же самых контуров для получения ЭМД программа выдавала сообщение об ошибке. Для использования таких чертежей в качестве эскизов ЭМД была необходима проверка с использованием команды «Собрать контур».
Организационные вопросы
a. Распределение и перераспределение заданий
Путем арифметических действий можно видеть, что на одного обучающегося приходились по 25 файлов или чуть больше одного файла в одно занятие. С учетом того, что получение большинства ЭМД сводилось к выполнению одних и тех же простейших действий, обучающиеся за одно занятие вполне могли выполнить до 10-ти простых ЭМД или одну-две сложных или до 3-х простых сборочных единиц (ЭМСЕ). Однако равномерное распределение работы между всеми обучающимися по количеству файлов, по вполне понятным причинам, оказалось малоэффективным. Все обучающиеся разные, как по уровню усвоения знаний, так и по мотивировке к работе. Фактически к работе СКБ оказался применимым известный закон 80/20, т.е. 80% работы выполнили 20% обучающихся.
Неудовлетворительно выполненная по разным причинам часть работы передавалась другим обучающимся. Ввиду продолжительности самого процесса сбора работ, возможности для сплошной проверки выполненных работ во время занятий не было, поэтому наличие невыполненных заданий или выполненных на неудовлетворительном уровне выявлялись только после их сбора и размещения их в одной папке.
b. Сбор выполненных ЭМИ
Большое значение при работе с комплектом конструкторской документации имеет выбор и тщательное соблюдение системы обозначения файлов. Удобно для этого использование предусмотренной в КОМПАС-3D опции присвоения имени по умолчанию, а именно по типу «Обозначение-Наименование». В этом случае, заполнив атрибуты «Свойства детали», можно автоматически получить имя файла.
На первых занятиях пришлось столкнуться с тем, что файлам часто присваивались имена по умолчанию «Деталь», «Деталь 1» и т.п. Такие файлы легче было удалить, чем разбираться, к какой детали они относятся. К тому же они, как правило, содержали и другие ошибки. Здесь, по-видимому, отчасти проявилось то, что в процессе обучения акцент делается на геометрическую составляющую конструкторского документа, такие же «мелочи», как корректное заполнение атрибутов модели или чертежа, остаются в тени.
c. Проверка работ, проводилась в несколько этапов:
- на занятиях в процессе контроля работы или по просьбе обучающихся;
- после сбора работ в папках обучающихся (проверка правильности имени файла);
- после сбора в общей папке, частично путем сравнения двух файлов ЭМИ с одинаковыми именами.
d. Группирование ошибок в чертежах, выявляемых в процессе проверки
Модели, выполненные с небольшими, грубыми и очень грубыми ошибками, оценивались как на предмет внесения исправлений в ошибочно выполненный файл, так и возможных корректив учебного процесса. К ошибкам, некоторые из которых приведены и разобраны ниже, может быть применен уже упомянутый закон 80/20 - 80% ошибок сделали 20% обучающихся. Небольшие ошибки, которые были допущены несмотря на старания обучающихся, анализировались и исправлялись, по возможности, на занятии вместе со студентами.
Грубые ошибки можно не анализировать, отнеся их на плохое прилежание отдельных обучающихся, но, не исключено, что ознакомление с ними преподавателя может послужить улучшению учебного процесса.
При переходе к сборочным единицам обнаружилось, что обучающиеся оказались не готовы к использованию содержащейся в спецификации информации о деталях без выпуска по ним чертежей. А ведь эта информация содержит исчерпывающие сведения для выпуска ЭМД.
К «простительным» ошибкам мы отнесли бы неспособность самостоятельно выполнить ЭМД деталей, отличающихся от типовых деталей, рассматриваемых в учебниках, например эксцентриковых валов. Также посчитали, что можно не требовать тщательного выполнения ЭМД всевозможных пружин, хотя бы по причине того, что их форма в сборочной единице заранее не известна.
Выводы:
- Фактический объем базовой геометро-модельной подготовки в колледже позволил на базе двух академических групп колледжа организовать СКБ.
- Отработаны некоторые организационные приемы работы СКБ, связанные с охватом в СКБ большого (44 человек) числа обучающихся
- Выявлены некоторые темы, которым уделяется недостаточно внимания при черчении, но актуальные при геометрическом моделировании, например, извлечение информации из основной надписи, оформление сведений о деталях без выпуска чертежей.
- Еще раз выявлена важность естественной мотивации обучающихся, когда они сами видят интересную задачу. Потраченное на формулировку проблемы и постановку задачи время с лихвой окупается и для преподавателя и для обучающихся.
Козлов Сергей Павлович, главный конструктор ВНИИМЛ:
«Результат сотрудничества с Тверским колледжем им. А.Н. Коняева представляет интерес для ФГБНУ ВНИИМЛ с нескольких сторон.
С учетом требований стандартов ЕСКД по обеспечению в процессе конструирования возможности информационного сопровождения на всем жизненном цикле изделия, переход на технологии геометрического моделирования выглядит неизбежным. Однако, по причине постоянной занятости внедрением новой техники, КБ ВНИИМЛ не имеет возможности отвлекаться на перевод уже созданных ранее чертежей в файлы ЭМИ. Выполненная Тверским колледжем им. А.Н. Коняева в рамках договора о сотрудничестве работа представляется заделом для перехода КБ ВНИИМЛ в дальнейшем на конструирование методом геометрического моделирования, заложенным в КОМПАС-3D.
Опыт СКБ показал, что разработка ЭМИ и получение по ним чертежей — более производительный процесс по сравнению с привычным методом получения конструкторской документации. Большая наглядность ЭМИ способствует уменьшению количества ошибок в процессе конструирования. Процесс выполнения ЭМСЕ позволяет упростить и процесс выявления ошибок в сопряжениях деталей.
В процессе выполнения работы были отработаны и некоторые вопросы методического характера по организации коллективной работы над проектом».