Опыт реализации концепции цифрового производства в техническом вузе

анализа, разработки управляющих программ и технологических процессов изготовления и сборки, а также решение оптимизационных задач с использованием средств имитационного моделирования технологической и организационной подготовки производства.

Успешное использование новых технологий подразумевает наличие на предприятии высококвалифицированных специалистов, способных совместно решать актуальные технические и организационные задачи, обладающих практическими навыками использования современных цифровых технологий, методов цифрового проектирования в рамках каждого этапа жизненного цикла изделия. Это требует изменения подхода к образовательному процессу. Необходимо в обучении концентрироваться на навыке как нужно учиться (думать), а не на выполнении контрольных точек в виде сдачи зачётов и экзаменов.

Подводя итоги, следует отметить, что обучение должно быть комплексным – помимо навыков работы в современном программном обеспечении (CAD/CAM/CAE/PLM) студентов необходимо учить и приемам коллективной работы Структура контрольных и курсовых работ должна ориентироваться на проектный подход, моделирование совместной работы над проектами [1].

В техническом ВУЗе для перехода на новый уровень подготовки требуется соответствующая технологическая платформа. В качестве таковой выступает единое информационное пространство на базе PLM решений. Применение систем управления жизненным циклом изделия в обучении позволяет организовать совместную работу в студенческих группах и реализовать междисциплинарный сквозной процесс выполнения проектов. В этом случае возможно прохождение основных этапов жизненного цикла изделия на основе единого проектного решения. В качестве программных средств, позволяющих реализо- вать данный подход выступают системы CAD\ CAM\CAE\PLM и инструменты имитационного моделирования.

На рис. 1 показана информационная схема взаимодействия инженерных систем, реализованная в Воронежском государственном техническом университете на кафедре компьютерных интеллектуальных технологий проектирования. Программные продукты Siemens PLM Software обеспечивают комплексную работу студентов над проектами, позволяют равномерно распределять нагрузку на участников и отслеживать текущее состояние дел. Совместная деятельность с использованием Tecnomatix, Teamcenter, NX учит будущих инженеров работать в команде, адаптирует их к работе в реальном производственном процессе на современном машиностроительном предприятии, повышает производственную культуру менеджмента [2].

Важно, что в процессе обучения делается акцент на изучение методик работы и функционирования системы в целом, а не только навык работы в программном обеспечении.

Процесс обучения студентов построен на изучении взаимосвязанных модулей: конструкторской, технологической, организационной подготовки и технической поддержки. Такой подход дает понимание работы PLM-системы как единого целого, взаимосвязанности этапов жизненного цикла изделия.

В модуле конструкторской подготовки производства рассматриваются вопросы, связанные с организацией коллективной работы в единой информационной системе, методы проектирования изделия в концепции электронного макета изделия. В рамках студенческой группы создаются конструкторские бюро, распределяются роли и зоны ответственности в проекте. Работы выполняются полностью в электронном виде под управлением системы Teamcenter. Студенты на практике проходят этапы формирования требований к проектируемому изделию, разработки эскизного и технического проекта, создания рабочей технической документации. По результатам инженерного анализа в NX CAE вносятся изменения в конструкцию, отрабатывается методика управления конфигурациями изделия. Отдельно стоит отметить возможность удаленной работы с использованием сети интернет и прозрачность процесса выполнения работ с использованием автоматизации процессов workflow. На рис. 2, 3 показаны примеры выполнения учебного проекта.

В технологическом модуле сложившееся студенческое бюро продолжает работу над проектом в роли специалистов технологических служб. Рассматриваются методики управления технологическими процессами в PLM, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ с использованием NX CAM\Teamcenter, а также разработки и визуализации сборочных технологических процессов в Cortona 3D\Teamcenter. Завершающим этап является использование аддитивных технологий для печати разработанной конструкции. На рис. 4-6 показан пример выполнения коллективного задания.

В модуле организационной подготовки изучаются основные положения по проектированию, анализу и оптимизации производственных систем в машиностроении. Полученные навыки проектирования производственных подразделений предприятия и работы с современными программными системами по моделированию производственных процессов, позволяют провести анализ на эффективность выбранных инже-

Рис. 1. Информационная схема взаимодействия инженерных систем

Рис. 2. Организационная структура учебного КБ

Рис. 3. Пример выполнения учебного проекта

Рис. 4. Пример разработки УП для станка с ЧПУ

нерных решений, осмыслить производственный процесс в рамках жизненного цикла изделия. На рис. 7 показан пример реализации.

Успешное использование технологий цифро- вого производства не возможно без квалифицированной технической поддержки и понимания методов внедрения и разработки информационных систем. Обучение в рамках соответству-

Рис. 5. Пример разработки сборочного технологического процесса

Рис. 6. Пример использования аддитивных технологий

ющего модуля имеет два основных направления – программная кастомизации компонентов PLM системы и изучение стандартов внедрения и использования ИС в концепции цифрового производства. На сегодняшний день, разработана учебная модель данных системы Teamcenter, дополнительные модули автоматизации работы пользователя в NX и TC. Данное направление активно развивается в рамках магистерской программы «Жизненный цикл изделий в едином информационном пространстве цифрового производства».

Стоит отметить, что в процессе внедрения в техническом ВУЗе технологий цифрового производства необходимо учитывать область их применения и особенности образовательного процесса, направленность подготовки студентов. На наш взгляд, обязательным условием успешного внедрения разработанного подхода является организация максимально тесного взаимодействия ВУЗа с промышленными предприятиями, потребителями результатов деятельности учебного заведения. Тематика учебных проектов, методика их выполнения должна формироваться совместно. Участие

Рис. 7. Пример использования имитационного моделирования

профессорско-преподавательского состава в проектной и производственной деятельности предприятия, выполнение совместных НИР позволяет более точно понимать актуальные потребности и проблемы производства. В этом случае создается уникальная синергия, что обуславливает переход на качественно новый уровень образовательного и производственного процесса.

Апробация описанной методики велась совместно с ПАО «Воронежское акционерное самолетостроительное общество» в течение 7 лет. За это время было реализовано более 30 студенческих проектов, многие из которых имеют акты внедрения и авторские свидетельства на программное обеспечение. Значительное количество выпускников продолжили работу на предприятии и успешно продолжают внедрение концепции цифрового производства на рабочих местах.