Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности




Скачать 145.74 Kb.
НазваниеОбучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности
Дата публикации17.06.2014
Размер145.74 Kb.
ТипДокументы
literature-edu.ru > Авто-ремонт > Документы
Andrzej Łukaszewicz

Технический Университет Белостока, Польша


Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (CAD), направленное на нужды промышленности.




Введение
Одна из главных целей обучения современным CAx* - это изучение возможностей и методологий параметрического моделирования концепта. В настоящее время, особенность, обосновывающая использование 3D моделирования - стандарт технического проектирования. Сегодня, изучение САх систем и САх приложений проектирования неотъемлемая часть проектирования, производства и совершенствования изделий различных областей промышленности [1, 2].

Проектирование при помощи компьютера САх методами (CAD, CAM, CAE и т.д.)* становится более и более важным в процессе конструирования, производства и введения нового изделия на рынок. Эти методы значительно снижают временной период введения модификации изделия, выпущенного для продажи. Это напрямую приводит к более низкой стоимости проектирования новых изделий и тестирования их опытных образцов при помощи виртуальных 3D моделей, а также более быстрое введение конечной версии изделия. Развитие современных CNC методик* (компьютерного числового программного управления) а также методов «Обратного Проектирования» (Reverse Engineering) и Быстрого Прототипирования (Rapid Prototyping) требует использования САх инструментов.

Динамическое развитие существующих CAD систем и появление новых систем привело фактически к тому, что выбор подходящей продукции становится все более и более сложным. Цены закупки, сервиса и обучения все вместе должны быть взяты в рассмотрение, закупки возможно наиболее важны в случае коммерческого использования. Другой важный вопрос – возможность подгонки системы для требований отдельного производства (отрасли, профиля производства, сотрудничества с партнерами и т.д.), т.е. какие инструменты предложены в так называемой основной версии, существуют ли дополнительные инструменты (и по какой цене), работающие в установленной CAD среде. (специализированные инструменты, CAM (автоматизированная система управления производством, технологическими процессами) и CAE (автоматизированная система инженерного анализа) программы, библиотеки и стандарты) [3].
*прим. переводчика:

САх (Computer-Aided) - общий термин для обозначения различных технологий автоматизации с помощью компьютера.

CAD (Computer-Aided Design) - Автоматизированное проектирование. Термин используется для обозначения широкого спектра компьютерных инструментов, которые помогают инженерам и другим профессионалам в осуществлении проектирования. Являясь ключевым инструментом в рамках концепции управления жизненным циклом изделия, системы автоматизированного проектирования (САПР) включают в себя множество программных и аппаратных средств - от систем двумерного черчения до трехмерного параметрического моделирования поверхностей и объемных тел.

CAM (Computer-Aided Manufacturing) - Автоматизированное производство. Термин используется для обозначения программного обеспечения, основной целью которого является создание программ для управления станками с ЧПУ (см. CNC). Входными данными CAM-системы является геометрическая модель изделия, разработанная в системе автоматизированного проектирования (CAD). В процессе интерактивной работы с трехмерной моделью в CAM системе инженер определяет траектории движения режущего инструмента по заготовке изделия (т.н. CL-данные), которые затем автоматически верифицируются, визуализируются и обрабатываются постпроцессором для получения программы управления конкретным станком (называемой также G-кодом)

CAE (Computer-Aided Engineering) - Автоматизированное конструирование. Использование специального программного обеспечения для проведения инженерного анализа прочности и других технических характеристик компонент и сборок, выполненных в системах автоматизированного проектирования (CAD). Программы автоматизированного конструирования позволяют осуществлять динамическое моделирование, проверку и оптимизацию изделий и средств их производства.

CNC (Computerized Numerical Control) - Компьютеризированное числовое программное управление (ЧПУ). Используется для управления современными станками с ЧПУ посредством их программирования с помощью G-кода.
1. Обучение CAx для промышленности
1.1. Внедрение CAD систем
Следующие факторы имеют определенное влияние на эффективность внедрения CAD систем в промышленную фирму технической отрасли:

  • ЦЕНА!!! (программное обеспечение, аппаратура, обучение рабочих, сервис);

  • Большое число пользователей определенной CAD системы в отдельной стране и в мировом масштабе;

  • Работоспособность выпускников, использующих CAD, CAM, CAE системы;

  • Инженерное образование в местных технических университетах с использованием определенной CAD системы;

  • Возможность приспособления CAD системы к установленным требованиям (отрасли промышленности, профиля производства, совместная работа с сотрудничающими сторонами);

  • Блочная структура САх систем основанная на операционной среде главного устройства CAD моделирования;

  • Возможность импорта-экспорта 3D моделей в стандартных нейтральных файловых форматах и других популярных файловых форматах CAD систем;

  • Простой доступ к обновлению программного обеспечения (Service Pack);

  • Версия CAD системы на родном языке;

  • Доступ к библиотекам типовых элементов и 3D моделям руководящих производителей;

  • Онлайн – специалист и местная поддержка представителей;

  • Быстрая реакция на проблемы пользователя (технический сервис);

  • Доступность PDM/PLM* программного обеспечения, работающего в специфичной операционной среде CAD системы.


*прим. переводчика:

PDM (Product Data Management) - Управление данными об изделии. Категория программного обеспечения, позволяющая сохранять данные об изделии в базах данных.

PLM (Product Lifecycle Management) - Управление жизненным циклом изделия. Используется для обозначения процесса управления полным циклом изделия - от его концепции, через проектирование и производство до продаж, послепродажного обслуживания и утилизации.

1.2. Развитие требований в САх отрасли
Современное инженерное образование должно быть направлено для быстро изменяющихся нужд и требований промышленности, в том числе и в машиностроении. Это может быть выполнено многими путями, т.е., как изложено ниже:

  • Совместная работа с промышленностью в аспектах их ожиданий и навыка новых, современных поколений инженеров;

  • Понимание требований к выпускникам инженерных областей в отдельных отраслях индустрии;

  • Развитие в образовательных институтах новых технологий проектирования изделий и их изготовления;

  • Исследование в начале и в конце обучения студентов САх процессов и их понимания, навыков проектирования, значения, методологии;

  • Разработка специалистами CAx основных правил проектировочного процесса в техническом образовании позволяющих быстрое развитие CAx технологий.



1.3. Развитие направлений CAD систем
Развитие CAD систем, в основном, направлено на следующие результаты:

  • Продвинутый инструментарий поверхностного моделирования (моделирование поверхностей, инструменты для непрерывного поверхностного анализа, моделирование поверхностей произвольной формы);

  • Функциональное моделирование (рассмотрение функциональных аспектов CAD модели проектировщиком – не для определения особенностей ряда в дереве построений например SWIFT (SolidWorks Intelligent Feature Technology) введенная в SolidWorks 2007 и систематично развивающаяся);

  • Проектирование, основанное на использовании накапливаемых инженерных знаний (KBE, Knowledge-Based Engineering);

  • Развитие специализированного инструментария, например, для обнаружения и решения проблем в «скетчах», их размерах и свойствах на уровне создания детали или связанных на уровне сборки;

  • Развитие специализированного инструментария для конвертирования существующих 2D чертежей в 3D модели (2D в 3D);

  • Возможность публикации и презентации изделия как виртуальной 3D модели (например, Adobe 3D PDF формат, eDrawing, VR (virtual reality), форматы 3D презентаций через интернет , усовершенствованное изображение и анимация);

  • Направленность к объединению инструментов для сканирования и обработки «облаков точек» распространенными CAD системами (например, встроенный инструмент «ScanTo3D» в SolidWorks 2007 и его совместная работа с техническим «NextEngine» сканером).



1.4. Профессиональные тренинги
Тренинги для дизайнеров и инженеров, использующих CAx инструментарий должны быть непрерывным процессом. Следующие доводы должны быть взяты в рассмотрение на производственной практике [4, 5]:

  • В наши дни, новые версии программного обеспечения приносят полностью инновационные методы и инструментарий моделирования, поэтому среди прочего это занимает очень много времени для перехода пользователя в квалифицированного рабочего, использующего все эти инновации;

  • Работодатели сейчас понимают, что курсы профессиональных тренингов, организованные уполномоченными отделениями для проектировщиков, помогают им более полно использовать их потенциал;

  • Расходы работодателей на участие проектировщиков в обучающих тренингах, семинарах и конференциях будут очень быстро оплачиваться много раз;

  • Сейчас, недостаточное развитие CAx методов означает пассивное замедление и неизбежный спад конкурентоспособности компании;

  • Дистрибьюторы программного обеспечения предлагают в первую очередь тренинги по расширению \возможностей, а также специализированный инструментарий (например, что нового в новой версии, 2D чертежах, инструментах для формообразования, листовом металле, сварных изделиях, моделировании поверхностей, трубопроводах и в электрических системах, CAM, CAE, PDM, и т.д.);

  • Возможность индивидуальных тренингов, основанных на данных, доступных в отдельной CAD системе www portals.



1.5. Аттестация студентов и преподавателей ВУЗов
Дистрибьюторы программного обеспечения и поставщики обеспечивают доступ студентов технических университетов к аттестатам приобретенных знаний по методам проектирования и инструментарию в данной системе. Например, студенты факультета машиностроения технического университета Белосток (Bialystok Technical University) подвергаются сертифицированию работ в SolidWorks под руководством CNS Solutions (Варшава, Польша) ежегодно в течение последних пяти лет (таблица 1).
Таблица 1

Детализация сертификатов SolidWorks полученных студентами на факультете машиностроения технического университета Белосток (Bialystok Technical University)
Учебный год

Число сертифицированных студентов


2003/04

26

2004/05

22

2005/06

34

2006/07

29

2007/08

24


Аттестаты, выпущенные независимым внешним аудитором, создают хорошие возможности для поиска работы будущими выпускниками технических университетов.

Другим существенным преимуществом студенческих тренингов является возможность для преподавателей ВУЗов CAx предметов укрепить свою квалификацию и навыки в форме аттестатов, например, в форме профессиональных сертификатов (рис. 1).


Рис.1.Сертификат CSWP (Certificate of a SolidWorks Professional), корпорация SolidWorks, США, получено A. Łukaszewicz в 2007 году

2. Главные правила моделирования деталей и сборок в параметрических CAD системах
Развитие обучения методам геометрического проектирования должно быть направлено на увеличение знаний передового моделирования деталей и сборок. Нынешние CAx системы, именуемые „средним уровнем” (например: SolidWorks, SolidEdge, TFlex, BriksCAD) основаны на основном геометрическом устройстве моделирования и работают в 3 областях: „Деталь”, „Сборка” и „Чертеж”.

Свойства геометрической модели являются основной характеристикой инструментария для проектирования на компьютере независимо от используемой САх системы. Поэтому, существенно устанавливать верно и эффективно геометрические свойства виртуальной 3D модели. Неотъемлемым является метод геометрического моделирования в CAD системах, функционирующий на основах структуры определения свойств 3D модели, который также называется CAD на базе предыстории (History-Based CAD). Этот метод связан главным образом с CAD дизайнером, получающим знания основных принципов определения «умных» и «гибких» моделей [6]. Отдельно должны быть рассмотрены рекомендации по проектированию, которые дают информацию о последовательности используемых свойств и зависимости между ними. Текущее исследование в познавательной науке ведет к заключению, что знание 3D твердотельного CAD моделирования должно быть переосмыслено, включая три типа знаний: знание декларативного управления, знание специфичных, связанных с выбранным методом команд и стратегическое знание [7, 8].
Сочетание следующих свойств дает рациональную и надежную модель детали со свойственными конструкторскими намерениями:

  • Правильная ориентация детали в 3D пространстве;

  • Оптимальное начало координат модели;

  • Правильный выбор плоскости «sketch-а» (эскиза) для базовых функций, параметров «sketch-а»;

  • Правильные основные функции и параметры;

  • Подходящее использование плоскостей симметрии;

  • Простая геометрия «sketch-а» (эскиза);

  • Правильные связи в «sketch-е»;

  • Полностью определенная геометрия «sketch-а»;

  • Правильная последовательность функций, параметров;

  • Надлежащие связи в параметрах и функциях «родителей-детей»;

  • Правильное определение функций, параметров;

  • Правильное копирование функций, параметров;

  • Правильные цели проектирования детали.


Основные правила моделирования сборок, имеющих влияние на рациональность и надежность виртуальной модели:

  • Рекомендуемое разделение агрегата на структуру с многими уровнями подсборок, получающихся главным образом из функционально отдельных подмножеств;

  • Адекватный выбор первого элемента в пространстве предопределенных плоскостей в окружении сборки (например: каркас, крепления, оболочка, и т.д.);

  • Умелое использование моделей составных частей (например: модели, базированные на параметрах, функциях);

  • Использование стандартов, доступных в библиотеках;

  • Наложение сопряжений, исходящих из мобильного характера (уменьшение степеней свободы);

  • Неопределенные, ненужные сопряжения (например: несвязанные элементы)

  • Использование конфигурации сборки;

  • Подходящее использование мобильных подсборок в главной сборке в гибкой или жесткой форме;

  • Правильная работа с «большими сборками» (существует три скрытых состояния для компонентов сборки в полностью решенной, облегченной, скрытой).



3. Предложенный автором порядок обучения в техническом проектировании
В этой главе порядок обучения САх методам используется и развивается автором с 2002 года на факультете машиностроения Белостокского технического университета (Bialystok Technical University).Этот подход поддерживается многими наградами, полученными студентами A. Łukaszewicz (Рис. 2)

Следующие шаги в процессе обучения, согласно автору, обязаны дать высокий уровень знаний и навыков студентов в техническом проектировании при помощи компьютера:

  • для всех технических специальностей:

  • стандартные условия: наглядная геометрия, технические чертежи, основы машиностроения;

  • 2D чертежи CAD (например AutoCAD);

  • Основы параметрических CAD систем „среднего уровня”;

  • Выполнение виртуальных деталей как твердотельных моделей реального объекта;

  • Выполнение твердотельных моделей деталей из стандартного 2D чертежа;

  • Основы числового анализа в программном обеспечении CAE;

  • Индивидуальное проектирование сборок;

  • Основы CAM,

  • дополнительно для CAx технических специальностей:

  • поверхностное и гибридное геометрическое моделирование;

  • импорт-экспорт 3D моделей в стандартные нейтральные файловые форматы, исправление и редактирование импортированных объектов;

  • основы параметрических CAD систем «высокого уровня»;

  • специальные инструменты (инструменты для формообразования, листового металла, сварных изделий);

  • МКЭ (метод конечного элемента), кинематическо-динамический анализ и анализ в потоке;

  • KBE, API;

  • Современные производственные методы (Быстрого Прототипирования, Быстрой Оснастки);

  • 3D сканирование и «Обратное Проектирование»;

  • Визуализация и анимация 3D моделей, Виртуальная Реальность, презентация изделия в интернет.




a)

b)

c)

d)

e)

f)


Рис.2. модели технических систем, выполненные студентами A. Łukaszewicz:

a) автор: A. Piwowarek (2-ое место во II Польском Студенческом Конкурсе Проектирования в SolidWorks), 2002/2003 учебный год;

b) автор: P. Zubrycki (2-ое место в III Польском Студенческом Конкурсе Проектирования в SolidWorks), 2003/2004 учебный академический год;

c) автор: K. Łukaszewicz (2-ое место в IV Польском Студенческом Конкурсе Проектирования в SolidWorks), 2004/2005 учебный год;

d) автор: D. Jabłoński (5-ое место в V Польском Студенческом Конкурсе Проектирования в SolidWorks), 2005/2006 учебный год;

e) автор: Ł. Korenkiewicz (2-ое место в 2007 Польском Студенческом Конкурсе Проектирования в SolidWorks);

f) автор: D. Fionik (1-ое место в VII Польском Студенческом Конкурсе Проектирования в SolidWorks), 2007/2008 учебный год.
4. Заключение
Результаты, связанные с использованием CAx инструментов и современных производственных методов (например: CNC обработка, «Обратное Проектирование» и Быстрое Прототипирование), ведут к более быстрому выходу товара на рынок.

Современные учебные порядки в инженерных областях являются важнейшим фактором в процессе полной разработки изделия.

Исследовательская работа профессиональной группы CAx экспертов [9] должна быть источником важной информации об ожиданиях промышленности и затем должна быть быстро введена в реальный образовательный процесс.

Список использованной литературы
[1] C. Dankwort, R. Weidlich, B. Guenther, J.E. Blaurock: “Engineers’ CAx education—it’s not only CAD”, Computer-Aided Design, Vol. 36, 2004, pp. 1439–1450.

[2] X. Yea, W. Penga, Z. Chena, Y. Cai: “Today’s students, tomorrow’s engineers: an industrial perspective on CAD education”, Computer-Aided Design, Vol. 36, 2004, pp. 1451–1460.

[3] A. Łukaszewicz: “Role and development of contemporary CAD system”, In: V Conference „Energy in Science and Engineering”, Bialystok Technical University Publ., 2006, pp. 95-98, (in Polish).

[4] A. Łukaszewicz: “Improvement of skills and qualifications in SolidWorks system”, In: VI CNS Solutions Conference, Warszawa, Poland, 2007, (CD), (in Polish).

[5] A. Łukaszewicz: “CAx education as an inseparable part of integrated product development”, In: “Design methods for industrial practice” (ed. R. Rochatyński), University of Zielona Góra Publ., 2008, pp. 313-320.

[6] A. Wełyczko: “CATIA V5 – Examples of effective application of CAD system in mechanical design”, Helion Publishing, Gliwice, Poland, 2005, (in Polish).

[7] I. Chester: “Teaching for CAD expertise”, International Journal of Technology and Design Education, Vol. 17, 2007, pp. 23–35.

[8] A. Łukaszewicz: „Selected aspects of parametric CAD systems education”, XVI Ukrainian-Polish Conference on CAD in Machinery Design. Implementation and Educational Problems: CADMD’2008; Lviv, Ukraina, 2008, pp. 42-44;

[9] A. Samek, R. Rochatyński: “Selection of team experts for successful design”, In: “Design methods for industrial practice” (ed. R. Rochatyński), University of Zielona Góra Publ., 2008, pp. 53-62.

Эта статья была выполнена в рамках основ W/WM/05/09 созданных в Белостокском Университете Технологий.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconСистема автоматизации проектных работ, или система автоматизированного...
Система автоматизации проектных работ, или система автоматизированного проектирования, сапр (cad, Computer-Aided Design) — программный...

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconМетодические указания Волгоград 2 008 удк 681. 3 Рецензент д-р техн...
Кафедра «сИстемы автоматизированного проектирования и поискового конструирования»

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconАвтореферат разослан
Работа выполнена на кафедре "Системы автоматизированного проектирования и поискового конструирования" Волгоградского государственного...

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconРабочая программа по курсу «компас-3D»
Программа предназначена для освоения возможностей автоматизации процесса разработки проектной и конструкторской документации в системе...

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconРабочая программа по курсу «Solid Works»
Программа предназначена для обучения студентов разработке конструкторской и технологической документации в системе автоматизированного...

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconРабочая программа по курсу «компас-автопроект»
Программа предназначена для освоения возможностей автоматизации процесса разработки проектной и технологической документации в системе...

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине...
Целью курсовой работы является разработка системы автоматизации технологического процесса объекта нефтегазовой промышленности

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconАкио Морита "Сделано в Японии"
В наши дни нельзя представить себе мировой рынок изделий бытовой радиоэлектроники без товаров японского производства. За счет чего...

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconА. Н. Кузнецов, Е. В. Пышкин
Применение онтологий для построения пользовательского интерфейса к системам web-поиска

Обучение техническим системам автоматизированного проектирования (cad), направленное на нужды промышленности iconСхемы водоснабжения населенных пунктов
Вода на промышленных предприятиях необходима на хозяйственно-питьевые нужды, на пожаротушение, а также для проведения технологических...

Литература


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
literature-edu.ru
Поиск на сайте

Главная страница  Литература  Доклады  Рефераты  Курсовая работа  Лекции