Автоматизация учебно-производственного процесса выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий Соколова, Татьяна Юрьевна

Введение к работе

з

Актуальность исследования.

Постоянно растущий современный уровень компьютерных технологий, динамичнее развитие программных и аппаратных средств влечет за собой бурный переход от традиционных, ручных методов ведения проектно-конструкторских работ к использованию новых автоматизированных систем разработки и выполнения конструкторской документации. Уже более двадцати лет развиваются и совершенствуются компьютерные системы - «электронные кульманы». На сегодняшний день производство продукции мирового класса возможно только на соответствующем оборудовании и с использованием современных средств автоматизации. Ни одно предприятие, ведущее разработки современных сложных технических объектов, не обходится без использования компьютеров и мощного программного обеспечения, позволяющего гармонично сочетать в себе форму и содержание проекта, оптимизирующего процесс разработки и выполнения конструкторской документации при многократном использовании имеющихся данных Такие базовые графические системы обогащают, но не усложняют возможности творческого поиска конструкторов, поскольку обладают высокотехнологичными, но удобными и простыми в обращении инструментами, объединяющими в одном проекте замыслы целой команды проектировщиков и требования заказчиков. На базе универсальных графических систем разрабатываются системы автоматизированного проектирования (САШ*) конструкторов, технологов, архитекторов, схемотехников и многие другие автомата шрованиые рабочие места специалистов.

В последнее время все более утверждается оригинальный подход к автоматизации конструкторской деятельности на основе создания трехмерных геометрических представлений проектируемых изделий. Современный уровень развиїия компьютерных технологий позволяет создавать пространственные модели объектов практически неограниченной возможности, а решение геометрических и других задач для пространственной модели обеспечивает большую достоверность, и позволяет перейти на качественно новый уровень проектирования. Кроме того, возможно использование пространственной модели для проектных расчетов и математического моделирования конструируемых изделий и процессов. Это еще больше сокращает временные,, кадровые и материачьные расходы на разработку проектов.

В настоящее время существует множество графических редакторов и систем геометрического моделирования. Для профессионалов проектировакия, которым требуется воплощать свои творческие замыслы в реальные динамические проекты, AutoCAD является лидирующей в мире платформой программного обеспечения САПР, Он объединяет мошь и гибкость с предельно четким фокусом на максимальную производительность, а также является полностью расширяемой системой для использования в широком спектре отраслей.

AutoCAD 2000 - программа с богатой и во многом уникальной историей. Впервые она увидела свет в 1982 году под именем MicroCAD. Первая версия AutoCAD ознаменовала начало настоящей революции в автоматизированном проектировании. Сегодня AutoCAD переводится на 18 языков мира, его используют в своей работе миллионы проектировщиков во всем мире на процессорах, в тысячи раз более мощных, чем те, которые были установлены на первых персональных компьютерах.

Но какой бы универсальной и совершенной ни была бы базовая графическая среда, - задача перехода на новую технологию проектно-коиструкторских работ требует современных методик обучения конструктороз, н разработчиков объектно-ориентированных систем автоматизированного конструирования, в которых центральное место занимают методы компьютерного моделирования, как нового инструмента, используемого при разработке проектов. Важной проблемой при решении этой задачи является разработка подхода и методики при создании структуры объектно-ориентированных систем, их информационной среды, интерфейсов пользователя, а также методов и алгоритмов программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании.

Проблемы автоматизации проектирования изделий в различных отраслях промышленности и пути их решения освещены в работах Б.Н.Добренько, А,В.Россоло8Ского, Э.Фиккельштейн, Г.Г.Казеннова, И.П.Иоренкова, В.А.Селютина, ДЛТомашевского, Г.П.Вяткина, ИН.Крылова, А.А.Чекмарева и др. Анализ публикаций показал, что практически отсутствует литература и разработки, посвященные автоматизации учебно-производственного процесса выполнения конструкторских работ на базе компьютерных технологий. Создание учебно-методического комплекса, содержащего электронную тренинг-систему по изучению современной базовой графической среды, разработка методики и технологии автоматизации проектно-конструкторских работ, а также подхода к созданию структуры и реализации объектно-ориентированных систем, представляют сложную научную проблему и являются своевременными и актуальными.

Работа над данной проблемой соискателем ведется с 1980 г., с тех времен, когда она была мало изучена. Научные исследовали* и

практические разработки соискателя находят применение в внедрены ках в производственном, так и в учебном процессе.

MWV Работ»!

Целью работы является разработка:

электронной тренинг-системы изучения базовой графической среды;

учебно-методического комплекса, обеспечивающего автоматизацию очного и заочного дистанционного учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий;

методики и технологии автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ;

подхода и методики создания структуры и реализации объектно-ориентированных систем, их информационной базы, а также интерфейса пользователя;

методов и алгоритмов программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании;

» технологической стратегии совместного коллективного проектирования без границ, в том числе, с использованием Internet.

Научная новизна,

Впервые создан учебно-методичесхий комплекс, обеспечивающий автоматизацию учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий, включающий методическое, организационное, информационное и программное обеспечение;

Впервые разработана'и внедрена электронная тренинг-система изучения базовой графической среды AutoCAD 2000;

Разработаны теоретические, методические н практические основы создания структуры и реализации автоматизированных объектно-ориентированных проектно-конструкторских систем;

Разработаны методы и алгоритмы программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании;

Написаны и изданы в центральных издательствах:

учебное пособие "Автоматизация разработки и выполнения конструкторской документации";

монография "AutoCAD RI4. Русская и англоязычная версии";

монография "Трехмерное моделирование в AutoCAD R14. AutoUSP";

монография "AutoCAD 2000" в серии "Проектирование";

Разработан и размещен на сайте МГИЭТ (ТУ) н ИНФО электронный комплекс "Инженерная и компьютерная графика" для очного и заочного дистанционного обучения;

Разработан и издан в центральной издательстве комплекс в виде учебного пособия "Компьютерные технологии инженерной графики в среде AutoCAD 20QO. AutoUSP **, обеспечивающего автоматизацию учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектно-конструкторских работ,

в В стадии издания в центральном издательстве находится учебник "Инженерная и компьютерная графика" для вузов с дистанционным обучением.

Практическая значимость.

Практическая значимость заключается в:

проведении ряда работ [1,...9,39] по заказу научно-исследовательских и
промышленных предприятий и внедрению их результатов как в
производство, так и в учебный процесс. Так, внедрены разработанные

объектно-ориентированные системы автоматизированного

конструирования и выпуска конструкторской документации на электронные устройства с унифицированными свинчиваемыми конструкциями (соискатель является ответственным исполнителем);

создании и организации в МГИЭТ (ТУ) европейского тренинг-центра, по обучению базовой графической среде AutoCAD и разработке объектно-ориентированных проектно-конструхторскнх систем. Созданный тренинг-центр авторизован компанией Autodesk, что подтверждено международным сертификатом;

успешном участии в конкурсе научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ по программе "Научные исследования высшей школы в области производственных технологий" на 2000-2001 rs., проводимом Министерством образования Российской Федерации. Так, получен и реализован заказ по теме "Разработка и создание электронных систем очного и дистанционного обучения автоматизация выполнения конструкторской документации в области автоматики, электроники, микроэлектроники, радиотехники и др.";

издании в центральных издательствах целого ряда монографий, учебных пособий, учебника и статей в журналах, позволивших существенно поднять уровень выполнения проектнс-конструкторских работ, а также автоматизировать учебно-производственный процесс разработки и выполнения конструкторской документации на базе компьютерных технологий.

Внедрение результатов исследования.

Основные результаты работы получены и внедрены при проведении 10 НИР [1,...9, 39] и других работ, обеспечивших переход на новую технологию лросктно-конструкторских работ, а также автоматизацию

»

учебно-производственного процесса разработки и выполнения конструкторской документации на базе компьютерных технологий. Результаты исследований нашли широкое внедрение и практическое использование на предприятиях радиоэлектронной промышленности и в вузах. Так внедрены: объектно-ориентированная система автоматизированного конструирования и выпуска конструкторской документации на электронные устройства с унифицированными свинчиваемыми конструкциями; электронная тренинг-система изучения базовой графической среды AutoCAD 2000; учебно-методический комплекс, обеспечивающий автоматизацию учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектио-конструкторских работ на базе компьютерных технологий, включающий методическое, организационное, информационное и программное обеспечение.

Основные положения диссертации опубликованы в центральных издательствах "Высшая школа" и "ДМК.Прссс", в том числе в учебнике, учебных пособиях и монографиях.

Внедрение результатов диссертации позволило автоматизировать учебно-производственный процесс разработки и выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий, что привело к сокращению временных затрат и кадровых ресурсов, а также повышению качества разрабатываемых проектов.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на

всесоюзных. Российских и отраслевых конференциях [11, 16 26, 2ч, 30] и

получили положительную оценку.

Публикации,

По теме диссертации опубликовано 41 работа, в том числе:

2 учебника длм вузов, обучающихся по направлениям "Информатика и вычислительная техника", "Конструирование и технология электронной аппаратуры" и специальностям "Системы автоматизированного проектирования", "Электронное машиностроение", "Радиотехника";

2 учебных пособия для электротехнических, приборостроительных специальностей вузов;

3 монографии в серии "Проектирование";

5 статей в 5курналах и сборниках;

) 1 тезисов докладов на конференциях;

8 учебных и методических пособий и указаний;

10 научно-технических отчетов НИР.

Основные положения, представленные к защите:

1. Разработанная электронная тренинг-система изучения базовой графической среды AutoCAD 2000;

2. Созданный учебно-методический ' комплекс, обеспечивающий автоматизацию учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий, включающий методическое, организационное, информационное и программное обеспечение, включающий методическое, организационное, информационное и программное

'обеспечение;

3. Разработанные теорггаческие, методические, практические основы и
технологии создания структуры и реализации объектно-
ориентированных проектно-конструкторских систем,. их
информационной базы, а также интерфейса пользователя, включающего

объектно-ориентированные падающие, пиктографические меню, диалоговые окна, слайд-библиотеки;

4. Разработанные методы и алгоритмы программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании;

5. Изданная в центральном издательстве монография "AutoCAD 2000";

6. Изданное в центральном издательстве и допущенное Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия "Компьютерные технологии инженерной графики в среде AutoCAD 2000. AutoLISP", сопровождаемое компакт-диском;

7. Издающийся в центральном издательстве и допущенный Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника "Инженерная и компьютерная графика" для вузов с дистанционным обучением, в том числе, с использованием Internet. Учебник сопровождается компакт-диском.