Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические аспекты комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в процессе непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров 19
Выводы по первой главе 72
Глава 2. Содержание подготовки инженерных и управленческих кадров к организации и проектированию информационных систем управления 76
Выводы по второй главе 151
Глава 3. Основные направления непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения в области автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ 153
Выводы по третьей главе 186
Глава 4. Методическое обеспечение непрерывной конструкторской подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения на основе cals/ипи-технологий 189
Выводы по четвертой главе 215
Глава 5. Реализация методических подходов к подготовке инженерных и управленческих кадров в области комплексного использования информационных и коммуникационньгх технологий .. 217
Выводы по главе 5 275
Заключение 277
Список использованной литературы 284
- Теоретические аспекты комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в процессе непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров
- Содержание подготовки инженерных и управленческих кадров к организации и проектированию информационных систем управления
- Основные направления непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения в области автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ
- Методическое обеспечение непрерывной конструкторской подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения на основе cals/ипи-технологий
Введение к работе
Актуальность темы исследования. На современном этапе развития научно-технического прогресса информационные технологии (ИТ) и средства связи, обеспечивающие коммуникации на базе локальных и глобальной компьютерных информационных сетей, являются одной из наиболее активно развивающихся отраслей науки, техники и технологии и, вместе с тем, получили весьма широкое распространение и применение практически во всех сферах человеческой деятельности. На производственных предприятиях, в образовательных, научно-исследовательских учреждениях возрастает значимость и востребованность средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), которые используются во-первых, как современные средства повышения эффективности профессиональной и образовательной деятельности, и во-вторых выступают в качестве объекта изучения и освоения. При этом использование средств ИКТ подразумевает реализацию системного и комплексного подходов, что обновляет методы и средства осуществления информационной деятельности и информационного взаимодействия между структурными подразделениями предприятия.
В этой связи внедрение ИКТ на крупном промышленном предприятии предъявляет повышенные требования ко всему персоналу предприятия, в том числе и машиностроительной отрасли, предопределяя необходимость постоянного повышения квалификации инженерного состава и управленческого аппарата. Это обусловлено, прежде всего, тем, что непрерывное технико-технологическое развитие и активное использование средств ИКТ инициирует необходимость постоянного и систематического совершенствования уровня подготовки специалистов научно-технического профиля, и, в частности, инженерных и управленческих кадров.
В настоящее время в области развития кадрового потенциала предприятия осуществляется переход от традиционного периодического повышения квалификации к гибкой, непрерывной системе обучения и переподготовки кадров. Остановимся на подготовке инженерных и управленческих кадров, учитывая тот факт, что инженер выполняет управленческие функции при организации и протекании различных технологических процессов, в частности, при организации разработки того или иного рабочего проекта и при его внедрении в практику деятельности предприятия.
Анализ состояния подготовки инженерных и управленческих кадров (Гречников Ф.В., Комаров В.А., Сойфер В.А.) с использованием средств ИТ, в частности на предприятиях машиностроительной отрасли, показывает, что повышение квалификации осуществляется на современном этапе развития информатизации общества не адекватно внутренним задачам современного предприятия, а, как правило, в узких рамках изучения офисных пакетов и отдельных профессионально-ориентированных информационных систем.
В связи с тем, что роль инженерных и управленческих кадров на современном предприятии, в условиях использования средств ИКТ, становится приоритетной, возникает необходимость их подготовки на основе реализации идей информатизации образования. Под информатизацией образования (И.В. Роберт, В.А. Поляков, О.А. Козлов и др.) будем понимать процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого, развивающийся на основе комплексного использования средств ИКТ, поддерживающий интеграционные тенденции процесса познания закономерностей профессиональных, предметных областей и окружающей среды (социальной, экологической, информационной и др.) в здоровьесберегающих условиях.
В настоящее время проблемам: подготовки кадров информатизации образования посвящены работы Козлова О.А., Колина К.К., Лапчика М.П., Мартиросян Л.П., Панюковой СВ., Роберт И.В. и др.; подготовки кадров технического профиля в области овладения средствами ИКТ - работы Гречникова Ф.В., Колчина А.Ф., Комарова В.А., Манушина Э.А., Мухамедзяновой Г.В., Сойфера В.А., Черепашкова А.А.; развития содержания и методики обучения информатике и ИКТ в системе непрерывного образования - работы Бешенкова С.А., Бубнова В. А., Добудько Т.В., Кузнецова А.А., Лапчика М.П., Пака Н.И., Роберт И.В., Румянцева И.А., Хеннера Е.К. и др.; реализации возможностей ресурсов телекоммуникационных сетей как глобальной среды непрерывного образования - работы А.А. Андреева, С.Д. Каракозова, Р.И. Круподерова, Мартиросян Л.П., Лемеха P.M. и др.; совершенствованию механизмов управления системой образования на основе использования средств ИКТ -работы Я.А. Ваграменко, Х.Н. Гогохия, Б.И. Канаева, Н.И. Пака, И.В. Роберт и др.
В этих исследованиях и разработках представлены основные содержательные и практико-ориентированные направления подготовки, переподготовки и повышения квалификации педагогических, инженерных и управленческих кадров в условиях информатизации образования. Вместе с тем, в этих исследованиях не рассматриваются основные задачи подготовки инженерных и управленческих кадров в области: обеспечения бесперебойного функционирования существующих информационных потоков на основе использования технологических информационных ресурсов, банков специализированной информации; сопровождения работы систем автоматизированного проектирования и программного обеспечения; выполнения комплекса мероприятий по совершенствованию и использованию информационного ресурса локальных и глобальной сетей; обеспечения автоматизации процессов информационной деятельности и информационного взаимодействия между сотрудниками крупного машиностроительного предприятия; создания, поддержания в рабочем состоянии и совершенствования информационной среды (И.В. Роберт, Ю.А. Прозоровой, В.А. Касторновой и др.) предприятия машиностроительной отрасли. При этом подготовка специалистов должна учитывать также задачи и функции каждого структурного подразделения предприятия, условия организации информационного взаимодействия между ними при использовании информационного ресурса локальных и глобальных сетей, условия осуществления информационной деятельности, осуществляемой сотрудниками предприятия. В современных подходах в должной мере не учитываются требования к профессиональным качествам персонала современного предприятия, а именно: необходимые знания и опыт работы по специальности в условиях реализации возможностей ИКТ; умение осуществлять продуцирование информации в соответствии со спецификой предприятия; умения осуществлять информационную деятельность и информационное взаимодействие и т.д. Кроме того, существующие подходы не в полной мере учитывают возможности систематического, взаимосвязанного использования методов и средств ИКТ во всех звеньях процесса подготовки инженера, руководителя предприятия, управленца.
Вышесказанное приводит к необходимости реализации комплексного использования средств ИКТ в процессе непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров в условиях информатизации образования, под которым будем понимать одновременное и взаимосвязанное использование методов и средств ИКТ во всех звеньях процесса подготовки студента (слушателя), инженера, управленца, руководителя предприятием или учебным заведением, преподавателя, направленное на: организацию и осуществление, стимулирование и мотивацию профессиональной и учебно-познавательной деятельности; контроль и самоконтроль ее результатов и эффективности; реализацию развивающего социокультурного потенциала ИКТ; автоматизацию процессов информационного взаимодействия и информационной деятельности по сбору, хранению, передаче, обработке, продуцированию, тиражированию профессионально значимой информации (и/или информационного ресурса локальных и глобальной сетей); автоматизацию процессов управления информационными потоками на предприятии и в учебном заведении.
Учитывая вышеизложенное сформулируем противоречия между:
• необходимостью подготовки инженерных и управленческих кадров в области: обеспечения бесперебойного функционирования существующих информационных потоков на основе использования технологических информационных ресурсов, банков специализированной информации; сопровождения работы систем автоматизированного проектирования и программного обеспечения; выполнения комплекса мероприятий по совершенствованию и использованию информационного ресурса локальных и глобальной сетей и отсутствием теоретических и практических разработок, ориентированных на переход от традиционного периодического повышения квалификации к гибкой, непрерывной системе подготовки и переподготовки кадров в условиях использования средств ИКТ в вышеозначенных областях, адекватно их востребованности в профессиональной деятельности;
• возросшей значимостью информационной деятельности, осуществляемой инженерными и управленческими кадрами, и информационного взаимодействия между специалистами различных структурных подразделений крупного машиностроительного предприятия и недостаточной базой теоретических и практических разработок в области комплексного использования информационных и коммуникационных технологий при: организации и проектирования информационных систем управления; автоматизации процессов управления информационной деятельности по накоплению, хранению, передаче, обработке, продуцированию, тиражированию профессионально значимой информации (и/или информационного ресурса локальных и глобальной сетей); автоматизации процессов управления информационными потоками на предприятии и в учебном заведении; автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ в условиях функционирования информационной среды предприятия машиностроительной отрасли;
• достижениями научно-технического прогресса в области реализации возможностей CALS/ИПИ-технологий в производственной деятельности современного наукоёмкого машиностроительного предприятия и отсутствием учебно-методического обеспечения непрерывной конструкторской подготовки на основе CALS/ИПИ-технологий в аспекте реализации возможностей ИКТ в процессе осуществления непрерывной информационной поддержки жизненного цикла продукции;
• возросшими требованиями к профессиональным качествам персонала современного предприятия машиностроительной отрасли в области использования средств ИКТ при продуцировании информации, осуществлении информационной деятельности и информационного взаимодействия и недостаточным уровнем методических подходов к реализации постдипломного образования.
Выявленные противоречия определили проблему исследования.
Актуальность темы исследования определяется необходимостью комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в процессе непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров, ориентированной на организацию, осуществление, стимулирование и мотивацию профессиональной и учебной деятельности в области проектирования информационных систем управления, автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ, использования CALS/ИПИ-технологий в производственной деятельности современного наукоёмкого машиностроительного предприятия, автоматизации контроля и самоконтроля ее результатов и эффективности.
Объект исследования - процесс непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения в области комплексного использования информационных и коммуникационных технологий при проектировании информационных систем управления, автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ и использовании CALS/ИПИ-технологий.
Предмет исследования - теоретические аспекты и методические решения, реализующие непрерывную подготовку инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения в области комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в области проектирования информационных систем управления, автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ.
Цель исследования - теоретическое обоснование и разработка методического обеспечения непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения в области комплексного использования информационных и коммуникационных технологий.
Гипотеза исследования: комплексное использование информационных и коммуникационных технологий в процессе непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров, реализующее принципы подготовки в области автоматизации разработки и выполнения проектно-графических работ в соответствии с основными направлениями этой подготовки и с содержательными аспектами организации, проектирования и использования информационных систем управления обеспечит:
• содержательную часть непрерывной конструкторской подготовки современными подходами в области автоматизации процессов разработки и выполнения конструкторской документации в системе автоматизированного проектирования (САПР), использования средств автоматизации в процессе создания графической, текстовой информации и использования информационных графических систем;
• совершенствование структуры и содержания, организационных форм и методов непрерывной конструкторской подготовки специалистов на основе CALS/ИПИ-технологий в области применения средств автоматизации при решении учебных типовых проектных задач в среде учебно-научного виртуального предприятия;
• методически грамотное использование технологических информационных ресурсов, банков учебно-методической информации и систем автоматизированного сопровождения программного обеспечения в процессе автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ.
В соответствии с гипотезой исследования были сформулированы задачи исследования:
1. Проанализировать современное состояние подготовки инженерных и управленческих кадров к использованию средств информационных и коммуникационных технологий в профессиональной деятельности.
2. Выявить возможности использования технологических информационных ресурсов, в том числе локальных и глобальной компьютерных сетей, банков учебно-методической информации и систем автоматизированного сопровождения программного обеспечения в процессе подготовки инженерных и управленческих кадров в области автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ в условиях информатизации образования.
3. Теоретически обосновать и сформулировать принципы непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров в области комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в своей профессиональной деятельности.
4. Обосновать структуру и разработать содержание непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров в области организации, проектирования и использования информационных систем управления, реализованных на базе информационных и коммуникационных технологий.
5. Определить основные направления и разработать содержательные аспекты непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров в области автоматизации процессов разработки и выполнения конструкторской документации в САПР, использования средств автоматизации в процессе создания графической и текстовой информации, использования информационных графических систем.
6. Разработать учебно-методическое обеспечение непрерывной конструкторской подготовки инженерных и управленческих кадров на основе CALS/ИПИ-технологий в условиях функционирования учебно- научного виртуального предприятия.
7. Разработать методические подходы к реализации комплексного использования средств ИКТ в процессе непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров.
Методологической основой исследований являются теоретические и экспериментальные исследования специалистов в области: философии образования, педагогики и психологии (Бабанский Ю.К., Выготский Л.С., Гальперин П.И., Сластенин В.А., Талызина Н.Ф., и др.); информатизации образования и подготовки кадров по этому направлению (Ваграменко Я.А., Козлов О.А., Кравцова А.Ю., Кузнецов А.А., Лапчик М. П., Панюкова СВ., Пак Н.И., Поляков В.А., Роберт И.В. и др.); разработки и использования автоматизированных обучающих систем (Данилюк С.Г., Латышев В.Л., Павлов А.А., Поляков В.П., Романенко Ю.А., Сердюков В.И. и др.); инженерно-конструкторских и технологических работ (Романычева Э.Т., Сидорова Т.М., Сидоров С.Ю., Попова Г.Н., Алексеев С.Ю., Скубачевский Г.С., Фадеев В.Я.), подготовки кадров технического профиля в области владения средствами ИКТ (Манушин Э.А., Мухамедзянова Г.В., Сойфер В.А. и др.).
Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования: теоретический анализ положений педагогической науки по проблемам подготовки в условиях информатизации образования инженерных и управленческих кадров к использованию средств ИКТ в профессиональной деятельности; сопоставительный анализ технологий традиционной подготовки инженерных кадров и непрерывной конструкторской подготовки на основе CALS/ИПИ-технологий; наблюдение, беседы, проведение занятий в среде Учебно-научного виртуального предприятия; системный анализ; методы синтеза и анализа сложных систем и информационных процессов.
Научная новизна исследования состоит: в выявлении педагогических особенностей профессионального постдипломного образования, формулировании требований к его реализации и определении направлений его развития в условиях использования технологических информационных ресурсов, банков учебно-методической информации и системы автоматизированного сопровождения программного обеспечения, в выявлении направлений, по которым осуществляется использование ИТ в постдипломном образовании в условиях информатизации учебного процесса; в формировании содержания непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров в области комплексного использования средств ИКТ, в том числе, в области общих вопросов использования ИТ для управления, в области организации проектирования и применения информационных систем управления, реализованных на базе ИКТ; в разработке учебно-методического обеспечения конструкторской подготовки на основе CALS/ИПИ-технологий; в разработке организационно-методических подходов к созданию и функционированию учебно-научного виртуального предприятия.
Теоретическая значимость исследования состоит: в теоретическом обосновании и формулировании основных и дополнительных принципов непрерывной подготовки в области комплексного использования средств ИКТ в процессе профессиональной деятельности инженерных и управленческих кадров; в теоретическом обосновании и описании основных направлений непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения в области автоматизации и выполнения конструкторской документации в условиях использования САПР, в области автоматизации создания графической и текстовой информации и использования информационных графических систем; в формулировании требований к знаниям и умениям специалистов в области владения CALS/ИПИ-технологиями в профессиональной деятельности инженера и управленца; в разработке основных принципов построения системы автоматизации конструкторской документации, позволяющей специалистам изучать вопросы автоматизации разработки и выполнения конструкторской документации в САПР.
Практическая значимость исследования состоит в: разработке и внедрении методических подходов к использованию плоскографического редактора при создании графической и текстовой информации и к использованию информационных графических систем (на примере систем ADEM и «КОМПАС-ГРАФИК»); разработке учебно-методического обеспечения внедрения подготовки инженерных и управленческих кадров на основе CALS/РШИ-технологий; создании учебно-научного виртуального предприятия, функционирующего на базе локальных и глобальной компьютерных сетей, для конструкторской подготовки на основе CALS/РЇПИ-технологий; разработке методических указаний по оптимизации структуры технологического процесса механической обработки заготовки по экономическим критериям; разработке и внедрении методики решения учебных типовых проектных задач в среде учебно-научного виртуального предприятия с использованием элементов CALS/РЇПИ-технологий, методических рекомендаций по использованию средств автоматизации в процессе подготовки по направлению «Экономические основы производственной деятельности предприятия».
Этапы исследования. В 1995-1997 гг. проводился анализ научно-педагогических и учебно-методических материалов по проблемам подготовки специалистов в области использования информационных технологий при автоматизации, разработке и выполнении инженерно-графических работ. Были рассмотрены педагогические аспекты комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в процессе непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров. В 1997-1998 гг. выявлены принципы непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров в области комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в процессе автоматизации, разработки и выполнения проектно-конструкторских работ. В 1998-1999 гг. была определена реализация возможностей использования информационных технологий в процессе организации и проектирования информационных систем управления. В 1999-2001 гт. были определены основные направления непрерывной конструкторской подготовки в области автоматизации, разработки и выполнения проектно-конструкторских работ. В 2001-2004 гт. разработано методическое обеспечение непрерывной конструкторской подготовки специалистов на основе CALS-технологий. В 2004-2005 гг. проведен теоретический анализ и интерпретация результатов диссертационного исследования, осуществлено оформление диссертации, сформулированы выводы.
Апробация результатов исследования проводилась на межвузовской областной научно-методической конференции по проблемам высшей школы (г. Куйбышев, 1988 г.), республиканской конференции (г. Новочеркасск, 1990 г.), научно-методическом семинаре (г. Нижний Новгород, 1993 г.), научно-технической конференции (г. Пенза, 1994 г.), научно-методической конференции Кемеровского технологического университета (г. Кемерово, 1995 г.), на научно-практических конференциях Самарского государственного аэрокосмического университета (г. Самара, 1995- 2002 гг.), на Всероссийских научно-методических конференциях, семинарах Института информатизации образования РАО (г. Москва, 2000-2005 гг.), на Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе IT+SE-2002» (Гурзуф, 2002 г.), региональной научно-практической конференции «Информационные технологии в высшем профессиональном образовании» (г. Тольятти, 2005 г.), на занятиях Учебного центра ОАО «АВТОВАЗ», Тольяттинского филиала Самарского государственного аэрокосмического университета (СГАУ), Тольяттинского филиала Международного института рынка (МИР) при тесном сотрудничестве со школами г. Тольятти.
Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационного исследования внедрены и используются:
• при повышении квалификации профессорско-педагогического и инженерно-технического состава вузов и промышленных предприятий Самарской области;
• в Самарском государственном аэрокосмическом университете;
• в учебном процессе Учебного центра ОАО «АВТОВАЗ»;
• в процессе подготовки и переподготовки инженерного состава научно-технического центра (НТЦ) ОАО «АВТОВАЗ»;
• в процессе подготовки и переподготовки специалистов среднего звена на ОАО «СНТК им. Н.Д Кузнецова»;
• при проведении всех видов занятий с студентами очной, вечерней, заочной форм обучения в Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики;
• в учебном процессе Казанского государственного технического университета, Тольяттинского филиала Самарского государственного аэрокосмического университета, Тольяттинского филиала Международного института рынка.
Разработаны и внедрены в учебный процесс Тольяттинского филиала Самарского государственного аэрокосмического университета 5 учебных планов по специальностям и 15 рабочих программ по дисциплинам, изучение которых осуществляется с использованием средств ИКТ.
Разработаны и внедрены в учебный процесс Международного института рынка: 3 учебных плана по специальностям: менеджмент организации; финансы и кредит; экономика и управление на предприятии; 18 рабочих программ по дисциплинам, среди которых: информатика; стратегический менеджмент; экономическая теория; исследование систем управления; маркетинг; бухгалтерский учет; высшая математика; инновационный менеджмент; информационные технологии управления, изучение которых осуществляется с использованием средств ИКТ.
Положения, выносимые на защиту:
1. Формирование содержания подготовки в области: автоматизации процессов информационной деятельности по сбору, хранению, передаче, обработке, продуцированию, тиражированию профессионально значимой информации (и/или информационного ресурса локальных и глобальной сетей); автоматизации процессов информационного взаимодействия и управления информационными потоками на предприятии и в учебном заведении; организации и проектирования информационных систем управления; автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ в условиях функционирования информационной среды предприятия машиностроительной отрасли основано на реализации принципов непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров в области комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в профессиональной деятельности в условиях применения технологических информационных ресурсов, банков учебно-методической информации, системы автоматизированного сопровождения программного обеспечения в процессе автоматизации разработки и выполнения проектно- графических работ.
2. Реализация на уровне методических подходов основных направлений непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения в области автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ формирует у обучаемых основные понятия машиностроительного черчения при разработке конструкторской документации в системе автоматизированного проектирования; создает предпосылки к профессиональному использованию средств автоматизации разработки и выполнения конструкторской документации; обеспечивает возможность использования средств автоматизации в процессе создания графической и текстовой информации; обеспечивает овладение информационными графическими системами.
3. Методическое обеспечение непрерывной конструкторской подготовки специалистов для отраслей машиностроения на основе CALS/ИПИ-технологий, разработанное в соответствии с современным уровнем развития и использования CALS/ИПИ-технологий на современном наукоемком машиностроительном предприятии, включает:
• комплекс требований к знаниям и умениям специалистов в области использования CALS/ИПИ-технологий в профессиональной деятельности;
• учебно-методическое обеспечение в виде комплекса учебных планов и программ для подготовки специалистов на основе CALS/ИПИ-технологий;
• непрерывную компьютерную поддержку учебного процесса конструкторской подготовки специалистов предприятия машиностроительной отрасли на основе CALS/ИПИ-технологий на базе учебно-научного виртуального предприятия, обеспечивающего бесперебойное функционирование информационных потоков; выполнение комплекса мероприятий по совершенствованию и использованию информационного ресурса локальных и глобальной сетей; автоматизацию процессов информационной деятельности и информационного взаимодействия между сотрудниками; создание и поддержку в рабочем состоянии информационной среды предприятия.
4. Реализация и внедрение методических подходов к оптимизации структуры технологического процесса механической обработки заготовки по экономическим критериям, методики решения учебных типовых проектных задач в среде учебно-научного виртуального предприятия с использованием элементов CALS/ИПИ-технологий, методических рекомендаций по использованию средств автоматизации в процессе подготовки специалистов для машиностроительной отрасли по экономическим основам производственной деятельности предприятия в условиях взаимосвязанного использования методов и средств информационных и коммуникационных технологий во всех звеньях процесса подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения обеспечивает: организацию и осуществление, стимулирование и мотивацию профессиональной и учебно-познавательной деятельности; автоматизированный контроль и самоконтроль ее результатов и эффективности; автоматизацию процессов информационной деятельности по сбору, хранению, передаче, обработке, продуцированию, тиражированию профессионально значимой информации (в том числе информационного ресурса локальных и глобальной сетей); автоматизацию процессов управления информационными потоками на предприятии и в учебном заведении.
Теоретические аспекты комплексного использования информационных и коммуникационных технологий в процессе непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров
Проблемы обучения специалистов использованию компьютеров в их профессиональной деятельности можно датировать чуть позже времени создания первых компьютеров, т.е. концом сороковых - началом пятидесятых годов нашего века. С этого момента в наиболее развитых странах мира было положено начало формированию постиндустриального «информационного» общества, основанного на применении информационных технологий, способных обеспечить достоверное, исчерпывающее и своевременное знание во всех общественно значимых видах человеческой деятельности.
Работа на компьютерах первого поколения требовала досконального знания конструктивных тонкостей, поэтому основными их «потребителями», как правило, были их же издатели и разработчики. Однако, начиная со второго поколения вычислительных машин, к ним проявили интерес представители более широкого круга профессий - математики, физики, экономисты, т.е. люди, основной профессией которых уже не являлась разработка самих компьютеров и их программного обеспечения. Они ставили целью прикладное использование возможностей компьютера в решении проблем своей профессиональной области.
Так возникла проблема обучения специалистов использованию компьютера в их профессиональной деятельности. Уже тогда она имела определенную общественную значимость, хотя настоящую ценность в глазах общества эта задача приобрела только когда в нашей стране впервые заговорили о необходимости компьютерного всеобуча. В этот период неоднократно менялись цели, расширялся контингент обучаемых, совершенствовались содержание, цели и методы обучения, непрерывно развивалось техническое оснащение учебного процесса.
Выделим пять основных его стадий, сменявших одна другую в зависимости от развития средств вычислительной техники и изменения экономической ситуации в стране, представив их краткую характеристику [70,227,235, 240]. 1. 50-е гг. В это время пользователями ЭВМ были, в основном, разработчики компьютеров и программного обеспечения. Подготовка специалистов ограничивалась самообразованием. Конец 50-х гг. был характерен тем, что в отдельных технических вузах началось обучение по специальностям, связанным с разработкой сети электронно-вычислительной техники, при этом готовился специалист-универсал, способный разрабатывать весь цикл: от «железа» до программы. 2. Начало 70-х гг. Практически во всех технических вузах и по всем специальностям были введены курсы, в той или иной мере связанные с электронно-вычислительной техникой. Однако ввиду относительной недоступности ЭВМ знания студентов в этой области, как правило, оставляли желать лучшего. На этой же стадии программирование получило распространение в кругу математических школ. 3. Середина 70-х гг. Некоторые вузы перешли к подготовке профессиональных пользователей ЭВМ (программистов и инженеров электронщиков), в то время как подготовка конечных пользователей во многих специализациях стала намного серьезнее и приобрела определенную профессиональную ориентацию. 4. В 1985 г. в связи с введением нового школьного предмета «Основы информатики и вычислительной техники» в программу средней общеобразовательной школы возникла необходимость обеспечения специалистов многих профессий компьютерным всеобучем. В связи с этим была проведена целевая переподготовка учителей физики и математики для преподавания в средних учебных заведениях основ информатики и вычислительной техники. В отраслевых институтах повышения квалификации началось изучение курса всеми категориями слушателей. 5. Ситуация коренным образом изменилась в 1992 г. Российский рынок открылся для свободного доступа и практически был заполнен разнообразными моделями новейших компьютеров и соответствующего им программного обеспечения. Кроме того, открытость рынка и свободного предпринимательства привели к жесткой конкуренции, что вынудило большинство предприятий и фирм перейти к прямому и постоянно расширяющемуся использованию информационных технологий. Как следствие - лавинообразно нарастающая потребность рынка труда в людях, способных грамотно и со знанием дела использовать компьютер в своей профессиональной деятельности. Ситуация на рынке труда сегодня складывается таким образом, что специалисту - «хозяину» своей рабочей силы - уже практически невозможно ее продать, не имея компьютерных навыков и умений, а это, в свою очередь, обеспечивает мощную мотивацию для освоения средств ИКТ и ажиотажный спрос на соответствующее обучение.
Начало массового всеобуча в 1985 г. следует считать истинной «датой рождения» проблемы обучения специалистов использованию компьютеров и информационных технологий (ИТ) в профессиональной деятельности, хотя на этой стадии в силу ряда объективных причин массовое сознание еще находилось в состоянии поиска и не могло осмыслить ее настоящую значимость. Можно выделить несколько этапов обучения специалистов основам информатики и вычислительной техники.
Первый этап: формирование компьютерной грамотности. Основной задачей проходившего с 1985 по 1989 гг. всеобуча была ликвидация компьютерной неграмотности населения. Знания в области вычислительной техники в этот период рассматривали как вторую грамотность. Содержание обучения информатике стало необходимым для многих возрастных и профессиональных категорий, однако следовало за соответствующим школьным курсом.
Впервые вопрос об изучении основ программирования в школе был поставлен еще в 60-70-е годы, однако эта возможность рассматривалась лишь по отношению к «продвинутым» физико-математическим учебным заведениям. Только в конце 70-х годов, благодаря появлению персональных компьютеров, сформировались объективные условия для внедрения этих идей в массовую школу. Основоположником компьютеризации среднего образования по праву считается академик А.П. Ершов [67, С. 28-31], который вместе со своими единомышленниками обосновал необходимость введения общеобразовательного курса «Основы информатики и вычислительной техники» и разработал его концепцию [110]. Важной ее особенностью являлся системный подход к проблеме и учет социальной роли вычислительной техники, а также обоснование целесообразности формирования специфического стиля мышления и навыков умственных действий.
Дальнейшее развитие положений о том, что алгоритмическая и программистская культура должны стать фундаментальными компонентами человеческой деятельности в современном мире, привело к утвердившейся в то время метафоре о программировании как второй грамотности человека, которая, являясь скорее риторическим положением, нежели научным понятием, однако, содействовала разработке идеи «компьютерной грамотности» и способствовала ее внедрению в общественное сознание [142 С.3-17].
Процесс становления предмета информатики проходил неоднозначно [113; 117], в нем были ярко выраженные положительные и отрицательные моменты. Положительным прежде всего следует признать тот факт, что до общественного сознания впервые удалось довести мысль о необходимости компьютерной подготовки и внедрить ее во все звенья системы непрерывного образования, одновременно приступив к техническому и методическому оснащению учебного процесса. При этом родилась идея информационной культуры, нашедшая продолжение во многих работах [101 С.3-9,102]. Вместе с тем упор на алгоритмическую и программистскую культуру нанес вред уже не одному поколению школьников и взрослых людей, особенно гуманитарной направленности, которые не смогли воспринять новый предмет, ориентированный, в основном, на человека с математическими способностями [108, 109, ПО, 116, 117].
Содержание подготовки инженерных и управленческих кадров к организации и проектированию информационных систем управления
В содержание подготовки входят общие вопросы использования ИТ в сфере управления с использованием средств ИТ. Слушателям представляют содержательные аспекты управления на базе реализации возможностей средств ИКТ. Остановимся подробнее на описании содержания подготовки.
Важнейшим фактором повышения эффективности производства в любой отрасли является улучшение управления. Совершенствование форм и методов управления происходит на основе достижений научно-технического прогресса, дальнейшего развития информатики, занимающейся изучением законов, методов и способов накопления, обработки и передачи информации с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ) и других технических средств. Методы и средства информатики реализуются в виде информационных технологий. В настоящее время производственный потенциал и научный уровень общества определяются суммарной мощностью ЭВМ и технологическим совершенством переработки информации с их помощью.
Вооружить человека принципиально новыми орудиями производства и технологиями, усиливающими его возможности по обработке информации, -важнейшая технико-экономическая задача, которая требует ускоренного развития индустрии информатики. При этом возникают новые, еще не устоявшиеся в научной литературе понятия: «информационная экономика», «информационные ресурсы» и т.д. [34].
В течение всей предшествующей XX в. истории развития человеческой цивилизации основным предметом труда оставались материальные объекты. Деятельность за пределами материального производства и обслуживания, как правило, относилась к категории непроизводственных затрат.
В конце XX в. впервые в истории человечества основным предметом труда в общественном производстве промышленно развитых стран становится информация и распределенный информационный ресурс Internet [198, с. 40-43]. Возникли тенденции неуклонного перекачивания трудовых ресурсов из сферы материального производства в информационную сферу, что является сейчас наиболее заметным симптомом, который получил название информационный кризис.
По данным ЮНЕСКО, в настоящее время уже более половины всего занятого населения наиболее индустриально развитых стран принимают участие в процессе производства и распространения информации.
Как известно, большая часть усилий людей, занятых в информационном секторе, имеет своей целью управление людьми и машинами в ходе трудового процесса, однако усложнение трудового процесса вызывает трудности управления при обработке информации вручную.
Автоматизированная обработка экономической информации с использованием средств связи и оргтехники вооружает администрацию и непосредственных исполнителей точными сведениями об объеме работы, проделанной за любой отрезок времени, об использовании трудовых и материальных ресурсов, о себестоимости и трудоемкости отдельных видов продукции и др. На основе этих данных осуществляются расчеты экономической эффективности производства, его отдельных отраслей и видов продукции, контролируется ход производства.
Дальнейшая автоматизация управленческого труда служит средством сокращения и удешевления аппарата управления. Использование современных информационных технологий в сфере управления обеспечивает повышение качества экономической информации, ее точности, объективности, оперативности и, как следствие этого, возможности принятия своевременных управленческих решений [236].
Под технологией в широком смысле понимают науку о производстве материальных благ, включающую три аспекта: информационный, инструментальный и социальный. Информационный аспект включает описание принципов и методов производства, инструментальный - орудия труда, с помощью которых реализуется производство, социальный - кадры и их организацию. В более узком промышленном смысле технология рассматривается как последовательность действий над предметом труда в целях получения конечного продукта. Например, технология получения стали из железной руды или технология производства сливочного масла из молока.
В настоящее время использование средств ИКТ приобрело многоаспектный характер. В ней соединены глобальность и конкретность применения, методы формализации и физической реализации [235 С.130-132]
Интеграция достижений человечества в области средств связи, обработки, накопления и отображения информации способствовала формированию информационных и коммуникационных технологий и легла в основу следующих технических достижений: создание средств накопления больших объемов информации на машинных носителях, таких, как магнитные и оптические диски; создание различных средств связи, таких, как радио- и телевизионная связь, телекс, телефакс, цифровые системы связи, компьютерные сети, космическая связь, позволяющих воспринимать, использовать и передавать информацию практически в любой точке земного шара; создание компьютера, особенно персонального, позволяющего по определенным алгоритмам обрабатывать и отображать информацию, накапливать и генерировать знания. Использование информационных и коммуникационных технологий направлено на увеличение степени автоматизации всех информационных операций и, следовательно, ускорение научно-технического прогресса общества и имеет свои цель, методы и средства реализации. Кратко их содержание состоит в следующем.
Основные направления непрерывной подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения в области автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ
Одним из главных направлений подготовки является рассмотрение основных понятий машиностроительного черчения в области разработки конструкторской документации в системе автоматизированного проектирования и способы их формирования. Остановимся подробно на содержании подготовки по этому направлению.
Рассмотрим основные понятия при построении эскиза детали. Эскиз выполняется на отдельном листе стандартного формата. Исходными данными для получения эскиза могут быть: деталь; аксонометрическое изображение детали; чертеж общего вида изделия, в которое входит деталь. Он должен соответствовать стандартам ЕСКД и содержать информацию, необходимую для изготовления детали. При выполнении эскиза следует придерживаться следующей последовательности [29, 30 С. 15-58]. изучить деталь и выбрать необходимое для ее изображения число видов (разрезов, сечений); нанести на лист рамку и основную надпись, выбрать масштаб изображения; выполнить необходимые виды, разрезы и сечения (порядок построений: осевые и центровые линии, наружные контуры, внутренние очертания, мелкие элементы, штриховка); определить и проставить размеры; нанести обозначения шероховатости поверхностей; заполнить основную надпись. При построении эскиза детали важен выбор изображений.
Изображения (виды, разрезы, сечения, выносные элементы) определяют геометрическую форму детали. Число изображений должно быть минимальным, но достаточным для полного выявления геометрической формы детали и легкости чтения чертежа. После определения числа необходимых изображений важным является выбор главного вида на чертеже детали. Главным видом называют изображение детали на фронтальной плоскости проекций, дающее наибольшую информацию о ее форме и размерах. Главный вид относительно основной надписи следует располагать так, чтобы наилучшим образом использовалось поле чертежа и обеспечивалось удобство чтения чертежа при изготовлении и контроле детали [239 С.65].
Рекомендуется изображать: детали, представляющие собой совокупность соосных поверхностей вращения, так, чтобы их оси располагались горизонтально (валы, оси, зубчатые колеса, болты, штифты и т.п.); корпусные детали, плиты, а также крышки с некруглыми фланцами так, чтобы их опорная плоскость лежала в горизонтальной плоскости [40].
На чертежах на все элементы детали задаются размеры. Графические правила нанесения размеров изложены в ЕСКД, ГОСТ 2.307-68. Основные положения этого стандарта, касающиеся простановки размеров: на чертеже указываются действительные размеры независимо от масштаба изображения; линейные размеры на чертежах указывают в миллиметрах без обозначения единицы измерения; общее количество размеров на чертеже должно быть минимальным, но вполне достаточным для изготовления и контроля детали; на один и тот же элемент детали размер на чертеже должен проставляться один раз (при этом на той проекции, где данный элемент наиболее ясно изображен). Не допускается повторять размеры указанных элементов на других проекциях (изображениях), за исключением справочных размеров.
Справочными называют размеры, не подлежащие выполнению по данному чертежу и указываемые для удобства пользования чертежом. Эти размеры на чертеже обозначаются знаком , а в нижней правой части поля чертежа записывают: " Размеры для справок".
Рабочий чертеж детали (как и эскиз) содержит все необходимые данные для ее изготовления (изображения, размеры, допустимые погрешности, качество изготовления поверхностей и текстовые технические указания). При выполнении чертежа перечисленные сведения наносятся на поле чертежа последовательно. Пример чертежа детали приведен на рисунке 6.
Получение чертежа детали включает следующие операции: выбор и получение изображения; нанесение размеров и предельных отклонений размеров; нанесение обозначений шероховатости; нанесение указаний о допусках формы и расположения поверхностей детали; нанесение технических требований; заполнение основной надписи.
Методическое обеспечение непрерывной конструкторской подготовки инженерных и управленческих кадров для отраслей машиностроения на основе cals/ипи-технологий
Аббревиатура CALS-технологии вошла в научно-технический язык относительно недавно, 10-15 лет назад. Расшифровывается эта англоязычная аббревиатура по-разному, в последнее время это - Continuous Acquisition and Life-Cycle Support, что обозначает непрерывную информационную (компьютерную) поддержку жизненного цикла продукции. В русском языке эквивалент этого термина - информационная поддержка изделий (ИПИ-технологии).
Рассмотрим характерные особенности CALS/ИПИ-технологии. CALS/ИПИ-технологии - новая область знаний, которая стремительно развивается. С ее появлением в научно-технический язык пришло много новых терминов и понятий, некоторые из них находятся еще в стадии становления и порождают разночтения. Выработан уже довольно значительный объем литературы по CALS-технологиям, но это, в основном, статьи в журналах. Из книг в этой области отметим работу А.Ф. Колчин и др. «Управление жизненным циклом продукции» [93], которую можно рассматривать как одну из первых монографий с систематизированным изложением целей, задач, основных проблем и путей их решения. Эта книга закуплена библиотекой СГАУ в количестве 150 экземпляров и может использоваться в качестве учебной литературы. Опыт внедрения CALS-технологий в аэрокосмической отрасли нашел отражение в монографии под редакцией проф. А.Г. Братухина [268].
Большую роль в CALS-технологиях играют стандарты. К настоящему времени нами используются (в региональном учебно-научном центре CALS/ИПИ-технологий СГАУ) 13 стандартов [98 С.35-38].
Необходимость внедрения и развития CALS-технологий на современном наукоемком машиностроительном предприятии определяется тем, что без CALS-технологий затруднены международное научно-техническое сотрудничество и торговля и невозможна высокая эффективность управления сложными проектами. На Международной научно-технической конференции в г. Ульяновск на предприятии «АВИАСТАР СП» 14-15 октября 2004 г. были продемонстрированы впечатляющие результаты развития и внедрения CALS-технологий в КБ имени O.K. Антонова. Новый самолет Ан-148 был спроектирован и построен исключительно с использованием CALS-технологий за два года. Обычно на такую работу в авиастроении уходит как минимум шесть лет. Отмечено, что при производстве такого сложного агрегата, как шасси самолета по компьютерным технологиям не проявилось ни одной ошибки, как в самом проекте, так и в технологической подготовке производства. Известно также, что успешный проект АВТОВАЗа CHEVROLET-Niva выполнен полностью с использованием компьютерных технологий, как и новый проект «КАЛИНА».
Массовое внедрение, эффективное использование и развитие CALS-технологий требует организации подготовки специалистов в этой новой области знаний. Здесь уместно подчеркнуть способность таких специалистов к развитию и адаптации основных идей и решений CALS-технологий к особенностям уже сложившегося гиганта индустрии, каковым является АВТОВАЗ. В частности, опыт КБ имени O.K. Антонова показывает, что в отсутствие необходимых стандартов это предприятие смело шло на разработку своих собственных, что привело к огромной экономии времени и дало большой эффект. Конечно, такая работа может быть выполнена наиболее эффективно своими собственными специалистами.
Анализ современного состояния использования CALS-технологий специалистами показывает, что человеческий фактор, наряду с техническим и программным обеспечением, является ключевым фактором успешного освоения CALS-технологий. Специалисты в этой области исчисляются пока единицами, как правило, это инженеры, которые прошли эволюционный путь освоения отдельно CAD, САМ, САЕ-систем и решавших различными способами задачу их интеграции. Необходимость систематизированной подготовки специалистов в области CALS-технологий осознана только в последнее время. Так, в начале 2004 г. Росавиакосмос разработал концепцию целевой межведомственной программы «Система непрерывной подготовки специалистов по информационным технологиям поддержки жизненного цикла авиационной и ракетно-космической техники».
Минобразования России приказом № 4191 от 11.11.03 г. поручил семи ведущим вузам России, в том числе и СГАУ, организацию эксперимента по подготовке специалистов по принципиально новой специальности 211000 «Автоматизированное управление жизненным циклом продукции» (в настоящее время СГАУ получил лицензию на эту специальность, со специализацией «Аэрокосмическая техника», в 2004 г. осуществлен набор первой группы) [93 С.135,245 С.12-16, 33-36, 253-264]. Анализ подготовки специалистов в этой области и научные исследования в области теоретических подходов к подготовке специалистов технического профиля позволили разработать квалификационные требования к специалистам в области CALS/ИПИ-технологий [230]: в обозримом будущем это должна быть инженерная элита; эти специалисты должны сочетать основательные фундаментальные знания естественно-научных дисциплин с широкими энциклопедическими знаниями содержательной части процессов и явлений на протяжении всего жизненного цикла той продукции, которая является основной для предприятия, где они работают; знание и свободное владение всем комплексом компьютерных дисциплин, которые составляют основы CALS-технологий. Освоение CALS-технологий непрерывной конструкторской подготовки специалистов на уровне подготовки преподавателей показывает, что обучение на курсах повышения квалификации на базе МГТУ «Станкин», организация собственных курсов в СГАУ, что эффективное обучение CALS-технологиям требует большой методической работы, разработки глубоко продуманных учебных планов и рабочих программ. Особо остро стоит вопрос об обеспечении учебы по CALS-технологий соответствующими лабораторными и практическими работами, глубоко продуманными курсовыми и дипломными проектами.
