CADmaster

В учебном процессе Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) программные продукты промышленных графических информационных технологий широко используются еще с 90-х годов прошлого столетия. Государственные образовательные стандарты не предписывают освоения каких-либо конкретных технологических платформ, оставляя выбор за вузами. В НГТУ бесспорный приоритет отдан технологиям компании Autodesk — мирового лидера в области автоматизации САПР, архитектуры и строительства, ГИС и виртуального моделирования. В последние годы все большее внимание уделяется и серии программных продуктов отечественной компании CSoft Development. Программное обеспечение именно этих двух разработчиков и стало в нашем вузе базовым. Такой выбор во многом предопределен давними плодотворными контактами структурного подразделения НГТУ — Нижегородского областного центра новых информационных технологий (НОЦ НИТ) с указанными компаниями. Сотрудниками НОЦ НИТ разработана стратегия компьютерно-графической и геометрической подготовки [1], базирующаяся на технологиях компаний Autodesk и CSoft, которая как нельзя лучше соответствует основным требованиям, предъявляемым к базовым информационным технологиям (ИТ) для технического и гуманитарного образования. С 2006 года она рекомендована научно-методическим Советом РФ по начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике в качестве базовой и с того времени стала наиболее распространенной в высшей школе России.

Стратегически новым подходом к информатизации геометрической и графической подготовки в настоящее время становится обеспечение требований информационной поддержки жизненного цикла (ЖЦ) изделий и инфраструктуры (ИПИ- и ИПИН-технологии). Звеном, позволяющим связать этапы ЖЦ в этих технологиях, представляется трехмерная геометрическая модель (ГМ) — математическое описание структуры изделия, а также полный набор координат и геометрических характеристик его элементов. Электронным воплощением ГМ становится электронная модель или электронный макет (ЭМ) изделия и его составляющих. По существу, ЭМ представляет собой набор данных, однозначно определяющий требуемую форму и размеры изделия. ЭМ может быть каркасной, поверхностной или твердотельной. При необходимости 3D-модель достаточно просто преобразовать в 2D-модель, то есть в чертеж на плоскости. Именно ЭМ играет роль первоисточника для всех этапов ЖЦ изделий и инфраструктуры, хранится в базе данных проекта изделия или инфраструктуры и обеспечивает решение инженерных задач при проектировании, производстве, строительстве и эксплуатации.

Постараемся охарактеризовать направления многоуровневой подготовки, в которых используются эти технологические платформы.

На первом этапе задача технических вузов в области компьютерной геометрической и графической подготовки (КГГП) состоит в формировании и предоставлении студентам таких образовательно-информационных услуг, которые позволят будущим специалистам наряду с основами прикладной геометрии овладеть и приемами современных графических информационных технологий. Такие технологии позволяют освоить больший объем знаний и умений за значительно меньшее время, значительно повысив производительность и качество учебной работы. При этом основная задача КГГП значительно расширяется по сравнению с существовавшей до последнего времени и фактически сводится к геометрическо-графическому наполнению технологий информационной поддержки изделий и инфраструктуры. С первого по третий курс студенты НГТУ всех технических специальностей осваивают технологическую платформу 2D- и 3D-моделирования, базирующуюся на платформе AutoCAD. На этой стадии КГГП должна подготовить их к изучению таких разделов, как «Автоматизированное проектирование», «Инженерный анализ», «Управление станками с ЧПУ», «Техническая подготовка производства», «Электронный архив и электронный документооборот», «Комплексная автоматизация подготовки производства» и др., которые преподаются на последующих курсах. Первый этап завершается курсовой работой, предусматривающей выполнение 3D-моделей сборочной единицы с входящими в нее деталями и соответствующих 2D-чертежей.

Студенты нового направления «Информационные системы», поддержку которого осуществляет НОЦ НИТ, получают значительно более широкую КГГП. Кроме фундаментальной компоненты, включающей такие дисциплины, как «Вычислительная геометрия», «Дифференциальная геометрия», «Афинная геометрия», «Геометрия и топология многообразий» и др., они осваивают и комплекс прикладных дисциплин: «Геометрическое моделирование», «Виртуальное моделирование», «Гибридные векторно-растровые технологии», «Мультимедиа-технологии», «Технологии презентаций» и др. Базовыми платформами во всех случаях служат технологии Autodesk и CSoft Development.

Методологию исходного параметрического 3D-моделирования для проектов крупных машиностроительных сборок, позволяющую по мере необходимости получать 2D-модели, полностью обеспечивает программный комплекс, состоящий из Autodesk Inventor и MechaniCS. Студенты осваивают следующие базовые технологические разделы:

• создание файла шаблона для модели детали в Autodesk Inventor;
• средства создания и редактирования эскизов;
• создание эскизируемых конструктивных элементов;
• создание типовых конструктивных элементов;
• создание чертежа детали;
• создание модели сборочной единицы;
• редактирование модели сборочной единицы;
• создание чертежей и схем сборочной единицы;
• создание моделей в MechaniCS — приложении к Autodesk Inventor;
• групповая вставка;
• расчеты;
• составление спецификаций;
• оформление чертежей;
• прокладка и редактирование трубопровода.

В дополнение к существующей литературе специалистами НОЦ НИТ был подготовлен комплекс учебно-методических материалов [2, 3].

Важнейшим требованием ИПИ и ИПИН, предъявляемым к геометрической и графической подготовке, является ее полная информатизация, переход к электронному документообороту и внедрение информационных систем на всех этапах обучения, включая самостоятельные, курсовые, выпускные работы бакалавров, дипломные проекты инженеров и диссертации магистров. Курсовая или дипломная работа будущего специалиста — не просто комплект чертежей, эскизов, схем с пояснительной запиской в электронном виде. Это инженерная информационная система с классификационной структурой, интерактивностью, визуализацией (в том числе виртуальной и анимационной), графическим интерфейсом, дизайном и навигацией.

Будущие специалисты, формирующие широко используемые электронные инженерные архивы предприятия, должны уметь применять растровые, векторные и гибридные (растрово-векторные) технологии. Обработку сканированных изображений целесообразно осуществлять с помощью популярной во многих странах серии Raster Arts (разработчик — компания CSoft Development), включающей, в том числе, программные продукты Spotlight и RasterDesk.

В рамках освоения этого программного обеспечения НОЦ НИТ создал и постоянно совершенствует серию информационно-обучающих систем и автоматизированных учебных комплексов, в разработке которых активное участие принимают студенты направления «Информационные системы».

Наряду с освоением базовых конструкторских функций пакета Autodesk Inventor студенты изучают и дополнительные модули, позволяющие реализовать такие возможности, как управление данными (модуль Vault), визуализация, анимация (модуль Inventor Studio) и др.

Многочисленные победы студентов НГТУ в международных олимпиадах и всероссийских конкурсах [4] подтверждают правильность выбора технологических платформ для КГГП технического университета.

Литература

1. Сидорук Р.М., Райкин Л.И., Соснина О.А., Якунин В.И. Инновационная стратегия информатизации геометрической и графической подготовки в высшем техническом профессиональном образовании. — Труды 14-й Всероссийской научно-методической конференции «Телематика-2007». — СПб, 2007, с. 508−511.
2. Сидорук Р.М., Райкин Л.И., Райкин И.Л., Соснина О.А. Компьютерная и инженерная графика. Часть 1. Компьютерная графика: комплекс учебно-методических материалов / Р.М. Сидорук, Л.И. Райкин, И.Л. Райкин, О.А. Соснина; НГТУ. Нижний Новгород, 2006. — 93 с.
3. Сидорук Р.М., Райкин Л.И., Райкин И.Л., Соснина О.А. Компьютерная и инженерная графика. Часть 2. Инженерная графика: комплекс учебно-методических материалов / Р.М. Сидорук, Л.И. Райкин, И.Л. Райкин, О.А. Соснина; НГТУ. Нижний Новгород, 2006. — 113 с.
4. Сидорук Р.М., Райкин Л.И., Соснина О.А. Олимпиады — важное средство подготовки специалистов. — CADmaster, № 1/2007.