Педагогические науки/2. Проблемы подготовки специалистов

Атлягузова Е.И.

Тольяттинский государственный университет, Россия

формирование у студентов технологических компетенций в области автоматизированного проектирования

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов - важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества и новые требования к профессиональной подготовке будущих инженеров различного профиля.

В постиндустриальном обществе, где решающее значение имеют высокие технологии, профессиональные знания инженеров, приобретенные в вузе, остаются актуальными в течение 7 лет (именно таков период морального старения техники и оборудования), а знания инженеров-автомобилистов в тоже время устаревают намного быстрее (компьютерная техника в течение 1,5-2 лет переходит на качественно новый уровень развития). Следовательно, профессиональное образование инженеров, основанное на наукоориентированном содержании подготовки студентов, должно обеспечивать направленность профессиональной деятельности и формировать основу для последующего непрерывного самообразования с целью поддержания квалификации и инновационного потенциала на современном уровне.

В настоящее время, в соответствии с фундаментальной и специальной подготовкой в области автоматизированного проектирования будущий инженер должен уметь выполнять следующие виды профессиональной деятельности:

· проектно-конструкторскую - разработка функциональной, логической и технической организации автоматизации процессов и производств (отрасли), автоматических и автоматизированных систем контроля и управления, их технического, алгоритмического и программного обеспечения на основе современных методов, средств и технологий проектирования;

· производственно-технологическая - автоматизация действующих и создание автоматизированных технологий, их внедрение в производство;

· организационно-управленческая - нахождение компромисса между различными требованиями (стоимости, качества, безопасности и сроков исполнения) как при долгосрочном, так и краткосрочном планировании и определении оптимальных управленческих решений;

· научно-исследовательская - использование компьютерных средств при автоматизации действующих и создание новых автоматизированных технологий, производств, средств автоматизации и управления;

· эксплуатационная - инсталляция, настройка и обслуживание системного, инструментального и прикладного программного обеспечения систем автоматизации и управления.

Всё это обуславливает необходимость развития технологической компетенции будущих инженеров в области автоматизированного проектирования. Система автоматизированного проектирования (САПР) – это современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации.

Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и т.д. [1, 2, 3].

Процесс проектирования осуществляется системой проектирования, т.е. совокупностью взаимодействующих друг с другом проектировщиков и необходимых для проектирования технических средств. Следовательно система автоматизированного проектирования – это совокупность элементов, объединенных единством цели и иерархией взаимоотношений, при этом частью системы может быть элемент или другая система (подсистема), образуя, таким образом, сложную техническую систему, в которой каждая подсистема может выполнять свою подцель, но в результате все они работают на единую цель всей системы.

Сквозные системы - это всеобъемлющий набор средств для автоматизации процессов и технологической подготовки производства, а также различных объектов промышленности. Системы включают в себя полный набор промышленно адаптированных и доказавших свою эффективность программных модулей, функционально охватывающих анализ и создание чертежей, подготовку производства на всех этапах, а также обеспечивающих высокую функциональную гибкость всего цикла производства.

Данная система позволяет выполнять разработку самых сложных технических изделий: жгуты электропроводки, детали из пластмассы, различные механические конструкции. Это достигается с помощью единого набора программных средств удовлетворяющих специальным требованиям производства.

Системы представляют собой не просто объединенный набор отдельных программных решений, а целостную интегрированную систему взаимосвязанных инструментальных модулей способных функционировать на различных технических платформах, взаимодействовать с другим производственным оборудованием, обрабатывать данные, полученные путем достижения разработок новейшей технологии.

Системы позволяют логически связывать всю информацию об изделии, обеспечивать быструю обработку и доступ к ней пользователей работающих в разнородных системах. Так же они поддерживают технологию параллельного проектирования и функционирования различных подразделений согласовано выполняющих в рамках единой компьютерной модели операции проектирования, сборки, тестирование изделия, подготовку производства и поддержку изделия в течение всего его жизненного цикла.

Таким образом, системы автоматизированного проектирования (САПР) в настоящее время являются одним из наиболее эффективных средств повышения производительности инженерного труда и научной деятельности, а также сокращения сроков и улучшения качества разработок. Современный мир стремится к получению и использованию всё более новых совершенных изделий, а растущая конкуренция рынка заставляет производителей выпускать новые качественные оригинальные изделия промышленности во всё более короткие сроки.

По существу, системы проектирования могут рассматриваться как сложные человеко-машинные многоконтурные, многомерные системы управления с обратной связью, требующие сбора, передачи, переработки и использования информации для достижения цели проектирования. Они должны быть подчинены тому или иному критерию оптимизации, например, критерию наименьшей продолжительности или максимального быстродействия при ограниченных затратах, или критерию быстрейшей окупаемости спроектированной системы и т.д.

Таким образом, сегодня речь идет о создании, так называемых, интеллектуальных человеко-машинных систем, в рамках которых возможно выполнение всего цикла проектных работ, начиная от научных исследований и кончая изготовлением конструкторской и технологической документации, а в ряде случаев – макетов или опытных образцов. Причем, «интеллектуальность» таких систем определяется тем, в какой степени эта система способствует раскрытию и использованию интеллектуальных возможностей человека, его знаний и опыта как специалиста, освобождая его от механической и нетворческой работы.

Проектирование - это комплекс работ по исследованию, расчетам и конструированию нового изделия или нового процесса. В основе проектирования лежит первичное описание - техническое задание.

Автоматическим проектированием называют проектирование, при котором все преобразования описаний объекта и алгоритма его функционирования осуществляются без участия человека. Автоматическое проектирование возможно лишь в отдельных частных случаях для сравнительно несложных объектов.

При помощи автоматизации проектирования результаты проектирования объектов, в которых использовались новые идеи и технические средства, могут быстро сообщаться проектировщику в удобной для него форме. Благодаря этому за короткий промежуток времени можно глубоко проникнуть в суть проблем, связанных с проектированием. Автоматизация проектирования также позволяет создавать необходимую документацию и проверять полученные результаты.

Кроме того, использование систем автоматизированного проектирования позволяет не только снизить трудоёмкость, временные и денежные затраты, но освободить инженера от большого количества однообразной работы, например, от оформления большей части документопотока.

В настоящее время многие системы автоматизированного проектирования (САПР) выполняют существенно больше функций, чем просто черчение и конструирование и, как правило, включает в себя:

CAD - Computer Aided Design, или Computer Aided Drafting (проектирование и конструирование с помощью ЭВМ или черчение с помощью ЭВМ). САПР конструктора.

CAM - Computer Aided Manufacturing. (автоматизированные системы технологической подготовки производства). САПР технолога.

САЕ - Computer Aided Engineering (инженерные расчёты с помощью ЭВМ, исключая автоматизирование чертёжных работ). Проведение всех необходимых расчетов в процессе анализа выполненной конструкции. Иногда этот термин использовался как понятие более высокого уровня – для обозначения всех видов деятельности, которую инженер может выполнять с помощью компьютера.

PDM – Product Data Management (управление проектными данными). Предполагает полную информационную поддержку производства. Эксплуатация, рекламация, статистика поведения изделия (сопровождение изделия).

Следовательно, САПР - система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования.

Целью создания САПР некоторого класса изделий является обеспечение полноты всех функций по проектированию, необходимых пользователю для получения проекта. Конкретная САПР предназначена для решения задач в определенной предметной области (например, САПР печатных плат).

При разработке САПР выполняются следующие процедуры:

1. Проводится поиск в базе данных (БД) конструкторской документации известных проектных решений, аналогов изделия (проекта);

2. При необходимости проводится создание новой конструкции изделия (инженерный синтез);

3. Проводится анализ разработки на соответствие заданным требованиям (инженерный анализ);

4. Формируется конструкторская документация.

Кроме знания различных обеспечивающих систем автоматизированного проектирования, будущий инженер также должен знать технологическую последовательность осуществления различных стадий (этапов) проектирования и схему взаимодействия субъектов и объектов в процессе создания изделия.

Содержание профессиональной компетентности будущих инженеров определяется квалификационной характеристикой, которая представляет собой нормативную модель компетентности, отображая научно обоснованный состав профессиональных знаний, умений и навыков.

Профессиональная компетентность в настоящее время рассматривается как психическое состояние, позволяющее действовать самостоятельно и ответственно, обладание человеком способностью и умением выполнять определенные трудовые функции, заключающиеся в результатах труда человека.

По мнению В.М. Монахова [4] компетентность представляется как совокупность трех аспектов:

- смыслового (включающего адекватность осмысления» ситуаций понимания отношения, оценки);

- проблемно-практического (обеспечивающего адекватность распознавания ситуации с позиций целей, задач, норм);

- коммуникативного (позволяющего организовать адекватное общение в ситуациях, соответствующих определенным культурным образцам общения и взаимодействия).

Профессиональная компетентность специалиста проявляется в уверенности в себе, в реализации себя в профессиональной деятельности. Следовательно, компетентность выступает как форма, идеал профессиональной деятельности. «Компетенция» обозначает сферу приложения знаний, умений и навыков человека. «Компетентный» в своем деле человек (от лат. competents - соответствующий, способный) означает «осведомлённый, являющийся признанным знатоком в каком-нибудь вопросе, авторитетный, полноправный, обладающий кругом полномочий, способный». Компетентный специалист - специалист, который в ходе профессионального становления при стремлении к идеалу, представленному в форме компетентности, приобретает определенную совокупность компетенций (в том числе и технологическую в области автоматизированного проектирования).

В требованиях ГОС к проектировочной деятельности разных специальностей вкладывается разное содержание, направленное на решение задач в зависимости от вида профессиональной деятельности. Реалии высшего профессионального образования выявили проблему обучения студентов основам автоматизированного проектирования, приобретению опыта его осуществления, развитию творческих способностей студентов, направленных на практическую реализацию в профессиональной деятельности научного и интеллектуального потенциала.

В настоящее время наблюдается тенденция ужесточения требований к качеству подготовки специалистов, что привело к изменению общественного мнения в оценке значимости качества образования со стороны потребителя.

На сегодняшний день не существует однозначного подхода к определению и оценке качества образовательных услуг. Качество, прежде всего, рассматривается как всемирный приоритет, символ цивилизованного развития, отражающее диверсификацию высшего образования, гибкость, способность прогнозировать развитие, позволяющее выполнять научно-исследовательские, воспитательные и культурологические задачи.

Соответственно назрела настоятельная необходимость разработки новой системы работы в подготовке будущих специалистов в вузе на основе обучения творческому подходу к практическому использованию полученных образовательных, научных и технических знаний, т.е. развитие технологических компетенций как в процессе применения различных систем автоматизированного проектирования, так и соблюдения стадий (этапов) его осуществления.

Рассмотрение вопросов подготовки будущих инженеров с различных сторон: практической, исследовательской и проектировочной, показало, что основная причина её недостаточного уровня - несоответствие между требованиями профессиональной деятельности и уровнем подготовленности к ней, т.е. несформированности ключевых компетенций, в том числе и технологической.

Современная экономика предъявляет новые требования к профессиональной подготовке будущих специалистов, которые определяются необходимостью обеспечения качества профессионального образования на основе использования в учебном процессе современных технологий, средств и методов, направленных не только на получение знаний студентами, но и развитием социально и профессионально значимых компетенций.

Литература:

1. Организация научной деятельности молодых ученых и студентов в высшем учебном заведении / под ред. В.В. Балашова. М.:ГАУ, 1997.

2. САПР изделий и технологических процессов в машиностроении / Р.А. Аллик, В.И. Бородянский, А.Г. Бурин и др. Под общ. ред. Р.А. Аллика. - Л.: Машиностроение, 1986.

3. Сухарев А.Г., Тимохов А.В., Федоров В.В. Курс методов оптимизации. М.: Наука, 1986.

4. Монахов В.М., Арнаутов В.В., Нижников А.И. и др. Технология проектирования траектории профессионального становления будущего учителя. - М.: «Перемена», 1998.