Педагогические  науки /2. Проблемы подготовки специалистов

Д. социол. н. Белгородский В.С., д.т.н. Гусаров А.В., к.т.н. Козлов А.С.,

асп. Борисова М.С.

Московский государственный университет дизайна и технологии, Россия

Формализованные описания разнородных технологических процессов, машин и оборудования при подготовке бакалавров и магистров

В настоящее время многие ВУЗы России активно внедряют Федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования 3-го поколения в процесс подготовки бакалавров и магистров. При этом, в технических ВУЗах студенты должны приобретать знания, умения и практические навыки, касающиеся разнородных технологических процессов, машин и оборудования. Известно, что при подготовке и переподготовке конкурентоспособных специалистов педагоги должны принимать во внимание следующие обстоятельства и тенденции:

· Многие известные фирмы выпускают продукцию, ориентированную на мировой рынок.

· Бакалавры и магистры являются товаром на мировом рынке интеллектуального труда

· Конкурентоспособность выпускника ВУЗа тем выше, чем больше степень освоения им последних достижений науки и техники с активным использованием одного или нескольких профессионально-ориентированных иностранных языков.

· Фирмы всё активнее привлекают специалистов, имеющих интернациональную подготовку и опыт работы.

· Студент ВТУЗа стоит перед необходимостью освоения эффективных методов поиска новых технических решений и изучения огромного количества сложных формализованных описаний разнородных технических систем.

Учитывая последнее обстоятельство, авторы предлагают использовать основные положения концептуальной алгебры [1,2] для решения поставленных задач.

В целом ряде случаев возникает необходимость в проектировании и исследовании отраслевых технологических процессов. Ярким примером здесь может служить легкая промышленность. Известно, что она характеризуется:

- обширным ассортиментом выпускаемых изделий;

- разнообразием используемых материалов, их физико-механических и химических свойств;

- высокими требованиями к оперативности смены моделей изделий;

- разнообразием технологических процессов;

- широким диапазоном температур при реализации рабочих процессов и операций;

- многообразием и сложностью форм объектов обработки;

- большим числом типоразмеров машин и аппаратов;

- разнообразием и сложностью законов перемещения исполнительных инструментов машин в плоскости и пространстве и другими особенностями.

В этих условиях алгоритмическое конструирование представляется одним из эффективных инструментов для проектирования и совершенствования не только оборудования, но и технологических процессов отрасли. Все технические системы делают что-то с энергией и (или) веществом; они её сохраняют или проводят от объекта А к объекту В или изменяют тем или иным способом. При задании основных операторов необходимо различать технические системы для работы с энергией и работы с веществами.

Для систем, преобразующих энергию, можно гипотетически выделить следующие основные операторы, соответственно элементарные функции:

- преобразование энергии из одной формы в другую (другой вид);

- увеличение/ уменьшение скалярных величин компонентов энергии;

- изменение направлений векторных компонентов энергии;

- проводить/ изолировать энергию или её компоненты;

- разделение/ соединение (количественное) энергии или её компонентов;

- смешивание/ выделение (качественное) различных форм энергии или видов компонентов в соответствии с определёнными признаками.

Если попытаться найти ответ на вопрос "Что принципиально можно делать с веществом?", то можно выделить различные операции, которые вообще возможно осуществлять с любым видом вещества. В учебнике [1] в систематизированном виде представлены соответствующие символы и компактные обозначения, которые могут применяться пользователями при описании структур технологических процессов, машин, механизмов и приборов

Чтобы технический продукт решал основную задачу и отвечал остальным требованиям задания на проектирование, чаще всего требуется достаточно много элементарных операторов, которые могут объединяться в параллельные, последовательные и смешанные структуры. Следовательно, технологические процессы легкой промышленности (и не только) можно рассматривать с позиций систематики концептуальной алгебры.

При этом условии основное внимание следует сосредоточть на следующих вопросах: нагревание и охлаждение (тепловые балансы, теплопроводность, конвективный теплообмен, тепловое излучение, теплопередача, средняя разность температур между теплоносителями, охлаждение до низких температур); выпаривание (температурный режим); сушка (элементы расчёта сушильного процесса, варианты сушильного процесса, кинетика сушки, сушилки в лёгкой промышленности); сорбционные процессы (абсорбция, адсорбция); обработка жидкостями; разделение неоднородных систем (отстаивание, фильтрация, центрифугирование); смешивание твёрдых и пластичных материалов; прессование и формование давлением (общие положения, усилие прессования); формование растяжением и изгибанием (моделирование процесса формования); измельчение и сортировка твёрдых материалов; резание упруго – пластичных материалов (способы резания, элементы теории резания, лазерный раскрой упруго-пластичных материалов); скрепление деталей и узлов изделий (ниточное соединение, штифтовые методы скрепления, физико-химические процессы (клеевые методы скрепления, сварка термопластичных материалов), литьевые методы, метод горячей вулканизации.

Концептуальная алгебра даёт возможность описать все технологические процессы отрасли помощью ограниченного числа междисциплинарных операторов: соединять, выделять, смешивать, разделять, отделять, присоединять и др.

Как известно, подготовка магистров в Российской Федерации по направлению 151000 « Технологические машины и оборудование» должна осуществляться с учётом следующих профилей подготовки бакалавров:

· Проектирование технических и технологических комплексов

· Морские нефтегазовые сооружения

· Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов

· Оборудование нефтегазопереработки

· Технологические машины и оборудование для разработки торфяных месторождений

· Металлургические машины и оборудование

· Машины и оборудование лесного комплекса

· Машины и аппараты текстильной и лёгкой промышленности

· Полиграфические машины и автоматизированные комплексы

· Бытовые машины и приборы

· Вакуумная и компрессорная техника физических установок

· Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика

· Машины и аппараты пищевых производств

· Химическое машино- и аппаратостроение

· Гидропневмосистемы и агрегаты теплоэнергетики и их эксплуатация

· Автоматизация технологических машин и оборудования

· Машины и оборудование биотехнологии

· Металлообрабатывающее оборудование и технологическая оснастка

· Оборудование, инструмент и процессы механической и физико-технической обработки

· Технологические машины и оборудование электронной промышленности

· Машины и агрегаты трубного производства.

По мнению авторов доклада при изучении всего этого многообразия технических систем концептуальная алгебра также может быть полезна преподавателям и студентам ВУЗов.

Литература:

1. Фукин В.А., Коллер Р., Гусаров А.В. и др. “Стратегия и тактика инвариантного конструирования, моделирования и оптимизация технических систем” (Второе переработанное и дополненное издание) Русско-немецкий учебно-методический комплекс. Первый интернациональный учебник для высших технических учебных заведений России и стран Европейского Союза. Издательство Кно-Рус. Москва/ Санкт-Петербург/ Аaхен / Клагенфурт/ Биль-Бинне/ Кайзерслаутерн/ Пирмазенс/ Стокгольм, 2002, 299 с. ( Fukin W.A., Koller R., Gusarow A.W. u.a. Allgemeine Konstruktionstechnik, Methode zur Modellierung und Optimierung technischer Systeme. 2., völlig neubearbeitete und erweiterte Auflage. Deutsch - russischer Hochschultext (Lehrbuch) - Erstes internationale Lehrbuch für technische Hochschulen Russlands und Länder der Europäischen Union . KnoRus - Verlag, Аachen /Klagenfurt/Biel-Bienne /Kaiserslautern/ Stockholm/Pirmasens /Saint-Petersburg/ Moskau , 2002, 299 S.)

2. Белгородский В.С., Гусаров А. В., Шлатман Й. Инвариантное конструирование и элементы инженерной педагогики. Русско-немецкий учебно-методический комплекс - первый интернациональный учебник для высших технических учебных заведений России и стран Европейского Союза. Москва/Сан-Пауло/Карлсруе/Нью Джерси/Салерно/Торонто/Париж/Дублин/ Эссен /Таллин/ Райне/ Стамбул/Фрибург/Токио/Гамбург-Харбург. «Архитектура – С», 2008, 535с. (Belgorodskij W.S., Gusarow A.W., Schlattmann J. Allgemeine Konstruktionstechnik und Elemente der Ingenieurpädagogik. Hamburg-Harburg/ Tokyo / Fribourg / Istanbul /Rheine/Tallinn /Essen / Dublin/Paris/Toronto/ Salerno/New Jersy /Karlsruhe/Sao Paulo /Moskau. “Architektur-S”-Verlag), 2008, 535 S.