Перечисленные достоинства технологии, а также ее успешное внедрение и использование на многих предприятиях (как за рубежом, так и в России) дает возможность говорить о ней как о современной эффективной технологии организации управленческих процессов, обладающей большим будущим.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
И.С.Малышева О.В. Собенина
СРЕДСТВА ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
При ДО в руках преподавателя и обучающегося средства обучения выступают в роли представления содержания обучения, контроля и управления учебно-познавательной деятельностью обучающихся. Один и тот же материал может быть представлен несколькими средствами обучения (печатные издания, аудио-видео и др.), каждое из которых обладает своими дидактическими возможностями. Преподаватель должен знать эти возможности, уметь распределять учебный материал по различным средствам, формировать из них комплект средств обучения (кейс), как систему носителей учебной информации, предназначенную для решения совокупности дидактических задач.
В соответствии с принятыми взглядами в традиционном учебном процессе средства обучения реализуются, как традиционно считается, через так называемые технические средства обучения (ТСО). Они включают в себя магнитофоны, видеомагнитофоны, кинопроекторы, диапроекторы, кодоскопы, компьютеры. В свою очередь ТСО входят в состав учебного оборудования, включающего в себя лабораторное оборудование (контрольно-измерительные приборы, микроскопы, химическая посуда и т.п.), а также учебную мебель и приспособления. Следует подчеркнуть, что в СДО средства обучения реализуются через средства новых информационные технологий (СНИТ).
Средства дистационного обучения могут представлять собой:
Учебные книги (твердые копии на бумажных носителях и электронный вариант учебников, учебно-методических пособий, справочников и т.д.);
Сетевые учебно-методические пособия;
Компьютерные обучающие системы в обычном и мультимедийном вариантах;
Аудио учебно-информационные материалы;
Видео учебно-информационные материалы;
Лабораторные дистанционные практикумы;
Тренажеры с удаленным доступом;
Базы данных и знаний с удаленным доступом;
Электронные библиотеки с удаленным доступом;
Средства обучения на основе экспертных обучающих систем (ЭОС);
Средства обучения на основе геоинформационных систем (ГИС);
Средства обучения на основе виртуальной реальности (ВР);
Выбор того или иного СДО зависит от: материально-технической базы учреждения, реализующего ДО; финансовых возможностей; уровня компьютерной подготовки преподавательского состава.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
А.В. Паринов, С.В. Лагутина
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ.
Обработка заготовок на станках с ПУ обеспечивает высокую степень автоматизации и широкую универсальность выполняемой обработки, требует меньших затрат времени на перестройку станка с одной операции на другую. Значительно облегчается перевод производства на новую продукцию, т.к нет необходимости конструирования и изготовления сложных приспособлений и устройств.
При использовании станков с ЧПУ повышается точность обработки вследствие исключения влияния ошибок, вызванных недостаточной квалификаций рабочих. Особенно эффективно использование станков при обработке сложных деталей со сложными ступенчатыми или криволинейными контурами.
Системы управления программными станками выполняются дискретными, смешанными и непрерывными. Системы автоматического регулирования обеспечивают высокую точность обработки.
В системе автоматического регулирования параметров обрабатываемой детали блок управления имеет два измерительных суппорта, снабженных датчиками вариации функции профиля, и один силовой, который имеет приводы поступательных движений и возвратно-поступательных перемещений. Система снабжена фильтрами, блоками задержки, сумматором, преобразователем управления возвратно-поступательным приводом.
Для одновременного автоматического увеличения точности продольного сечения система снабжена согласующим элементом, суммирующим устройством.
Применение систем автоматического управления процессом резания позволяет значительно увеличить точность обработки. Это достигается за счет компенсации влияния на точность не только силовых упругих деформаций, но и износа инструмента, увеличения производительности, обработки путем поддержания оптимальной скорости износа инструмента, расширения диапазона регулирования скорости резания, в котором точность работы не снижается.
Воронежский государственный технический университет
УДК.681.3
Д.Е. Пачевский
Комплексные ИСУО: общие принципы построения
Комплексными называют такие обучающие системы, в которых задействованы не один, а несколько принципов построения ИСУО.
Стандартные комплексные ИСУО должны соответствовать следующим требованиям:
иметь максимально дружественный интерфейс, погружающий обучаемого в состояние повышенного психологического комфорта;
включать в себя элементы психологического тестирования, позволяющего выявить психо-физиологические характеристики обучаемого;
«уметь» обеспечивать адаптацию студентов к учебному материалу, имея в виду их психо-физиологические характеристики;
включать в себя блок средств релаксапедии;
обязательно иметь блок обучения контроля (комплексные ИСУО должны «уметь» проводить - как рубежный, так и текущий контроль;
иметь обширные «справочники» и «энциклопедии», др.
Существенным элементом комплексных ИСУО являются средства психологического тестирования. Психологическое тестирование позволяет выявлять (наряду с другими важными данными (такую значимую в обучении характеристику как тревожность учащегося. Тревожность оказывает значительное, часто отрицательное влияние на ход обучения и в частности, увеличивает время работы студента на компьютере.
Как может ИСУО «снимать» это состояние?
Одним из верных, апробированных средств является формирование т.н. «кадров обратной связи» (КОС) - таких «состояний» экрана компьютера, которые варьируются в зависимости от уровня тревожности обучаемого. Комплексная ИСУО должна «уметь» реагировать на сообщения учащегося, имеющие тот или иной характер. Например, верный, неверный, непредусмотренный, предположительно неверный, повторно непредусмотренный ответы; типовые ошибки; запросы помощи, подсказки, справки, проч. «КОС» формируется блоком адаптации ИСУО и подключается к блоку обучения контроля. Каждый кадр «КОС» обычно состоит из следующих частей: констатирующей, адресной, эмоциональной, итоговой. В каждой из этих частей содержится определенная «реакция» ИСУО на тот или иной уровень тревожности учащегося. При высокой тревожности «КОС» должны вселять уверенность в своих силах, в принципиальной разрешимости поставленных задач; при низкой - «заводить» студента на более результативную работу. «Режимы» «КОС» выбираются, как правило, интуитивно.
Их «банки» формируются учетом:
ограниченной емкости экрана дисплея;
напряжения зрительного анализатора;
экономии компьютерного времени;
целостности изображения «КОС».
Важными элементами комплексных ИСУО являются средства релаксопедии.
Дело в том, что в силу особенности мышления гуманитария работа на компьютере нередко требует от него большей траты сил, чем у его коллеги-математика. В этих условиях избыточное интеллектуальное напряжение может вызвать «неприязнь» к компьютеру. Чтобы не допустить такой установки квантификаторы ставят под контроль ЭВМ не только работу студентов, но и периодические «паузы» для отдыха.
Блок релаксопедии включает в себя тесты на усталость, а также небольшие по объему «банки» шуток, анекдотов, курьезных случаев, проч.
Тесты на усталость помогают определять уровень усталости учащегося. В зависимости от последнего комплексные ИСУО «предлагают» студенту прекратить на время работу, отдохнуть вне компьютерного класса, выводят на экран «кадры» шуток, проч.
«Банки шуток» состоят ив коллекции анекдотов, курьезных случаев, др., приведение которых уместно при изучении данной темы.
Набор тем, представленных в «банках шуток», как правило, приближается к 10, а общий объем каждого банка превышает объем учебной информации не более, чем в 2-3 раза. При создании коллекции шуток, принято избегать низкопробных острот (они могут вызывать раздражение у студентов, обладающих развитым чувством юмора), но подбирать такие остроты, которые несут достаточный заряд веселости и хорошего настроения.
Во многих комплексных ИСУО предусмотрена «умная реакция» компьютера на поведение студента, желающего «излить» свое недовольство из-за неудачной работы (усталости) на машину. В подобных случаях машина реагирует спокойной, благожелательной репликой, «настраивающей» студента на нормальный режим работы.
Примером удачной комплексной ИСУО может служить система, созданная в Белорусском университете (г, Минск; разработчик: Е.Н.Балыкина, др.).
Эта ИСУО включает в себя целый пакет компьютерных программ; имеет информационный и контрольно-обучающий модули.
В структурном отношении она состоит из информационной и справочной частей и банка заданий, содержащего вопросы проблемного xapактера. Данная ИСУО «умеет» работать в четырех режимах. А именно. Она включает в себя два теста уровня знаний («входной» и «выходной»), т.н. «теорию» (особым образом сформулированное краткое содержание учебного курса); блоки обучения и контроля знаний.
В программной части этой ИСУО реализованы следующие авторские решения: время «прохождения» теста и контроля учащимся ограничено, а вопросы задаются с помощью датчика случайных чисел, но с равнозначной выборкой по каждой теме, что исключает их дублирование. При этом, когда студент работает с содержательной частью AOС, он не ограничен во времени. Вместо этого компьютер «устанавливает» определенное количество попыток ответить на вопрос (от 2 до 18 в зависимости от уровня сложности).
ИСУО Е.Н.Балыкиной обеспечивает «линейный» режим обучения студента, т.е. алгоритм прохождения каждой программы построен таким образом, что обучаемый вынужден отрабатывать тему до тех пор, пока не дает верные ответы на все вопросы. При этом он может получать необходимые справки, помощь или подсказки; студент может предлагать в свободно-конструированные ответы. В этой ИСУО предусмотрена диагностика типовых ошибок и неполных ответов. В случае отказа от ответа обучаемый получает правильный ответ. По итогам работы в каждом режиме ИСУО формирует т.н. «протокол», включающий в себя следующие сведения (рассмотрим их по графам): фамилия, имя, отчество студента; дата работы; темы обсуждения; время работы на ЭВМ; номер выполненных заданий; их количество; соотношение верных и неверных ответов; их содержание; оценка.
В целом нужно отметить, что построение комплексных ИСУО чаще всего используется при сознании и автоматизированных учебных курсов (АУК, а также «компьютерных учебников»).
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
Е.Д. Федорков В.В. Проскурин Д.И. Коваленко
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ САМ СИСТЕМ
Можно много говорить о функциональности различных САМ систем, но нельзя забывать, что самым важным продуктом, получаемым любой САМ системой, является NC программа в G-кодах, управляющая станком с ЧПУ. Тем удивительней, что для пользователей САМ получение соответственно форматированной NC программы остается одной из самых больших проблем. После более чем 30 лет компьютерного NC программирования, связь «САМ система — станок с ЧПУ» до сих пор не обеспечена в полной мере.
Для обеспечения этой связи служит отдельная программа, вообще упоминаемая как постпроцессор (потому, что процесс имеет место после генерации траектории движения инструмента), и использующаяся для форматирования нейтрального CL файла в NC программу, которая является подходящей для специфической комбинации «станок — система ЧПУ». По-существу, постпроцессор является частью оборудования. Так почему нельзя получить качественную NC программу, имея корректные данные в формате CL файла?
Системы управления станка должны выполнять команды в соответствии со стандартами (EIA/ISO) программирования системы ЧПУ независимо от типа станка. Например, команда M08 служит для включения охлаждающей эмульсии. Большинство производителей оборудования соблюдают стандарты команд выполнения основных подготовительных (группа G) и вспомогательных (группа М) функций. Одновременно с этим, каждый тип оборудования выполняет специализированные функции (например, циклы сверления, нарезания резьбы и др.), и соответствие этих функций определенному стандарту в основном не соблюдается. Команды, служащие для выполнения специализированных функций, — индивидуальны для определенного станка. Кроме того, чтобы дифференцировать себя от конкурентов на рынке, производители оборудования добавляют широкое разнообразие специальных функций, которые привлекают внимание клиентов к их специфическим изделиям. Все это делает фактически невозможным использование одной NC программы для разных комбинаций «станок — система ЧПУ».
Таким образом, постпроцессор, отлаженный для одной компании, не всегда подойдет для другой. Даже если в комплекте с САМ системой поставляются постпроцессоры для специфических комбинаций «станок — система ЧПУ», то маловероятно, что такой постпроцессор сгенерирует NC программу в точном соответствии с требованиями клиента и станка.
В силу вышеназванных причин, пользователь САМ вынужден выбрать одно из трех: использовать NC программу как есть (проблемы для оператора станка); редактировать каждую NC программу (чревато ошибками); изменить конфигурацию постпроцессора (требуется персонал с соответствующей квалификацией или сторонняя помощь).
Потребность замены устаревших постпроцессоров — еще одна проблема, с которой сталкиваются, главным образом, большие компании. Такие постпроцессоры, созданные для старых ЭВМ много лет назад, практически невозможно использовать на современных вычислительных платформах. Таким образом, должны быть разработаны или куплены новые постпроцессоры. Трудность состоит в том, что новый постпроцессор, как правило, не будет поддерживать существующие САМ данные.
Более эффективный путь — использование одного из нескольких универсальных постпроцессоров, существующих сегодня на рынке. Эти программы совместимы с наиболее популярными САМ системами и созданы компаниями, которые специализируются в данной области. Универсальные постпроцессоры имеют достаточно инструментов для получения NC программ для разнообразных сложных станков и поддерживают специальные функции систем ЧПУ.
Чтобы использовать существующие САМ данные, универсальный постпроцессор поддерживает множество форматов, включая CATIA, UGII, APT, NCL, VARIMETRIX и др. Возможность макропрограммирования на специально созданном языке промышленного интерфейса (FIL — Factory Interface Language) позволяет настроить универсальный постпроцессор для любой комбинации «станок — система ЧПУ».
Возможным решением проблем использования постпроцессоров было бы принятие станкостроительной промышленностью современного и более жесткого стандарта для NC программирования. Такой стандарт позволил бы программу, разработанную для некоего станка, использовать для любой комбинации «станок — система ЧПУ», независимо от изготовителя. Это фактически устранило бы потребность в разработке постпроцессоров для новых станков, которые будут соответствовать стандарту.
Как ни странно, такой стандарт уже существует примерно с середины 70-ых. Известный как BCL, он был создан по инициативе военных ведомств США с тем, чтобы преодолеть проблему несовместимости NC программ со станками в проектах по перемещению производства критических компонентов с одного завода на другой. Почему BCL стандарт не используется сегодня? Соответствие станков такому стандарту потребовало бы дополнительных затрат, но основная причина — невозможность сотрудничества лидеров станкостроительной промышленности в силу конкурентного характера данной отрасли. Все же несколько производителей станков предлагают в качестве опции соответствие своего оборудования стандарту BCL, но большинство САМ систем не способны генерировать BCL файл.
Решением, позволяющим вообще отказаться от использования постпроцессоров, является концепция STEP NC. Этот стандарт позволяет базе данных модели изделия служить в качестве информации, передающейся на станок с ЧПУ. При этом становятся ненужными отдельные файлы траекторий движения инструмента, содержащие G или М команды, а, следовательно, и постпроцессоры. Это радикально иной подход к NC программированию, который имеет далеко идущие возможности «e — обработки».
Компании, производящие САМ программное обеспечение, предлагают программы, которые позволяют их пользователям читать файлы STEP NC и генерировать траектории движения инструмента. Тем самым пользователи подготавливаются к введению общих стандартов обмена данных, позволяющих регулировать поток цифровой информации с помощью Интернета. На сегодняшний день наблюдается движение STEP NC от научной фантастики до уровня реализации.
Резюмируя, можно сказать, что технология автоматизации механообработки стала действительно зрелой, предлагая широкое разнообразие комбинаций «станок — система ЧПУ» и сопутствующие их использованию проблемы. Решение этих проблем потребует огромной работы от разработчиков САМ и более тесного сотрудничества изготовителей оборудования.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
Е.И. Асташева А.С. Кольцов А.Н.Чекменев
Разработка системы автоматизированного конструкторского проектирования фасонных фрез
Задача проектирования режущего инструмента многовариантна. Быстродействие автоматического проектирования позволяет рассматривать все варианты задачи и выбирать из них лучший по некоторому критерию оптимальности. Таким образом, рассчитанная на ЭВМ конструкция инструмента может и должна обеспечить не только правильное изготовление детали, но и иметь оптимальные геометрические и конструктивные элементы
Дисковые фасонные фрезы применяются для фрезерования прямых и винтовых канавок на призматических и цилиндрических деталях, а также на различных режущих инструментах (сверлах, зенкерах, развертках, фрезах и др.).
Основой исследования стал вопрос реализации программного комплекса автоматизированного конструкторского проектирования фасонных фрез на платформе пакетов программ графической системы AutoCAD.
Работа была разделена на два этапа: системный анализ предметной области и технический. На этапе системного анализа предметной области был проведено: описание существующих подходов к проектированию фасонных фрез, общий анализ фрезерных операций, описание назначения фасонных фрез и условий их работы, основные требования к конструкции дисковой фасонной фрезы, задачи, решаемые при конструировании фасонных фрез, конструктивные элементы дисковых фасонных фрез, геометрические параметры фрезы. Так же на этом этапе описана характеристика существующей системы САПР, основные преимущества и недостатки САПР режущего инструмента с винтовым зубом. Исследована подсистема расчета геометрических параметров инструмента и программа геометрическое моделирование хвостовой части инструмента Определены целей и задач автоматизированного проектирования фасонной фрезы на платформе AUTOCAD. Проведена классификация поверхностей фасонной фрезы.
В технической части были сформулированы требования к системе и определены ее принципы построения. Были определены необходимые параметры для реализации каждой функции, на основании чего получена совокупность входных и выходных параметров подсистемы. Была сформирована методика проектирования и рассмотрены различные варианты и подходы к вопросам конструирования фасонных фрез.
Программная реализация алгоритма свелась к созданию
Во-первых, интерфейса подсистемы, т.е. организации взаимодействия событий, компонентов Delphi, и расчетной части программы;
Во вторых, базы данных, т.е. определению структуры таблиц, заданию диапазонов изменений хранимых параметров и организации взаимосвязи таблиц между собой. Предпочтение было отдано системе управления базами данных MS SQL Server. На основе оценки целесообразности применения более сложных или более примитивных систем принято решение о достаточности возможностей для решения поставленной задачи конструкторского проектирования фасонных фрез.
В третьих, вычислительной среды комплекса на базе Delphi 7.0. Для осуществления связи между расчетной программой и графической системой использовался входной язык системы AutoCAD – Visual Lisp.
Таким образом, указанные выше действия при разработке программного комплекса автоматизированного конструкторского проектирования фасонных фрез привели к значительному упрощению процесса проектирования нового инструмента.