Качество графической подготовки студентов технических вузов в соответствии с современным состоянием единой системы конструкторской документации

Аннотация. Рассматриваются вопросы внедрения в учебный процесс изменений в стандартах ЕСКД. Межгосударственные стандарты устанавливают единые требования для компьютерных конструкторских разработок. Отмечается важность понятий об электронной модели изделия, электронной модели детали.

В связи с новой многоуровневой системой образования в высшей школе и изменением структуры образования происходит оптимизация учебного процесса почти всех дисциплин. Особенно это коснулось дисциплин естественно-научного цикла, в том числе и графической подготовки, о которой пишут и говорят многие геометры и инженеры на страницах Всемирной сети и профильных печатных изданий.

Говоря о качестве графической подготовки, мы с сожалением констатируем отсутствие сквозной графической подготовки, которая ранее начиналась в школе. Уже много лет в программе общеобразовательных школ нет предмета «Черчение», и не в лучшую сторону изменился курс школьной геометрии.

В результате этого мы, преподаватели дисциплин «Начертательная геометрия», «Инженерная и компьютерная графика», получаем студентов-первокурсни- ков, не умеющих дать четкое определение не только геометрической поверхности, но и простой геометрической фигуры. Если же студент умеет воспроизвести в проекционной связи три проекции элементарного цилиндра или прямого кругового конуса, то это уже радует преподавателя [7].

В силу вышесказанного предлагается много вариантов модернизации традиционных курсов начертательной геометрии и инженерной графики. Среди инноваций последних лет наиболее популярны и визуально наглядны, безусловно, мультимедийные лекции, которые в настоящее время достаточно широко используются в технических вузах страны.

С введением третьего поколения ФГОС ВПО усиливается компьютерный компонент дисциплин. И это закономерно в XXI в., где поколения гаджетов меняются гораздо быстрее, чем ФГОСы ВПО. Правда, и ФГОСы в последнее время, как стало известно, уже претерпевают изменения: не успели мы с вами до конца разобраться, что же от нас требует третье поколение ФГОС ВПО, и понять, что же представляет собой КМВ (компетентностная модель выпускника), как начали говорить о четвертом.

Существует много взглядов на взаимосвязь геометрии и компьютерного моделирования, но нельзя отрицать, что ЗИ-графика является мощным инструментом, позволяющим усилить визуализацию геометрических образов. Задачу наглядного представления в классическом варианте на протяжении двух столетий решала начертательная геометрия, и не секрет, что не всегда успешно. Заметим, к сожалению, что чтение двухмерного чертежа порой не подвластно студентам, и, в первую очередь, это касается задач начертательной геометрии, которые представляют для многих студентов наибольшую трудность.

Безусловно, методы решения задач начертательной геометрии являются важной интеллектуальной составляющей в процессе подготовки бакалавров и инженеров аэрокосмической, геологоразведочной, химической и других отраслей экономики. И именно эта составляющая позволяет будущим специалистам решать вопросы моделирования и конструирования на высоком профессиональном уровне.

В настоящее время проектные институты испытывают нехватку квалифицированных профессионально подготовленных конструкторов-разработчи- ков. Сегодня оценка качества программ подготовки студентов происходит с участием работодателей, так как необходимо учитывать потребности и возможности молодых специалистов при их вливании в процессы современного производства и проектирования. Представители ВПК и других отраслей экономики зачастую говорят о недостаточном уровне владения молодыми специалистами информационными технологиями и пакетами прикладных программ, используемыми в современном производстве [8].

В настоящее время требуется специальная компьютерная подготовка студентов не только в рамках отдельных дисциплин, таких как «Информатика» или «Системы автоматизированного проектирования», но и по любому предмету, в том числе и по базовой графической подготовке студентов, осуществляемой в ходе изучения студентами дисциплины «Инженерная и компьютерная графика». Задача кафедр графической подготовки в условиях ограниченного числа часов дисциплины — дать максимально профессионально ориентированный курс, включающий все составляющие: лекции, практические занятия, лабораторные практикумы, предназначенные для формирования инструментальных компетенций, используемых в ходе самостоятельной работы над учебными проектами. Качество графической подготовки достигается путем полной методической обеспеченности всех видов занятий, которые включают индивидуальные задания, тестовые, текущие и рубежные контрольные, экзаменационные и зачетные билеты, лабораторные практикумы и, конечно, курс лекций. Все методическое обеспечение должно соответствовать современным требованиям ФГОС В ПО и ЕСКД (Единой системы конструкторской документации).

Про нововведения в системе ЕСКД необходимо сказать подробнее, и это, в первую очередь, связано с массовым использованием вычислительной техники. В учебном процессе в теме «Виды и комплектность конструкторских документов» необходимо освещать данную информацию на современном профессиональном уровне.

Традиционные методы получения чертежа и конструкторской документации имеют место быть и сегодня. Но повсеместная интеграция и взаимосвязь производств на международном уровне потребовали внести изменения в процесс создания всех конструкторских документов, что повлекло за собой корректировку ГОСТов ЕСКД, издание и утверждение новых, позволяющих привести весь комплект конструкторских документов на уровень взаимообмена в соответствии с международными требованиями ИСО. Добавим сюда и разнообразие графических пакетов, используемых в САПР, что потребовало разработки единых требований к созданию компьютерных разработок. Насущным атрибутом нашей жизни становится электронный документооборот.

С целью обеспечения равноправного представления технической информации в бумажном и электронном виде специалистами ФГУП ВНИИНМАШ и АНО НИЦ СЛТУ-технологий «Прикладная логистика» регулярно проводятся работы по корректировке и дополнению комплекта основополагающих стандартов ЕСКД [6]. Но, в отличие от советского времени, эта информация почти не доходит до вузовских кафедр. Хотя в Интернете сейчас имеется все, нужно только знать, что искать.

В результате проводимой модернизации ЕСКД к сентябрю 2006 г. были разработаны 4 новых стандарта, 2 действующих стандарта полностью переработаны и в 22 стандарта внесены изменения. Эти стандарты, введенные в действие с 01.09.2006 г., регламентируют порядок электронного документооборота, т.е. порядок разработки, проверки, согласования, утверждения, изменения и обращения КД на изделия машиностроения и приборостроения в электронной форме. Приведем перечень этих нововведений [2; 3]. Новые стандарты ЕСКД:

• • ГОСТ 2.051 -2006 ЕСКД. Электронные документы. Общие положения;
• • ГОСТ 2.052-2006 ЕСКД. Электронная модель изделия. Общие положения;
• • ГОСТ 2.053-2006 ЕСКД. Электронная структура изделия. Общие положения;
• • ГОСТ 2.610-2006 ЕСКД. Правила выполнения эксплуатационных документов.

Полностью переработаны следующие ГОСТы:

• • ГОСТ 2.104-2006 ЕСКД. Основные надписи;
• • ГОСТ 2.601-2006 ЕСКД. Эксплуатационные документы;
• • ГОСТ 2.125-2008 ЕСКД. Правила выполнения эскизных КД. Общие по-ложения;
• • ГОСТ 2.305-2008 ЕСКД. Изображения — виды, разрезы, сечения;
• • ГОСТ 2.316-2008 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц.

Внесены изменения в стандарты:

• 1) ГОСТ 2.001-93 ЕСКД. Общие положения;
• 2) ГОСТ 2.102-68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов;
• 3) ГОСТ 2.103-68 ЕСКД. Стадии разработки;
• 4) ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам;
• 5) ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы;
• 6) ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам;
• 7) ГОСТ 2.111-68 ЕСКД. Нормоконтроль;
• 8) ГОСТ 2.118-73 ЕСКД. Техническое предложение;
• 9) ГОСТ 2.119-73 ЕСКД. Эскизный проект;
• 10) ГОСТ 2.120-73 ЕСКД. Технический проект;
• 11) ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.

Также согласно информационному указателю «Национальные стандарты» № 2 за 2009 г. специалистами ФГУП ВНИИНМАШ и АНО НИЦ САЬБ- технологий «Прикладная логистика» проводится разработка следующих стандартов:

• • ГОСТ 2.511 -2009 ЕСКД. Правила передачи электронных конструкторских документов. Общие положения;
• • ГОСТ 2.512-2009 ЕСКД. Правила выполнения пакета данных для передачи электронных документов. Общие положения;
• • ГОСТ 2.611-2009 ЕСКД. Электронный каталог изделий. Общие положения;

• • ГОСТ 2.612-2009 ЕСКД. Электронный формуляр. Общие положения и корректируются стандарты: ГОСТ 2.307-68, ГОСТ 2.308-79, ГОСТ 2.317-69, ГОСТ 2.702-75, ГОСТ 2.703-68 и ГОСТ 2.704-76. Согласно информационному указателю «Национальные стандарты» № 9 за 2011 г., приняты следующие стандарты, дата введения которых — 01.01.2012 г.:
• • ГОСТ 2.308-2011 ЕСКД. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.
• • ГОСТ 2.307-2011 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений.
• • ГОСТ 2.317-2011 ЕСКД. Аксонометрические проекции.
• • ГОСТ 2.511-2011 ЕСКД. Правила передачи электронных конструкторских документов. Общие положения.
• • ГОСТ 2.512-2011 ЕСКД. Правила выполнения пакета данных для передачи электронных документов. Общие положения.

Конечно, рассматривать все изменения и нововведения стандартов ЕСКД в рамках одной публикации невозможно, и в этом нет необходимости, каждый выберет для себя нужный раздел, информация имеется на страницах Интернета и в печатных изданиях.

Но хотелось бы выделить те важные понятия, устанавливаемые новыми стандартами, о которых необходимо давать информацию в рамках графической подготовки студентов.

ГОСТ 2.052-2006 ЕСКД. Электронная модель изделия (ЭМИ) [4]: электронная модель детали или сборочной единицы по ГОСТ 2.102.

Электронная геометрическая модель (геометрическая модель): электронная модель изделия, описывающая геометрическую форму, размеры и иные свойства изделия, зависящие от его формы и размеров.

Геометрический элемент: идентифицированный (именованный) геометрический объект, используемый в наборе данных.

Примечание. Геометрическим объектом может быть точка, линия, плоскость, поверхность, геометрическая фигура, геометрическое тело.

Геометрия модели: совокупность геометрических элементов, которые являются элементами геометрической модели изделия.

Вспомогательная геометрия: совокупность геометрических элементов, которые используются в процессе создания геометрической модели изделия, но не являются элементами этой модели.

Примечание. Геометрическими элементами могут быть осевая линия, опорные точки сплайна, направляющие и образующие линии поверхности и др.

Атрибут модели: размер, допуск, текст или символ, требуемый для определения геометрии изделия или его характеристики.

Модельное пространство: пространство в координатной системе модели, в котором выполняется геометрическая модель изделия.

Плоскость обозначений и указаний: плоскость в модельном пространстве, на которую выводится визуально воспринимаемая информация, содержащая значения атрибутов модели, технические требования, обозначения и указания.

Данные расположения: данные, определяющие размещение и ориентацию изделия и его составных частей в модельном пространстве в указанной системе координат.

Твердотельная модель: трехмерная электронная геометрическая модель, представляющая форму изделия как результат композиции заданного множества геометрических элементов с применением операций булевой алгебры к этим геометрическим элементам.

Поверхностная модель: трехмерная электронная геометрическая модель, представленная множеством ограниченных поверхностей, определяющих в пространстве форму изделия.

Каркасная модель: трехмерная электронная геометрическая модель, представленная пространственной композицией точек, отрезков и кривых, определяющих в пространстве форму изделия.

Составная часть изделия: изделие любого вида по ГОСТ 2.101, входящее в состав изделия и рассматриваемое как единое целое.

Файл модели: файл, содержащий информацию о геометрических элементах, атрибутах, обозначениях и указаниях, которые рассматриваются как единое целое.

Электронный макет: электронная модель изделия (ЭМИ), описывающая его внешнюю форму и размеры, позволяющая полностью или частично оценить его взаимодействие с элементами производственного и (или) эксплуатационного окружения, служащая для принятия решений при разработке изделия и процессов его изготовления и использования.

В компьютерной среде ЭМИ представляется в виде набора данных, которые вместе определяют геометрию изделия и иные свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, сборки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия.

ЭМИ, как правило, используется:

• • для интерпретации всего составляющего модель набора данных (или его части) в автоматизированных системах;
• • для визуального отображения конструкции изделия в процессе выполнения проектных работ, производственных и иных операций;
• • для изготовления чертежной конструкторской документации в электронной или бумажной форме. ГОСТ 2.053-2006 ЕСКД. Электронная структура

изделия (ЭСИ) [5].

Структура изделия: совокупность составных частей изделия и связей между ними, определяющих вхо- димость составных частей.

Входимость: понятие, характеризующее использование составных частей изделия в составе конечного изделия и (или) его составных частей.

Применяемость: характеристика связи, показывающая, при каких условиях данная составная часть использована в конечном изделии или другой составной части.

Электронная структура изделия: конструкторский документ, содержащий состав сборочной единицы, комплекса или комплекта и иерархические отношения (связи) между его составными частями и другие данные в зависимости от его назначения.

Информационный объект: совокупность данных, обладающая атрибутами (свойствами) и методами, позволяющими определенным образом обрабатывать данные.

Модель данных: способ представления данных информационной модели в вычислительной среде.

Информационная модель (изделия): совокупность данных и отношений между ними, описывающая различные свойства реального изделия, интересующие разработчика модели и потенциального или реального пользователя.

Контекст: организационная совокупность элементов данных и связей между ними, созданная в рамках информационной модели для группирования и представления (в том числе визуального отображения) необходимого состава информации с определенной целью.

ЭСИ — конструкторский документ, выполняемый только в электронной форме и предназначенный для использования в компьютерной среде.

ЭСИ является обобщающим документом, консолидирующим технические данные об изделии, и предназначенным для организации информационного взаимодействия между автоматизированными системами.

ЭСИ используют:

• • для представления информации о составе изделия и об иерархии составных частей (СЧ);
• • представления интегрированной разнотипной информации о свойствах (характеристиках) изделия и его СЧ;
• • представления вариантов состава и структуры изделия;
• • организации и структурирования проектной и рабочей конструкторской документации на изделие;
• • представления информации о правилах применяемости и заменяемости (в том числе взаимозаменяемости) СЧ;
• • классификации и формирования обозначений изделия и его составных частей;
• • управления разработкой изделия;
• • документирования изменений в конструкцию изделия и его СЧ, их свойства (характеристики) и соответствующую документацию;
• • получения текстовых документов на изделие и его СЧ (детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты) в электронной и (или) бумажной формах.

Еще очень много можно говорить о содержательной и реквизитной части электронных документов (ЭД), о понятиях удостоверяющего листа (УЛ) и электронной цифровой подписи (ЭЦП), но в рамках курса «Инженерная графика» и минимального числа часов охватить весь спектр определений новых стандартов ЕСКД, определяющих электронный документооборот конструкторской документации, просто невозможно.

В качестве замечания отметим, что упомянутые ГОСТы ЕСКД недостаточно проиллюстрированы, в них не даны подтверждения всех определений электронных документов. Приведем рисунок, который дает представление об электронной структуре изделия в виде графа (рис. 1). Нам, кажется, что более доступной формой представления электронной структуры может служить разнесенная сборочная единица (рис. 2), о чем говорят и специалисты, и разработчики, широко использующие и работающие по новым стандартам ЕСКД. В новых стандартах вообще очень много разночтений, что дает повод для самостоятельной интерпретации некоторых положений стандартов ЕСКД [1; 2].

Последнее, с нашей точки зрения, недопустимо для документов данного уровня.

Выводы. В современном курсе дисциплины «Начертательная геометрия. Инженерная графика» необходимо предусмотреть часы на освещение изменений и нововведений стандартов ЕСКД, связанных с понятиями «электронная структура изделия», «электронная модель изделия», «электронная модель детали». Данные изменения должны быть отражены и в оценочных материалах дисциплины.

Рис. 1. Визуализация структуры изделия в виде многоуровневого списка

Рис. 2. Визуализация электронной структуры изделия

Литература

Х.Асекритова С.В., Константинов А.В. Специфика разработки конструкторской документации в условиях автоматизации производства // Геометрия и графика. 2013. T. 1. № 3-4. DOI: 10.12737/2131.

• 2. Головнин А.А. Корректирование содержания курса «Инженерная графика» с учетом электронной формы конструкторской документации // Материалы междунар. науч.-практ. интернет-конференции. Пермь: Изд-во ПермГТУ, 2012.
• 3. Головнин А.А. Определение вида с учетом виртуальной реальности // Материалы науч.-практ. интернет-конференции. Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2014. URL: http://dgng. pstu.ru/conf2014/
• 4. ГОСТ 2.052-2006 ЕСКД. Электронная модель изделия. Общие положения.
• 5. ГОСТ 2.053-2006 ЕСКД. Электронная структура изделия. Общие положения.
• 6. Материалы семинара «Современное состояние стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Практические рекомендации по электронному документообороту» ЦНТИ ПРОГРЕСС. Москва, 11- 12.02.2014 г.
• 7. Сальков Н.А. Проблемы современного геометрического образования // Материалы междунар. науч.-практ. интернет-конференции. Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2014. URL: http://dgng.pstu.ru/conf2014/
• 8. Столбова И.Д., Шахова А.Б., Носов К.Г. Формирование инструментальных компетенций в ходе графической подготовки студентов технических вузов // Информатизация инженерного образования ИНФОРИНО-2014: Труды Междунар. науч.-метод, конференции (Москва, 15—16 апр. 2014 г.). М.: Изд-во МЭИ, 2014.