ЧПУ в колледже: как не надо - и как НАДО учить

Часть II

В части первой этой статьи речь шла о некоторых, прямо скажем, вредных тенденциях в оснащении учреждений профессионального образования оборудованием с ЧПУ и связанных с этим устойчивых заблуждениях. Первая часть была посвящена разбору того, как НЕ НАДО готовить специалистов по этому важнейшему направлению.

Для тех, кто воспринял аргументацию автора, надеюсь, небезынтересно будет познакомиться со второй частью — а как НАДО готовить?

Тому, кто работает в системе СПО, прежде всего, нужно, наконец, вспомнить, что работает он — в системе технического ОБРАЗОВАНИЯ, а не на заводе и не в системе подготовки сборной команды к соревнованиям на станках с ЧПУ. Сейчас система WSR подминает под себя образовательную систему. Но это ненадолго. Образовательный и соревновательный процессы принципиально отличаются, и это понимают уже очень многие.

Соревнуются в системе WSR сотни (ну, пусть одна-две тысячи), а в образовательный процесс одномоментно вовлечены миллионы молодых людей. И, чтобы не превращать образовательный процесс в профанацию, они изо дня в день, всей группой, должны выполнять так называемые лабораторно-практические работы.

Это и есть то, что называется порядком подзабытым ныне словосочетанием — УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС!

Рутинная, но совершенно необходимая работа, которой ЕЖЕДНЕВНО, из семестра в семестр занимаются тысячи преподавателей по всей стране. Принципы и правила этой рутинной работы известны испокон веков. Нужно лишь подкрепить эти принципы продуманным материальным и дидактическим оснащением, делающим ежедневный рутинный учебный процесс — эффективным.

Итак — как же НАДО готовить? Предлагаю — в соответствии с Концепцией ДиСис.

По направлению «CAD/CAM-технологии и станки с ЧПУ» мы, без ложной скромности, являемся одними из лидеров среди российских производителей учебного лабораторного оборудования. Это подтверждают многие десятки наших учебных лабораторий-мастерских по названному направлению, поставленные в профессиональные образовательные учреждения России и ближнее зарубежье.

Например, мы поставили полную учебную лабораторию, с несколькими станками, с сетевым и локальным САПРом (системой сквозного проектирования), интерактивными обучающими программами, с универсальными симуляторами стоек, — на кафедру «Станки» СТАНКИНА. По статусу, выше уже некуда.

Вот, вкратце, наша Концепция.

Подготовка операторов станков с ЧПУ, специалистов по автоматизации производственных процессов с использованием станков с ЧПУ, осуществляется на базе двух специальных лабораторий:

Лаборатория № 1 «Компьютерная графика и основы САПР в комплекте с учебными настольными станками с ЧПУ»

Лаборатория-мастерская № 2 «CAD/CAM-технологии и обработка деталей на токарных и фрезерных станках с ЧПУ» на базе станков пониженной мощности, т. е. от 1,5 до 3 кВт)

В Лаборатории № 1 (рис. 1) почти половина материальных затрат приходится на методическое и специальное программное обеспечение, что более важно на этом этапе, чем сами станки.

Технические возможности учебной лаборатории принципиальным образом меняют традиционное представление о содержании учебного процесса, прежде всего, по направлению технического черчения и компьютерной графики. Сердцевиной учебно-методического комплекса является мощное современное российское программное обеспечение — CAD/CAM/CAPP-система «ADEM».

Обращаю внимание на обязательное использование в учебном процессе именно CAD/CAM-системы (а не отдельных графических кусочков типа AUTOCAD, или КОМПАС). Это позволит учащемуся взять на вооружение весь комплекс «сквозного проектирования», с успехом освоить в будущем сложные технические дисциплины, поскольку все знания, получаемые по таким учебным предметам, как «Технология машиностроения», «Метрология», «Материаловедение, «Программирование станков с ЧПУ» и др., замыкаются на один программный продукт — CAD/CAM «ADEM».

Студент, освоивший техническое черчение и компьютерное проектирование в CAD-модуле, может приступить к освоению САМ-модуля (проектирование и планирования технологических процессов механообработки) в той же системе «ADEM» и далее — всей технологии сквозного проектирования: от чертежа детали до создания управляющей программы для станка с ЧПУ.

Для завершения цикла и воплощения «в металл» результатов сквозного проектирования необходимо иметь в этой лаборатории настольные токарные и фрезерные станки с ЧПУ — обязательно с открытой системой ЧПУ, без всяких промышленных стоек управления.

Настольные станки в лаборатории позволяют студенту приобрести уверенность в своих силах:

• отработать навык передачи команд с компьютера на станок;
• отработать безопасные приемы работы при установке и креплении детали и инструмента;
• на практике проверить результат сквозного проектирования — управляющую программу, изготовив по ней деталь на станке.

При переходе к практическому приложению своих знаний, для студента очень важна роль преподавателя. Здесь есть две проблемы.

Первая. Занятие ведется с группой, но этап перехода к практике студент должен осуществить индивидуально, с результатами своего проектирования. Однако, преподавателю практически невозможно уделить достаточно времени каждому в отведенное на занятия время.

Вторая. Собственно, станок с ЧПУ — это всего лишь завершающий этап после длинной цепочки сквозного проектирования. Поэтому, вторая проблема имеет общий характер — далеко не каждый колледж располагает штатом квалифицированных преподавателей не просто по станкам с ЧПУ, но и по CAD/CAM-технологиям и вообще — по сквозному проектированию.

Учитывая это, мы предлагаем техническое средство, успешно решающее эти проблемы. Изложу суть.

Итак, освоив компьютерную графику и основы сквозного проектирования, учащийся приступает к практическому приложению этих знаний и освоению технологий механообработки на станках с ЧПУ. Чтобы учащийся мог сделать это максимально эффективно, ЗАО «ДиСис» предлагает воспользоваться уникальным программным продуктом — комплексной интерактивной мультимедийной учебной системой SYMplus CARE.

Программа для подготовки операторов станков с ЧПУ SYMplus CARE представляет собой квалифицированного индивидуального виртуального тренера, преподавателя и экзаменатора. Эта программа позволяет в режиме самостоятельной работы учащегося за компьютером в понятной, доступной и красивой форме обеспечить не только знакомство с «миром» станков с ЧПУ, их устройством и оснащением, особенностями стойки управления, но и последовательно пройти все стадии подготовки оператора станка с ЧПУ, в том числе используя в качестве сквозного примера стойку SIEMENS 802D или HAAS (на выбор), таким образом, заменяя собой значительную часть производственного обучения и существенно снимая нагрузку с преподавателя.

Эта программа получила приз как лучшая в области образования инновационная разработка Германии. Программа — полностью русифицирована компанией «ДиСис» и адаптирована к требованиям российского технического образования.

Десятки раз самостоятельно промоделировав изготовление своей детали в среде SYMplus CARE, сломав десятки виртуальных резцов и фрез, «набив» себе разных виртуальных «шишек», студент будет уже смотреть на переход к практике на станке как на рутинное мероприятие — он к нему уже самостоятельно подготовился!

Подчеркну, что на этапе реализации студенческих управляющих программ на реальных учебных станках с ЧПУ не применяются никакие промышленные стойки, только станки с открытой системой ЧПУ («компьютерным ЧПУ»).

Студент не должен отвлекаться на изучение особенностей расположения кнопок клавиатуры промышленной стойки, а должен концентрироваться на освоении всех этапов сквозного проектирования.

Теперь о Лаборатории-мастерской № 2.

На втором этапе подготовки операторов и наладчиков станков с ЧПУ нужны уже более мощные машины — например, малогабаритные токарные и фрезерные станки с ЧПУ с мощностью привода от 1,5 до 3 кВт, с полным оснащением инструментом, оборудованием, программным и методическим обеспечением.

Здесь уже приоритет отдается настройкам станка, инструмента и собственно работе на самом станке. Изюминкой дидактических средств является то, что они дают возможность студенту выполнять все практические работы индивидуально и самостоятельно, используя в ходе этих работ общее оборудование лаборатории, объединенное в сеть с каждым рабочим местом. Таким образом, реализуется важнейший принцип, который положен в основу всех разработок ЗАО «ДиСис» — на занятиях исключается наличие «наблюдателей», которые, «растворившись» в группе, не получают практических навыков.

Станки также относятся к категории станков с открытой системой ЧПУ (с «компьютерным ЧПУ»). Они не имеют традиционных стоек управления, характерных для станков с числовым программным управлением, и управляются с помощью специальной программы, установленной на компьютере. Я уже писал, в части первой, что многие учебные заведения идут на поводу у работодателя, требующего сразу учить студента на промышленной стойке станка с ЧПУ! И вот, специально для таких «работодателей», ЗАО «ДиСис» разработало и внедрило специальное техническое решение — как говорится, чтобы «и волки были сыты, и овцы целы».

Лаборатория по спецзаказу может быть дополнительно оснащена универсальными пультами-стойками на базе TOUCH-мониторов с Программным обеспечением на 4 различные системы ЧПУ. На монитор, на выбор, вызываются эмуляторы пультов Sinumerik 810/840D, Fanuc 21, HAAS, HEIDENHAIN.

Универсальный пульт можно использовать:

• в качестве автономного средства обучения (изучение особенностей работы разных систем ЧПУ, программирование команд обработки деталей);
• для управления реальными настольными или малогабаритными станками с ЧПУ.

Нашу концепцию и учебные программы используют ВУЗы и колледжи Москвы, Ярославля, Самары, Орла, Нижнего Новгорода, Комсомольска-на-Амуре, Хабаровска, Новосибирска, Перми, Чебоксар, Калининграда, Казани и многих других городов и регионов.

Подводя итог, замечу, что в учебном сообществе это направление фигурирует, как правило, под названием «Станки с ЧПУ». Сейчас это название представляется узким, ограниченным, и даже — неверным. Правильное название — «CAD/CAM-технологии и станки с ЧПУ», причем главной здесь является первая часть — «CAD/CAM-технологии». На это и нужно сделать упор, если мы занимаемся профОБРАЗОВАНИЕМ, а не банальным профОБУЧЕНИЕМ.

Учитывая центральное место этого направления во всем поле машиностроительных технологий, разъясним детали концепции ДиСис в последующих частях этой статьи.

Кандидат технических наук

Маландин Геннадий Юрьевич