Методы и средства обучения автоматизированному проектированию в машиностроении

• Автор: Черепашков, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 434 с. : ил.

1. Проблема обучения автоматизированному проектированию

1.1. Анализ современного состояния и тенденций развития теории и практики

САПР в свете проблемы обучения автоматизированному проектированию

1.1.1. Истоки проблемы обучения автоматизированному проектированию

1.1.2. Состояние и тенденции развития машиностроительных САПР

1.1.3. Автоматизация машиностроения и развитие учебных САПР в РФ

1.2. Роль методов и средств обучения автоматизированному проектированию

в общей проблематике разработки и эксплуатации САПР

1.2.1. Задачи кадрового обеспечения проектов внедрения

и эксплуатации САПР

1.2.2. Разработка и использование методического обеспечения САПР

1.3. Основные подходы к решению проблемы обучения автоматизированному проектированию в научных работах
1.4. Общие итоги и выводы по разделу №1
2. Автоматизированная проектная среда и профессиональные компетенции персонала машиностроительных САПР
2.1. Особенности автоматизации проектирования объектов машиностроения
2.2. Средства обеспечения современных машиностроительных САПР
2.2.1. Типовой состав прикладного программного обеспечения САПР-М
2.3. Отражение методологии машиностроительного проектирования в САПР-М
2.3.1. Аспекты и стадии машиностроительного проектирования
2.3.2. Онтология предметной области проектирования
2.4. Компетентностный подход к обучению автоматизированному
проектированию
2.4.1. Компетентностная модель проектного персонала САПР
2.4.2. Модель содержания предметной области обучения АПР
2.5. Общие итоги и выводы по разделу №2
3. Методическое обеспечение САПР и обучающие функции технологий
автоматизированного проектирования
3.1. Обучающие компоненты методического обеспечения САПР

3.1.1. Компьютерные технологии и средства освоения знаний
3.2. Компьютерные технологии и средства обучения умениям и навыкам АПР
3.3. Обучающие функции технологий и средств САПР
3.3.1. Обучающие функции CAE-технологий и систем
3.3.2. Методы оптимизации в УИ САПР
3.3.3. Методы визуализации в УИ САПР
3.4. Общие итоги и выводы по разделу №
4. Методы и средства обучения автоматизированному проектированию на локальных этапах проектных работ
4.1. Распространение достижений тренажеростроения
на область обучения САПР
4.1.1. Педагогико-психологические аспекты тренажеростроения
4.1.2. Технические и технологические аспекты тренажеростроения
4.2. Обобщение опыта разработки и использования компьютерных тренажеров
для обучения автоматизированному проектированию
4.2.1. Эволюция методики учебного автоматизированного проектирования
на примере разработки тренажеров по САЕ-технологиям
4.2.2. Развитие методики УАПР в тренажерах по CAD-технологиям
4.2.3. Принципы разработки и эксплуатации АПР-тренажеров
4.2.4. Общие рекомендации по разработке сценария тренажа
и сборника учебных проектных задач
4.3. Систематизация и обоснование методики учебного автоматизированного проектирования в среде тренирующих подсистем УИ САПР
4.3.1. Основные подходы к развитию инженерных способностей в общей методологии проектирования и теории технического творчества
4.3.2. Использование семантики имитационного моделирования для
описания методики УАПР тренирующего типа
4.4. Общие итоги и выводы по разделу №4
5. Методы и средства обучения автоматизированному проектированию в
интегрированной проектно-производственной среде
5.1. Назначение, определение, основные принципы создания и использования учебно-научных виртуальных предприятий

5.1.1. Научно-производственные центры в высшей школе
5.1.2. Технологии и средства промышленной виртуализации
5.1.3. Виртуальные предприятия в обучении
5.1.4. Основные принципы создания и применения УНВП для обучения автоматизированному проектированию
5.2. Разработка архитектуры УНВП и методологической схемы учебного автоматизированного проектирования в интегрированной информационной
среде
5.2.1. Анализ и моделирование процессов КТПП типового машиностроительного предприятия
5.2.2. Методологическая схема учебного автоматизированного проектирования в среде машиностроительного УНВП
5.3. Реализация экспериментального машиностроительного УНВП
5.3.1. УНВП технического вуза на платформе АСКОН
5.3.2. Методика развертывания университетской поставки полномасштабного комплекса САПР в форме УНВП
5.4. Общие итоги и выводы по разделу №5
6. Исследование эффективности методов и средств обучения навыкам автоматизированного проектирования
6.1. Исследование эффективности АПР-тренажеров
6.2. Исследование эффективности УАПР в среде УНВП
6.3. Общие итоги и выводы по разделу №6
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложение А. Сборники учебных проектных задач и упражнений
Приложение Б. Иллюстрированные описания авторских АПР-тренажеров
Приложение В. Иллюстрированное описание методики учебного автоматизированного проектирования в среде экспериментального УНВП
Приложение Г. Сведения об апробации и внедрении результатов работы

Рынок прикладного программного обеспечения САПР-М эволюционно развивался на протяжении многих десятилетий. Для коммерческого успеха на нем необходимо иметь полноценный программный продукт, обладающий развитым функционалом, хорошо сопрягающийся с другими средствами обеспечения организационно-технической системы, а также удобный для освоения и эксплуатации пользователями. Поэтому компьютерные фирмы, профессионально занимающиеся созданием САПР, вынуждены разрабатывать средства не только программного обеспечения, но и лингвистического (linguistic support), информационного (information support - ИО) и методического обеспечений (methodical support - МтО), составляющих в своем единстве программнометодический комплекс САПР. При этом компоненты лингвистического обеспечения САПР (языки программирования, проектирования) непосредственно реализуются в программном обеспечении. Компонентами информационного обеспечения САПР также можно воспользоваться лишь при наличии соответствующих процедур в прикладных программах. А от наличия и уровня методического обеспечения в немалой степени зависит не только легкость освоения фирменного ПМК, но и результативность эксплуатации САПР в целом.
Важность этих сопутствующих коммерческому ПО средств обеспечения, которая традиционно достаточно велика для интерактивных машиностроительных САПР, существенно возросла с развитием методологии CALS/HnH/PLM и массовым внедрением PDM-технологий. Анализ состава ПМК ведущих производителей САПР (более подробно будет рассмотрен в главе № 2) позволяет заметить, что номенклатура и стоимость компонент информационного и методического обеспечений, входящих в поставки ПМК ведущих разработчиков САПР, постоянно увеличиваются и уже становятся сопоставимыми с объемом и стоимостью прикладного программного обеспечения.
Тема данного исследования вызывает необходимость подробно проанализировать и систематизировать разновидности и состав методического обеспечения, используемого в современных ПМК САПР. Согласно общему стандарту на автоматизированные системы (АС) [5] «методическое обеспечение автоматизированной системы представляет собой совокупность документов, описывающих технологию функционирования АС, методы выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов при функционировании АС». Причем в общем стандарте специально для САПР введено определение программно-методического комплекса системы