Использование информационных систем и технологий CATIA в учебном процессе НТУУ «КПИ

Будущие инженеры-механики КПИ, использующие для 3D-моделирования инструменты CATIA, получают представление о ключевых факторах качества и производительности на ранней стадии разработки продукта. 

Построение цифровой модели, в сочетании с цифровым анализом и моделированием, позволяет проектным группам создавать и анализировать конструкции и механические устройства в рабочей среде программы

Крищук Николай Георгиевич, д.т.н., профессор
Яхно Богдан Олегович, к.т.н., доцент 
Кафедра динамики, прочности машин 
и сопротивления материалов, НТУУ «КПИ»

Вы можете скачать(открыть) полный текст статьи в PDF-версии

Высокий уровень требований, предъявляемых человечеством в ХХI веке к окружающей его быт и работу технике, вызывает, в свою очередь, необходимость роста его собственной компетентности и способности решать довольно сложные задачи в максимально короткие сроки. В частности, при проектировании современного механообрабатывающего оборудования, транспортных средств или средств коммуникации добиваться высокого качества и высокой скорости становится всё сложнее. И здесь уже многое зависит от среды проектирования. Программное обеспечение компании Dassault System уже давно считается специалистами наиболее комфортной и в то же время мощной CAD/CAM/CAE системой автоматизированного проектирования изделий на разных этапах их жизненного цикла. CATIA — это передовое решение для разработок и оптимизации. Оно используется ведущими компаниями во многих отраслях промышленности для разработки продукции, которой мы пользуемся в нашей повседневной жизни. На сегодняшний день уже немыслима разработка и проектирование новых авиационных конструкций без широкого использования компьютерного комплекса трёхмерных интерактивных инженерных приложений CATIA. Можно даже сказать, что данный программный продукт стал стандартом для авиастроительной отрасли. Соответственно одним из основных требований, выдвигаемых работодателем к молодому инженеру, является знание основ 3D-моделирования, практический опыт работы в системе CATIA и решение прикладных задач.

 

Будущие инженеры-механики, использующие для 3D-моде­лирования инструменты CATIA, получают представление о ключевых факторах качества и производительности на ранней стадии разработки продукта. Построение цифровой модели, в сочетании с цифровым анализом и моделированием, позволяет проектным группам создавать и анализировать конструкции и механические устройства в рабочей среде ПО.

 

История развития кафедры динамики, прочности машин и сопротивления материалов в Киевском политехническом институте (КПИ) неразрывно связана с историей КПИ и его основателем (1898 г.), выдающимся учёным-механиком и организатором инженерного образования, первым ректором, заслуженным профессором В. Л. Кирпичёвым. Студентом КПИ в 1907 г. был и И. И. Сикорский, пионер воздухоплавания, «отец вертолёта», изобретатель и философ, прозорливый человек, который, реализуя свои мечты в авиастроении, принёс благо другим.

 

Ярким этапом в развитии механики деформируемого твёрдого тела в КПИ были годы заведования кафедрой сопротивления материалов (1906–1908) и преподавательской деятельности (1917–1920) профессора С. П. Тимошенко, всемирно известного учёного-механика. Учебники С. П. Тимошенко по механике конструкций и сопротивлению материалов играют большую роль в формировании багажа знаний инженеров-механиков и учёных, решающих сложные проблемы прочности во многих странах мира.

 

В настоящее время меняется система подготовки специалистов в НТУУ «КПИ». Новый закон о высшем образовании Украины открыл дополнительные возможности, прежде всего, предоставил большую автономию высшим учебным заведениям. Внедряя сквозную подготовку специалистов по трём циклам: бакалавр — магистр — PhD, университет самостоятельно определил перечень специальностей, которые обусловлены двумя главными факторами — потребностями рынка и признанными научными школами кафедр.

 

В частности, в подготовке специалистов в области прикладной механики и инженерного анализа авиационных конструкций, которые успешно могут интегрироваться в современные отечественный и международный рынки труда с использованием опыта европейской системы подготовки.

 

2 июля 2014 года в Национальном техническом университете Украины «КПИ» был открыт первый Совместный учебно-научный центр НТУУ «КПИ» и компании «Прогресстех-Украина», основным профилем которого является подготовка инженеров-механиков для работы в авиационной промышленности, повышение квалификации научно-педагогического персонала и инженеров, работающих в самолётостроительной отрасли. В рамках Центра на базе механико-машиностроительного института НТУУ «КПИ» (директор — д-р техн. наук, проф. Бобырь Н. И.) было открыто два учебных компьютерных класса с лицензионным программным обеспечением для инженерного анализа авиационных конструкций.

 

Профессиональная подготовка бакалавров по прикладной механике обеспечивается фундаментальными физико-математическими, общеинженерными и специальными знаниями по теоретической механике, аналитической механике, механике конструкций и материалов, теории упругости, строительной механике машин, теории колебаний и устойчивости, методам решения задач механики на ЭВМ.

 

Учитывая необходимость применения современных знаний и компетенций по новым специализациям магистерской подготовки инженеров-механиков, проводится комплексная модернизация учебных дициплин по применению информационных систем и технологий в машиностроении. Инженерной подготовке магистров способствуют такие дисциплины, как основы машиноведения, динамики и конструирования машин, прочность материалов в условиях повторно-переменных нагрузок, теории пластичности и ползучести, экспериментальные методы в механике твёрдого деформируемого тела, стохастический метод и теория надёжности, современные системы проектирования и другие.

 

В области технический подготовки студентов и применения компьютерных методов автоматизации проектирования технических систем и технологической подготовки производства КПИ, как ведущий исследовательский университет Украины, использовал в период с 1998 по 2005 гг. программное обеспечение CATIA V4 на ЭВМ PDP11 с применением операционной системы Unix. C 2005 г. для обучения студентов в КПИ на персональных компьютерах с операционной системой Windowsиспользуется лицензионное программное обеспечение CATIA V5.

 

Новая концепция CATIA на платформе V6 обеспечивает эффективную автоматизацию процесса трёхмерного моделирования авиационных деталей и узлов, в том числе и коллективной работы в сети при проектировании изделий в режиме реального времени. СATIA V6 с на платформе PLM 2.0 содержит инструментальные средства как для описания формы изделия, так и процесса его создания, с возможностью сохранять и накапливать используемые при этом приёмы и методы в виде корпоративных знаний.

 

По аналогии с известным термином Web 2.0, используемым для обобщённого названия нового поколения Интернет-сервисов (блоги, вики, социальные сети), отличительной особенностью которых является создание контента непосредственно самими пользователями, платформа PLM 2.0 позиционируется как «объединяющая коллективная интеллектуальная среда для онлайновых сообществ», где универсальным языком общения служит 3D, а основной целью является поддержка всего пути изделия — от идеи до внедрения в жизнь. Возможность использовать результаты интеллектуального онлайн-взаимодействия будущих специалистов позволяют средства PLM 2.0 на платформе V6. Для управления жизненным циклом изделия используются разработанные компанией Dassault Systemes PLM-продукты: SIMULIA — для инженерного анализа, ENOVIA — для управления инженерными данными на основе единой базы данных текстовой и графической информации, DELMIA — для цифрового производства. Благодаря PLM 2.0 открывается возможность каждому пользователю CATIA V6 придумывать, разрабатывать продукты и обмениваться информацией о них на универсальном 3D-языке графической информации, в наглядной форме, оперировать одновременно виртуальными и реальными объектами.

 

Первый в Украине Совместный учебно-научный центр НТУУ «КПИ» и компаний «Прогресстех-Украина» и «Boeing», поддерживаемый 20 лицензиями широко известного программного комплекса CATIA V6, был торжественно открыт 4 февраля 2016 года. На церемонии присутствовали ректор КПИ М. З. Згуровский, исполнительный директор компании Д. Мюленбург, ТОП-менеджеры компаний «Прогресстех-Украина» и Boeing. Сегодня это крупнейшая в мире аэрокосмическая корпорация с общим оборотом более $ 90 млрд и штатом более, чем в 165000 сотрудников, работающих в 65 странах мира.

 

Основной задачей учебного Центра является повышение уровня компетенций выпускников механико-машиностроительного Института (ММИ), подготовка студентов к работе в авиастроении Украины. Деятельность Центра тесно связана с открытием компанией Boeing инженерного центра в Киеве. Многие выпускники ММИ, решившие связать свою судьбу с авиацией, приходят на работу в «Прогресстех-Украина» и Boeing. Поэтому благодаря поддержке именно этих компаний НТУУ «КПИ» и получил возможность организовать оснащённый CATIA V6 компъютерный класс в учебно-научном центре.

 

Обучение основам работы в CATIA V6 начинается ещё во время бакалаврской подготовки и продолжается во время учёбы в магистратуре. Также данное программное обеспечение используется при проведении семинаров и дополнительных занятий по программе подготовки инженеров. При этом студенты изучают динамику полёта, знакомятся с методами расчетов авиационных конструкций на прочность. Одним словом, готовят себя к будущей работе в компании «Прогресстех-Украина».

 

Тренинги для преподавателей пяти кафедр ММИ проводят ведущие специалисты компаний «Прогресстех-Украина» и Boeing. Основные дисциплины: технология машиностроения, проектирование авиационных деталей и узлов, прочностной и ресурсный анализ с помощью ПК и других вычислительных средств.

 

Следует отметить, что в этом году на базе ММИ организовывается кружок авиастроения. Надеемся, что в будущем он перерастёт в студенческое конструкторское бюро. Основная цель — создать в ММИ для абитуриентов, студентов и преподавателей возможность изучения полного технологического процесса разработки летательных аппаратов, от формирования концепции и эскизного проекта — до сборки реальной действующей модели. Собственно, идея кружка полностью повторяет концепцию CATIA V6, которая охватывает весь спектр инженерных задач «под ключ»