Разработка портативных модульных станочных комплексов для реализации базовой технической и инженерной подготовки обучающихся в общеобразовательных учреждениях | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 ноября, печатный экземпляр отправим 11 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Победители конкурса УМНИК в рамках национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»

Опубликовано в Молодой учёный №38 (328) сентябрь 2020 г.

Дата публикации: 02.09.2020

Статья просмотрена: 9 раз

Библиографическое описание:

Казарян, О. В. Разработка портативных модульных станочных комплексов для реализации базовой технической и инженерной подготовки обучающихся в общеобразовательных учреждениях / О. В. Казарян. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 38 (328). — С. 3-6. — URL: https://moluch.ru/archive/328/73718/ (дата обращения: 25.10.2020).



A person wearing a suit and tie smiling at the camera

Description automatically generated

За последние годы система трудового воспитания в школах в последние годы нуждается в больших изменениях. Уроки труда (технологии), стандарты под которые разрабатывались еще в далекие советские годы, устаревают морально и физически. Как показало исследование, и уровень оснащения классов для уроков труда в нашей стране в большинстве своем остается сильно устаревшим. В то же время, само понятие труда связано с основами всех наук и воспитывает в человеке многие качества: дисциплину, осторожность, настойчивость, глазомер, усидчивость, внимательность, и является важным аспектом в образовании человека.

Параллельно с этим, в последнее время существенно возрастает спрос на развитие инженерных навыков и технические специальности у молодежи: в школах и университетах (в крупных городах) открываются «инженерные классы”, технопарки и другие площадки, предоставляющие возможность детям реализовывать свои идеи на практике, и обучают работать руками. Наблюдается подъем престижа профессии инженера, а на современных промышленных предприятиях уровень заработной платы уже достигает такого уровня, чтобы туда стремилась молодежь. При этом подход на современных предприятиях к производству также существенно меняется, уровень автоматизации современного оборудования неизменно растет, развиваются «умные” производства, появляются новые технологии производства, что в итоге ведет к реализации четвертой промышленной революции.

В представленной работе предлагается реализация станочных комплексов, основанных на базе отечественных комплектующих (включая систему управления) и методики обучения по работе с ними для базового обучения техническим специальностям учащихся общеобразовательных учреждений. Применение подобной методики на уроках технологии будут включать в себя сразу несколько взаимосвязанных предметов: трудовое обучение, информатику, математику, геометрию, черчение, физику. Это позволит вывести на новый уровень уроки технологии в школах, привить навыки к инженерной работе и труду, при этом повысив интерес школьников работой с современным оборудованием, и в итоге решить сразу две задачи — подготовка кадров начиная с самого юного возраста, а также задача трудового воспитания.

Важным аспектом разрабатываемого продукта является его отечественное исполнение, что обеспечивает импортонезависимость, а также возможность полноценной поддержки продукта у заказчиков, в отличии от такого подхода, когда оборудование закупается у сторонних производителей (в основном китайского производства) [1].

Таким образом, целью проекта является: разработка портативных модульных станочных комплексов для реализации базовой технической и инженерной подготовки обучающихся и повышение трудового воспитания в общеобразовательных учреждениях в соответствии с последними мировыми тенденциями развития технологий и промышленности.

Основные задачи, необходимые для достижения цели:

  1. Исследование нынешнего состояния уроков технологии в школах и других общеобразовательных учреждениях. Исследование сторонних площадок (инженерные классы, технопарки) для развития инженерных навыков и технической подготовки детей.
  2. Анализ имеющихся компактных станочных решений для дерево- и металлообработки.
  3. Разработка функциональной схемы построения модульных станочных комплексов для реализации различных видов обработки.
  4. Адаптирование системы управления «АксиОМА Контрол” для задачи управления портативными станками
  5. Разработка экспериментального образца портативного станочного комплекса с адаптированной системой управления.
  6. Разработка методики обучения школьников работе с портативными станочными комплексами.

В ходе проведения работы над проектом ожидается получение ряда результатов, обладающих научной новизной:

− разработка модульной быстропереналаживаемой конструкции и кинематической схемы портативных станков для реализации различных видов обработки;

− разработка структурной модели построения системы управления компактными станочными комплексами;

− создание новых алгоритмов, интегрированных в систему управления для реализации основных технологических операций;

− разработка методики обучения школьников и учащихся других общеобразовательных заведений работе с промышленным оборудованием, включая все фазы производства, начиная от чертежа детали, и заканчивая практическим изготовлением детали.

Разрабатываемый продукт представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из компактного станка (фрезерный / гравировальный / лазерный / аддитивные технологии), позволяющий выполнять обработку дерева или металла или создавать детали из модельного пластика на базе аддитивных технологий (3D принтер), и системы управления, реализованной на базе отечественных компонентов и имеющихся наработок. Отличительными признаками разрабатываемого продукта, в первую очередь, является его комплектность (станок + система управления + методика обучения от одного производителя) при максимальном уровне отечественных компонентов и наработок. Изготовление аппаратной части станков планируется реализовывать на базе имеющейся технической базы университета МГТУ «Станкин”, а в будущем планируется сотрудничество с его индустриальными партнерами. Система управления реализуется на базе отечественной системы ЧПУ «АксиОМА Контрол”, разрабатываемой также в МГТУ «Станкин”. Это обеспечивает импортонезависимость, а также возможность полноценной оперативной поддержки и выполнения сервисных работ по оборудованию у заказчиков, в отличии от подхода, при котором оборудование закупается у различных производителей, в том числе зарубежного производства. В то же время, процесс обработки и подготовки к ней является максимально приближенным к работе реальным производственным оборудованием, установленным на современных предприятиях [1–3].

Обобщенная схема построения программно-аппаратного комплекса

Рис. 1. Обобщенная схема построения программно-аппаратного комплекса

Подобными комплексами планируется оснащать учебные классы для проведения уроков технологии в школах и других общеобразовательных учебных заведений и осуществления подготовки обучающихся базовым инженерным и техническим навыкам. Для проведения обучения планируется разработка и апробирование комплекта методических указаний. Предполагаемая организация процесса обучения представлена на рисунке 2.

Организация процесса обучения

Рис. 2. Организация процесса обучения

Разработка подобных компактных станочных решений позволит применять их как для небольших производств, так и для подготовки профильных специалистов по работе с системами числового программного управления, а также их программированию. Внедрение разрабатываемых программно-аппаратных комплексов в учебные заведения (школы, техникумы, университеты) позволит решить сразу две задачи: подготовка инженерных кадров начиная с самого юного возраста, а также решение актуальной задачи трудового воспитания.

Литература:

  1. Григорьев С. Н. Принципы создания многофункциональной системы числового программного управления технологическим оборудованием на базе общего ядра с открытой модульной архитектурой // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2011. № 05. С. 1–11.
  2. Мартинов Г. М., Нежметдинов Р. А. Модульный подход к построению специализированной системы ЧПУ для обрабатывающих центров наклонной компоновки // СТИН, 2014. № 11. с.28–32
  3. Мартинов Г. М., Никишечкин П. А., Григорьев А. С., Червоннова Н. Ю. Организация взаимодействия основных компонентов в системе ЧПУ АксиОМА Контрол для интеграции в нее новых технологий и решений // Автоматизация в промышленности. 2015. № 5. с.10–15.
Основные термины (генерируются автоматически): система управления, трудовое воспитание, разрабатываемый продукт, методика обучения, программно-аппаратный комплекс, различный вид обработки, разработка методики обучения школьников, самый юный возраст, современное оборудование, урок технологии.


Задать вопрос