Подготовка инженерных кадров, способных решать передовые производственные задачи в области проектирования и изготовления изделий, является актуальной задачей, стоящей перед обществом. При этом необходимо сократить время адаптации выпускника в отрасли.
Передовые инженерные школы (ПИШ) — федеральный проект Министерства науки и высшего образования России. Его ключевая цель — подготовить инженеров нового поколения, которые могут обеспечить в стране технологический суверенитет.
ПИШ «Высшая школа авиационного двигателестроения» (ВШАД) занимается обучением будущих высококвалифицированных кадров для ведущих предприятий в области гражданского газотурбинного двигателестроения. Выпускники ПИШ Пермского Политеха способны решать научно-технологические задачи, связанные с повышением эффективности проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта высокотехнологичных изделий. Газотурбинный двигатель является одним из наиболее сложных конструкторских и технологических продуктов инженерной мысли человека. При подготовке специалистов необходимо учитывать особенности проектирования такого изделия на всех стадиях. Ошибка при его конструировании способна привести к неисправимым последствиям. Большинство расчетов делается без привязки к конечной сборке всего изделия. Таким образом, в процессе обучения студентов отсутствует методология, позволяющая обучить комплексному подходу к разработке с учетом всех этапов.
ПИШ ВШАД в сотрудничестве с компанией «ЛАНИТ» разработали и запустили новые образовательные методы для подготовки инженеров в области газотурбинного двигателестроения. Цель образовательного проекта — изменить подход к обучению инженерных кадров путем применения новой методологии к разработке и подготовке производства, которая учитывает все этапы конструкторской проработки от расчетов до изготовления и сборки. Реализация такого подхода обеспечивает получение выпускника, способного без дополнительного обучения реализоваться на любом высокотехнологичном предприятии.
В основе разработанной и внедряемой программы заложена методология нисходящего контекстного проектирования и многолетний опыт «ЛАНИТ», связанный с цифровизацией производственных процессов в тяжелом машиностроении. Слушатели разработанного курса изучают технологии создания электронной модели изделия (ЭМИ) газотурбинных двигателей с использованием CAD, CAE и PLM-систем. Полученная ЭМИ является базой для дальнейшего выстраивания цифровых процессов жизненного цикла. Модули программы обучения разработаны на основе универсальных примеров и могут быть полезны для работников разных отраслей. Также учтены особенности подходов к цифровизации в высокотехнологичных компаниях, что позволяет студентам быстрее адаптироваться к рабочим процессам в машиностроительной отрасли. Знания, полученные в ходе обучения, помогут молодым специалистам качественно выполнять задачи по разработке новых изделий и оцифровке уже существующих.
Руководитель отдела по работе с вузами департамента цифровой трансформации машиностроения «ЛАНИТ» Сергей Руман отмечает, что сотрудничество компании с ПИШ ВШАД позволит подготовить инженеров к работе в современных условиях. Он рассказал о ядре методологии инженерного проектирования, разработанной в «ЛАНИТ» — единой цифровой модели изделия, которая является подлинником конструкторской документации. Процесс выглядит следующим образом. После того, как сформированы требования к изделию, определяется его общий облик и то, как будут выглядеть и действовать его крупные блоки, с дальнейшей декомпозицией до составных частей. Затем формируют технологический процесс изготовления деталей и сборки конструкции, осуществляется процесс планирования и управления производством. Чтобы сократить цикл разработки, методологией предусмотрено параллельное проектирование: все пользователи работают совместно в одной системе. Единая и актуальная для всех участников процесса среда позволяет снизить число ошибок как при самом проектировании, так и при производстве и эксплуатации изделий. В результате студентам становится ясно, для чего выполняются определенные действия, кажущиеся им на первый взгляд лишними, и каким образом все необходимые операции реализуются в системе.
— Особый интерес для преподавателей технологических дисциплин представляют модули по анализу размерных цепей в ЭМИ и технологических процессов, — рассказал Андрей Дроздов, преподаватель Передовой инженерной школы Пермского Политеха.
Разработанные методологические подходы и образовательные модули внедряются в изучение профильных дисциплин «Технология машиностроения» и «Анализ размерности в машиностроении».
Модули по созданию и управлению ассоциативными связями, нисходящему контекстному проектированию и разработке ЭМИ интегрированы в образовательную программу для магистрантов направления «Машиностроение» первого года обучения. Модуль по CAE-анализу расширил список используемого программного обеспечения для расчетов конечных элементов. Алексей Шафранов, кандидат технических наук, доцент ПИШ ВШАД, отметил потенциал модуля по созданию одномерных моделей для описания поведения технических систем, который будет включен в общеобразовательную дисциплину «Теория механизмов и машин» в бакалавриате.
Евгений Морозов, кандидат технических наук, доцент ПИШ Пермского Политеха, добавил, что в рамках модуля управления инженерными данными и процессами в PLM-среде системы автоматизации рассматривают основные принципы и подходы к проектированию, учитывая жизненный цикл изделий.
Одна из первых студенток бакалавриата Передовой инженерной школы, прошедшая факультативный курс по контекстному проектированию, Альбина Корлякова рассказала о своем опыте.
— Благодаря вводной лекции у меня появился интерес к изучению новых программ. Я с удовольствием записалась на занятия и благодарна ПИШ Пермского Политеха за возможность получения знаний. Уверена, что они пригодятся в будущей работе на производстве, — поделилась студентка.
Для любого конструкторского бюро и завода стандарты проектирования — дело чрезвычайно ответственное и критически важное. Поэтому в рамках работы ПИШ ВШАД создают специализированные образовательные пространства. Они укомплектованы высокотехнологичным оборудованием, способствующим эффективному, качественному обучению магистров, соответствующему запросам индустриального партнера.
— Перед нами стоит очень важная задача — не просто обеспечить подготовку высококвалифицированных специалистов в рамках текущей деятельности ПИШ ВШАД, но и внести изменения в традиционный подход к образованию инженерных кадров, добиться повышения эффективности обучения и сократить период адаптации выпускника в отрасли. Зачастую многие дисциплины инженерного профиля решают важные задачи, но локально. Базовые знания деталей машин, сопротивления материалов, теоретической механики и других предметов — это основа инженерной подготовки. Но в реальном производстве есть конечное изделие, и специалисту важно обеспечить требуемые выходные параметры этого изделия, сборку и последующую эксплуатацию. На производстве не проводят расчетов абстрактных типовых конструкций, и принятые технологические решения должны быть обоснованы. Для студента важно показать взаимосвязь производственных результатов на этапе обучения. Например, полученный расчет на прочность вала далее берется за основу расчета редуктора. Полученные 3D-модели собираются в сборку не только на экране, но и в готовом изделии. Если была допущена ошибка на этапе расчетов, и не применялась методология контекстного проектирования изделия, то высок риск искажения дальнейших решений. Ценой такой неточности может стать разрушение всего изделия на испытательном стенде. Тогда предприятие понесет убытки и потеряет временной ресурс. Передовая инженерная школа Пермского Политеха тиражирует полученные подходы не только в рамках своего университета. Хочется отметить широкое сетевое взаимодействие с вузами нашей страны для реализации разработанных подходов. Это доказывает их актуальность и востребованность, — отметил директор ПИШ ВШАД Тимур Абляз.