Создание электронного банка данных конструкторской документации для обучения методам проектирования в системе открытого образования

Организация обучения методам проектирования в системе открытого образования должна опираться на современные технологии, реализованные в CAD/CAM/CAE-системах, принятых на вооружение машиностроительными предприятиями. Такой подход позволяет приблизить обучение к реальному процессу конструирования на будущем рабочем месте, позволяет исключать ошибки при проектировании, моделировать работу созданного объекта в условиях эксплуатации, избавиться от рутинных операций при оформлении конструкторской документации.

Имеющийся потенциал вузовской науки остается во многом нереализован из-за отсутствия единой информационно-образовательной среды (ИОС), включающей в себя электронные банки данных и базы знаний поддержки всех этапов создания, моделирования, проектирования и изготовления изделия. Отсутствие информации о разработанных конструкциях многих механизмов, методиках их расчета чрезвычайно затрудняет процесс обучения и зачастую приводит к «изобретению» уже известных решений. Особенно остро это проявляется при разработке сложных и наукоемких систем, в частности, пресс-форм для литья под давлением, планетарных зубчато-винтовых механизмов, которые широко используются в различных областях промышленности (станки, роботы, технологические системы, приспособления, оптические приборы, медицинские аппараты и т.д.), но недостаточно отражены в литературе.

Создаваемый электронный банк данных конструкторской документации (ЭБД КД) разработанных конструкций планетарных зубчато-винтовых механизмов, основывается на современных технологических решениях хранения и управления инженерными данными, применяемых в современных CAD/CAM/PDM-системах. Содержание банка данных составляют разработки в области винтовых исполнительных механизмов приводов, защищенные патентами и авторскими свидетельствами и используемые в учебном процессе. В ходе реализации корпоративного проекта планируется размещение ЭБД КД на Web-сервере Владимирского регионального виртуального университета (ВРВУ), организация дистанционного обучения и ФПК в области компьютерного проектирования для машиностроительных специальностей.

Электронный банк данных конструкторской документации представляет собой информационную платформно-независимую систему. В него включены службы поиска, индексирования, управления документооборотом, потоками запросов и администрирования. От клиента ЭБД КД для доступа к любому объекту практически ничего не требуется, достаточно иметь какой-либо Web-браузер с поддержкой VRML-формата.

Основой ЭБД КД является система управления базами данных (СУБД) созданных конструкций, не только облегчающая студентам освоение современных технологий проектирования исполнительных механизмов, но и позволяющая вести полноценную конструкторскую деятельность. Такой банк данных должен включать в себя набор отдельных баз данных по основным элементам, узлам (подсборкам), сборкам, материалам, а также конструкторской документации. Электронный банк данных может также включать в себя библиотеки алгоритмов и геометрических моделей, работающих в интегрированном режиме CAD-системы либо с помощью средств 3D-визуализации браузера или подключаемых приложений (плагинов).

Основой для создаваемых моделей и конструкторской документации является университетские лицензии CAD/CAM/CAE-систем Pro/ENGINEER, Pro/MECHANICA, ANSYS 5.7ED, AutoCAD 2000. ЭБД КД создается на базе технологических решений, реализованных в PDM-системе Pro/INTRALINK 3.0 и СУБД Oracle.

ЭБД КД использует следующие Интернет-механизмы для выполнения задач информационного управления: Интернет-серверы, браузеры для универсальных клиентов, поисковые системы для формирования неструктурированных запросов, Java и Java Beans, HTML, HTTP, модели управления доступом и поиском информации, принятые в Интернет. Для доступа и хранения данных в ЭБДК предполагается использовать стабильную, масштабируемую, объектно-ориентированную, платформно-независимую реляционную систему управления базами данных Oracle 8.

Встроенные в систему механизмы управления документооборотом призваны защищать всю информацию от несанкционированного доступа и ранжировать санкционированный доступ, обеспечивать различные режимы обмена информацией между Vault-хранилищем и клиентскими станциями, отслеживать и протоколировать транзакции. Отдельные функции разрешают ассоциирование в одном документе нескольких разнотипных файлов и даже внешних файлов, подключаемых как Internet-ссылки (URL). Также поддерживаются поисковые функции Verity Search'97, что обеспечивает быстрый поиск, идентификацию и доступ к внутренним и внешним производственным данным.

Для обслуживания данных, изменяющихся во времени в зависимости от состояния документа, используется модуль управления жизненным циклом документа, который позволяет точно идентифицировать текущее состояние данных и учитывать условия для изменения этого состояния. Модуль имеет следующую функциональность:

· организация и описание этапов жизненного цикла и условий перехода с одного этапа на другой (например, переход от винта к сборке механизма, сборочному чертежу, программе ЧПУ изготовления винта и т.п.);

· организация доступа к каждому из этапов различных групп пользователей;

· определение ролей участников проекта в зависимости от изучаемой дисциплины на каждом из этапов жизненного цикла (например, курсового проекта);

· рассылка извещений всем участникам проекта о внесенных изменениях.

Основные отличительные черты создаваемого банка данных следующие:

Гибкая модель данных (т.н. федеративная платформа). В отличие от общепринятой жесткой модели данных, которая подразумевает создание и поддержание централизованной базы данных об изделии, гибкая федеративная модель данных не предполагает создания единой централизованной модели. Система работает с существующими базами данных приложений, что позволяет быстро внедрять систему на предприятии, создавая единую корпоративную информационную среду. Недостатками подхода, основанного на централизованной базе данных, являются сложность внедрения, высокая стоимость владения, практическая невозможность внесения серьезных изменений и чрезвычайно сложное администрирование. Федеративная платформа означает, что в конкретной реализации банка данных участвуют разнородные базы данных, которые ведутся совершенно независимо, что позволяет использовать в них различные версии, технологии и реализации.

Использование сценариев и динамических приложений (Java апплеты). Java-апплеты – небольшие программы, загружаемые по сети с сервера и выполняемые на клиентской машине. Их применение кардинально повышает функциональность рабочего места, так как используются все возможности объектно-ориентированного языка программирования и многочисленных стандартных средств на его основе. В обычных же системах, использующих Интернет, HTML-страницы остаются лишь средством представления данных.

Новые механизмы поиска и представления данных. Взамен традиционных SQL-запросов применяется Internet-поисковая машина, основными преимуществами которой являются высокая скорость выполнения запроса, предоставление пользователю ссылок на найденные данные, позволяющие быстро получить эти данные и простота интерфейса.

Гибкость в представлении форматов данных. В зависимости от уровня привилегий пользователя система предлагает несколько типов данных.

1. Для просмотра и ознакомления с моделью достаточно иметь на клиентской машине любой браузер. Современные браузеры поддерживают следующие графические форматы:

· JPEG (Joint Photographic Experts Group) – растровый 2D графический формат;

· CGM (Computer Graphics Metafile) – векторный 2D графический формат;

· VRML (Virtual Reality Modeling Language) – язык описания размещения трехмерных объектов и сцен (для просмотра VRML-моделей необходимы дополнительные модули (плугины) типа Cosmo Player).

2. Для использования моделей в создаваемых пользователем конструкциях доступны параметрические неассоциативные модели. Модели в этом случае выступают готовыми компонентами, которые можно модифицировать, но этом не обязательно соблюдается заложенная при создании зависимость между элементами модели. Принятые форматы:

· DWG, DXF-форматы для 2D-моделей и чертежей;

· IGES-формат для 3D-моделей.

3. Для доступа к информации об изделии клиент обращается к серверу ProductView Graphics Server. В ProductView реализована трехзвенная Web/клиент/серверная архитектура. ProductView Graphics Server обеспечивает контролируемый доступ к данным CАD-систем, систем управления данными рабочей группы и файловой системы и может быть без особых усилий модифицирован для поддержки новых или частных CAD-систем, баз данных или систем управления данными. Графический сервер получает доступ к CAD-системе при помощи открытых интерфейсов API и создает точные представления с нейтральными границами. В результате получается очень компактное трехмерное геометрическое представление, которое легко распределять по сети.

Доступные графические серверы:

· Pro/ENGINEER Graphics Server – адаптеры для систем Pro/ENGINEER, Pro/INTRALINK и Pro/PDM;

· CADDS Graphics Server – адаптер для файловой системы CADDS и адаптер для системы Optegra;

· CATIA Graphics Server – адаптер для файловой системы CATIA;

· Unigraphics Graphics Server – адаптеры для систем Unigraphics и IMAN;

· I-DEAS Graphics Server – адаптер для системы I-DEAS;

· SolidWorks Graphics Server – адаптер для системы SolidWorks.