Projektově orientovaná výuka podpořená strategií PLM

Tags: Autodesk | CAx | PLM | Siemens | Strojírenství

na VOŠ a SPŠ ve Žďáře nad Sázavou

Výuka CAx technologií na SPŠ a VOŠ ve Žďáře nad Sázavou je postavena na letitých zkušenostech a jde ruku v ruce se zaváděním těchto technologií do průmyslové praxe. Výuka na škole se opírá o kvalitní technologickou bázi, spočívající v hardwarovém vybavení stanicemi splňujícími požadavky na používání náročných 3D CAx aplikací. Softwarové vybavení je řešeno nejnovějšími CAx systémy od společností Siemens a Autodesk.

Moderní CAx/PLM aplikace procházejí dynamickým vývojem, vycházejícím ze strategických požadavků průmyslové praxe. Zavádění, používání a zlepšování moderních postupů není specifické pouze pro vývoj a technickou přípravu výroby nového produktu, ale v podstatě provází celý životní cyklus výrobku. Tento trend je nezbytné sledovat a uplatňovat již při odborné výuce techniků na našich školách. Žáci škol, kteří jsou v rámci svých odborných kvalifikací připravováni efektivními metodami v souladu s požadavky technické praxe, jsou vysoce konkurenceschopnými na trhu práce. Bezesporu také snadněji získávají pracovní uplatnění a v následné profesní praxi jsou schopni plnit vysoké nároky oboru, které přispívají k jejich kariérnímu růstu a schopnosti neustále zvyšovat a rozvíjet svoji kvalifikaci. Absolventi škol, kteří se rozhodnou pokračovat ve studiu příbuzného oboru na vysoké škole, tímto mají zajištěné dobré výchozí podmínky pro další vzdělávání a výzkumnou činnost.

Efektivní a progresívní metodou, která se v souladu s moderními trendy uplatňuje a stále rozvíjí, je projektově orientovaná výuka. Cíle vhodně nastaveného dlouhodobějšího projektu jsou následující:

• využití a posílení znalostí získaných v mezipředmětových vztazích v průběhu předchozího studia
• získání organizačních dovedností a návyků odpovídajících práci na dlouhodobém projektu
• vytvoření vstupů pro následné projekty
• vnímání tvorby virtuálního prototypu jako části životního cyklu produktu (PLM)
• pochopení podstaty informačních toků v průmyslové výrobě a logistických procesech
• získání schopnosti ovládat CAx aplikaci (CAD, CAE, CAM)

Výchozí podmínky pro efektivní realizaci projektů a naplnění cílů jsou postavené na vhodně nastaveném vzdělávacím programu, spolupráci s průmyslovými podniky a aktivním přístupu motivovaných pedagogů se zkušenostmi z technické praxe.

Právě v průmyslové praxi se s nástupem moderních CAx technologií lze setkat se dvěma protipóly. Na jedné straně bývá skupina technicky velmi vyspělých a zkušených konstruktérů, kteří se někdy brání používání těchto moderních technologií. Na straně druhé přichází ze škol nová generace budoucích konstruktérů, kteří jsou, často i z vlastního zájmu, vybaveni velmi dobrými schopnostmi používat konkrétní CAD nástroj. Nicméně se na tento software příliš spoléhají a nevyužívají technické znalosti a zkušenosti, získané během studia oborových, neinformaticky orientovaných předmětů. Tento aktuální problém je možné řešit právě ve fázi přípravy technického personálu pomocí ověřené cesty projektově orientované metody výuky.

Žáci zahajují práci na projektech s předchozími znalostmi práce ve 2D a 3D CAD systémech a základy CAE, resp. FEM. Současně musí mít žáci základní znalosti strojírenské technologie, strojnictví, technologie příslušné specializace, technické mechaniky, pružnosti a pevnosti společně s dalšími oborově zaměřenými předměty. Projekty jsou voleny tak, aby byly znalosti komplexně využity v rámci daného tématu. Výstup projektů představuje ucelený soubor dat, tvořený 3D modely komponent a sestav, 2D technickou dokumentací, výpočty a simulacemi prováděnými na důležitých bodech konstrukce. Při organizaci dat je uplatňovaná metoda „Master Model Concept". Veškeré následné procesy vztahující se k vytvořenému 3D modelu jsou prováděny na asociativní kopii originálního modelu, bez možnosti ovlivnit původní data. Tím je umožněna práce v týmu, aniž by bylo třeba kopírovat modely. Tato metoda vede k přehledné a jednoznačné organizaci položek a snižuje riziko vzniku redundantních dat.

Výsledkem práce je digitální prototyp s detailním zpracováním odpovídajícím časové dotaci. Při vhodné motivaci žáků jsou často vypracovávány další úlohy, přesahující požadovaný rozsah.

Pro návrh modelů jsou využívány moduly pro podporu 3D navrhování, tvorbu sestav a tvorbu výkresové dokumentace. Kromě „klasických" metod návrhu parametrického modelu mají žáci příležitost provádět ve vhodných situacích úpravy modelů progresívními metodami přímého modelování synchronní technologií. Pro návrh tvarově složitých modelů konstrukčních prvků a designových koncepcí náročnějších konstrukcí jsou využity metody práce s plochami, kterým předchází seznámení s tvorbou a editací prostorových křivek.

Struktura nabytých dovedností odpovídá úrovni konstruktérů z praxe, kteří absolvovali kompletní základní modul školení CAD systému a některých nadstandardních aplikací. Tato skutečnost je navíc podpořena faktem, že žáky v průběhu celého roku připravují pedagogové, kteří mají praktické znalosti z praxe a jsou současně školiteli těchto aplikací. Mohou tak při přípravě žáků uplatnit zkušenosti získané ve strojírenských firmách, které plně uplatňují při vývoji svých výrobků a správě dat svých produktů CAx/PLM aplikace. Pedagogové v rámci výuky koordinují práci žáků, poskytují rady a konzultace při řešení problémů v průběhu cesty k dokončení zadání úkolu. Podle připraveného scénáře vytvářejí situace, které co nejvěrněji simulují případové studie vznikající v průběhu technického vývoje produktu.

Velký význam při přípravě má praxe, kterou si žáci zajišťují ve strojírenských firmách využívajících pro svůj vývoj a správu technických dat CAx/PLM systémy. Na tuto praxi již odcházejí vybaveni základními dovednostmi práce na projektech pomocí CAx aplikací. Mohou si vedle získání dalších cenných zkušeností ověřit specifika práce na projektech s využitím zkušeností ze školního projektu.

Rozsáhlejší vzdělávací projekty se daří na VOŠ a SPŠ ve Žďáře nad Sázavou realizovat v úzké spolupráci s firmami Axiom Tech a ŽĎAS Žďár nad Sázavou. Firmy svojí produkcí pokrývají oblast strojírenského engineeringu a škole poskytují podporu při získávání licencí CAx/PLM softwaru a know-how. Nejlepším absolventům může být po úspěšném dokončení školy nabídnuta pracovní pozice ve firmě, ve které odbornou praxi absolvovali.

Projektově orientovaná výuka strojírenství podporovaná CAx technologiemi prochází systematickým vývojem. Analýzou zpětných vazeb z projektů a odborné praxe se neustále ověřuje efektivita aplikovaných přístupů. Vznikají tak cenné zkušenosti, které vedou k zvýšení efektivity koncepcí přípravy technického personálu i mimo rámec školy.

Vybavení školy a tvorba metodiky výuky je na VOŠ a SPŠ ve Žďáře nad Sázavou financována nejen z rozpočtu školy, ale také z grantových prostředků ESF. Škola úspěšně získala v druhé polovině roku 2010 projekt „Rozvoj odborných kompetencí žáků v oblasti CA technologií". Hlavním cílem projektu je rozšíření odborné výuky přímou integrací CA technologií za podpory nejnovějšího softwarového vybavení.

VOŠ a SPŠ Žďár nad Sázavou,
Axiom Tech, s. r. o.