МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА (Национальный Исследовательский Университет) имени И.М. ГУБКИНА УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе _____________________ Кошелев В.Н. «____» _____________ 2016г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В СВАРКЕ Направление подготовки 15.03.01 МАШИНОСТРОЕНИЕ Профили подготовки «Оборудование и технология сварочного производства» Квалификация выпускника Бакалавр Форма обучения Очная Москва 2016 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является освоение основ автоматизации проектирования, технологических процессов и технических устройств автоматизированных систем проектирования, используемых в сварочном производстве. Основ построения и функционирования, методов и моделей проектирования технологических процессов, оборудования и технических объектов, способов получения математических моделей, задач и этапов проектирования, методов анализа, параметрической оптимизации и технологических структурного процессов. синтеза, используемых Изучение при дисциплины проектировании позволит овладеть необходимыми знаниями и умениями применять их для освоения последующих специальных дисциплин. 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВО Дисциплина «Системы автоматизированного проектирования в сварке» относится к дисциплинам профилизации дисциплин профессионального цикла и относится к направлению «Машиностроение». Дисциплина базируется на курсах цикла естественнонаучных дисциплин Математика, Физика, Информационные технологии, Алгоритмизация и программирование, Программные комплексы общего назначения, Основы автоматизированного проектирования, читаемых в 1-3 семестрах. КОМПЕТЕНЦИИ 3. ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные (ОК), общепрофессиональные(ОПК) и профессиональные (ПК) компетенции при освоении ООП ВО, реализующей ФГОС ВО: - способностью использовать основы философских знаний для формирования мировоззренческой позиции (ОК-1); - способностью анализировать основные этапы и закономерности исторического развития общества для формирования гражданской позиции (ОК-2); 2 - способностью использовать основы экономических знаний в различных сферах деятельности (ОК-3); - способностью использовать основы правовых знаний в различных сферах деятельности (ОК-4); - способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7); - умением дисциплин в использовать основные профессиональной математического анализа и законы деятельности, моделирования, естественнонаучных применять методы теоретического и экспериментального исследования (ОПК-1); - осознанием сущности и значения информации в развитии современного общества (ОПК-2); - владением основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОПК-3); - умением малоотходных, применять современные энергосберегающих машиностроительных технологий, и методы для разработки экологически обеспечивающих чистых безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий; умением применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ОПК-4); - способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности (ОПК-5). - способностью к систематическому изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК-1); - умением обеспечивать моделирование технических объектов и технологических процессов с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования, проводить эксперименты по заданным 3 методикам с обработкой и анализом результатов (ПК-2); - способностью принимать участие в работах по составлению научных отчетов по выполненному заданию и во внедрении результатов исследований и разработок в области машиностроения (ПК-3); - способностью участвовать в работе над инновационными проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности (ПК-4); - умением учитывать технические и эксплуатационные параметры деталей и узлов изделий машиностроения при их проектировании (ПК-5); - умением использовать стандартные средства автоматизации проектирования при проектировании деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями (ПК-6); - способностью оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-7); - умением применять методы контроля качества изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности, проводить анализ причин нарушений технологических процессов в машиностроении и разрабатывать мероприятия по их предупреждению (ПК-10); - способностью обеспечивать технологичность изделий и процессов их изготовления; умением контролировать соблюдение технологической дисциплины при изготовлении изделий (ПК-11); - способностью обеспечивать техническое оснащение рабочих мест с размещением технологического оборудования; умением осваивать вводимое оборудование (ПК-13); - умением выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-17); - способностью организовывать работу малых коллективов 4 исполнителей, в том числе над междисциплинарными проектами (ПК-20); - умением составлять техническую документацию (графики работ, инструкции, сметы, планы, заявки на материалы и оборудование) и подготавливать отчетность по установленным формам, подготавливать документацию для создания системы менеджмента качества на предприятии (ПК-21); - умением проводить анализ и оценку производственных и непроизводственных затрат на обеспечение требуемого качества продукции, анализировать результаты деятельности производственных подразделений (ПК-22); - готовностью выполнять работы по стандартизации, технической подготовке к сертификации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, организовывать метрологическое обеспечение технологических процессов с использованием типовых методов контроля качества выпускаемой продукции (ПК-23); В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования: Студент должен знать: структуру процесса проектирования на различных этапах жизненного цикла сварных конструкций (ОК-1, ОПК-3; ПК- 2,6,26); основные способы и параметры этапов проектирования процессов сварки (ОК- 1, ОПК-3; ПК- 2,6,11,16,); состав и структуру технического обеспечения систем автоматизированного проектирования (САПР) (ОК – 3, ОПК-1, ПК- 13, 15, 26); основы лингвистического, математического и информационного обеспечения САПР (ОПК-3,5; ПК- 1, 2, 6); методы решения задач анализа в системах автоматизированного проектирования процессов сварки (ОК-3, ОПК-1; ПК-2, 4,6); методы решения задач анализа тепловых и гидродинамических процессов при сварке (ОК-3, ОПК-1; ПК- 2,4,6,8,11, 17;) 5 методы решения задач структурного синтеза в системах автоматизированного проектирования процессов сварки (ОК- 1, ОПК-2,5; ПК- 1, 2,4,5,6); статистические, активные и пассивные методы определения параметров технологических процессов сварки (ОК-3, ОПК-1,2,3,4; ПК- 2,3,4,10,11,14); Студент должен уметь: рассчитать оптимальный режим изготовления сварной конструкции (ОК-3, ОПК-1,3,4; ПК- 2,4,6,11, 14, 17, 23, 24); определить на основе анализа структурных диаграмм рациональные параметры термического цикла сварки (ОК-3, ОПК-1,3; ПК- 2,5,6,11, 14, 17, 18); использовать полученные теоретические знания при автоматизации проектирования конкретного технического процесса сварки (ОК- 1, ОПК-1,2,3; ПК2,5,6,7,11, 14, 17, 23, 24); Студент должен владеть: сварных навыками работы с российскими системами проектирования свойств конструкций: «Твердость», «Свариваемость», «Кристаллизация», «Программирование параметров режима», «Управление переносом электродного металла» (ОК-2, 7, ОПК-1,3; ПК- 2,4,6,11,14, 17, 18, 23); навыками работы по автоматизации проектно-коснрукторских работ на базе систем «AutoCАD-2000» (ОК-7, ОПК-1, 3; ПК- 2,5,6,7,23). 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Раздел (темы) дисциплины Основы 1 автоматизированного проектирования процессов сварки 2 Техническое обеспечение 8 8 Неделя семестра № п/п Семестр Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа. 1 Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) ПЗ Л ЛР СР (С) 1 1 1 2-3 2 2 2 Коды компетенций ОК-1, 2, 7, ОПК-3,5; ПК-1,2,6,11, 13, 15, 17, 26, ОПК-3; Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) ПЗ1 ПЗ2 6 систем автоматизированного проектирования Математическое и программное обеспечение 3 анализа проектных решений процессов сварки на макроуровне Математическое и программное обеспечение анализа 4 проектных решений процессов сварки на микроуровне 5 6 7 8 Математическое и программное обеспечение анализа проектных решений процессов сварки на функциональнологическом уровне Математическое и программное обеспечение сварочного производства на системном уровне (организации сварочного производства, обслуживание и ремонт сварочного оборудования) Математическое обеспечение машинной графики и геометрического моделирования на базе системы «AutoCАD2000» Системы автоматизированного проектирования в сварке ИТОГО ПК-2,6 8 8 8 4-5 2 6 7 1 1 1 2 1 1 1 2 ОК-3, ОПК-1,3; ПК-1,5,6,11, 17, 23, Защита ЛР,ПЗ3 1 ОК-3, ОПК-1,3; ПК-1,5,6,11, 17, 23 Защита ЛР 1 ОК-1,3, 7, ОПК-1,3; ПК1,2,6,11,14, 15, 23 Защита ЛР,ПЗ4 1 ОК-1, 7, ОПК-1,2,3; ПК-3,11,13, 15, 17, 26 ПЗ5 2 ОК-3, ОПК-2,3,; ПК-,5,6,7, 21, 23, Защита ЛР 2 ОПК-1,2,3; ПК-2,3,5,6, 7,17, 18, Защита ЛР 8 8 8 910 2 2 8 112 12 2 8 112 12 12 12 36 ЗАЧЕТ 4.1 Содержание разделов дисциплины 1. Основы автоматизированного проектирования процессов сварки. 7 Системный подход. Понятие схемотехники, структура проектирования. Модели и параметры автоматизированного проектирования. Модели и параметры автоматизированного проектирования структуры САПР. 2. Техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования в сварке. Типы сетей. Аппаратура автоматизированных рабочих мест. Каналы передачи данных. Стеки протоколов. Коммутационное оборудование. 3. Математическое и программное обеспечение анализа проектных решений процессов сварки на макроуровне. Электрические схемы источников питания. Механические и гидравлические элементы приводов перемещения сварочной горелки, приводов подачи проволоки. Методы, алгоритмы и программы, решения уравнений. 4. Математическое и программное обеспечение анализа проектных решений процессов сварки на микроуровне Уравнения тепловых полей, полей напряжений и деформаций. Уравнения диффузии элементов и фазовой структуры. Методы, алгоритмы и программы, решения уравнений. 5. Математическое и программное обеспечение анализа проектных решений процессов сварки на функционально-логическом уровне Уравнения контура: характеристик источника питания, взаимодействующих сварочной дуги, элементов сварочной сварочного ванны, привода перемещения сварочной горелки, привода подачи проволоки и т.д. Методы, алгоритмы и программы, решения уравнений на аналоговом и дискретном уровнях. 6. Математическое и программное обеспечение сварочного производства на системном уровне (организации сварочного производства, обслуживание и ремонт сварочного оборудования) Системные уравнения организации производства, организации и ремонта сварочного оборудования. Решения уравнений Колмогорова для систем массового обслуживания, анализ сетей Петри для примеров сварочного производства. 7. Математическое обеспечение машинной графики и геометрического моделирования на базе системы «AutoCАD-2000» 8 Математическое обеспечение машинной графики сварных коснтрукций на базе системы «AutoCАD-2000» 8. Системы автоматизированного проектирования в сварке Система расчета оптимальных режимов изготовления сварных конс трукций; проектирования программ, элементов и систем управления параметрами режима при сварке с неплавящимся электродом и сварки с неплавящимся электродом. Система расчета параметров термического цикла. 4.2 Основные темы лабораторных занятий: 1. Оценка механических характеристик по значениям твердости ( ОК- 3, ОПК1, ПК- 2,10,11, 13, 17, 18). 2. Выбор оптимального режима изготовления сварной конструкции (ОК- 3, ОПК-1, ПК- 2,11, 17, 22, 24). 3. Выбор рациональных параметров термических циклов сварки по анализу структурных диаграмм и диаграмм свариваемости (ОК- 3, ОПК-1, ПК- 2,6,10,11, 17, 18, 23). 4. Методы оценки дефектности радиографических изображений сварных соединений (ПК- 11, 14, 18, 22, 23). 5. Изучение автоматизации проектно-конструкторских работ на базе системы «AutoCАD-2000» (ОПК-3; ПК- 5,6,7). 4.3 Основные темы практических занятий: 1. Анализ уравнений, тепловых полей, полей напряжений и деформаций свариваемых конструкций (ОПК-1,3,5, ОК-3; ПК-2,3,4,5,6,11, 14, 17). 2. Составление эквивалентных электрических схем и уравнений источников питания и механических схем и уравнений приводов сварочной горелки (ОПК-1,3,5, ОК-3; ПК-2,3,4,5,6,11, 14, 17). 3. Расчет характеристик взаимодействия элементов сварочного контура (ОК-1, 2, 3,4, 7; ПК-2,3,4,6, 11, 14, 15, 17). 4. Составление структуры и анализ сварочного производства как системы массового обслуживания (ОК-1, 2, 3,4, 7; ПК-2,3,4,6, 11, 14, 15, 17). 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 9 При реализации программы дисциплины «Системы автоматизированного проектирования в сварке» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (36 часов) занятия проводятся в виде лекций с использованием ПК и компьютерного проектора, практических и лабораторных занятий в лабораториях кафедры сварки и мониторинга нефтегазовых сооружений на компьютерных автоматизированных рабочих местах. Самостоятельная работа студентов предусматривает работу под руководством преподавателей. 6. ОЦЕНОЧНЫЕ УСПЕВАЕМОСТИ, СРЕДСТВА ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ТЕКУЩЕГО АТТЕСТАЦИИ КОНТРОЛЯ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ Оценочными средствами являются: - для текущего контроля является выполнение и защита лабораторных работ и практических занятий; - для промежуточной аттестации – зачет, а также средством контроля является введенная в университете рейтинговая системы оценки успеваемости студентов. Перечень примерных вопросов к самостоятельной работе студентов и подготовке к защите лабораторных и практических занятий: 1. Дать определение проектирования (ОК-1, 7, ОПК-3; ПК-2,4,6,7). 2. Системный подход к проектированию сварочных технологических процессов (ОК-1, 2, 7; ПК-1,2,4,6,11, 13, 20, 21, 22). 3. Основные понятия системотехники (ОК-1, 7; ПК-1,6,8,23). 4. Структура и стадии проектирования (ОК-1, 3,7; ПК- 2,4,5,6,7). 5. Типовые проектные процедуры (ОК-1, 3,7; ПК- 2,4,5,6,7). 6. Структура и разновидности САПР (ОК-1, 3,7; ПК- 2,4,5,6,7). 7. Типы сетей передачи данных (ОК-1, ОПК-2,3; ПК- 13, 15, 17, 20). 8. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ОК-1, 7, ОПК-2,3; ПК- 13, 15, 17, 20). 9. Аппаратура автоматизированного рабочего места (ОК-1, 3,7; ПК- 13, 15, 26). 10 10. Каналы передачи данных (ОК-1, ОПК-2,3; ПК-13, 15, 17, 20, 26). 11. Стеки протоколов различных сетей (ОК-1, ОПК-2,3; ПК-4,5,6,7,10,13, 15, 17). 12. Особенности промышленных сетей (ОК-1, ОПК-2,3; ПК-4,11, 13, 15, 17, 23, 26). 13. Силовое коммутационное оборудование (ОК-1, ОПК-3; ПК-13, 15, 17, 26). 14. Дать определение комплексной системе проектирования (ОК – 1, 2, 7; ПК1,2,6, 11, 13, 14). 15. Причины появления и развития CALS технологий (ОК – 1, 2, 4; ПК- 17, 19, 20, 21, 22). 16. Состав математического обеспечения анализа проектных решений (ОК- 1, 2, 3, 10, 11; ПК- 11, 18, 20, 21, 22). 17. Требования к математическим моделям и численным методам в САПР (ОК – 1, 9, ОПК-1,2,3; ПК- 2,5,6,11, 19, 23). 18. Место процедур формирования моделей элементов сварочного производства в маршрутах проектирования (ОК – 1, 3, ОПК-1,3; ПК- 2,5,6, 11,23, 2). 19. Компонентные и топологические уравнения электрических схем сварочных источников питания (ОК – 1, 3, ОПК-1, ПК- 2,5,6,11, 13, 15). 20. Компонентные и топологические уравнения механических систем приводов перемещения сварочной грелки и подачи сварочной проволоки (ОК – 1, 3, ОПК-1, ПК- 2,5,6,11, 13, 15). 21. Математические модели гидромеханических систем в сварке (ОК – 1, 3, ОПК-1, ПК- 2,5,6,11, 13, 15). 22. Математические модели тепловых полей при сварке (ОК – 1, 3, ОПК-1, ПК- 2,5,6,11, 13, 15). 23. Математические модели полей деформации и напряжений в сварочной конструкции (ОК – 1, 3, ОПК-1, ПК- 2,5,6,11, 13, 15). 24. Математическая модель уравнения диффузии химических элементов при сварке (ОК – 1, 3, ОПК-1, ПК- 2,5,6,11, 13, 15). 25. Методы, алгоритмы и программы решения систем линейных уравнений (ОК – 1, ОПК-1,2,3; ПК- 1,2,5,6,22, 23). 11 26. Методы, алгоритмы и программы решения систем нелинейных уравнений (ОК – 1, ОПК-1,2,3; ПК- 1,2,5,6,22, 23). 27. Анализ технологического процесса сварки во временной области (ОК – 1, 3,ОПК-1,2,3; ПК- 2,10,11, 14, 17). 28. Анализ технологического процесса сварки в частной области (ОК – 1, 3, ОПК-1,2,3; ПК- 2,10,11, 14, 17). 29. Организация вычислительного процесса при анализе процессов сварки (ОК – 1, 3, ОПК-1,2,3; ПК- 2,3,4,5). 30. Метод конечных уравнений при анализе механической прочности сварочного соединения (ОК – 1, 3, ОПК-1,2,3; ПК- 2,10,11, 14, 17). 31. Метод конечных разностей при анализе механической прочности сварного соединения (ОК – 1, 3, ОПК-1,2,3; ПК- 2,10,11, 14, 17). 32. Математические модели цифровых устройств (ОК – 1, 3, ОПК-1,2,3; ПК2,10,11, 14, 17). 33. Структура сварочного производства как системы массового обслуживания (ОК – 1, ОПК-1,2,3; ПК-11, 17, 26). 34. Методы моделирования сварочного производства как системы массового обслуживания (ОК – 1, 3, ОПК- 1,2; ПК-10,11, 13, 15, 17). 35. Моделирование системы обслуживания и ремонта сварочного оборудования с помощью сетей Петри (ОК – 1, 3, ОПК-1,2; ПК- 10,11, 13, 15, 17). 36. Математическое обеспечение систем машинной графики геометрического моделирования на примере системы «AutoCАD-2000» и (ОК – 1,ОПК-1,2,; ПК-5,6,7). 37. Программа оценки механических характеристик сварного соединения (ОК – 1, 3, ОПК-1,3; ПК-2,10,11, 13, 17, 18). 38. Программа расчета оптимального режима изготовления сварной результатам анализа конструкции (ОК – 1, 3, ОПК-1,3; ПК- 2,11,17, 22, 24). 39. Программа расчета термического цикла по структурных диаграмм (ОК – 1, 3, ОПК-1,3; ПК- 2,6,10, 11, 17, 18, 23). 40. Программа оценки дефектов сварных соединений (ОК – 1,3, ОПК-1,3; ПК11, 14, 18, 22, 23). 12 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ а) основная литература: 1. Основы автоматизированного проектирования / И. П. Норенков. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 336с. 2. Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций: учеб. пособие для ВУЗов, С.А. Куркин и др., под ред. В.М. Куркина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 463с. 3. Математические основы машинной графики/ Роджерс Д., Адамс Д. – М.: Мир, 2001 б) дополнительная литература: 1. Информационные технологии в наукоемком машиностроении. Компьютерное обеспечение индустриального бизнеса./ Под общ. ред. А.Г. Братухина. – Киев: Техника, 2001. 2. Теория систем \ Островский В.А.- М.: Высшая школа, 1997. 3. AutoCAD 2000, - 2-е изд., испр. - М.: ДМК, 2000.- 320 с. 4. Автоматизированное проектирование и производство. / Хокс Б./ Пер. с англ. М.: Мир, 1991. -296с. 5. Современное состояние вопроса о разработке и внедрении систем автоматизированного проектирования конструкторских и технологических работ \ Галкин В.И./ - Цветные металлы. М.: 1998, № 10-11, с. 47-52. 6. САПР и экспертные системы в сварке: Известия Тульского государственного университета/ под ред. Судникова В.А..; Тульский гос. тех. ун-т. – Тула, 1995. – 161 с. в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы Специальные вычислительные и контролирующие компьютерные программы, созданные сотрудниками и преподавателями кафедры «Сварка и мониторинг нефтегазовых сооружений» РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина. 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 13 Лаборатории кафедры «Сварка и мониторинг нефтегазовых сооружений», оснащенные соответствующим оборудованием и дисплейный класс. Компьютерные программы расчета механических свойств, расчета тепловых полей процессов сварки, полей сварочных напряжений и деформаций, выбора параметров термического цикла, расчета параметров сварочного контура, расчета дефектности сварных соединений. Мультимедийный курс лекций; видеофильмы, макеты и плакаты. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по направлению 15.03.01 «Машиностроение» и профилю «Оборудование и технология сварочного производства» Автор: Сас А.В. Заведующий кафедрой: Капустин О.Е. Председатель учебно-методической комиссии факультета ФИМ Гантимиров Б.М. Начальник УМУ Душин А.В. 14