Use of author-developed software products for training college and university students

Cover Page

Abstract


The article presents the author-developed software products that are used for training college and university students in engineering, economy and information fields. For training mechanical engineering professionals, the authors have developed two sets of programs. The first set is designed for mechanical engineering majors and is dedicated to studying manual programming for developing control programs for CNC machine tools, operating in absolute and relative coordinate systems. On the basis of the first program, a table of contour coordinates of a part made from sheet material is prepared, and on the basis of the second program - a table of contour coordinates of a shaft (rotary body) is prepared. The second set of programs also consists of two programs dedicated to product quality assessment - “Pareto Chart” and “Program for calculating statistical parameters for product quality control”. These programs are designed to construct Pareto and Shewhart charts based on the loaded data, allowing to learn not only basic concepts, but also learn how to compare results and draw conclusions about product quality. The next program “Analysis and design of logic control systems” is intended for Information Technology professionals, but can be applied to any field, as it gives a general picture of how logic elements operate, as well as the tasks of analysis and design. The first three tasks allow to learn logic elements, and the last task is the problem of designing logic control systems and presents a virtual device for generating input data for the design problem. The program “Development of the software product for routing cargo on the basis of the Svir algorithm” is developed for training professionals of economic specialty and allows to build maps of operating areas and task schedules on the basis of the loaded data. The above author-developed products allow the user to obtain knowledge and skills in studying specific disciplines, saving time and resources for the teacher, and increase interest in learning among students.


В России активно предпринимаются шаги, направленные на развитие информационных технологий и их внедрение в повседневную жизнь, в том числе для обучения будущих специалистов, при этом используются активные и интерактивные методы, в том числе виртуальные лаборатории, математические пакеты и авторские программные продукты. Для освоения нового материала и получения навыков, связанных с будущей профессией, разрабатываются и применяются в учебном процессе авторские программные продукты, направленные на изучение конкретных дисциплин и упрощающие их освоение студентами. Рассмотрим авторские программные продукты, применяемые при обучении студентов машиностроительного, информационного и экономического профилей в средних специальных и высших учебных заведениях. Для подготовки специалистов машиностроительного профиля авторами разработано два блока программ. Первый блок программ, состоящий из двух программ, предназначен для изучения ручного программирования при составлении управляющих программ для станков с ЧПУ, работающих в абсолютных и относительных системах координат. Первая программа «Отрисовка контура детали в абсолютной и относительной системах координат» [1] (рис. 1) позволяет составить таблицу координат для контроля опорных точек и последующего создания управляющей программы для станков с ЧПУ. Программа имеет две вкладки: в первой вкладке контур детали строится в абсолютной системе координат, а во второй - в относительной системе координат [2]. Вторая программа «Отрисовка контура обрабатываемых поверхностей вала» [3] (рис. 2) является логическим продолжением первой и позволяет составить таблицу координат контура вала (тела вращения) для контроля опорных точек и последующего создания управляющей программы для станков с ЧПУ [2]. Второй блок программ также состоит из двух программ и посвящен оценке качества продукции. Рис. 1. Программа «Отрисовка контура детали в абсолютной и относительной системах координат» [4] [Fig. 1. Example of working with “Contouring parts in absolute and relative coordinate systems” program [4]] Рис. 2. Программа «Отрисовка контура обрабатываемых поверхностей вала» в абсолютной системе координат: а - Установ 1; б - Установ 2 [Fig. 2. Example of working with “Contouring shaft surfaces to be machined” program in absolute coordinate system: a - Setup 1; б - Setup 2] Первая программа «Диаграмма Парето» [5] из данного блока позволяет оценить качество продукции на основе загружаемых данных (рис. 3, а) и строить диаграмму Парето с кривой накопленного дефекта (рис. 3, б). Вторая программа «Программа вычисления статистических показателей для контроля качества выпускаемой продукции» [6] (рис. 4) позволяет построить контрольную карту Шухарта и вычислить статистические показатели загружаемых данных из txt-файлов, что позволяет своевременно выявить нестабильность процесса и оценить качество выпускаемой продукции, сформулировав выводы о дальнейшем управлении технологическим процессом. Рис. 3. Примеры задания 3(а) и задания 4(б) программы «Диаграмма Парето» [Fig. 3. Example of working with “Pareto chart” program: a - Task 3; б - Task 4] Обе программы позволяют изучить не только основные понятия оценки качества продукции, но и сравнивать полученные результаты, делая выводы о качестве полученной продукции. Программа «Анализ и синтез логических систем управления» [4] может применяться для подготовки специалистов всех направлений, в первую очередь она предназначена для подготовки ИТ-специалистов и состоит из четырех заданий. Первое задание позволяет отработать задачу анализа логической системы управления, составленную только из элементов И и ИЛИ. Второе задание позволяет решить задачу анализа логической системы управления из логических элементов НЕ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ, а третье задание закрепляет знания, так как задача анализа рассматривается для логической системы управления, состоящей из всех вышеперечисленных логических элементов (рис. 5, а). Четвертое задание - задача синтеза логических систем управления представляет собой виртуальный прибор для генерации в виде модели «черного ящика» исходных данных для данной задачи (рис. 5, б). Рис. 4. Программа вычисления статистических показателей для контроля качества выпускаемой продукции [Fig. 4. Program for calculating statistical parameters for product quality control] Рис. 5. Примеры задания 3(а) и задания 4(б) программы «Анализ и синтез логических систем управления» [Fig. 5. Example of working with “Analysis and design of logic control systems”: a - task 3; б - task 4] Рис. 6. Ввод данных в программу «Разработка программного продукта для составления маршрутов грузоперевозок на основе алгоритма Свира» [7] [Fig. 6. Inputting data into “Development of the software product for routing cargo on the basis of the Svir algorithm” program [7]] Последняя разработанная авторами программа «Разработка программного продукта для составления маршрутов грузоперевозок на основе алгоритма Свира» [7] предназначена для студентов экономического профиля она позволяет составлять маршруты грузоперевозок, снижая временные затраты при формировании маршрутов грузоперевозок и повышая качество работы пользователя за счет рационального использования рабочего времени диспетчера. Ввод данных начинается с характеристик предприятия, которые необходимы для построения модели, и реализуется во вкладке Данные для имитации. Данная вкладка представляет собой пять подразделов: · вкладка Склад (рис. 6, а) содержит данные о координатах склада, масштаб карты, погрешность модели для имитации и характеристики товара; · вкладка Магазины (рис. 6, б) включает в себя информацию о количестве магазинов в модели, об их координатах и о времени на оформление документации при разгрузке товаров (в минутах). Предусмотрена загрузка координат из файла; · вкладка Транспорт (рис. 6, в) позволяет задавать характеристики машин: количество машин предприятия, грузовместимость одной машины, время загрузки машины (в минутах), средняя скорость на маршруте (км/час), время разгрузки единицы товара (в минутах) и стоимость наемного транспорта; · вкладка Водители (рис. 6, г) показывает время перерыва в работе водителя, максимальное и минимальное время работы водителя, продолжительность рабочего дня и норму оплаты за выполнение работы сверх положенного времени; · вкладка Штрафы (рис. 6, д) включает следующие поля: штраф за незагруженную единицу товара, штраф за содержание автомобиля и минимальное количество грузов в автомобиле. Результатом работы программы является карта-схема зоны обслуживания (рис. 7, а) и план выполнения заказов (рис. 7, б). Рис. 7. Карта-схема зоны обслуживания (а) и план выполнения заказов (б) [Fig. 7. Schematic map of operating range (a) and task schedule (б)] Вышеперечисленные авторские программные продукты применяются при обучении студентов машиностроительного, информационного и экономического профилей средних специальных и высших учебных заведений (Балаковский институт техники, технологии и управления, ГАПОУ СО «Балаковский политехнический техникум», Саратовский государственный технический университет (СГТУ) им. Ю.А. Гагарина), повышая интерес к обучению у студентов.

Aleksandra G Gyagyaeva

Balakovo Polytechnic College

Author for correspondence.
Email: gyagaevaa@mail.ru
27, Fakel Socializma str., Balakovo, Saratov region, 413857, Russian Federation

College instructor, Balakovo Polytechnic College. Research interests: software, training students, CNC machine, logical system, statistics

Evgeniya R Kozhanova

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Email: jubimzh@yandex.ru
77, Polytechnicheskaya str., Saratov, Saratov region, 410054, Russian Federation

Candidate of Technical Sciences, associate professor of the Electronic Devices department, Institute of Electrical and Mechanical Engineering, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov. Research interests: software, training students, CNC machine, logical system, statistics

  • Gyagyaeva A.G., Sorokin L.A., Kozhanova E.R. Avtomatizacija otrisovki kontura detail dlja podgotovki upravljajushchih program dlja ChPU [Automation of part contouring for developing control programs for CNC]. Young scientist. 2013. No. 12. 115—117. (In Russ.)
  • Kozhanov R.V., Gyagyaeva A.G. Avtomatizacija otrisovki kontura detail dlja podgotovki upravljajushchih program dlja ChPU [Automation of part contouring for developing control programs for CNC]. Product Quality: control, management, improvement, planning, scientific papers of the 3rd international youth scientific-practical conference: in 2 volumes. 2016. 337—341. (In Russ.)
  • Gyagyaeva A.G., Sorokin L.A., Kozhanova E.R. K voprosu otrisovki kontura poverhnostei vala [In addition to contouring surfaces of shafts]. Young scientist. 2014. No. 1. 81—84. (In Russ.)
  • Kozhanov R.V., Kozhanova E.R., Tkachenko I.M., Zaharov A.A. The logical design process automation control systems. Conference Proceedings — 2014 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering, APEDE 2014. 2014. 153—158.
  • Kozhanov R.V., A.G. Gyagyaeva, Kozhanova E.R., Sorokina L.A. Programma postroenija diagrammy pareto dlja ocenki kachestva produkcii [Program for constructing Pareto chart for product quality assessment]. Product Quality: control, management, improvement, planning. Collection of scientific papers of the 3rd international young scientific-practical conference: in 2 volumes. 2016. 342—346 (In Russ.)
  • Kozhanov R.V., Artemov A.D., Gyagyaeva A.G., Kozhanova E.R., Sorokina L.A. Postroenie kontrol’nyh kart Shuharta s primeneniem Mathcad I Matlab [Constructing Shewhart charts with Mathcad and Matlab]. Actual problems of technical sciences: materials of the III international scientific Conference (Perm, April 2015). Perm: Zebra Publ., 2015. 20—25. (In Russ.)
  • Gyagyaeva A.G., Kozhanova E.R. Razrabotka programmnogo product dlya sostavleniya marshrutov gruzoperevozok na osnove algoritma Svira [Development of the software product for routing cargo on the basis of the Svir algorithm]. Vestnik nauki i obrazovaniya severozapada Rossii [Bulletin of science and education of North-West Russia]. 2016. Vol. 2. No. 2. 37—44. (In Russ.)

Views

Abstract - 76

PDF (Russian) - 35

PlumX


Copyright (c) 2018 Gyagyaeva A.G., Kozhanova E.R.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.