Дидактическое и технико-экономическое обоснование внедрения систем автоматизации технологических процессов при изучении дисциплины «Обработка конструкционных материалов»

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования обусловлена тем фактом, что автоматизация позволяет многократно повысить производительность труда, а повышение производительности труда является важнейшей задачей развития российской экономики (из-за отставания от развитых стран). Автоматизация, как правило, требует систематического подхода к решению поставленных задач. Основными целями автоматизации являются повышение качества продукции, повышение производительности труда, удержание людей от прямого участия в использовании средств производства, управление автоматизацией, повышение надежности и точности производства и сокращение обработки информационных данных. На сегодняшний день существует множество компаний, производящих различные виды продукции. Чтобы претендовать на лидирующие позиции на рынке, компаниям необходимо производить высококачественную продукцию оптом. Высококачественная продукция и ее большие продажи приносят прибыль производителю. Чтобы идти в ногу со временем, производитель автоматизирует свое производство, что позволяет вам отказаться от человеческого труда и избежать многих ошибок в производстве. Количество зависит от скорости производства продукции. Промышленная машина может производить в два раза больше произведенной продукции, чем, скажем, сто человек. Автоматизация - это процесс, в котором ручной труд заменяется машинным трудом, что повышает качество продукции и производительность компании. Использование машин позволяет добиться максимального результата с минимальными усилиями.
Цель исследования – разработать дидактическое и технико-экономическое обоснование внедрения систем автоматизации технологических процессов при изучении дисциплины «Обработка конструкционных материалов».
Задачи исследования:
1) выполнить дидактическое обоснование мероприятий внедрения систем автоматизации технологических процессов при изучении дисциплины «Обработка конструкционных материалов»;
2) выполнить разработку проекта систем автоматизации технологических процессов при изучении дисциплины «Обработка конструкционных материалов»;
3) выполнить экономическое обоснование внедрения системы автоматизации технологических процессов при изучении дисциплины «Обработка конструкционных материалов».
Объект исследования – методическое и материально-техническое обеспечение дисциплины «Обработка конструкционных материалов».
Предмет исследования – дидактическое и технико-экономическое обоснование внедрения систем автоматизации технологических процессов при изучении дисциплины
Структура работы состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

1. ДИДАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ «ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»
1.1. Анализ рабочей программы дисциплины «Обработка конструкционных материалов»
Автоматизация технологического процесса — это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление производственным процессом без непосредственного участия человека [4].
Дисциплина «Обработка конструкционных материалов» является типовым курсом, развивающим навыки учебной (проектной) работы и направлена на формирование у студентов готовности к комплексному использованию технических технологий в будущей профессиональной деятельности.
Преподавание дисциплины «Обработка конструкционных материалов» включает в себя следующие образовательные технологии [20]:
1. Изложение основных теоретических положений разделов дисциплины, осуществляется в интерактивном взаимодействии преподавателя и студентов в ходе лекций с элементами дискуссии и разбором конкретных технологических и дидактических ситуаций, с использованием презентаций, выполненных с применением мультимедийных технологий.
2. Преподавание дисциплины строится на тесном междисциплинарном взаимодействии с дисциплинами базовой и вариативной части дисциплин направления: Сопромат, Детали машин, Технология восстановления деталей, Устройство тракторов и автомобилей, Основы технического обслуживания и ремонта машинно-тракторного парка, Эксплуатационные материалы, Конструкционные материалы в автомобилестроении и Основы проектирования технологической оснастки и др. на основе использования проблемно-ориентированного междисциплинарного подхода.
3. В ходе выполнения проблемно-активных лабораторных работ, в том числе и с использованием станочного оборудования, студенты получают навыки работы со станочным оборудованием.
4. Метод проекта используется при практическом обучении, выполнении ряда лабораторных работ и самостоятельной работе. Учащиеся постепенно включаются в выполнение задач, решаемых в реальной педагогической деятельности, в том числе на основе опыта.
5. Подготовка по дисциплине включает в себя подготовку мультимедийного контента для загрузки в модульную объектно- ориентированную динамическую учебную среду – свободной системы управления обучением MOODLE [18].
6. С целью активизации работы студентов по усвоению материалов учебной дисциплины студенты обеспечиваются сопутствующими раздаточными материалами (опорными конспектами лекций, методическими рекомендациями по выполнению лабораторных работ и учебных проектов), доступными в библиотеках университета. Электронный вариант РПД ИКТвПД доступен из локальной сети ФГБОУ ВПО «ТГПУ им. Л. Н. Толстого»; http://moodle.tsput.ru/ и может использоваться в процессе выполнения самостоятельной работы и в технологии дистанционного обучения.
7. При изучении дисциплины используется балльно-рейтинговая система оценки успеваемости студентов [20].
Компетенции обучающегося дисциплины «Обработка конструкционных материалов» и индикаторы их достижения [20]:
1. ОПК-4: Способен реализовывать современные технологии и обосновывать их применение в профессиональной деятельности;
2. ОПК-4.1 Использует материалы научных исследований по совершенствованию технологий и средств механизации сельскохозяйственного производства
- знать современные тенденции развития технологий и средств механизации сельскохозяйственного производства;
- уметь использовать результаты научных исследований для совершенствования технологических процессов и средств механизации сельскохозяйственного производства.
3. ОПК-4.2 Обосновывает применение современных технологий сельскохозяйственного производства, средств механизации для производства, хранения и переработки продукции животноводства и растениеводства
- знать современные направления развития технологий сельскохозяйственного производства, средств механизации для производства, хранения и переработки продукции животноводства и растениеводства;
- уметь проводить анализ и отбор современных технологий сельскохозяйственного производства для повышения производительности и механизации процессов производства и переработки продукции животноводства и растениеводства.
Результаты обучения по дисциплине:
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
З.1 современные тенденции развития технологий и средств механизации сельскохозяйственного производства;
З.2 современные направления развития технологий сельскохозяйственного производства, средств механизации для производства, хранения и переработки продукции животноводства и растениеводства.
Уметь:
У.1 использовать результаты научных исследований для совершенствования технологических процессов и средств механизации сельскохозяйственного производства;
У.2 проводить анализ и отбор современных технологий сельскохозяйственного производства для повышения производительности и механизации процессов производства и переработки продукции животноводства и растениеводства.
Владеть:
В.1 Статистической обработки материалов научных исследований.
Проанализируем изменение обучения в связи с изменением стандартов.
Новый стандарт и новый план. Компетенции обучающегося дисциплины
ОПК-2 Способен участвовать в разработке основных и дополнительных образовательных программ, разрабатывать отдельные их компоненты (в том числе с использованием информационно-коммуникационных технологий)
ОПК-2.1 Разрабатывает программы учебных предметов, курсов, дисциплин (модулей), программы дополнительного образования в соответствии с нормативно-правовыми актами в сфере образования
ОПК-8 Способен осуществлять педагогическую деятельность на основе специальных научных знаний
ОПК-8.1 Применяет методы анализа педагогической ситуации, профессиональной рефлексии на основе специальных научных знаний
ПК-1 Способен осуществлять педагогическую деятельность по проектированию и реализации образовательного процесса предметной области «Технология» по образовательным программам основного общего и дополнительного образования
ПК-1.1 Разрабатывает и реализует программы учебной дисциплины «Технология» в рамках основной общеобразовательной программы в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования и дополнительных общеобразовательных программ, участвует в разработке и реализации программы развития образовательной организации
Предыдущий стандарт и план. Компетенции обучающегося дисциплины:
- ДПК-1 готовность использовать основы естественных и инженерных наук для постановки и решения технико-технологических задач в профессиональной деятельности
- ОК-6 способностью к самоорганизации и самообразованию
- ПК-1 готовностью реализовывать образовательные программы по учебным предметам в соответствии с требованиями образовательных стандартов [20].
Как видно при сравнении двух стандартов и планов по обучению, после внедрения нового стандарта компетенции обучающегося по анализируемой дисциплине расширились и увеличилась его способностью применять знания, умения и личные качества в соответствии с задачами профессиональной деятельности.
1.2. Анализ состояния материально-технической базы дисциплины «Обработка конструкционных материалов»
Лаборатории материаловедения и технологий конструкционных материалов оснащены специализированным технологическим оборудованием и оснасткой, стендами и приборами, позволяющими изучать и исследовать современные методы механической обработки конструкционных материалов, получать знания, умения и навыки необходимые для формирования теоретической и практической готовности студентов к использованию металлорежущего оборудования в профессиональной деятельности в условиях современного производства [3].
Лаборатория материаловедения и технологий конструкционных материалов оснащена следующим оборудованием и техническими средствами обучения:
- делительная головка,
- коллекция древесины разных пород,
- коллекция металлорежущих инструментов (резцы, сверла, фрезы) [21],
- коллекция микрофотографий,
- коллекция микрошлифов сталей,
- чугунов,
- цветных металлов и сплавов,
- коллекция образцов для измерения твердости по Бринеллю,
- Роквеллу и Виккерсу,
- макет непрерывной разливки стали,
- макет прибора кокильного литья под давлением,
- макет прокатного стана,
- макет работы суппортов в токарном автомате,
- микроскопы,
- муфельные печи,
- прибор ТК-2,
- стенд видов и способов сварки,
- стенд калибров для валов,
- стенд металлорежущих инструментов,
- стенд с кинематической схемой токарного станка,
- стенд технологического процесса изготовления спирального сверла и концевой фрезы,
- твердомеры,
- термопары и милливольтметры,
- фотографии макродефектов и макроструктур при проведении макроанализа металлов и сплавов,
- фотографии микроструктур легированных конструкционных и инструментальных сталей, фотографии микроструктур цветных металлов и сплавов,
- фотографии строения древесины разных пород.
Материально-техническое обеспечение лекций:
- лекционная доска учебная,
- стол преподавательский,
- столы учебные,
- стулья ученические,
- экран.
Для освоения данной дисциплины имеются следующие виды станков. В зависимости от уровня автоматизации металлорежущие станки делятся на следующие категории [15]:
- Агрегаты с ручным управлением. Оператор сам настраивает оборудование и подготавливает детали. Он регулирует работу механизмов и расположение заготовок.
- Полуавтоматические машины. Оператор меняет обрабатываемый материал, запускает работу механизмов и останавливает их.
Агрегаты и виды станков, которые не имеют автоматизации служат для анализа видов обработки из конструкционных материалов (сталей, чугунов, сплавов цветных металлов), а также для нарезания метрических и дюймовых резьб.