Кафедра технологии приборостроения: этапы развития

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ: ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ

Кафедра технологии приборостроения, ТПС (первоначально называлась кафедрой механической технологии), была основана в 1931 г. и обеспечивала общеобразовательную подготовку будущих специалистов в области технологии обработки материалов. Инициатором создания кафедры и ее первым заведующим был известный инженер и ученый, профессор Александр Павлович Знаменский. Получив хорошую производственную школу, он пришел в ЛИТМО с должности главного инженера завода ГОМЗ. Будучи высокообразованным инженером, А. П. Знаменский ясно представлял уровень развития приборостроения и его проблемы, это позволило ему подобрать квалифицированный педагогический коллектив, сформировать лабораторную базу и организовать методическую работу.

Научные труды А. П. Знаменского стали составной частью работ того времени, позволивших специалистам разработать научно обоснованные рекомендации и перейти от ремесла к науке. Он является автором первого „Справочника металлиста", известного во многих странах мира. Ученики А. П. Знаменского, перенявшие у него научный подход к изучению технологических методов и способов обработки заготовок, проводили исследования в области создания нового оборудования и диагностической аппаратуры для анализа состояния станков и контроля различных технологических параметров, вели поиск новых методов чистовой и отделочной обработки поверхностей. Среди учеников А. П. Знаменского следует отметить Андрея Александровича Маталина и Николая Павловича Соболева.

А. А. Маталин — ученый и педагог, известный не только в Советском Союзе, но и за рубежом — руководил кафедрой в послевоенные годы. Он является автором многих научных работ, а также учебников. Следует упомянуть такой фундаментальный труд, как „Технология механической обработки", и учебник для вузов „Технология машиностроения". Н. П. Соболев возглавлял кафедру в 1950-х гг., это видный ученый в области станкостроения и холодной обработки металлов. Книги Н. П. Соболева были изданы в Польше, Китае, Венгрии, Чехословакии и Румынии, его научные труды использовались в качестве учебников.

В 1962 г. кафедру возглавил выдающийся инженер и ученый Сергей Петрович Митрофанов, ученик А. П. Соколовского и Н. П. Соболева. Закончив ЛИТМО, он прошел все этапы производственной школы: мастера, технолога, начальника технологического и конструкторского бюро, начальника производства, главного технолога завода, главного инженера завода ГОМЗ. С 1951 г. в течение шести лет С. П. Митрофанов руководил всей промышленностью и наукой Ленинграда и области. В 1960 г. он возглавил ЛИТМО и стал заведующим кафедрой. С его приходом на кафедру кардинально изменилась лабораторная база, были организованы лаборатории обработки оптических деталей, обработки заготовок на станках-автоматах и агрегатных станках, монтажа электронных узлов приборов, станков с программным управлением.

С. П. Митрофанов — автор метода групповой технологии и организации группового производства. За разработку научных основ и широкое внедрение метода организации группового производства в 1959 г. ему была присуждена Ленинская премия. Ему принадлежат свыше 200 печатных трудов, многие работы изданы за рубежом. С. П. Митрофанов — автор нового научного направления „Организация группового производства", основанного на интеграции всех составляющих технической подготовки производства. Данное направление нашло широкое признание во многих странах мира. С. П. Митрофанов включен в список 22

выдающихся ученых по организации производства наряду с Адамом Смитом, Фредериком Тейлором, Генри Фордом.

В 1964 г. на кафедре была создана отраслевая лаборатория по технологии и организации группового производства. С этого момента на кафедре интенсивно стали проводиться работы по принципиально новому научному направлению, связанному с изучением влияния структуры технологического процесса на производительность изготовления и точность изделий.

На кафедре также уделялось много внимания изучению новых методов обработки заготовок, были созданы лаборатория по изучению шероховатости поверхностей и лаборатория лазерной технологии. Первой лабораторией руководил Юрий Гдальевич Шнейдер — один из ярких представителей науки и образования. Это один из ведущих технологов страны, автор теории и методов образования регулярного микрорельефа и оптимизации основных эксплуатационных свойств деталей машин и приборов. Его работы позволили повысить качество и надежность машин и приборов, их коррозийную стойкость, добиться снижения потерь на трение и повышения плавности хода в парах трения и т. д. Новое направление получило признание во многих странах мира. Под руководством Ю. Г. Шнейдера разработаны ГОСТ „Поверхности с регулярным микрорельефом", а на его основе — проект международного стандарта, приборы для измерений линейных размеров и геометрических параметров, остаточных напряжений в поверхностном слое, программные пакеты по оптимизации характеристик поверхностного слоя. Лабораторию лазерной технологии возглавил Вадим Павлович Вейко, который продолжает свои работы и сейчас, но в рамках другой кафедры.

Следующим ярким моментом развития кафедры является открытие в конце 1960-х гг. нового научного направления — „Автоматизация технологической подготовки производства". Именно автоматизация технологического проектирования создала основу для интеграции всех производственных процессов на предприятии. Достижения данного научного направления позволили в 1975 г. впервые организовать на кафедре подготовку инженеров-технологов-системотехников по автоматизации технологического проектирования и основам проектирования гибких производственных систем. Подготовленные на кафедре новые учебные планы использовались многими техническими институтами СССР, а также за рубежом.

Исследования по автоматизации технологической подготовки производства под руководством С. П. Митрофанова выполнялись на базе промышленных предприятий Ленинграда. Для этих предприятий отраслевой лабораторией были разработаны системы группирования деталей, системы автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки деталей и ряд других систем. Особенно большой комплекс работ был выполнен для Ленинградского оптико-механического объединения.

Необходимо отметить, что научные исследования осложнялись частой сменой поколений ЭВМ (ряд ЭВМ „Минск", ЕС ЭВМ, миниЭВМ и т. д). приходилось постоянно либо заново создавать новые системы, либо переделывать уже имеющиеся системы с учетом накопленного опыта. На основе проведенных исследований в эти годы был издан целый комплекс монографий, из которых самыми важными являются следующие: Митрофанов С. П., Гульнов Ю. А., Куликов Д. Д. Автоматизация технологической подготовки серийного производства. Л.: Машиностроение, 1974. 360 с.; Митрофанов С. П. Научная организация машиностроительного производства. Л.: Машиностроение, 1976. 712 с.;Митрофанов С. П. Групповая технология машиностроительного производства. Л.: Машиностроение, 1983. 404 с.; Митрофанов С. П., Куликов Д. Д., Миляев О. Н., Падун Б. С. Технологическая подготовка гибких производственных систем. Л.: Машиностроение, 1987. 352 с.

На базе проведенных исследований был создан комплекс методических пособий по применению средств вычислительной техники в технологической подготовке производства, который активно используется в учебном процессе кафедры.

В 1995 г. кафедра под руководством Николая Дмитриевича Фролова открыла и возглавила в стране подготовку инженеров по специальности „Технология приборостроения".

Кафедра технологии приборостроения и сегодня поддерживает традиции предшествующих поколений — развивает свою лабораторную базу. В настоящее время в состав кафедры включены 9 лабораторий, которые оснащены новым оборудованием и программными системами.

Для решения большого спектра задач в технологических лабораториях используется различное оборудование:

— токарные и фрезерные станки компаний EMCO (Австрия), HAAS (США), DMG и PRIMACON (Германия), оснащенные современными системами ЧПУ фирм Siemens, Fanuc, Hidenhein;

— установки для контроля геометрических параметров и параметров поверхностного слоя деталей DuraMax (Zeiss) и T-8000 (Hommelwerke);

— система бесконтактного сканирования объектов ATOS (Германия) и установка быстрого прототипирования EDEN350V (Израиль);

— комплект оборудования для поверхностного монтажа печатных плат;

— комплект оборудования для создания прототипов автоматизированных линий сборки оптических изделий (транспортная система, промышленные роботы, мобильные склады и др.).

В информационных и технологических лабораториях применяется современное программное обеспечение, позволяющее решать инженерные задачи на различных этапах жизненного цикла изделий, например: CAD/CAM/CAE-система Catia v5; PDM-система ENOVIA SmarTeam; система виртуального моделирования производственных процессов DELMIA; CAD/CAM-система Cimatron; CAE-системы инженерного анализа MSC.Software; системы визуального и имитационного моделирования бизнес-процессов ADONIS, AllFusion, Rational Rose; система для разработки интерактивных электронных технических руководств Parallel-Graphics и 3Dvia Composer; виртуальный производственный комплекс VERICUT; система разработки постпроцессоров для станков с ЧПУ IMSpost и ряд других. Все перечисленное программное обеспечение широко применяется в мировой и отечественной промышленности, в ведущих технических университетах. Кроме того, в учебном и научном процессе используются собственные, разработанные на кафедре, программные системы унификации и группирования деталей, проектирования технологических процессов, базы данных средств технологического оснащения.

Применяемое в учебном процессе и научных исследованиях технологическое оборудование интегрировано с системами подготовки трехмерных моделей и управляющих программ. Существующее положение таково, что поддержка в рабочем состоянии уникального оборудования, обеспечение его материалами, проведение работ по интеграции с программными системами требует достаточно больших финансовых средств и квалифицированного обслуживающего персонала. Поэтому некоторые лаборатории созданы и эксплуатируются с участием промышленных предприятий-партнеров Университета: ОАО „Техприбор", ЗАО „Диаконт", ОАО „ЛОМО". Такая кооперация взаимовыгодна: предприятия имеют возможность проводить исследования различных задач в рамках самостоятельной работы магистрантов и выполнения ими диссертаций с использованием нового оборудования, таким образом значительно упрощается решение кадровых вопросов.

Наряду с освоением нового оборудования и разработкой учебно-методических комплексов потребовалось выполнить дополнительные организационно-технические мероприятия, которые позволяют увеличить эффективность работы лабораторий. В частности, их территориальная разобщенность (в настоящее время — в пределах Санкт-Петербурга) потребовала провести работы по объединению частных локальных сетей лабораторий в единую корпоративную сеть кафедры на основе технологии VPN. Это позволило упростить управление учебным

процессом, выполнять инженерные проекты в распределенной среде, оптимизировать использование лицензий на программное обеспечение, организовать дистанционное обучение, приступить к созданию единого информационного пространства кафедры.

Используя эти ресурсы, преподавательский коллектив кафедры успешно обеспечивает подготовку специалистов по двум направлениям: 2001 — „Приборостроение" и 2301 — „Информатика и вычислительная техника". В рамках этих направлений кафедра готовит бакалавров и магистров, а также специалистов по технологии приборостроения, организации производства, искусственному интеллекту в приборостроении и автоматизации технологического проектирования.

В период 2007—2008 гг. в рамках реализации задач инновационной образовательной программы коллективом кафедры совместно с промышленными предприятиями разработаны три новые магистерские программы:

— технологическая подготовка производства приборов и систем;

— управление жизненным циклом приборов и систем;

— проектирование интегрированных автоматизированных систем технической подготовки производства.

Изучение технологии приборостроения базируется на применении высокопроизводительного оборудования с ЧПУ, включая роботизированные поточные линии с единой системой управления, производственные подразделения с применением интеллектуального обрабатывающего, складского и транспортного оборудования. Организовано изучение основ технологии быстрого прототипирования и производства (Rapid Prototyping/Rapid Manufacturing), создания баз правил проектирования технологических процессов, создания интегрированных систем технологического проектирования на основе PLM-технологий.

Особое внимание кафедра уделяет организации учебного процесса в тесной кооперации с научными и производственными организациями, а также с инновационными коммерческими компаниями. Наши студенты проходят производственно-технологическую, производственно-управленческую, проектно-технологическую и научно-исследовательскую практику на предприятиях города. На практике студенты совместно с преподавателями проводят научно-производственные работы по внедрению новых информационных технологий на предприятиях, разрабатывают методы и создают программные средства адаптации универсальных PLM-решений к особенностям отечественного производства, а также разрабатывают методы и программные компоненты технологической подготовки производства, необходимые для информационной поддержки жизненного цикла изделий на предприятии.

Студенты уже на этапе обучения привлекаются к инженерной и научной деятельности, что позволяет им адаптироваться к профессиональной деятельности еще до окончания Университета, а работодатели имеют возможность не только познакомиться с будущими специалистами, но и активно привлечь их к решению производственных задач. Такой подход к обучению позволяет многим студентам выбрать предприятие и работу в соответствии с интересами и их знаниями.

Научно-исследовательская работа на кафедре проводится по трем направлениям: организация группового производства, регуляризация микрогеометрии и управление качеством технических поверхностей деталей машин и приборов, автоматизация производства.

Теория организации группового производства дополняется методами интеграции не только на этапах технической подготовки производства, но и по всему жизненному циклу изделия — начиная с исследования рынка сбыта приборов и машин и заканчивая их утилизацией.

Регуляризация микрогеометрии и управление качеством технических поверхностей деталей машин и приборов развивается по пути формирования свода правил по управлению функциональными свойствами деталей машин и приборов. В настоящее время исследуются

способы управления функциональными свойствами поверхностного слоя деталей при использовании других методов их обработки.

Автоматизация производства в данный момент охватывает работы по решению проблем автоматизированного проектирования технологических процессов и унификации и группирования изделий, разработаны теоретические положения по выполнению проектных работ и построению методов проектирования систем автоматизированного проектирования технологических процессов. Причем речь идет не о механическом расширении состава работ, а об интеграции теоретических основ организации группового производства, автоматизации технологического проектирования в расширенных и виртуальных предприятиях, моделировании технологических процессов и формировании управляющих воздействий на основе теории конструирования приборов и машин. В настоящее время работы по системам автоматизированному проектированию технологической подготовки производства дополнились работами по автоматизации технологических процессов.

По названным направлениям сотрудниками кафедры выпущены монографии, регулярно публикуются статьи в периодических изданиях, организуются семинары, делаются доклады на международных и российских конференциях. Научную работу кафедра проводит с привлечением студентов практически всех курсов. Наиболее способные студенты и аспиранты кафедры проходят стажировку в Техническом университете Ильменау (Германия), с которым кафедра имеет тесные научные и учебные связи.

Кафедра проводит большую методическую работу, в рамках которой решаются задачи

— формирования ряда учебных курсов и циклов лекций, обеспечивающих комплексную подготовку специалистов по применению и развитию интегрированных систем технической подготовки производства;

— разработки учебно-методических материалов, основанных на применении информационных технологий образования и способствующих освоению новых информационных технологий в сфере технической подготовки производства приборостроительных и машиностроительных предприятий с использованием новых лабораторных ресурсов;

— создания многоуровневой системы подготовки специалистов в области компьютеризации процессов технической подготовки производства с применением информационных образовательных технологий и активных методов обучения;

— создания распределенной научно-образовательной среды для подготовки специалистов совместно с ведущими промышленными предприятиями и инновационными компаниями;

— создания системы сопровождения, обеспечивающей сквозное отслеживание качества процесса обучения специалиста по всему жизненному циклу обучения (абитуриент—студент— выпускник).

Опираясь на анализ проблем и тенденций развития промышленности и образования, кафедра технологии приборостроения продолжает свое развитие.

В. А. ВАЛЕТОВ, Д. Д. КУЛИКОВ, Б. С. ПАДУН, Е. И. ЯБЛОЧНИКОВ