FELSŐOKTATÁSI PROGRAM VIRTUÁLIS TEREKBEN DOLGOZÓ MÉRNÖKÖK SZÁMÁRA

Informatika a felsőoktatásban 2008

Debrecen, 2008. augusztus 27-29.

FELSŐOKTATÁSI PROGRAM VIRTUÁLIS TEREKBEN DOLGOZÓ MÉRNÖKÖK SZÁMÁRA HIGHER EDUCATION PROGRAM FOR ENGINEERS WHO WORK IN VIRTUAL SPACE

Horváth László, Rudas Imre Budapesti Műszaki Főiskola, Neumann János Informatikai Kar, Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet Összefoglaló Az informatikai alkalmazási rendszerek nagymértékű funkcionális fejlődése és integrálódása teljesen új helyzetet teremtett a mérnöki gyakorlatban. A termékek fejlesztésének, gyártásának és alkalmazás-szolgáltatásának az élvonalában a termék teljes élettartamában felhasznált termékinformációt kezelnek (product lifecycle management - PLM). A mérnöki munka elméletileg és módszertanilag egyaránt megalapozott modellező és szimulációs eljárásokon alapul. Az eljárásokat csoportokban, projektek keretében dolgozó, megfelelő szereppel, felelősséggel és jogosultsággal rendelkező mérnökök irányítják és kommunikációjuk a PLM rendszerben dolgozó többi mérnökkel mindinkább modelleken keresztül, közvetetten valósul meg. Mind több vállalat és független szakértő számára lehetőség és kényszer a legfejlettebb információs technológia alkalmazása. A mérnöki munkában így minőségi változás következett be és a termékekkel kapcsolatos tevékenységekben végre a problémamegoldásra, a felelős döntésekre lehet koncentrálni. Ez a dolgozat a Budapesti Műszaki Főiskola Neumann János Informatikai Karán, az Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézetben folyó oktatásfejlesztés kapcsán jellemzi a mérnöki munka új, az informatika által szervezett virtuális színterét, és az informatikus mérnökök ilyen irányú oktatásával szemben megváltozott igényeket.

Kulcsszavak Mérnökök életciklusú termékmenedzselési rendszerekben, mérnöki munka virtuális környezetben, oktatási program virtuális tér specifikus mérnöki feladatokhoz

Abstract High level functional development and integration have produced an entirely new situation in the engineering practice. In most of the competitive industries, development, production, and application service of products use information managed for lifecycle of products (product lifecycle management - PLM). Activities of engineers are relied upon wide choice of modeling and simulation procedures. These procedures are controlled by responsible engineers with appropriate roles and access. Communication among engineers is increasingly indirect through product models. Engineers in PLM systems work in groups under project organizations. Joining to PLM environments is chance and pressure for increasing number of companies and independent experts. A great deal of improvement is that engineers can concentrate on problem solving and making decisions with responsibility. In this paper, new information technology organized scenario of engineering work and PLM related requirements against higher education programs in information engineering are analyzed in apropos of higher education program development at the Institute of Intelligent Engineering Systems, John von Neumann Faculty of Informatics, Budapest Tech

Keywords Engineers in product lifecycle management systems, activity of engineers in virtual environment, course program for virtual space specific engineering

1


1.


Bevezetés

Az informatika, a számítástudomány és a számítástechnika változásait követő felsőoktatási programokban a fő hangsúlyt a számítógépbeli folyamatokra és a programfejlesztésre helyezik, mert a számítógéprendszerek konfigurálásához, alapvető funkcióinak biztosításához, és üzemeltetéséhez elsősorban ezekre van szükség. Kevesebb hangsúly esik az új paradigmákra épülő komplex alkalmazási rendszerek specifikumaira. Az új alkalmazási paradigmák közül a termékinformációnak, a termék teljes életciklusára kiterjedő, tematikailag és földrajzilag egyaránt határtalan termékfejlesztő közösség kiszolgálására, magas szinten szervezett információ-menedzsment (PLM – Product Lifecycle Management) az ipari termékek versenyképességének egyik meghatározójává vált. Az erőltetett ütemű, sokváltozatú termékeket eredményező, állandóan változó feltételek között folyó, a vevők változó igényét maradéktalanul kielégítő termékfejlesztés csak igen jól szervezett, a számítástudomány és az informatikai technológia új vívmányait azonnal hasznosítani képes számítógépes mérnöki rendszerekben elképzelhető. A fentiek következtében óriási igény keletkezett az ilyen környezetekben végzett munkához szükséges szemlélettel, alapismeretekkel, és problémamegoldási készséggel rendelkező mérnökök iránt a fejlett ipar valamennyi szektorában. A felsőoktatásban az ilyen irányú képzés viszonylagosan lemaradt. A vállalatok magas költséggel, gyakorlatilag az alapoktól építik fel szakembereik tudását. A mérnöki területek, a földrajzi hely, valamint az időzóna-kezelés tekintetében egyaránt korlátlan PLM rendszerekhez és az autonóm PLM rendszerekből szervezett rendszerekhez (System of Systems, SoS) bárhonnan, bármely alkalmas számítógépi kapacitásról csatlakozni lehet. A PLM rendszereknek ez a sajátossága ugrásszerűen megnövelte a hazai felsőoktatási és ipari szervezetek, így a felkészült hazai mérnökök esélyét a fejlett termékfejlesztési projektekbe való bekapcsolódásra. A termékek fejlesztése elsősorban nemzetközi rendszerekben folyik, annak érdekében, hogy az elosztott erőforrásokat koncentrálni, a megfelelő tapasztalatú mérnököket alkalmazni tudják. A hazai feltételek vizsgálata önmagában nem elegendő, itt a hallgatók európai karrierre való felkészítéséről lehet csak szó. A PLM rendszerekben a mérnöki szakterületek az aktuálisan menedzselt termékek diktálta, rugalmasan változó integrációban jelennek meg, ezért a mérnököktől ezen a területen erősen interdiszciplináris képzettséget és munkát várnak el. Az oktatásban ezért erős interdiszciplináris jellegnek kell érvényesülni. A mérnöki szakterületek egyfajta, az informatika által szervezett újraintegrálódása történik, amely nem teljesen új jelenség. A PLM rendszert az informatika és annak számítógépi alkalmazása integrálja, ezért mérnöki informatika területén fel kell készülnünk a virtuális termékfejlesztési környezetekben dolgozó informatikus mérnökök képzésére, akiket az ipar szinte minden szektora vár, és akik számára kitűnő hazai és európai karrier kínálkozik. Oktatásunk célja ezen a területen nem lehet más, mint minél több hallgatónak esélyt adni erre a karrierre. A Budapesti Műszaki Főiskola Neumann János Informatikai Karán, az Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet néhány évvel ezelőtti megalapításának egyik célját, nevezetesen az ipar mind szélesebb körében alkalmazott virtuális terekben működő szervezetek által igényelt tudás-profillal rendelkező informatikus mérnökök képzésének a megalapozását, a fenti gondolatok vezérelték. Ennek a dolgozatnak a témája az informatikus mérnökök képzésében, a virtuális terekben végzett munkára való felkészítéshez szükséges gondolkodásbeli és módszertani változások bemutatása. A szerzők napjaink mértékadó és reprezentatív PLM módszertanából és gyakorlatából kiindulva világítanak rá az új szituáció specifikumaira, a mérnökök

2



munkájában terjedő új, meghatározó módszerekre. Ezután bemutatják a virtuális terekben végzett mérnöki tevékenységeket megalapozó oktatási programjukat, majd annak néhány meghatározó sajátosságát. 2.

Előzmények

A fent vázolt tématerületen, a szerzők intézményében, az oktatás az 1993 –as évig nyúlik vissza, amikor az Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet elődje az akkori Bánki Donát Műszaki Főiskola Informatikai tanszékeként, majd intézeteként vett részt az Integrált Tervezőrendszerek Laboratórium megalapításában, amelyet akkor sokan a közép-európai felsőoktatás legfejlettebb mérnöki informatika tematikájú laboratóriumának tekintettek. A képzési tematikákat jól támogató laboratóriumi környezetet a mérnöki modellezés és szimuláció több, a kor világszínvonalát képviselő rendszere alkotta. A Budapesti Műszaki Főiskola megalakulásával a intézet a Neumann János Informatikai Kar szervezetében működött tovább. A szoros oktatási kapcsolat a gépészmérnökök, majd a mechatronikai mérnökök képzésével, főként a termékmodellezés és az intelligens számítástechnika oktatásában, megmaradt. Néhány évvel ezelőtt, a mérnöki munkával kapcsolatos informatikaintenzív és interdiszciplináris paradigmákra épülő informatikus mérnök képzés megvalósításának célkitűzésével a Neumann János Informatikai Kar szervezetében megalakult az Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet és létrejött az egyik legfejlettebb ipari PLM rendszert üzemeltető Intelligens Mérnöki Rendszerek Laboratórium (IMRL, 1. ábra). Virtuális környezet Oktatási környezet

Tudományos környezet

Hallgatói projektek

Alapkutatás

Tantárgyak

Ipari kutatás

Kommunikációs környezet Professzionális környezetek szakmai támogatása

Felhasználók

1. ábra Az IMRL vázlatos struktúrája

Az új intézetben és fent említett elődjében 1998 óta folyik az Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok (OTKA) támogatásával folyó alapkutatás, amely a termékmodellezés területének kutatási igényét célozza és a mindenkor élvonalbeli informatikai technológiát képviselő mérnöki modellezés és szimuláció talajára épül. Világszerte mintegy száz publikáció jelent meg az intézet munkatársainak a tollából, nemzetközi folyóiratokban és nemzetközi konferenciákon, amely közvetlenül a fenti kutatást mutatja be. Az OTKA projektek, amelyek körvonalazzák az intézetben, a PLM rendszerek intelligens fejlesztésének a témakörében folyó kutatást, a Tervezői szándék ábrázolása termékmodelleken és kollaborativ információcserében (1998- 2002, OTKA T 026090), a Nagy integráltságú termékmodellek intelligens, környezet-adaptív objektumainak elméleti megalapozása és kifejlesztése (2002-2005, OTKA T037304) és a Kiválasztott virtuális mérnöki folyamatok elméleti vizsgálata és megalapozása újszerű megközelítésben (200720010, OTKA K68029) címeken futottak, illetve futnak. Ebből látható, hogy az ember-

3



számítógép kapcsolat, az integrált termékmodellezés, valamint a mérnöki folyamatok vizsgálata alkotja a kutatómunka gerincét. A mérnöki modellezés és szimuláció kutatásában és oktatásában szerzett tapasztalatokon alapulva, az intézet munkatársainak tollából, az Elsevier világkiadásában megjelent egy monográfia (Horváth, Rudas, 2004), amely a termékfejlesztésben tevékenykedő mérnökök számára magyarázza az új, az informatika magas színvonalú alkalmazására alapozott virtuális probléma-megoldás világát, amelybe való belépésre készít fel. A PLM oktatásának elhelyezése mérnöki portál környezetben, az ezzel kapcsolatos informatikai részrendszerek modellezése képezte az utóbbi években az intézeti kutatások egy másik vonulatát. Az eredmények számos nemzetközi konferencián és folyóiratcikkben megjelentek (Horváth, Rudas, Kaynak, 2001, Horváth, Rudas 2003, Rudas, Horváth, 2004 és Horváth, Rudas, 2006). Az intézet munkatársai számos nemzetközi hírű egyetemmel valósítanak, illetve valósítottak meg kétoldalú kutatási projekteket. A kilencvenes évek közepétől, a fent bemutatott tevékenységek kapcsán, a mindenkor fejlett laboratóriumi technológia segítségével, élvonalbeli PLM technológia vizsgálatával képezett tananyag alapján, mintegy húsz tantárgy programja készült és valósult meg az informatikus, a mechatronikai és a gépész mérnökképzés különböző szakjain, magyar és angol nyelven egyaránt. 3.

A mérnöki munka új színtere

A mérnöki munkát szolgáló virtuális térnek a tulajdonságait és elemeit nem önmagukban, hanem az oktatás szempontjából előnyös és az ipari mérnöki gyakorlatban elterjedt folyamatszemlélettel vizsgáljuk (2. ábra). Egységes és konzisztens virtuális tér (A termék majdani valóságos világának modellje) A PLM környezet információ-igényét kielégítõ termékmodell

Módszerek

Integrált eszközök Matematika Rendszertan Objektum-leírás

Problémamegoldás

Mérnöki probléma-megoldás

Elméleti folyamatok Elvek

Gyakorlati folyamatok Csoportmunka Modellgenerálás Kommunikáció Szimuláció Fizikai kapcsolatok

2. ábra Folyamatorientált virtuális világ

Ami az elméleti aspektust illeti, a mérnöki munka virtuális térben folyik, amely egységes és konzisztens, és ahol a termékek majdani valóságos világának modelljét bármely költséges gyártási vagy mérési fizikai folyamatot megelőzően hozzák létre. Ennek a virtuális térnek a mindennapi mérnöki gyakorlat számára alkalmas megvalósítását az elméleti folyamatokat szolgáló eszközök, nevezetesen a matematika, a rendszertan, az objektum-leírás és a mérnöki probléma-megoldás integrációja tette lehetővé. Ezek az eszközök szolgálják ki a modellek építését és alkalmazását szolgáló gyakorlati folyamatokat. Egy ilyen komplex környezet alkalmas arra, hogy közege legyen legkülönbözőbb tématerületek oktatásának, az informatikában és annak alkalmazásában egyaránt. Elvi és módszertani megalapozottsága lehetővé teszi magas szintű felsőoktatási programok megvalósítását, miközben a gyakorlatban

4



megtapasztalható módon képes az egyén fejlesztését a problémamegoldó képesség irányában biztosítani. Ami a gyakorlati folyamatokat illeti, a mérnöknek döntésekkel kapcsolatos kommunikációintenzív csoportmunkában, modellgenerálás és szimuláció irányításában és a modellek útján történő információátvitelben eligazodva kell dolgozni, igen nagy kreativitással és professzionalizmussal. A versenyképes termékfejlesztésben nem lehet és nem is fognak olyan szakembereket alkalmazni, akik erre nincsenek felkészülve. További folyamatok a fizikai világgal való kapcsolatot jelentik szenzorhálózatoktól, szkennerektől, különféle termelő és egyéb berendezésektől kapott információ feldolgozására, illetve berendezés-vezérlési és menedzselési információ előállítására. 4.

Megváltozott igény az oktatással szemben

A versenyre kényszerülő ipar kiteljesedő körében alkalmazott virtuális terekben működő szervezetek speciális képzési profillal rendelkező informatikus mérnököket igényelnek, akik képesek az informatikailag igen nagy komplexitású életciklusú termékinformáció menedzselési (PLM – Product Lifecycle management) rendszerek üzemeltetésére és felhasználói környezetben történő fejlesztésére (3. ábra). Elkerülhetetlen, hogy ezek a mérnökök alapos ismeretekkel rendelkezzenek a mérnöki alkalmazási rendszer üzemeltetésére szolgáló, akár globális méretű, igen sok beszállító tevékenységét integráló számítógéprendszerről, olyannyira, hogy az üzemeltetés során gyors probléma-megoldásra is képesek legyenek. Végül bizonyos ismeretekkel rendelkezniük kell a helyileg sajátos mérnöki munkáról is. A virtuális rendszerekben végzett munkánál fokozottan építenek a különböző területeken tevékenykedő mérnököknek arra az újszerű kommunikációjára, amely elsősorban a mérnöki objektumokkal kapcsolatos döntésekben, jól szervezett modellek és szimulációs eredmények közegén keresztül, közvetett módon, a számítógépi modelleket előállító eljárások irányításának útján valósul meg. Számítógép-rendszer Kialakítandó készségek Operatív kommunikáció csoportmunkában

PLM rendszerek Elvek, módszerek

Komplex feladatok átlátása

Rendszertan

Összefüggések felismerése

Üzemeltetés

Problémamegoldó képesség

Fejlesztés felhasználói környezetben

Modellgeneráló eljárások irányítása Döntés modellbeli információ alapján

Helyileg sajátos mérnöki munka

3. ábra Speciális képzési profillal rendelkező informatikus mérnökök

Akárcsak minden más magas felkészültséget és nagyméretű struktúrák átlátását igénylő, gyors döntések kényszerével járó foglalkozásban, bizonyos készségek kritikus szerepet kapnak. A szerzők a 3. ábrán felsorolt készségeket tartják számon, mint amelyeket az oktatás során ki kell alaktani. A matematikai modellek, valamint az azokon alapuló szimulációs eljárások alkalmazása többé már nem korlátozódik a kutatásra, az a mindennapi mérnöki munka eszköze. A rutinmunkába ágyazott, sok ismételt feladatmegoldást igénylő mérnöki tevékenységet felváltja a modellező eljárások irányítása, amely újszerű és sajátos feladat.

5



A már sokat hangsúlyozott problémamegoldó képesség alapvető fontosságúvá vált. Ezért a problémát átlátni, arra gyorsan reagálni, csoportmunkában hatékony kommunikációra képes mérnökökre van szükség. A mérnöknek operatív kommunikációban kell lennie más mérnökökkel, ehhez a portálalapú PLM rendszerek sok információt adnak, azonban komplex feladat átlátása és az összefüggések felismerése ebben a munkastílusban is kiemelkedő fontosságú. Ma még sokan úgy gondolják, hogy a modellalapú tervezés megismeréséhez a tervezésnél alkalmazott rendszer kezelés szintű megismerésén keresztül vezet az út. Ez a szaktanfolyami jellegű oktatás, amire a mai, a virtuális technológiára fogékony hallgatók és felhasználóbarát rendszerek esetében, a tantervi programoknál nincs külön szükség, a folyamatok bemutatásába integrálható. Ugyanakkor a laboratóriumi eszköznek félüzemi jellegű környezetben folyó mérnökképzést lehetővé tevő valóságos, nem oktatásra egyszerűsített PLM rendszernek kell lenni, amelyen a felsőoktatási programban ütemezett vizsgálatokat a hallgatók el tudják végezni. A vezető oktatóknak minden szinten ismerni kell a PLM elméleti, módszertani, és technológiai hátterét, bizonyos szükséges mértékben egyesíteni kell a PLM és a felsőoktatási szakemberek képességeit és felkészültségét. Ahol pedig hallgatók és oktatók valóságos termékfejlesztési projekten dolgoznak, a szaktanfolyami felkészítés, sőt certificate –ek megszerzése gyakran már nem elkerülhető. A fenti igényeknek megfelelő oktatás megvalósítása részben korábbi hagyományokra való visszatérést is jelent, kommunikáció alapon integrált oktatási és tanulási környezetben. A jelenlegi hazai felsőoktatási elvárások, elsősorban a kétségkívül jól mérhető kontaktórateljesítés és egyéb sztereotip mérőszámok a mérnöki informatikának ezen a sajátos területén nem kedveznek a fenti igények rugalmas kielégítésének. Lassan el kell mozdulni a tényszerű ismeretek tömegének csupán valamilyen rendszerezésen, nem pedig mérnöki folyamaton alapú „beöntésére” és formális visszakérdezésére alapozott felsőoktatási stílustól, mielőtt az új mérnöki munka teljesen általánossá válik. Ugyanakkor a felsőoktatás alapvető céljainak, közöttük a rendszerezett ismeretek átadásának, nem szabad sérülni. Ebben a cikkben csupán a PLM környezetekben végzett mérnöki munkára való felkészítés aspektusából vizsgálódunk. Ugyanakkor a tárgyalt jelenségek gyakorlatilag a mérnöki informatika valamennyi területét érintik. Mind több mérnök-informatikus dolgozik ugyanis a mérnöki portál rendszerek fejlesztésében és fenntartásában, valamint PLM rendszerű termékfejlesztésben. A hardver és szoftver technológia mára a legtöbb termékben szervesen integrálódott a hagyományos mérnöki technológiákkal. A mérnök informatikussal szemben támasztott elvárás a feladattól függőn „mixelt” tudásprofil, amelyhez igen rugalmas oktatási programokra lesz szükség a jövőben. Minden esetre a célorientáltság, amely a PLM kiterjedt elméleti háttere miatt nem mehet az elméleti megalapozás rovására, professzionalizmust és szigorúan, kompetencia alapon szűrt tartalmat igényel a jövőben az ilyen irányultságú mérnöki informatikai képzés tantervkészítésénél. A mérnöki pálya új igényeit és lehetőségeit látó hallgató amúgy is egyre kevésbé hajlandó valamely tananyagot elfogadni, ha oktatói nem tudják megmagyarázni, miért van arra szükség az adott oktatási programban. Nagy körültekintéssel kell az idejétmúlt kiválóságok helyére méltó új tananyagokat beépíteni. 5.

A BMF NIK IMRI programja

A PLM program súlypontjába a mérnöki rendszerekben definiált objektumok és összefüggéseik integrált modellbeli ábrázolásának, az ember-számítógép együttműködésnek, a mérnöki portálok köré szervezett munkának, valamint a befolyással lévő emberek

6



szándékának az egyeztetésével meghozott döntések ismeretalapú és intelligens számítástechnikai módszerekkel való támogatásának a megértését helyezték. A virtuális rendszerekkel kapcsolatos felsőoktatási feladatokat elsősorban az alábbiakban határozták meg:  A gyakran több önálló rendszerből felépülő mérnöki rendszer, az integrált modelleket előállító rendszerelemek, az integrált termékmodelleket előállító eljárások, a mérnöki közösségi munkát támogató rendszerelemek, valamint a termékadat menedzselő rendszerek viselkedésének, egymással összefüggésben való, elemző megismerése.  Az ember-modellező eljárás kommunikáció megismerése a termékfejlesztés tipikus folyamataiban.  A termékmodellek információ-leírási képességének értékelése.  Különböző modelleket előállító rendszerek együttműködésének megismerése.  Virtuális rendszerek módosítása és kiegészítése a felhasználói környezetben.  Alakokat tartalmazó virtuális tér interakciót lehetővé tevő megjelenítése mérnökök számára.  A fizika és a virtuális világ információs kapcsolatainak a bemutatása. Virtuális elvek, módszerek

Virtuális módszerek alkalmazása

Matematikai modellek

Ember-számítógép együttmûködés

Szimulációs modellek

Objektumok ábrázolása összefüggéseikben

Leírási modellek

Döntések szándékok koordinálásával

Folyamatmodellek

Mérnöki portálok köré szervezett munka

Ismeret beépülése modellekbe

Ismeretalapú és intelligens eljárások

Szemléltetés

Fizika és a virtuális világok kapcsolatai

Megoldások Reprezentatív PLM rendszerek

Esettanulmányok

Reprezentatív mérnöki feladatok

Projektek

4. ábra Az oktatási program elvi struktúrája

Az oktatási program elvi struktúrája a 4. ábrán tekinthető át. Ez a struktúra alkalmas különböző szakok, szakirányok tantárgyainak a konfigurálására a jelenlegi helyzetben, amikor még nem találtuk meg egy komplett PLM szakirányú képzés megvalósításának lehetőségét. A struktúra a virtuális elvek és módszerek megértésén, a virtuális módszerek alkalmazásainak megismerésén, és a megoldások megtapasztalásán alapul. A megoldást itt az alkalmasan konfigurált PLM rendszer és annak alkalmasan szervezett alkalmazása elválaszthatatlanul alkotják. Az oktatási programok folyamat-centrikus kialakítását az alábbiakban két példa illusztrálja (5. és 6. ábra). Az 5. ábra az alakmodellek virtuális térbeli kifejlesztését, információ-tartalmát, valamint a gyakorlatban elterjedt leírásokban generált entitásait bemutató, folyamat-orientált oktatási programot magyarázza. A modellezett objektumok generálásának kiinduló adatait a tervező pontok definiálásával, azok fizikai alakról való rögzítésével, szabadkézi vázlat készítésével, vagy egyéb kézi alakbevitellel juttatja a modellező rendszerbe. Ezzel együtt bizonyos képzési szabályokat is megadhat a tervező a görbéket, felületeket és testeket

7



generáló eljárások irányítására. Ezeket a szabályokat a mérnök, miként a példában, későbbi szakaszok interakciói során, bizonyos döntések és elemzések ismeretében, jobb hatásfokkal választhatja ki. A bevitt információ típusa szerint sajátos feldolgozási eljárások tipikusan görbéket, kontúrokat és görbe-seregeket eredményeznek. Az így létrejött entitásokat felületgeneráló eljárások használják fel. A görbéket és felületeket valamely kiinduló tömör test és az annak végső alakját adó alakmódosítások meghatározására használják fel. A test funkciója a termékek esetében valamilyen alkatrész. A test más testekhez viszonyítottan helyezve, és a testek között célorientált elmozdulásokat megengedve létezik a virtuális térben. A funkcióval és a fenti relációkkal ellátott test információs forrása a gyártásautomatizálásnak és a gyors prototípus-építésnek. Kiinduló alakinformáció Pontok definiálása modelltérben Görbék, generálása

Pontok fizikai alakról

Szabadkézi vázlat

Kézi alakbevitel

Görbék és kontúrok és generálása

Kézivázlat feldolgozása vonalakká és kontúrokká

Alak generálása

Kiinduló alakinformáció feldolgozása Kiinduló tömör test generálása

Felületek generálása szabály szerint

Kiinduló tömör test módosítása alaksajátosságokkal

Szabadformájú felületek generálása

Test funkcionális definíciója (komponens, alkatrész)

Berendezésvezérlõ program, információ generálása

Test helyezése a virtuális térben más testekhez viszonyítva

Gyors prototípuskészítés Alkatrészgyártás

Test elmozdulási lehetõségeinek meghatározása más testekhez viszonyítva (szabadságfokok)

5. ábra Példa virtuális tér építésének folyamatára

A 6. ábrán látható, hogy egyetlen, a példán egy tömör test határ-felületében elhelyezett felület-entitáshoz igen sok információ tartozhat. Annak érdekében, hogy a tananyagot valamely gondolati fonál mentén rendezhessük, a termékmodellekben a jól bevált aspektus elvet alkalmazzuk. Az entitás a modellben többféle aspektus szerint hordoz információt. A 6. ábrán látható példában az információt kilenc aspektushoz rendeztük. A termékmodell további fejlesztése és alkalmazása az aspektusoknak ezt a listáját a termék teljes életciklusában bővítheti, a termék újrafeldolgozásával bezárólag.

8



Kontextuális (görbék a felület generálásához)

Alakot módosító ( felület beépülése tömör test határoló felületébe)

Generált (szabály, pl. pásztázás szerint) Alak Felület tömör testen a virtuális térben

Formatervezett (görbék alakjával és görbület változásának korlátozásával) Ábrázolt (topológiai struktúra hozzárendelt geometriával)

Variáns (termékvariánsokhoz) Elmozduló (két szabadságfok a felület mentén) Vezérelt fizikai (öt tengely szimultán vezérlésével, gyártóberendezésen)

Attribútumokkal ellátott (pl. felületminõséggel)

6. ábra Entitáshoz kapcsolódó információ szervezése aspektusok szerint

6.

Az IMRL laboratóriumi rendszere

A laboratóriumi rendszer mérnöki portál köré szervezett PLM rendszert foglal magában (7. ábra), amely az intézet tevékenységében előforduló bármely oktatási és kutatási célú vizsgálathoz konfigurálható. Interdiszciplináris és termék-centrikus hallgató-oktató közösségben, esettanulmányok és projektek keretében, valóságos mérnöki környezetben, valóságos helyeteket előállítva lehet a probléma-megoldó képességet hatékonyan fejlesztő oktatómunkát végezni. Matematikai és szimulációs eszközök Összefüggések mérnöki objektumok között PLM rendszer Termékmodellezõ

Termékadat menedzser

Portál és kommunikációs menedzserek Felhasználók

7. ábra IMRL laboratóriumi rendszere

A laboratórium működéséhez szükséges számos előfeltétel biztosítására most folynak erőfeszítések. Ezek közül az egyik legfontosabb a termékinformáció menedzsmentben élvonalbeli módszerekkel, technológiával és ipari gyakorlati tapasztalattal, tudományos és szakmai támogatás nyújtására képes stratégiai partnerrel való kapcsolat. 7.

Következtetések

A fentiekben a tematika, a szakterület, a termékek, valamint a földrajzi hely tekintetében egyaránt igen nagy kiterjedésű, ma még a felsőoktatási programokban kevéssé szervezett virtuális mérnöki alkalmazási rendszerek területén, a Budapesti Műszaki Főiskola Neumann János Informatikai Karán, az Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézetben megvalósuló oktatás

9



gondolati háttere lett bemutatva. A nagy, több kontinenst is átfogó, tervezési, gyártási, beszállítási, értékesítési, vevőszolgálati, újrafeldolgozási és egyéb mérnöki feladatokat kiszolgáló PLM rendszerek egészen új igényeket támasztanak az informatikus mérnökökkel, így azok képzésével szemben. Ugyanakkor az ismeretek és készségek kialakításának hangsúlyai olyan irányokban mutatnak, amelyek az informatikus mérnökök képzésében általános értelemben is fontosak. Ezért a mérnöki informatikusok képzésének a fejlett mérnöki alkalmazású informatikai rendszerek irányában való bővítése, a teljes képzés számára is fontos oktatás-fejlesztésekkel jár. Irodalomjegyzék [1]

L. Horváth, I. J. Rudas, (2004) Modeling and Problem Solving Methods for Engineers “, ISBN 0-12-602250-X, Elsevier, Academic Press, London, New-York, etc., p: 330.

[2]

L. Horváth, I. J. Rudas, O. Kaynak (2001) Modeling Virtual Classroom for Education in Engineering, Proc. of 2nd International Conference on Information Technology Based Higher Education and Training, Kumamoto, Japan, 395-398.

[3]

L. Horváth, I. J. Rudas (2003) A Model-based Approach to Virtual University, Proc. of the 4rd International Conference on Information Technology Based Higher Education and Training, Marrakech, Morocco, ISBN 9954–8352–0-2, 777-780.

[4]

I. J. Rudas, L. Horváth, (2004) Course Model Based Distance Higher Education of Engineering Modeling, WSEAS Transactions on Advanves in Engineering Education, ISSN 1790-1979, New Yersey and Athens, Vol 1, No. 1, pp. 67-72.

[5]

L. Horváth, I. J. Rudas, (2006) Adaptive Virtual Higher Education Space for Engineering Modeling, WSEAS Transactions on Advances in Engineering Education, New Yersey and Athens, Issue 2, Volume 3, 99-104.

10

FELSŐOKTATÁSI PROGRAM VIRTUÁLIS TEREKBEN DOLGOZÓ MÉRNÖKÖK SZÁMÁRA

Recommend Documents