Ученики на Учителя.com


Профессии и компетенции будущего практика и перспективы

Профессии и компетенции будущего: практика и перспективы
Сидоренко Марина Викторовна
Преподаватель КГБ ПОУ Хабаровский техникум техносферной безопасности и
промышленных технологий. Проанализированы и обобщены
Аннотация Статья посвящена рассмотрению профессий и компетенций будущего
на основе новой индустриальной модели. Проанализированы характерные
особенности аддитивных технологий. В обобщены и представлены опыт
реализации ФГОС СПО по специальности «Аддитивные технологии»
Summary The article is devoted to the consideration of professions and competencies of
the future on the basis of a new industrial model. The characteristic features of additive
technologies are analyzed. In summarized and presented experience of implementation
of the GEF SPO on a speciality "the technology of Additive manufacturing»
Ключевые слова аддитивные технологии , четвертая индустриальная революция,
профессии и компетенции будущего: практика и перспективы.
Keywords additive technologies, the fourth industrial revolution, professions and
competencies of the future: practice and prospects.
Профессии и компетенции будущего: практика и перспективы
Professions and competencies of the future: practice and prospects
Четвертая индустриальная революция обещает огромные сдвиги во всех
сферах, изменение научных взглядов и понятий идей производства.
Изменится сама природа труда, придут новые бизнес-модели, позволяющие
взаимодействовать с рынком принципиально новым образом. Очень скоро
произойдет резкое изменение спроса на квалифицированные кадры.
Прогноз трансформации специальностей будущего строится на генеральном
прогнозе изменений, которые ожидают экономику, и общество в ближайшие 15-20
лет. Основные изменения связаны с автоматизацией производственных операций,
применение аддитивных технологий (устраняющих большое количество видов
обработки) цифровизацией и использованием интернета в рабочих процессах.
На рисунке 1 представлена экосистема промышленного производства в рамках
Industry 4.0.
Рис.1 Экосистема Индустрии 4.0. цит. по [Roland Berger, 2016], пояснения в
тексте.
В основе новой индустриальной модели лежат несколько ключевых, от
скорости развития которых во многом зависит время перехода к новому
технологическому укладу.
− Развитие индустриальной робототехники и беспилотного транспорта,
которые позволяет заменить ручной труд на еще большее количество
производственных операций;
− Появление новых материалов и аддитивных технологий, способных
ввести производство на новый уровень возможностей и эффективности;
− Прямое общение между устройствами (протокол станок-конвейер-
доставщик) за счет развития межмашинных коммуникаций или
интернета вещей;
− Развитие самообучающегося искусственного интеллекта, что позволит
всем подсистемам не только координировать свои действия между
собой, но и взаимодействовать с внешними системами, согласовывая
свои действия с отделами логистики и продаж, даже если те относятся
к другим организациям.
В данной статье рассматривается одно из ключевых мест в новой
индустриальной модели аддитивные технологии.
Аддитивные технологии
Аддитивные технологии – инновации в сфере промышленности и
производства. Цифровые новшества с использование 3D принтинга.
Аддитивные технологии – изготовление (построение) физического объекта
(детали) методом послойного нанесения(добавления, англ.- «add») материала, в
отличие от традиционных методов формирования детали, за счет удаления
(sudtraction - вычитание) материала из массива заготовки.
Суть аддитивных технологий можно проиллюстрировать простым примером
на рисунке 2.
Рис.2 Аддитивные технологии
Преимущества аддитивных технологий
Аддитивные технологии, успешно используемые в машиностроении и других
сферах, дают очевидные выгоды:
− Экономия ресурсов. Готовые изделия «выращивают», благодаря чему
можно говорить о безотходном производстве. Кроме того, исключаются
расходы на утилизацию отходов. Для сравнения, потери материала на
заготовках при использовании консервативных методов
металлообработки могут доходить до 85%;
− Ускорение процесса производства. Сокращение цикла от момента
разработки проекта до выпуска готовых изделий дает конкурентные
преимущества. Компьютерное моделирование не требует долгих
расчетов и многочисленных чертежей. При этом скорость не вредит
качеству;
− Точность параметров. При послойном синтезе удается достигать
максимального соответствия по плотности, остаточному напряжению,
техническим показателям. Прочность изделий на 20-30% выше, чем у
литых и кованых.
− Мобильность. Запуск производства новой серии изделий не требует
длительной подготовки, закупки громоздкого оборудования. Процесс
гибкий, что позволяет адаптироваться к меняющемся условиям рынка.
Модели можно передавать по средствам компьютерной техники в любой
уголок планеты в считаные секунды.
Для таких отраслей как авиастроение, важное преимущество- снижение
веса изделий, получаемых за счет внедрения аддитивных технологий.
Отдельные детали удается сделать легче на 40-50% без потерь в прочности.
На рисунке 3 представлена сравнительная таблица преимуществ
аддитивных технологий с традиционными методами формирования детали, за
счет удаления материала из массива заготовки.
Рис.3 Сравнительная таблица преимуществ традиционного производства и
аддитивных технологий.
Технологии аддитивного производства
FDM (Fused Deposition Modeling)- моделирование методом наплавления
(метод моделирования путем послойной укладки расплавленной нити
Преимущества: высокая точность исполнения прототипа; высокая скорость
3D-печати; возможность использования широкого спектра полимеров; низкая
стоимость 3D-печати прототипа . Недостатки: ограничения по допускам
размерности 3D-печати; необходимость в постобработке.
Материалы для печати: термопластичная нить (PLA, ABS, PET, TPU)
Точность измерения: ±0.5% (нижний предел ±0.5 mm)
Общее применение: электрические корпуса; проверка форм и
соответствия; монтажные и установочные приспособления; образец
выплавляемых моделей.
Рис.4 Моделирование методом наплавления (FDM)
SLA (Stereolithography) Стереолитография – цифровая обработка
светом DLPЛуч лазера проходит по поверхности, и в этом месте полимер под
воздействием УФ полимеризуется. После того, как один слой готов,
платформа с деталью опускается, жидкий полимер заполняет пустоту, далее
запекается следующий слой и так далее. После печати таким методом,
требуется постобработка объекта - удаление лишнего материала и
конструкций, которые позволяют поддерживать напечатанную модель, иногда
поверхность шлифуют. Преимущества технологии: высокое разрешение
печати; можно получать большие модели, размером до 150*75*55 см и весом
до 150 кг; механическая прочность получаемых образцов достаточно высока,
они могут выдерживать температуру до 100 °С; наличие мелких элементов;
малое количество отходов. Недостатки: ограниченный выбор материалов для
изготовления моделей; невозможность цветной печати и сочетания разных
материалов в одном цикле; малая скорость печати, максимум 10-20
миллиметров в час по вертикали; очень большие габариты и вес.
Материалы для печати: фотополимерная смола (стандартная,
жидкотекучая, прозрачная, термостойкая)
Точность измерения: ±0.5% (нижний предел ±0.5 mm)
Общее применение: прототипы пресс-форм для литья под давлением;
ювелирные изделия (литьё по выплавляемым моделям); в стоматологии;
слуховые аппараты.
Рис.5 Стериолитография (SLA)
SLS (Selective Laser Sintering) – селективное лазерное спекание, одна из
наиболее широко применяемых аддитивных технологий. Принцип действия
SLS заключается в точечном спекании пластиковых порошков с разными
компонентами лазерным лучом.
Материалы для печати: Термопластичный порошок (Nylon 6, Nylon 11,
Nylon 12)
Точность измерения : ±0.3% (нижний предел±0.3 mm)
Общее применение: функциональные части; сложные воздуховоды
(полые конструкции); производство деталей с низким пробегом
Рис. 6 SLS (Selective Laser Sintering)
SLM/DMP (Selective Laser Melting / Direct Metal Printing) – селективное
(выборочное) лазерное плавление – новаторская технология изготовления
сложных по форме и структуре изделий из металлических порошков по
математическим CAD-моделям. Этот процесс заключается в
последовательном послойном расплавлении порошкового материала
посредством мощного лазерного излучения.
Материалы для печати : металлическая пудра: алюминий, нержавеющая
сталь, титан
Точность измерения : ±0.1 mm
Общее применение : функциональные металлические детали (в
аэрокосмической и автомобильной промышленности); медицина;
стоматология
Рис.7 SLM/DMP (Selective Laser Melting / Direct Metal Printing)
LMD-w (Laser metal deposition with wire) - Лазерное осаждения металла
с проволокой. Прямое осаждение металла представляет собой тип
аддитивного производственного процесса, где лазер используется для
формирования ванны расплава в твердой металлической подложке, в который
направляется поток порошка из того же металла. После того, как частицы
порошка попадают в ванну расплава, и ванна застывает, образуется слой
твёрдого металла толщиной 0,2-0,8 мм и шириной 1-2 мм.
Материалы для печати : статья общего характера
Точность измерения: ±0.1 mm
Общее применение: образцы, макеты
Рис. 8 LMD-w (Laser metal deposition with wire)
Материалы для аддитивного производства
В аддитивном производстве задействованы все основные типы
материалов: полимерные материалы, металлические материалы, керамические
материалы, композиционные материалы.
Полимерные материалы – достаточно широко представленная группа
материалов, имеющих существенные отличия по механическим, химическим
и эксплуатационным свойствам. Спектр неметаллических материалов,
применяемых в аддитивном производстве, включает термопластичные
полимерные материалы, термореактивные полимерные материалы,
эластомеры, гидрогели, функциональные полимеры, полимерные смеси,
композиционные материалы. Основной областью применения полимерных
материалов в аддитивном производстве является изготовление
неответственных изделий, оснастки и приспособлении, сувенирной
продукции и макетов. Наиболее популярными неметаллическими
материалами являются термопластичные полимеры (ABS, PLA, PETG, HIPS,
Nylon, PPSU), термоэластопласты (FLEX, eLastic, Rubber), термопластичные
наполненные полимеры (BFBronze, Carbon).
Металлические материалы – все более востребованная группа
материалов, применяемых для аддитивного производства ответственных
деталей. Для использования в аддитивном производстве предлагаются все
основные классы металлических материалов – на основе железа, никеля и
кобальта, титана, алюминия.
Существующий спектр материалов позволяет получить детали с
требуемым комплексом механических свойств и стойкостью к воздействию
окружающей среды. Выбор и разработка конфигурации материал-установка-
технология позволит обеспечить достижение оптимального результата.
Аддитивные технологии в образовании
Печать на 3 D принтере и аддитивные технологии в целом становятся
важной частью учебного и производственного процессов в образовательных
учреждениях и предприятиях в связи с этим в нашем техникуме внедрение
аддитивных технологий через реализацию Федерального государственного
образовательного стандарта СПО по специальности Аддитивные технологии
является актуальной задачей .
Уникальная особенность являющейся неотъемлемой частью нашей
образовательной программы – обязательное включение студентов разных
курсов в реальные события и процессы, происходящие в профессиональной
отрасли (выставки, конференции, круглые столы, мастер классы, потоковые
лекции известных специалистов, международные стажировки и семинары,
реализация совместных проектов с иностранными преподавателями, участие в
чемпионате Word Skills Russia по компетенции «Изготовление прототипов»)
Мероприятия по включению в реальные события и процессы .
Участие студентов нашего техникума в мероприятиях таких как:
− Образовательная программа, по компетенции прототипирование с
25 февраля-4 марта 2018г. г. Нагаока, г. Токио (Япония)
− Международный семинар «Современные аддитивные технологии»
при участие Тецуро Ияма доцента факультета машиностроения
Колледжа Нагаока Национального Технологического Института.
КГБ ПОУ Техникум техносферной безопасности и промышленных
технологий с 24 по 26 октября 2018г.
− Международный семинар «Контроль и обеспечение качества
(продвинутый курс) в рамках Программы технического содействия,
осуществляемого Правительством Японии с участием ведущего
консультанта,JMA Consuitants Inc. Токио, Япония с13 по 14 февраля
2019г.
Реализация проектов
− Реализация реальных проектов от предприятий, через организацию
Студенческого конструкторского бюро.
− Реализация проекта совместно с Тецуро Ияма (написание
совместных научно-исследовательских статей по теме семинара,
изготовление оборудование для изготовления пластиковой нити на
основании разработок Тецуро Ияма).
Участие в чемпионатах WordSkills Russia по компетенции «Изготовление
прототипов»
− VI Региональный чемпионат WordSkills Russia 1 место, 2 место,
− IIIЧемпионат АТР WordSkills 1 место, 2 место,
− Всероссийские отборочные соревнования на право участия в
Финале VII Национального чемпионата «Молодые
профессионалы» (WordSkills Russia) 2019г. в г. Казани
Перспективы
− -Организация совместной научно-исследовательской работы по
направлению аддитивные технологии, композитные материалы
совместно с Колледжем г.Нагаока Национального
Технологического Института (Япония) по следующим
специальностям и направлениям:
− -Прототипирование
− -Аддитивные технологии
− -ЭБАС
− -Робототехника
− -Организация и проведение международного семинара на базе
техникума по Аддитивным технологиям по расширенной
программе с участием факультета машиностроения Колледжа
Нагаока Национального Технологического Института и других
педагогов из Японии.
− Участие в образовательной программе по компетенции
«Прототипирование» г. Нагаока (Япония) март 2019г.
− Подписание международного договора о сотрудничестве с
Колледжем г. Нагаока Национального Технологического
Института (Япония).
Это позволяет достигать хорошего уровня качества образования,
сохраняя при этом актуальность, адаптируя к современным реалиям
определённые блоки программы и методики обучения. Также это дает
возможность формировать мотивация к обучению, становлению
профессионалами.
Техникумы сделавшие ставку на развитие аддитивных технологий,
сегодня занимают наиболее выгодные позиции в рейтингах. Эти технологии
являются важным фактором в совершенствовании технологического процесса
изготовления деталей сложных технических систем. Именно применение
аддитивных технологий позволяет в полной мере реализовать основные
принципы создания материалов нового поколения, которые основаны на
результатах фундаментальных исследований, повышает конкретную
способность будущих инженеров на международном рынке. Необходимо
помнить главный принцип триединства производство: материалы-технологии-
конструкции, включает все эти три типа в образовательный процесс
технологических направлений, мы становимся безоговорочными лидерами в
данной отрасли среди техникумов Хабаровского края.
Используемые источники
1. https://users.antiplagiat.ru/go?to=3TYTXHWlSbYx0L4hH-
XzYrIqRr9TN6GgdULaWhy-
Fidx35LoIjDACMvF1lHLTGbi4GargtLec_B9yXcHJK8brBX0GXFA2_XC
X8WGYglzQ2vXs44F3CBcwCs5Y2EYoBwCpeUGFBJBtsJX6PzQgI_A8_
bc1gcWmtqMrf5dOkxAC_SNFIij2C0WFC1oTBMRNZbl0&next=do
2. https://users.antiplagiat.ru/go?to=7bscZpN-
Bx3bZBhD0Z6aFizvF_wllWNY4qmZHR7igLX2tGF2IYsRUKcONhoVQs
CSx415lThl9fszu0nbqkNoSSZp1kzD7D7TDwcwuhEdcZazo2Utss3hQvNk
pGSUXjcx8nZ4_DTqJLQXdDUpP8haeTO5EM3uCHvlHpOJ0WuZF4xgH
8tG62FgZWUyH0F4-47m0&next=do
3. https://users.antiplagiat.ru/go?to=Qk3RxLc-jRE-
mvGwq0GKN4Lf3zd_6Foy0cbXSkySGyDHr_Z06QnIrXhb94klJ4qTZVC
mM6VdMuvX7ONzB_afPCu8X_xUbhWySNwbA3Y8rD81&next=do
4. Современные аддитивные технологии: рабочая тетрадь Хабаровск:
КГАО ДПО ХКИРСПО, 2018г.-76стр.
Скачать материал

Педагогика - еще материалы к урокам: