Inovace v předmětech technického kreslení Innovation in subject of technical drawing Vlastimil Slaný 1, Michal Hammerschmiedt 2, Richard Klein 3, Milan Geršl 4 Úvod Může se zdát, že vývoj v oblasti technického kreslení je v poslední době neměnný nebo se jen pozvolna vyvíjí. Opak je ale pravdou. Pravidla technického kreslení zůstávají sice téměř neměnná, ale oblast vývoje a použití rozličných CAD SW jde mílovými kroky kupředu. A právě tyto oblasti je potřeba zohlednit při technických předmětů na naší univerzitě. Další oblastí, kam proniká využití těchto CAD SW, a bez nich se zde téměř vůbec neobejdeme, je 3D tisk, který nachází své uplatnění stále častěji v mnoha různých odvětvích, kde by to mnozí ani nečekali. Jako příklad uveďme například zdravotnictví, kde dokážeme tisknout různé protézy či dlahy přesně na míru. Další neočekávanou oblastí je stavebnictví, kdy v Číně dochází i k tisku například domů. Nedílnou součásti je také využití této technologie ve strojírenství, kde nachází své uplatnění stále častěji a intenzivněji. Dříve, kdy bylo možné tisknout jen z polymerních plastů, využívala se tato technologie hlavně k prototypování. Ovšem dnes, když už jsme schopni tisknout pomocí různých slitin kovů, nachází 3D tisk využití i přímo ve výrobě různých součástí. Je tedy zřejmé, že tato oblast se stává stále více atraktivní a proniká do mnoha různých oborů. Je tedy nutné naše budoucí inženýry naučit nejen vytvářet a číst technické výkresy v papírové podobě, ale naučit je i právě využívat tyto rozličné CAD SW, což zcela jistě může zvýšit jejich budoucí profesní uplatnění na trhu práce. 1 Ing. Vlastimil Slaný, e-mail: vlastimil.slany@mendelu.cz, ústav zemědělské potravinářské a environmentální techniky, Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel. +420 545 132 352 2 Ing. Michal Hammerschmiedt, e-mail: michal.hammerschmiedt@mendelu.cz, ústav zemědělské potravinářské a environmentální techniky, Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel. +420 545 132 358 3 Ing. Richard Klein, e-mail: richard.klein@mendelu.cz, ústav zemědělské potravinářské a environmentální techniky, Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel. +420 545 132 358 4 Mgr. Milan Geršl, Ph.D., e-mail: milan.gersl@mendelu.cz, ústav zemědělské potravinářské a environmentální techniky, Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel. +420 545 132 361
Minulost vs. současnost Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky dříve garantoval výuku technického kreslení pro několik rozličných oborů napříč celým spektrem jednotlivých fakult Mendelovy univerzity v Brně. Jednalo se ale hlavně o obory Automatizace řízení a informatika (PEF Mendelu) a Odpadové hospodářství (AF Mendelu), kdy v jejich povinném plánu byl zařazen předmět TEPR (Technické projektování) pro ARI a SYPR (Systematické projektování) pro OH. V tomto předmětu byly vyučovány především základy technického kreslení kreslení, což zahrnovalo nejen základy pravoúhlého promítání, kótování, tolerance, drsnosti povrchů aj. Součástí předmětu byla i výuka v SW AutoCAD, kdy probraná problematika byla aplikována právě v tomto SW. Součástí ukončení předmětu byl i projekt, kdy studenti měli v daném SW (AutoCAD) nakreslit náhodně přidělenou součástku, jako plnohodnotný technický výkres se všemi patřičnými náležitostmi. V roce 2014 se podařilo vybavit naši učebnu Q18 novými PC, které byli přímo určeny k výuce v CAD programu SolidWorks. Jedná se o PC HP WORKSTATION Z230, ovšem s určitými úpravami. Jedná se především o přidání SSD disku, navýšení RAM o 4 GB na celkovou hodnotu 8 GB a především přidání grafické karty NVIDIA QUADRO K620. Karty QUADRO jsou určený práve pro zvýšení CAD (komputer-aided design) a DCC (Digital kontent creation) výkonu. Právě proto jsou používány především v pracovních stanicích. Na základě těchto změn se podařilo vytvořit nový předmět s názvem Projektování v SolidWorks. Tento předmět je primárně koncipován tak, aby navazoval na předešlé předměty, které jsou zaměřeny na technické kreslení. Využívá tedy předešlé získané vědomosti, které prohlubuje a rozšiřuje. Následně je ukázáno praktické využití těchto schopností v CAD SW SolidWorks. Jedná se především o modelování strojních součástek. V roce 2016 se rýsuje možnost využití i 3D tiskárny, která je umístěna na pracovišti CEITEC, kdy studentům bude ukázán názorně přímo 3D tisk, jejich navrhnutých a vymodelovaných součástí. Tento nový předmět byl zařazen jako povinně volitelný do několika studijních oborů. Jedná se především o přidání tohoto předmětu jako volitelného do studijního programu Provozu techniky (AF) a oborů na ICV (Institut celoživotního vzdělávání). Prvotní získaná data naznačují, že je v těchto oborech o tento předmět zájem, a to nejen z řad studentů. První data naznačují, že do druhého běhu programu je zapsáno nyní 14 studentů a to především z fakult ICV a AF. Objevil se také zájem z řad akademických pracovníků. Pořízení této nové výpočetní techniky se také projevilo do výuky stávajících předmětů, především SYPR a TEPR. Byla zkrácena doba praktické výuky v SW AutoCAD a nahrazena
právě základy v CAD systému SolidWorks, což se dle dostupných dat pozitivně promítlo do závěrečného hodnocení předmětu studenty. Viz níže v následujících kapitolách. CAD systém SolidWorks SolidWorks je v současné době jeden z nejúspěšnějších strojírenských 3D CAD systémů na českém trhu, což dokazuje také každoroční nárůst počtu prodaných licencí. Zároveň je SolidWorks jediný CAD systém na českém trhu, který je kompletně lokalizován přímo výrobcem, tedy společností Dassault Systèmes SolidWorks. Jako parametrický 3D modelář SolidWorks nabízí výkonné objemové i plošné modelování, vertikální nástroje pro plechové díly, svařence a formy, práci s neomezeně rozsáhlými sestavami a automatické generování výrobních výkresů. Pokud mluvíme o systému SolidWorks, mluvíme v prvé řadě o snadném a vizuálně přehledném ovládání. Uživatelské rozhraní SolidWorks je velmi intuitivní a nabízí pohotové pracovní postupy, rapidně snižuje nutné pohyby myší a umožňuje okamžitou, kontextově závislou interakci s uživatelem. Ovládání je založené na technologii SWIFT, která redukuje potřebu opakujících se úkonů, manuálních zásahů i takových operací, kde si ani zkušený uživatel není dopředu jist postupem a často sahá po metodě pokus omyl. SWIFT dokáže ušetřit významné množství času a umožní se více věnovat samotnému procesu navrhování a ne ovládání systému. Hlavní výhody řešení SolidWorks: Komplexní SolidWorks Multiproduct řešení je postavené na SolidWorks PLM. Úplná asociativita mezi SolidWorks Multiproduct dokumenty, všechna data jsou vždy aktuální. Intuitivní, snadné a vizuálně přehledné ovládání postavené na technologii SWIFT. Speciální technologie pro práci s velkými sestavami a generování rozsáhlých výkresů. Vysoká úroveň navázaných služeb a technické podpory. Kompletní česká lokalizace všech produktů SolidWorks. Vstřícná licenční politika. (solidvision.cz, 2015) Shrnutí dat za období 2013 2015 Univerzitní informační systém Mendelovy univerzity v Brně umožňuje studentům vyplňovat evaluační dotazníky, jako zpětnou vazbu k daným předmětům. Zaměřili jsme se především na tři základní otázky a to na Jste přesvědčen(a) o přínosu předmětu pro budoucí uplatnění?, Nových informací jsem se dozvěděl(a) a Odhadněte počet hodin věnovaných přípravě seminárních prací, protokolů,
projektů apod. včetně vyhledávání příslušných podkladů, měření atd. Odpovědi jednotlivých studentů byli přepracovány do následujících grafů. V roce 2013 mělo předmět TEPR zapsáno 50 studentů. Anketní lístky vyplnilo 34 studentů (tedy 68 %). Na položené otázky odpovídali takto: Obrázek 1 - data z roku 2013 Obrázek 2 - data z roku 2013 Celých 44 % respondentů (15 studentů) odpovědělo, že není přesvědčeno o možném uplatnění získaných znalostí ve svém oboru. Naopak 29 % (10 studentů) studentů si myslí, že spíše ano a 18 % (6 studentů) studentů si myslí, že určitě ano. V této době byl vyučován jen SW AutoCAD, což se odrazilo i na časové náročnosti projektu.
V roce 2014 mělo předmět TEPR zapsáno 38 studentů. Anketní lístky vyplnilo jen 14 studentů (tedy 37 %). Na položené otázky odpovídali takto: Obrázek 3 - data z roku 2014 Obrázek 4 - data z roku 2014 Celých 50 % respondentů (7 studentů) odpovědělo, že je spíše přesvědčeno o budoucím uplatnění získaných dovedností, spíše ne odpovědělo 29 % (4 studenti) respondentů, že určitě ne 14 % (2 respondenti) a určitě ano 7 % (1 studenti) respondentů. Na velké časové náročnosti se opět podepsalo vypracování projektu v SW AutoCAD.
V roce 2015 mělo předmět TEPR zapsáno 32 studentů. Anketní lístky vyplnilo jen 15 studentů (tedy 47 %). Na položené otázky odpovídali takto: Obrázek 5 - data z roku 2015 Obrázek 6 - data z roku 2015 V tomto roce došlo ke změnám ve výuce předmětu. Místo SW AutoCAD byl zaveden CAD systém SolidWorks, což se promítlo hlavně do snížení časové náročnosti projektu, kdy některé základní operace jdou dělat mnohem rychleji a pohodlněji. Tato skutečnost se také projevila v tom, že 33 % respondentů (5 studentů) je přesvědčeno, že předmět bude mít přínos pro jejich budoucí uplatnění. Stejný počet respondentů je přesvědčen, že spíše ano a 27 % (4 studenti) je přesvědčeno, že spíše ne. Jen 7 % (1 student) si myslel, že daný předmět je pro jeho budoucí uplatnění zcela zbytečný. Studie byla finančně podpořena projektem Vzdělávání pro konkurenceschopnost CZ.1.07/2.3.00/30.0031 Postdoktorské pozice v technických a ekonomických oborech na Mendelu