Яровенко В.А., заместитель директора ГБОУ СПО «НКПиИТ» ЯНАО по профессиональной подготовке, к.п.н., vitalij.yarovenko@gmail.com

В статье представлен новый инновационный проект колледжа, ориентированный на популяризацию изобретательства и молодежного инновационного творчества в рамках создания в колледже лаборатории цифрового прототипирования и производства по модели международных лабораторий Fab Lab («Фаблаб»).

Современные темпы, динамика научно-технического прогресса придают новое содержание целям и задачам среднего профессионального образования в подготовке специалиста — творчески мыслящей личности, не просто грамотного и знающего специалиста.

Под влиянием современной НТР традиционное изобретательство претерпело глубокие изменения. Оно стало наукоемкой сферой производства, на смену эмпирическому поиску индивида пришла коллективная проектно-конструкторская деятельность, основанная на применении компьютерной техники и систем САПР.

Творчество – это специфичная для человека деятельность, порождающая качественно новое и отличающееся неповторимостью, оригинальностью и уникальностью. Научно-техническое творчество - это основа инновационной деятельности. Поэтому научно-техническое творчество студентов является важнейшей составляющей профессионального образования.

Обучение творческому труду – это воспитание нового отношения к своей профессии: выработка "поискового навыка", вскрытие причин и следствий несовершенства организации производства, его техники и технологии, возбуждение и поддержание не успокоенности от достигнутого результата. Студент должен твердо усвоить, что ничего нет до конца совершенного, и все сущее можно сделать более совершенным.

Резюмируя вышесказанное, мы сформулировали основную цель проекта - создание в колледже оптимальных условий для развития научно-технического творчества молодежи с помощью внедрения в учебный процесс новых информационных технологий.

Главная цель обучения молодежи основам творческого труда – пробудить интерес, а затем создать и закрепить творческое отношение к профессиональной деятельности, выражающееся в активной исследовательской, рационализаторской, а затем и изобретательской деятельности. Это обучение вырабатывает повышенный интерес к своей профессии, потребность в постоянном поиске неиспользованных резервов, в ускоренном приведении их в действие через совершенствование технологии выполняемой работы и улучшение (или создание новых) приспособлений, инструментов, макетов и т.д.

Для достижения указанной цели колледж ставит следующие задачи:

1. Создание в колледже лаборатории цифрового производства (по модели Fab Lab) для развития творческого вдохновения, формирования духа изобретательности и инновационного предпринимательства посредством привлечения молодежи к миру современных технологий прототипирования и дизайна изделий любого назначения.
2. Создание условий для развития инженерных и гуманитарных талантов, личностного роста и профессионального продвижения, проверки и коммерциализации инновационных идей.
3. Популяризация и пропаганда молодежного научно-технического творчества, в т.ч. издание специализированной литературы, презентации новых идей, методов и решений (не только технического, но и дизайнерского, и «культурного» характера), проведение специализированных акций и т.п.
4. Обучение работе с высокотехнологическим оборудованием и новым программным обеспечением, проведение краткосрочных и продолжительных образовательных программ;
5. Формирование кроссфункциональных команд (изобретатели, инженеры различных специализаций, дизайнеры, предприниматели) и среды для обмена идеями;
6. Развертывание на базе колледжа предпринимательских проектов, в т.ч. работающих с малыми сериями уникальной продукции, ориентированных на участие в муниципальных и региональных программах поддержки молодежного предпринимательства;
7. Организация и проведение молодежных конкурсов.

Представленный проект ориентирован на популяризацию изобретательства и молодежного инновационного творчества в рамках создания лаборатории цифрового прототипирования и производства, создающейся по модели международных лабораторий Fab Lab («Фаблаб»).

При условии реализации данной лаборатории у многих студентов колледжа и школьников города Ноябрьска появится возможность воплотить свои проекты в жизнь на высокотехнологичном оборудовании.

Слово "фаблаб" (http: //en.wikipedia.org/wiki/Fab_lab) – происходит от англ. fab lab – fabrication laboratory ("производственная лаборатория"). Чаще употребляются обозначения «цифровая лаборатория» или «лаборатория цифрового прототипирования». Главное отличие от классических производственных цехов и мастерских, известных нам еще с советских времен, наличием современного оборудования специально предназначенного для быстрого и простого прототипирования проектов. Это оборудование (ЧПУ станки, лазерные резаки, 3d принтеры и т.п.) управляется с компьютера по специально подготовленной цифровой модели.

Сегодня FabLab – это глобальная сеть единообразно созданных лабораторий по всему миру, имеющих общую информационную базу и позволяющих с помощью систем видеоконференций обмениваться опытом и консультироваться с ведущими мировыми специалистами.

Идеология FabLab построена на обучение людей работы с оборудованием и ПО для самостоятельного изготовления ими своей задумки. Тем самым FabLab подталкивает к техническому творчеству.

Создание в колледже лаборатории цифрового прототипирования и производства по модели FabLab позволит обеспечить оптимальными условиями для развития зоны свободного доступа, где молодежь Ноябрьска может реализовать свои технические проекты, обучаться и обмениваться опытом, эффективно продвигать технические и креативные идеи для малого и среднего инновационного бизнеса.

Специфика лаборатории, построенной на модели Fab Lab, соотнесена с основными направлениями научно-технической деятельности колледжа:

1) Исследования.
Fab Lab - идеальная площадка для реализации различных исследовательских проектов в колледже. Исследовательская деятельность является неотъемлемой частью учебного плана, поэтому колледж крайне заинтересован в лабораториях и площадках, где студенты и преподаватели могут выполнять курсовые, дипломные, диссертационные работы, а также иметь возможность при желании сделать прототипы изделий для дальнейшей коммерциализации.

2) Образование.
Данное функциональное направление тесно связано с предыдущим. Fab Lab является площадкой, в рамках которой студенты технических специальностей, не покидая стен колледжа, могут получить практические навыки работы с самым современным цифровым производственным оборудованием и программным обеспечением. Обучение осуществляется как в рамках изучения отдельных специальных дисциплин в соответствии с ФГОС третьего поколения, так и в реализации различных дополнительных элективных курсов, которые направлены на:

• • • развитие интеллектуальных и творческих способностей обучающихся, их абстрактного, логического, пространственного и инженерного мышления;
    • освоение общего и особенного в графических методах отображения и чтения информации о трехмерных объектах;
    • овладение компьютерной технологией для получения графического изображения;
    • формирование навыков проектирования и моделирования в программной среде;
    • совершенствование информационной и художественной культуры обучающихся.

Fab Lab может также стать современным аналогом «кружков технического творчества» для подростков, развивающим техническое мышление и интерес к инженерной деятельности. Возраст, когда формируется устойчивый интерес к профессиональной деятельности – 10-15 лет.

Проблема снижения популярности технических специальностей у молодёжи актуальна сейчас во всём мире и необходимость привлечения подростков к конструированию, проектированию и созданию различных предметов, приборов и машин своими руками осознаётся сегодня повсеместно. Fab Lab предоставляет возможность заниматься творчеством в благоприятных условиях, изучать на практике работу современных производственных станков с цифровым программным обеспечением, что особенно важно для молодого «цифрового» поколения, для которого компьютер и интернет – основной канал общения и стимул для творчества.

3) Решение локальных региональных проблем.
Опыт, накопленный Fab Lab, показывает, что решение локальных проблем при определённых условиях может лечь в основу и развитию коммерческой деятельности лаборатории в колледже.

4) Удовлетворение потребностей творческого сообщества.
Рассчитанные именно на художественное сообщество Fab Lab реализуются там, где высокая концентрация специалистов в области искусства. В Fab Lab могут быть приглашаны художники на длительный срок, в течение которого за определённую плату они получают неограниченный доступ к оборудованию Fab Lab и консультациям сотрудников, что значительно расширяет возможности для реализации их арт-проектов.

5) Удовлетворение потребностей технологического сообщества (изобретателей, учёных, предпринимателей).
Лаборатория Fab Lab развивает инженерное мышление и популяризируют техническое творчество, создает в колледже условия и среду для развития будущих высококлассных инженеров, изобретателей и инновационных предпринимателей. Fab Lab может оказывать различные услуги уже существующим технологическим компаниям Ноябрьска и региона.

Эти услуги связанны, как с предоставлением оборудования и площадок для изготовления функциональных прототипов изделий, так и с консультированием по вопросам использования оборудования и программного обеспечения.

Кроме того, частные инновационные компании и их сотрудники могут стать основным потребителем образовательных услуг, предоставляемых Fab Lab.

Лаборатория Fab Lab создается на базе ГБОУ СПО «Ноябрьский колледж профессиональных и информационных технологий» ЯНАО, в которую будет иметь доступ любой студент или сотрудник колледжа, а также учащиеся школ г.Ноябрьска. Соответственно, деятельность Fab Lab имеет преимущественно образовательную, некоммерческую, направленность.

В связи с этим самоокупаемость Fab Lab является на данный момент скорее исключением, чем правилом. Однако в силу больших возможностей оборудования Fab Lab может использоваться как стартовая и/или учебно-производственная площадка для инновационных коммерческих проектов.

Можно выделить следующие источники финансирования Fab Lab:

• • • колледж, на базе которого организован Fab Lab. Для колледжа организация Fab Lab крайне выгодна, т.к. это позволяет привлекать абитуриентов и повышать свой престиж за счет достижений Fab Lab;
    • заказы от частных лиц;
    • заказы от студентов (например, выполнение макета для курсового/дипломного проекта на 3D принтере);
    • заказы малых фирм, не имеющих возможности использования производственных мощностей заводов и крупных центров прототипирования;
    • заказы от промышленности по НИР и/или НИОКР;
    • предоставление времени работы на оборудовании частным лицам и фирмам;
    • платные образовательные услуги (подготовка тренеров для других Fab Lab), организация мастер-классов, стажировок, обучение работе на оборудовании, программы для детей;
    • гранты;
    • частные спонсоры.

Лаборатория цифрового прототипирования и производства планирует предлагать своим пользователям следующие современные технологии:

• • • трёхмерное моделирование – создание 3D-файлов с помощью современных графических и технических программных решений;
    • 3D–прототипирование (Rapid Prototyping-RP) – прогрессивная технология, позволяющая в сравнительно короткие сроки изготовить объемную модель, макет, образец или малую серию какого-либо изделия на основе 3D-файлов. В лаборатории будет использоваться технология склеивания порошков (binding powder by adhesives). В качестве материала для модели используются крахмально-целлюлозный порошок и жидкий клей на водяной основе, связывающий частицы порошка. Для увеличения прочности прототипа пустоты заполняют жидким воском. Уникальность данной технологии - возможность создавать цветные 3D-объекты произвольной формы;
    • 3D–сканирование – получение точного объемного изображения реального объекта на компьютере;
    • технология литья под вакуумом в силиконовые формы - способ производства пластиковых прототипов, при котором не требуется применение дорогостоящей стальной оснастки;
    • изготовление полимерных прототипов изделий - быстрое производство образцов и изготовление малых партий изделий;
    • прототипирование методом объемного фрезерования на станках с ЧПУ из композитных и полимерных материалов, различных металлов;
    • лазерная резка и гравирование материалов широкого спектра;
    • лего-конструирование и создание робототехники;
    • цветная печать.

По мере развития список может быть расширен, например, такими технологиями, как: 3D–прототипирование по технологии струйного моделирования; токарные и обрабатывающие технологии с применением ЧПУ; технологии монтажа, подгонки, контроля и ремонта сложных пресс-форм (со сменными вставками, формообразующими) с использованием пресса для испытаний и сборки пресс-форм для изготовления образцов изделий; технологии проектирования и изготовления пресс-форм для выпуска опытных партий; технологии измерения и контроля пресс-форм и изделий и др.

Оборудование

Оборудование, входящее в базовый комплект лабораторий Fab Lab (список оборудования адаптирован для России):

Мощный трёхосевой фрезерный станок с большим рабочем полем позволяющий осуществлять раскрой и фрезеровку широкого спектра материалов: дерево и древесные плиты, листовые пластики и композиты.
Пример: Фрезерно-гравировальный станок FlexiCAM S2 1525
Страна-производитель: Россия/Германия
Стоимость: 2 036 250,00 рублей.

Устройство лазерной резки (лазер, мощностью 35-60 Вт) позволяющее наносить изображения на поверхности и осуществлять раскрой материалов широкого спектра, прежде
всего фанеры и акрилового стекла.
Пример: Лазерный гравер GCC Spirit LS 40
Страна-производитель: Тайвань
Стоимость: 904 500,00 рублей

Режущий плоттер для гибких материалов. Работает с широким спектром материалов – виниловая и светоотражающая пленка, пескоструйные пленки и материалы для термопереноса, - шириной от 70 до 700 мм, как листовых, так и рулонных.
Пример: Режущий плоттер Roland CAMM-1 Servo GX-24
Страна-производитель: Япония
Стоимость: 105 750,00 рублей

Настольная гравировально-фрезерная машина высокой точности в Fab Lab применяется в основном для создания прототипов, мастер-моделей и готовых изделий из пластиков, воска, дерева и т.д, при работе без поворотной оси позволяет выполнять гравировку штампов, клише, небольших литьевых и пресс-форм на таких цветных металлах, как латунь, магний, алюминий, медь и т.д.
Пример: фрезерно-гравировальный станок компании Roland MDX-40A (в комплекте со сканирующим узлом).
Страна-производитель: Япония
Стоимость: 380 000,00 рублей

Устройство быстрого трёхмерного прототипирования (трёхмерный принтер)- это ключевое устройство трёхмерного прототипирования, без которого не обходится ни одна лаборатория Fab Lab. 3D принтер не требует совместимости с ПО Fab Modules. Любое современное устройство быстрого 3D-прототипирования использует универсальный входной формат .STL, экспорт в который поддерживают все современные CAD системы, как коммерческие, так и open-source (открытое ПО).
Пример: 3D принтер CubeX
Страна-производитель: Япония
Стоимость: 130 000,00 рублей

Cканер для создания трехмерных моделей объектов. Данное оборудование используется в самых разных сферах, начиная от презентаций и заканчивая видеороликами. Сканироваться могут предметы разных размеров и форм.
Пример: Сканер 3D Go!SCAN-3D (GOSCAN)
Страна-производитель: Япония
Стоимость: 988 686,00 рублей