Организация дипломного проектирования

Дипломное проектирование начинается с согласования и утверждения задания[10] на ВКР и выхода приказа о допуске студентов к дипломному проектированию. Задание на проектирование для студентов очной формы обучения формируется по результатам производственной и преддипломной практик (см. п. 1) на выпускающей кафедре «Проблемы управления», либо на предприятии, где будущий выпускник выбрал работу по окончании вуза. Для студентов очно-заочной формы обучения тема дипломного проекта формируется в течение 11 семестра (для студентов сокращенной формы обучения — 9 семестра) с учетом характера их производственной деятельности.

Руководителем дипломного проекта (ВКР) назначается преподаватель, как правило, из числа ведущих профессоров или доцентов кафедры, выполнявший обязанности руководителя преддипломной практики студента.

Для консультирования студента по вопросам, связанным с выполнением им задания по специальной части проекта, решением зав. кафедрой дополнительно может назначаться консультант. К работе со студентами в качестве консультантов могут привлекаться специалисты соответствующего профиля из других подразделений университета и из внешних организаций (в том числе и с предприятия, на котором студент планирует работать по окончании обучения и в интересах которого выполняется дипломный проект).

Консультирование студентов по разделам диплома, относящимся к экономике производства и охране труда, осуществляют консультанты от соответствующих кафедр. Они выдают задание по указанным разделам, проверяют содержание и качество их написания и ставят подписи на титульном листе проекта.

Для контроля соответствия материалов проектов (работ) требованиям государственных стандартов назначается нормоконтролер. По решению зав. кафедрой его основные функции может выполнять руководитель дипломного проекта.

Работу над дипломным проектом студент обязан осуществлять в соответствии с графиком, установленным в задании на дипломное проектирование. График отражает планируемые и действительные сроки завершения этапов работы, соответствующих заданию. При невыполнении графика без уважительной причины студент может быть отстранен от работы над проектом. Это решение может быть принято ректором университета по представлению заведующего кафедрой.

На 25 неделе 11 семестра студент предъявляет законченный дипломный проект на рассмотрение комиссии, созданной распоряжением заведующего кафедрой. Комиссия по итогам рассмотрения дипломных проектов или работ и представленных в них результатов, подготавливает заключение о целесообразности их использования в учебном процессе и (или) в НИР, проводимых на кафедре. Комиссия имеет право представить соответствующее заключение в ГАК.

Проект, подписанный студентом, консультантами и руководителем, не позднее, чем за пять дней до назначенного срока защиты на ГАК, передается рецензенту. Отзыв (рецензия) на проект составляется в соответствии с Памяткой рецензенту (см. Приложение С) и заверяется печатью. После получения рецензии проект передается заведующему кафедрой на утверждение. Утверждение является допуском студента к защите проекта в соответствии с графиком защит. Запись на защиту производится у секретаря кафедры за неделю до начала работы ГАК.

Перед защитой в тех случаях, когда по данным руководителя дипломный проект в законченном виде не соответствует заданию, распоряжением заведующего кафедрой проект может быть рассмотрен специальной комиссией из преподавателей и научных сотрудников кафедры. В этом случае при несоответствии результатов проектирования требованиям ГОС комиссия может рекомендовать заведующему принять решение о не допуске автора проекта к защите на заседании ГАК.

Допущенный к защите автор ВКР в ходе короткого выступления (7–10 мин) знакомит членов ГАК с содержанием проекта и, главное, с основными результатами, полученными в ходе дипломного проектирования. По окончании доклада студент отвечает на вопросы, задаваемые ему членами ГАК, а также на замечания, сделанные рецензентом и руководителем дипломного проектирования (соответственно в рецензии и в отзыве).

После защиты на закрытом заседании ГАК принимается решение об оценке дипломного проекта и возможности присвоения студенту квалификации инженер.

Задание на дипломное проектирование

Основным документом, которым должен руководствоваться студент в ходе работы над ВКР и который в значительной мере определяет ее содержание, является Задание на дипломное проектирование, поэтому к его составлению он должен отнестись наиболее ответственно.

Пример оформленного задания приведен в Приложении В. Оно содержит следующие основные разделы:

— тема дипломного проекта;

— исходные данные к проекту;

— перечень вопросов, подлежащих разработке в специальной части проекта;

— задание по организационно-экономической части проекта;

— задание по экологии и безопасности жизнедеятельности;

— перечень графических материалов;

— календарный график работы над дипломным проектом.

Задание в целом или его часть не могут быть изменены после утверждения задания приказом Ректора.

2.3.1 Тематика дипломных проектов. По результатам производственного обучения и с учетом интересов студентов, опыта и характера их практической деятельности за годы обучения, определяется академический или профессиональный профиль его выпускной квалификационной работы. При этом устанавливается связь темы ВКР или с проектно-конструкторской, или производственно-технологической, или научной, или организационно-управленческой видами деятельности (см. п. 2.1).

Ниже даны примеры тем дипломных проектов по специальности «Роботы и робототехнические системы»:

— разработка конструкции манипуляционного (транспортного) робота робототехнического комплекса;

— разработка и исследование математической модели робота (робототехнического комплекса, отдельных подсистем роботов);

— разработка и исследование привода робота;

— разработка и исследование системы приводов роботов (системы очувствления робота, системы управления роботом или робототехническим комплексом, …);

— разработка и исследование алгоритмов управления роботов на тактическом (стратегическом, приводном) уровне, их программная реализация;

— разработка алгоритмов управления роботом (-ми) с контуром адаптации (с использованием современных информационных технологий, в том числе технологий искусственного интеллекта);

— разработка структурной и функциональной схем аппаратных средств систем управления роботов;

— разработка конструкции системы управления роботом (цифрового следящего привода СУ, других подсистем СУ роботом);

— моделирование роботов, робототехнических комплексов и элементов гибких производственных систем (ГПС);

— разработка лабораторного стенда для изучения принципов работы и функционирования цифрового следящего привода (системы технического зрения РТК, инерциальной системы ориентации мобильного робота и т. п.);

— разработка симуляторов лабораторного стенда, роботов, робототехнических комплексов и элементов ГПС.

К проектам по специальности могут относиться проекты, выполненные по теме, охватывающей как проблемы робототехники и информационных технологий, так и технологий обучения. Например, «Специализированная система дистанционного обучения (СДО) информационно-образовательной среды по направлению «Мехатроника и робототехника».

В число тем дипломных проектов, соответствующих квалификации инженера по специальности «Мехатроника», могут входить следующие:

— разработка и исследование математических моделей и (или) программного обеспечения основных подсистем мехатронной системы;

— разработка и исследование аппаратных средства основных подсистем мехатронной системы;

— разработка и исследование алгоритмов управления мехатронных систем (для различных уровней управления), их программная реализация;

— разработка подсистемы очувствления мехатронных систем и (или) их элементов, а также средств обработки информации от этих устройств;

— разработка алгоритма управления мехатронными системами с контуром адаптации;

— разработка и исследование принципов построения мехатронных систем и элементов различного назначения с использованием современных информационных технологий, в том числе технологий искусственного интеллекта.

В случае производственной необходимости, по согласованию с заведующим кафедрой, тема может быть сформулирована как комплексная, а ее разработка может быть поручена группе студентов. В этом случае руководителю комплексного проекта следует четко определить задачи, который каждый из выпускников решает самостоятельно, и задачи, требующие их совместной работы.

В комплексной ВКР, посвященной, например, разработке, исследованию, выбору и обоснованию робота, должны решаться следующие основные задачи:

— определение размеров, формы рабочей зоны и кинематической схемы манипулятора (-ов);

— расчет характеристик и выбор типа робота (-ов);

— разработка циклограммы и определение законов движения звеньев манипулятора;

— разработка и исследование математической модели манипулятора (-ов);

— выбор привода (-ов) с использованием результатов энергетического расчета;

— построение функциональной схемы исполнительной системы робота (-ов);

— расчет и выбор элементов исполнительной системы;

— разработка и исследование математической модели робота (-ов);

— синтез систем управления исполнительными органами робота (-ов), проектирование управляющего программного обеспечения;

— исследование внешней среды и пространства состояния для определения роботу (-ам) манипуляционных задач;

— выбор и исследование датчиков и преобразующих устройств информационно-измерительной системы робота (-ов);

— алгоритмы первичной обработки сигналов датчиков и их реализация для решения задач управления робота (-в);

— разработка алгоритмов распознавания образов, принятие решений, планирование поведения и другие вопросы;

— выбор и обоснование каналов связи робота (-ов);

— разработка метода передачи и отображение информации в системе связи робота (-ов);

— расчет и проектирование устройств передачи и отображения информации;

— разработка алгоритмов и программ функционирования робота (-ов), например интерфейса оператора для эффективного использования основной системы;

— анализ точности работы исполнительной системы робота (-ов);

— анализ точности работы информационно-измерительной системы робота (-ов).

В случае комплексной темы ВКР для каждого из студентов указываются свои задачи (см. п. 2.3.3) и исходные данные для их решения (см. п. 2.3.2).

В заключение данного параграфа отметим, что тема и задания могут отличаться от заданий или тем, приведенных выше. Но главное, чтобы при выборе темы выпускник и руководитель учли следующие требования:

— тема должна быть актуальной и иметь практическую ценность для предприятия или кафедры, где выполняется работа;

— в ходе выполнения задания на дипломное проектирование студент должен имеет возможность подтвердить свою квалификацию в областях своей профессиональной деятельности (см. п. 2.1);

— желательно, чтобы тема дипломного проекта являлась продолжением экспериментальной или исследовательской работы, начатой за время производственного обучения на пятом курсе, и в то же время соответствовала характеру будущей работы студента;

— при проведении расчетов имоделирования задание по теме должно предусматривать использование современной вычислительной техники и инструментальных программных средств, а при разработке конструкции роботов и мехатронных узлов, аппаратных средств их систем управления — использование современных технологий проектирования и элементной базы.

2.3.2 Исходные данные к проекту. В этом пункте задания приводятся данные, конкретизирующие тему ВКР студента.

Например, студенту предложена тема дипломного проекта: «Разработка конструкции малогабаритного мобильного робота повышенной проходимости». В качестве исходных данных к проекту ему могут быть указаны: максимальные габаритные размеры мобильного робота и его вес; время и скорость его перемещения по горизонтальной поверхности; высота препятствий, которые он должен преодолевать; должен робот являться гусеничным или колесным, а также тип двигателей, используемых в его приводах.

В разделе 2 задания на дипломное проектирование (см. Приложение В) фактически указываются основные требования к объекту проектирования (размеры, вес устройства, его климатическое исполнение, типы использованных компонентов, …) или к используемым студентом методам решения поставленных задач (например, математический аппарат, который студент должен использовать при составлении модели исследуемого объекта). Здесь могут быть указаны и другие данные (ограничения, требования), которые студент обязан учесть в ходе дипломного проектирования.

Если какие-либо данные не указаны в Исходных данных к проекту, студент волен (возможно, по согласованию с консультантом) задаться ими самостоятельно, исходя из собственного опыты или из выполненного им анализа аналогов.

Если в ходе работы над дипломным проектом студент убеждается, что в силу каких-либо обстоятельств невозможно выполнение сформулированных в этом разделе требований, он должен проинформировать об этом своего руководителя, а затем в пояснительной записке обосновать причину невозможности выполнения заданных требований.

Например, применительно к приведенной выше теме дипломного проекта, в исходных данных к проекту может быть дополнительно оговорена емкость аккумуляторных батарей мобильного робота, которая не позволит (при соблюдении других требований: массы робота, скорости его движении и т. п.) ему передвигаться по пересеченной местности заданное время. В этом случае в пояснительной записке студент должен привести пример энергетического расчета, в ходе которого доказывается противоречивость исходных данных и определяется необходимая емкость батарей.

В том случае, если группе студентов сформулирована одна комплексная тема дипломного проекта, то тема проекта у всех одинакова, но содержание раздела «Исходные данные» и последующих разделов задания — у каждого из студентов свои.

Например, группа из трех студентов работает совместно над созданием учебного мобильного робота. При этом первый студент занимается разработкой кинематической схемы и конструкции робота, второй — аппаратными средствами системы управления, а третий — алгоритмическим и программным обеспечением системы управления. В разделе «Исходные данные» для первого студента будут перечислены требования к конструкции робота (габаритные размеры, вес, используемые материалы и т. п.), для второго — тип микроконтроллера системы управления и требования к ней, а для третьего — требования к алгоритмам управления роботом, используемому системному программному обеспечению и пр.

2.3.3. Перечень вопросов, подлежащих разработке в специальной части проекта. Содержание специальной части проекта существенно зависит от темы дипломного проекта и исходных данных к нему (см. пп. 2.3.1, 2.3.2).

Так, если тема дипломного проекта связана с разработкой аппаратных средств (например, контроллера цифрового следящего привода), то содержание этого раздела может быть следующим: «Введение. Обзор аппаратных средств и микроконтроллеров для цифровых следящих приводов. Постановка задачи. Структурная схема контроллера ЦСП. Функциональная схема контроллера ЦСП. Электрическая принципиальная схема контроллера ЦСП и ее расчет. Конструкция контроллера ЦСП. Экспериментальные исследования. Список используемой литературы. Заключение».

Если тема дипломного проекта связана с разработкой математической модели (например, модели управляемого движения малогабаритного мобильного робота), то перечень вопросов, подлежащих разработке в специальной части дипломного проекта, может быть следующим: «Введение. Обзор методов математического моделирования сложных механических систем. Анализ особенностей конструкции мобильного робота как объекта моделирования. Постановка задачи. Кинематическая схема мобильного робота, прямая и обратная задачи кинематики. Модель управляемого движения мобильного робота при его движении по прямолинейной траектории и по дуге окружности. Программная реализация управляемого движения. Сравнение результатов математического моделирования с результатами экспериментальных исследований мобильного робота. Список используемой литературы. Заключение».

Если дипломный проект посвящен разработке алгоритмического и программного обеспечения (например, микропроцессорной системы управления (МПСУ), реализующей контурное управление роботом), то содержанием раздела может быть следующее: «Введение. Обзор методов управления роботами и анализ задач контурного управления. Анализ ресурсов МПСУ и обоснование выбора системного программного обеспечения. Постановка задачи. Алгоритмы контурного управления роботом. Структурная схема программного обеспечения МПСУ. Руководство программиста. Руководство пользователя. Тест, результаты вычислительных экспериментов и теоретических исследований или имитационного моделирования. Список использованной литературы. Заключение».

Подчеркнем одно важное обстоятельство: вопросы, указанные в Перечне, должны быть рассмотрены студентом в ходе работы над ВКР в обязательном порядке. Студент может в пояснительной записке рассмотреть дополнительные вопросы, но не имеет права опустить рассмотрение ни одного из указанных в задании (иначе считается, что задание на дипломное проектирование полностью не выполнено, поэтому студент не может быть допущен к защите дипломного проекта).

2.3.4 Задание по организационно-экономической части проекта и задание по экологии и безопасности жизнедеятельности. Задания формулируются консультантами с соответствующих кафедр на основе Темы дипломного проекта, Исходных данных и Перечня вопросов, подлежащих разработке в специальной части дипломного проекта. Если Задание не учитывает особенностей темы дипломного проекта, то оно считается не адекватным требуемому Заданию. В этом случае оценка на защите проекта может быть снижена.