Kanne
Koolis paluti meil teadmiste kinnistamiseks lahendada palju sarnaseid näiteid. Olime kogu aeg nördinud: mis siin väärtuslikku on? Asendage valemis kaks või kolm väärtust ja saate vastuse. Kus on siin mõttelend? Tegelikkus osutus koolist karmimaks.
Nüüd töötan IT-analüütikuna. Enne IT-valdkonnaga liitumist töötasin kütteinsenerina, CNC programmeerijana ning osalesin uurimisprojektides.
Omast kogemusest olen veendunud, et insenerid ja teadlased kulutavad 95% oma tööajast sellistele “sama tüüpi” tegevustele. Arvutage võrrandeid, kontrollige, salvestage tulemusi, kopeerige spetsifikatsioonid. Projekt projekti järel, eksperiment katse järel, päev päeva järel.
Siin on paar näidet minu varasemast tööst.
Kuni 2019. aastani tegin termovaakumvormimise makette. Kui selline mudel on kaetud kuumutatud plastikuga, saame toote, mis kordab täpselt selle mudeli geomeetriat. Tehnoloogia kirjeldus .
Modellide tootmistsükkel nõuab tervet komplekti väga spetsiifilisi rakendusi:
- Autodesk Inventor 3D-modelleerimiseks;
- Excel tooriku mõõtmete üleslaadimiseks;
- Excel paigutuse maksumuse arvutamiseks;
- HSM moodul CNC juhtimisprogrammi loomiseks;
- Arvuti failisüsteem programmifailide haldamiseks;
- Mach3 keskkond CNC masina juhtimiseks.
Andmed tuli käsitsi keskkonnast keskkonda üle kanda ning need hõlmasid terveid tabeleid ja väärtuste massiive. Protsess on aeglane ja sageli tuleb ette vigu.
Enne seda osalesin valgusjuhtide väljatöötamises ja tootmises (). Seal tehti palju uurimistööd, projekteerimist ja arvutusi: spetsialiseeritud keskkonnad soojus- ja valgusarvutusteks (Ansys, Dialux), pluss tasuvusarvutused, pluss Autocad ja Inventor mudelite ja jooniste jaoks. Ja siin samad raskused: ühe rakenduse arvutustulemus tuleb järgmiseks arvutuseks lohistada teise rakendusse. Ja nii mitu korda optimaalset lahendust otsides.
Inseneri ja teadlase aeg on väga väärtuslik aeg. Palgast me siin ei räägi. Inseneri arvutuste taga on suur projekt koos meeskonnaga. Teadlase uurimistöö taga on terve tööstuse perspektiiv. Kuid sageli kannab kõrgelt kvalifitseeritud spetsialist “rumal” väärtusi ühest programmist teise selle asemel, et kontseptsioone välja töötada, modelleerida, tulemusi tõlgendada, kolleegidega arutada ja ajurünnakuid teha.
Kaasaegse ärikeskkonna tunnus on kiirus. Turg surub pidevalt peale. 2014. aastal kulus küljenduse tegemiseks 2-3 nädalat. 2018. aastal oli see kolm päeva ja see tundus juba liiga pikk. Nüüd peab projekteerija tootma mitu lahendusvarianti sama ajaga, mis varem oli määratud ainult ühele variandile.
Ja veel üks punkt – investeeringud ja riskid. Projekti “haaramiseks” peab ettevõte enne kliendiga lepingu sõlmimist investeerima ~6% selle projekti maksumusest ideearendusse. Need fondid lähevad:
- uurimistöö jaoks;
- ideekavand;
- tööjõukulude hindamine;
- eskiiside koostamine jne.
Ettevõte võtab need oma taskust välja, see on tema enda risk. Kontseptsioonile tähelepanu pööramine nõuab spetsialistide aega ja nad on hõivatud rutiiniga.
Pärast IT-ettevõttes töötamise tööriistadega tutvumist tekkis huvi, millised äriprotsesside automatiseerimise praktikad võiksid inseneridele kasulikud olla. Seega on ettevõtted rutiini vastu võitlemiseks pikka aega kasutanud robotprotsesside automatiseerimist (RPA).
RPA tootjad väidavad sellise automatiseerimistööriista järgmisi eeliseid:
- mitmekülgsus (robot on võimeline töötama mis tahes rakendusega, mis tahes andmeallikaga);
- õppimise lihtsus (ei nõuta sügavaid programmeerimis- ja halduspädevusi);
- arenduskiirus (valmis algoritm võtab vähem aega kui traditsiooniline programmeerimine);
- töötaja tegelik vabastamine rutiinsetest toimingutest.
Nende kriteeriumide alusel kontrollime, milline on RPA kasutamise mõju insenertehnilistes/teaduslikes arvutustes.
Näite kirjeldus
Vaatame lihtsat näidet. Olemas konsooltala koos koormaga.
Vaatame seda probleemi inseneri ja teadlase positsioonilt.
"Inseneri" korpus: on 2 m pikkune konsoolpruss, mis peab kandma 500 kg raskust koormat 3-kordse ohutusvaruga. Tala on valmistatud ristkülikukujulisest torust. Tala sektsioon on vaja valida vastavalt GOST-i kataloogile.
Juhtum "teadlane": saate teada, kuidas koormuse mass, tala ristlõige ja pikkus mõjutavad selle tala kandevõimet. Tuletage regressioonivõrrand.
Mõlemal juhul võetakse arvesse raskusjõudu, mis mõjub talale proportsionaalselt tala massiga.
Uurime üksikasjalikult esimest juhtumit - "insener". "Teadlase" juhtumit rakendatakse sarnaselt.
Tehniliselt on meie näide väga lihtne. Ja ainespetsialist oskab selle lihtsalt kalkulaatoriga välja arvutada. Meil on veel üks eesmärk: näidata, kuidas saab RPA lahendus aidata, kui ülesanne muutub suuremahuliseks.
Lihtsustustes märgime ka: toru ristlõige on ideaalne ristkülik, ilma nurkade ümardamiseta, ilma keevisõmbluseta.
Inseneri ülesanne
"Inseneri" juhtumi üldine skeem on järgmine:
- Exceli lehel on meil tabel torude valikuga vastavalt GOST-ile.
- Selle tabeli iga kirje jaoks peame koostama Autodesk Inventoris 3D-mudeli.
- Seejärel teostame Inventor Stress Analyzes keskkonnas tugevusarvutuse ja laeme arvutustulemuse html-i.
- Saadud failist leiame väärtuse “Maksimaalne von Misesi stress”.
- Peatame arvutuse, kui ohutustegur (materjali voolavuspiiri ja maksimaalse von Misesi pinge suhe) on väiksem kui 3.
Usume, et sobiva ristlõikega tala annab 3-kordse ohutusvaru ja on muude võimaluste hulgas minimaalne.
Kokku töötab spetsialist meie ülesandes 3 rakendusega (vt ülaltoodud diagrammi). Reaalses olukorras võib taotluste arv olla veelgi suurem.
GOST 8645-68 “Ristkülikukujulised terastorud” sisaldab 300 kirjet. Demoülesandes lühendame nimekirja: võtame igast suurusperest ühe kauba. Kokku on 19 plaati, millest tuleb üks välja valida.
Inventori modelleerimiskeskkond, milles me mudeli ehitame ja tugevusarvutusi teeme, sisaldab valmismaterjalide raamatukogu. Võtame kiirmaterjali sellest raamatukogust:
Materjal - teras
Tihedus 7,85 g/cu. cm;
voolavuspiir 207 MPa;
Tõmbetugevus 345 MPa;
Youngi moodul 210 GPa;
Nihkemoodul 80,7692 GPa.
Selline näeb välja koormatud tala kolmemõõtmeline mudel:
Ja siin on tugevusarvutuse tulemus. Süsteem toonib valgusvihu haavatavad kohad punaseks. Need on kohad, kus pinge on kõige suurem. Vasakpoolne skaala näitab maksimaalse pinge väärtust tala materjalis.
Nüüd paneme osa tööst üle robotile
Tööskeem muutub järgmiselt:
Roboti paneme kokku Automation Anywhere Community Edition (edaspidi AA) keskkonnas. Käime hindamiskriteeriumid üle ja kirjeldame subjektiivseid muljeid.
mitmekülgsus
RPA lahendused (eriti kommertslahendused) on visalt positsioneeritud äriprotsesside automatiseerimise ja kontoritöötajate töö automatiseerimise vahendina. Näited ja koolituskursused hõlmavad suhtlemist ERP-i, ECM-i ja veebiga. Kõik on väga "kontorilaadne".
Alguses kahtlesime, kas AA suudab meie Autodesk Inventori liidest ja andmeid üles võtta. Kuid kõik toimis tõesti: iga element, iga juhtelement oli määratletud ja salvestatud. Isegi parameetritabelitega teenindusvormides pääses robot soovitud lahtrisse lihtsalt hiirega osutades.
Edasi oli katsetus koos jõuarvutusstuudio käivitamisega. Ja pole ka probleemi. Selles etapis pidime hoolikalt töötama toimingute vaheliste pausidega, kui süsteem ootab arvutuse lõpetamist.
Saadud andmete otsimine veebist ja Excelisse sisestamine sujus sujuvalt.
Selle ülesande raames sai kinnitust mitmekülgsus. Teiste RPA tarnijate kirjelduste põhjal otsustades on mitmekülgsus selle tarkvarakategooria puhul tõesti ühine omadus.
Lihtne õppida
Omandamiseks kulus mitu õhtut: kursused, koolitusnäited - kõik on olemas. Paljud RPA müüjad pakuvad tasuta koolitust. Ainus takistus: keskkonnaliides ja AA kursused on ainult inglise keeles.
Arengu kiirus
Töötasime välja ja silusime õhtul "inseneri probleemi" algoritmi. Toimingute jada lõpetati ainult 44 juhisega. Allpool on fragment valmis robotiga liidesest Automation Anywhere. Madala koodi/koodita kontseptsioon – polnud vaja programmeerida: kasutasime operatsioonide salvestajaid või drug’n’drop käsuteegist. Seejärel konfigureerige atribuutide aknas parameetrid.
Vabanemine rutiinist
Robot kulutab ühe rekordi töötlemiseks 1 minut 20 sekundit. Umbes sama palju aega kulutasime ühe plaadi töötlemisele ilma robotita.
Kui me räägime kümnetest ja sadadest plaatidest, siis inimene paratamatult väsib ja hakkab hajuma. Spetsialist võib ootamatult olla hõivatud mõne muu ülesandega. Inimese puhul ei tööta osa vormist "Kui ülesanne võtab A minutit, siis N sellist ülesannet saab täita A * N minutiga" - see võtab alati rohkem aega.
Meie näites sorteerib robot kirjed järjestikku, alustades suurimatest osadest. Suurtel massiividel on see aeglane meetod. Kiirendamiseks saate rakendada järjestikuseid lähendusi, näiteks Newtoni meetodit või pooljaotust.
Arvutuse tulemus:
Tabel 1. Tala sektsiooni valimise tulemus
Teadlase ülesanne
Teadlase ülesandeks on teha mitmeid arvulisi katseid, et selgitada välja seadus, mille järgi tala kandevõime muutub sõltuvalt selle ristlõikest, pikkusest ja koormuse massist. Leitud seadus sõnastatakse regressioonivõrrandi kujul.
Et regressioonivõrrand oleks täpne, peab teadlane töötlema suure hulga andmeid.
Meie näite jaoks eraldatakse sisendmuutujate massiiv:
- toru profiili kõrgus;
- laius;
- seina paksus;
- tala pikkus;
- koorma kaal.
Kui me peame arvutama iga muutuja vähemalt 3 väärtuse jaoks, siis kokku on see 243 kordust. Ühe iteratsiooni kaheminutilise kestusega on koguaeg 8 tundi - terve tööpäev! Täielikumaks uuringuks peaksime võtma mitte 3 väärtust, vaid 10 või rohkem.
Uuringu käigus selgub kindlasti, et mudelisse on vaja lisada täiendavaid tegureid. Näiteks "sõita" erinevat klassi terast. Arvutuste maht suureneb kümneid ja sadu kordi.
Reaalse ülesande täitmisel suudab robot teadlase mitmeks päevaks vabastada, mida spetsialist kasutab publikatsiooni koostamiseks ja see on teadlase tegevuse peamine näitaja.
Kokkuvõte
Inseneri "toode" on tõeliselt töötav seade, disain. Arvutuste robotiseerimine vähendab riske, mis tulenevad projekti sügavamast arengust (rohkem arvutusi, rohkem režiime, rohkem võimalusi).
Teadlase "toode" on võrrand, muster või muu kompaktne kirjeldus. Ja mida täpsem see on, seda rohkem andmeid analüüsi kaasatakse. RPA lahendus aitab genereerida mudelitele infot "toitu".
Üldistame oma näidet.
Arvutusmudeli rolliks võib olla mis tahes mudel: sillamudel, mootorimudel, küttesüsteemi mudel. Spetsialist on kohustatud tagama, et kõik mudeli komponendid oleksid üksteisega korrektses interaktsioonis ja et mudel pakuks "väljaspool" võtmeparameetrite-muutujate komplekti.
Arvutuskeskkonna rolli täidavad kõik rakendused, mida spetsialist oma töös kasutab. Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad. Või midagi majasiseselt välja töötatud, näiteks tootmistehase ventilaatorite valimise programm (vt Systemairi seadmete valikuprogramme).
Andmeallikana käsitleme veebisaiti, andmebaasi, Exceli lehte ja txt-faili.
Töö lõpptulemus - aruanne - on Wordi dokument automaatselt genereeritud tekstiga, Exceli diagramm, ekraanipiltide komplekt või e-posti uudiskiri.
RPA on rakendatav kõikjal, kus insenerianalüüs on rakendatav. Siin on mõned valdkonnad.
- tugevusarvutused ja deformatsioon;
- hüdro- ja gaasidünaamika;
- soojusvahetus;
- elektromagnetism;
- interdistsiplinaarne analüüs;
- generatiivne disain;
- CNC juhtimisprogrammid (näiteks pesastamine);
- meditsiinilised ja bioloogilised uuringud;
- tagasisidega või mittestatsionaarsete süsteemide arvutustes (kui lõpptulemus tuleb lähteandmetesse üle kanda ja arvutust korrata).
Tänapäeval kasutatakse RPA lahendusi äritegevuses aktiivselt protsesside automatiseerimiseks ja andmetega töötamiseks. Kontoritöötaja, inseneri ja teadlase rutiinil on palju ühist. Oleme näidanud, et robotid on kasulikud inseneriteaduses ja teaduses.
Võtame muljed kokku.
- Mitmekülgsus – jah, RPA on universaalne tööriist.
- Lihtne õppida – jah, lihtne ja ligipääsetav, aga vaja on keelt.
- Arengukiirus – jah, algoritm komplekteeritakse kiiresti, eriti kui sa saad salvestitega töötamise selgeks.
- Enda vabastamine rutiinist – jah, see võib suuremahuliste ülesannete puhul tõesti kasu tuua.
Allikas: www.habr.com