Merkintä
Koulussa meitä pyydettiin ratkaisemaan monia samanlaisia esimerkkejä tietojemme vahvistamiseksi. Meitä ärsytti koko ajan: mikä tässä on arvokasta? Korvaa kaksi tai kolme arvoa kaavaan ja saat vastauksen. Missä ajatuksen lento tässä on? Todellisuus osoittautui koulua ankarammaksi.
Nyt työskentelen IT-analyytikkona. Ennen IT-alalle tuloani työskentelin lämmitysinsinöörinä, CNC-ohjelmoijana ja osallistuin tutkimusprojekteihin.
Omasta kokemuksestani olen vakuuttunut, että insinöörit ja tiedemiehet käyttävät 95 % työajastaan tällaisiin "samantyyppisiin" toimiin. Laske yhtälöt, tarkista, tallenna tulokset, kopioi tekniset tiedot. Projekti projektin jälkeen, kokeilu kokeilun jälkeen, päivästä toiseen.
Tässä pari esimerkkiä aikaisemmasta työstäni.
Vuoteen 2019 asti tein layoutit lämpötyhjiömuovaukseen. Jos tällainen malli peitetään lämmitetyllä muovilla, saamme tuotteen, joka toistaa tarkasti tämän mallin geometrian. Tekniikan kuvaus .
Mallin tuotantosykli vaatii koko joukon erittäin erikoistuneita sovelluksia:
- Autodesk Inventor 3D-mallinnukseen;
- Excel työkappaleen mittojen lataamiseen;
- Excel asettelun kustannusten laskemiseen;
- HSM-moduuli CNC-ohjausohjelman luomiseen;
- Tietokonetiedostojärjestelmät ohjelmatiedostojen hallintaan;
- Mach3-ympäristö CNC-koneen ohjaamiseen.
Tiedot piti siirtää manuaalisesti ympäristöstä ympäristöön, ja nämä sisälsivät kokonaisia taulukoita ja arvotaulukoita. Prosessi on hidas ja virheitä tapahtuu usein.
Ennen sitä osallistuin valooppaiden kehittämiseen ja tuotantoon (). Siellä tehtiin paljon tutkimusta, suunnittelua ja laskelmia: erikoisympäristöjä lämpö- ja valaistuslaskelmille (Ansys, Dialux), kustannustehokkuuslaskelmia sekä Autocad ja Inventor malleille ja piirustuksille. Ja tässä samat vaikeudet: yhden sovelluksen laskentatulos on vedettävä toiseen sovellukseen seuraavaa laskentaa varten. Ja niin useita kertoja etsiessään optimaalista ratkaisua.
Insinöörin ja tiedemiehen aika ovat erittäin arvokasta aikaa. Emme puhu tässä palkasta. Insinöörin laskelmien takana on iso projekti tiimin kanssa. Tiedemiehen tutkimuksen takana on kokonaisen toimialan näkökulma. Mutta usein korkeasti koulutettu asiantuntija siirtää "tyhmästi" arvoja ohjelmasta toiseen sen sijaan, että hän kehittelee konsepteja, mallintaisi, tulkitsisi tuloksia, keskusteli ja ideoi kollegoiden kanssa.
Nykyaikaisen liiketoimintaympäristön tunnusmerkki on nopeus. Markkinat painostavat jatkuvasti. Vuonna 2014 mallin tekemiseen meni 2-3 viikkoa. Vuonna 2018 se oli kolme päivää, ja se tuntui jo liian pitkältä. Nyt suunnittelijan tulee tuottaa useita ratkaisuvaihtoehtoja samassa ajassa, joka aiemmin oli varattu vain yhdelle vaihtoehdolle.
Ja vielä yksi kohta – sijoitukset ja riskit. Hankkeen "kiinni" saamiseksi yrityksen on investoitava ~6 % tämän projektin kustannuksista konseptikehitykseen ennen sopimuksen tekemistä asiakkaan kanssa. Nämä varat menevät:
- tutkimusta varten;
- käsitteellinen suunnittelu;
- työvoimakustannusten arviointi;
- luonnosten valmistelu jne.
Yritys ottaa ne omasta taskustaan, se on omalla vastuullaan. Konseptiin huomioiminen vaatii asiantuntijoilta aikaa, ja he ovat kiireisiä rutiinin kanssa.
Tutustuttuani IT-alan työvälineisiin kiinnostuin siitä, mitkä liiketoimintaprosessien automatisoinnin käytännöt voisivat olla hyödyllisiä insinööreille. Yritykset ovatkin jo pitkään käyttäneet robottiprosessiautomaatiota (RPA) rutiinien torjuntaan.
RPA-valmistajat väittävät tällaisen automaatiotyökalun seuraavat edut:
- monipuolisuus (robotti pystyy työskentelemään minkä tahansa sovelluksen, minkä tahansa tietolähteen kanssa);
- oppimisen helppous (syviä ohjelmointi- ja hallintotaitoja ei vaadita);
- kehitysnopeus (valmis algoritmi vie vähemmän aikaa kuin perinteinen ohjelmointi);
- työntekijän todellista helpotusta rutiinitehtävistä.
Näiden kriteerien perusteella tarkistamme, mikä on RPA:n käytön vaikutus teknisissä/tieteellisissä laskelmissa.
Esimerkin kuvaus
Katsotaanpa yksinkertaista esimerkkiä. Siinä on ulokepalkki kuormalla.
Tarkastellaan tätä ongelmaa insinöörin ja tiedemiehen asemasta.
"Insinööri"-kotelo: siinä on 2 m pitkä ulokepalkki, jonka tulee kestää 500 kg painava kuorma 3-kertaisella turvamarginaalilla. Palkki on valmistettu suorakaiteen muotoisesta putkesta. Palkin osa on valittava GOST-luettelon mukaan.
Tapaus "tieteilijä": selvitä kuinka kuorman massa, palkin poikkileikkaus ja pituus vaikuttavat tämän palkin kantavuuteen. Johda regressioyhtälö.
Molemmissa tapauksissa huomioidaan painovoima, joka vaikuttaa palkkiin suhteessa palkin massaan.
Tutkitaan yksityiskohtaisesti ensimmäistä tapausta - "insinööri". "Tutkijan" tapaus toteutetaan samalla tavalla.
Teknisesti esimerkkimme on hyvin yksinkertainen. Ja aiheen asiantuntija pystyy laskemaan sen yksinkertaisesti laskimella. Meillä on toinenkin tavoite: näyttää kuinka RPA-ratkaisu voi auttaa, kun tehtävästä tulee laajamittainen.
Yksinkertaistuksissa huomautamme myös: putken poikkileikkaus on ihanteellinen suorakulmio ilman kulmien pyöristämistä, ottamatta huomioon hitsiä.
Insinöörin tehtävä
"Insinööri"-tapauksen yleinen kaavio on seuraava:
- Excel-arkissa meillä on taulukko, jossa on putkivalikoima GOSTin mukaan.
- Jokaista tämän taulukon merkintää varten meidän on rakennettava 3D-malli Autodesk Inventorissa.
- Sitten Inventor Stress Analyzes -ympäristössä suoritamme vahvuuslaskelman ja lataamme laskennan tuloksen html:ään.
- Löydämme arvon "Maximum von Mises stress" tuloksena olevasta tiedostosta.
- Lopetetaan laskenta, jos varmuuskerroin (materiaalin myötörajan suhde von Misesin maksimijännitykseen) on pienempi kuin 3.
Uskomme, että sopivan poikkileikkauksen omaava palkki antaa 3-kertaisen turvamarginaalin ja on minimaalinen muiden vaihtoehtojen joukossa.
Kaikkiaan tehtävässämme asiantuntija työskentelee 3 sovelluksen kanssa (katso yllä oleva kaavio). Todellisessa tilanteessa hakemusten määrä voi olla jopa suurempi.
GOST 8645-68 "Suorakulmaiset teräsputket" sisältää 300 kohtaa. Demotehtävässämme lyhennämme listaa: otamme yhden tuotteen jokaisesta kokoperheestä. Levyjä on yhteensä 19, joista sinun tulee valita yksi.
Inventor-mallinnusympäristö, jossa rakennamme mallin ja teemme lujuuslaskelmia, sisältää kirjaston valmiita materiaaleja. Otamme palkkimateriaalin tästä kirjastosta:
Materiaali - Teräs
Tiheys 7,85 g/cu. cm;
myötölujuus 207 MPa;
Vetolujuus 345 MPa;
Youngin moduuli 210 GPa;
Leikkausmoduuli 80,7692 GPa.
Tältä näyttää kuormitetun palkin kolmiulotteinen malli:
Ja tässä on lujuuslaskelman tulos. Järjestelmä sävyttää säteen herkät alueet punaiseksi. Nämä ovat paikkoja, joissa jännitys on suurin. Vasemmalla oleva asteikko näyttää maksimijännityksen arvon palkin materiaalissa.
Siirretään nyt osa työstä robotille
Työsuunnitelma muuttuu seuraavasti:
Kokoamme robotin Automation Anywhere Community Edition (jäljempänä AA) ympäristössä. Käydään läpi arviointikriteerit ja kuvataan subjektiivisia vaikutelmia.
monipuolisuus
RPA-ratkaisut (erityisesti kaupalliset) asemoidaan jatkuvasti keinona automatisoida liiketoimintaprosesseja ja automatisoida toimistotyöntekijöiden työtä. Esimerkit ja koulutuskurssit kattavat vuorovaikutuksen ERP:n, ECM:n ja Webin kanssa. Kaikki on hyvin "toimistomaista".
Aluksi meillä oli epäilyksiä, pystyisikö AA poimimaan Autodesk Inventorimme käyttöliittymän ja tiedot. Mutta kaikki todella toimi: jokainen elementti, jokainen ohjausobjekti määriteltiin ja tallennettiin. Jopa palvelulomakkeissa, joissa oli parametritaulukoita, robotti pääsi haluttuun soluun yksinkertaisesti osoittamalla hiirtä.
Seuraavaksi testattiin vahvuuslaskentastudion käynnistämistä. Eikä myöskään ongelmaa. Tässä vaiheessa meidän oli työskenneltävä huolellisesti toimintojen välisten taukojen kanssa, kun järjestelmä odottaa laskennan valmistumista.
Tuloksena saatujen tietojen hakeminen verkosta ja lisääminen Exceliin sujui ongelmitta.
Tässä tehtävässä vahvistettiin monipuolisuus. Muiden RPA-toimittajien kuvauksista päätellen monipuolisuus on todellakin tämän ohjelmistoluokan yhteinen piirre.
Helppo oppia
Kesti useita iltoja hallita: kursseja, koulutusesimerkkejä - kaikki on siellä. Monet RPA-toimittajat tarjoavat ilmaista koulutusta. Ainoa este: ympäristöliittymä ja AA-kurssit ovat vain englanniksi.
Kehityksen nopeus
Kehitimme ja teimme virheenkorjauksen algoritmin "insinöörin ongelmaan" illalla. Toimintosarja saatiin päätökseen vain 44 ohjeessa. Alla on fragmentti Automation Anywhere -liittymästä valmiin robotin kanssa. Matala koodi/ei koodia -konsepti - ei ollut tarvetta ohjelmoida: käytimme operaatiotallentimia tai drug'n'drop-komentokirjastosta. Määritä sitten parametrit ominaisuusikkunassa.
Helpotusta rutiineista
Robotti käyttää yhden tietueen käsittelyyn 1 minuutti 20 sekuntia. Käytimme suunnilleen saman ajan yhden tietueen käsittelyyn ilman robottia.
Jos puhumme kymmenistä ja sadaista levyistä, niin ihminen väistämättä väsyy ja alkaa hajaantua. Asiantuntija voi yllättäen joutua johonkin muuhun tehtävään. Henkilön kanssa osa lomakkeesta "Jos tehtävä kestää A minuuttia, niin N tällaista tehtävää voidaan suorittaa A * N minuutissa" ei toimi - se vie aina enemmän aikaa.
Esimerkissämme robotti lajittelee tietueet peräkkäin alkaen suurimmista osista. Suurilla taulukoilla tämä on hidas menetelmä. Nopeuttaaksesi voit toteuttaa peräkkäisiä approksimaatioita, esimerkiksi Newtonin menetelmää tai puolijakoa.
Laskennan tulos:
Taulukko 1. Palkkiosan valinnan tulos
Tieteilijän tehtävä
Tiedemiehen tehtävänä on suorittaa useita numeerisia kokeita selvittääkseen laki, jonka mukaan palkin kantokyky muuttuu riippuen sen poikkileikkauksesta, pituudesta ja kuorman massasta. Löytynyt laki muotoillaan regressioyhtälön muodossa.
Jotta regressioyhtälö olisi tarkka, tiedemiehen on käsiteltävä suuri määrä tietoa.
Esimerkissämme on varattu joukko syötemuuttujia:
- putken profiilin korkeus;
- leveys;
- seinämän paksuus;
- säteen pituus;
- kuorman paino.
Jos meidän on suoritettava laskelma vähintään 3 arvolle jokaisesta muuttujasta, tämä on yhteensä 243 toistoa. Yhden iteroinnin kahden minuutin kestolla kokonaisaika on 8 tuntia - koko työpäivä! Täydellisempää tutkimusta varten meidän ei pitäisi ottaa 3 arvoa, vaan 10 tai enemmän.
Tutkimuksen aikana käy varmasti selväksi, että malliin on sisällytettävä lisätekijöitä. Esimerkiksi "ajaa" eri teräslaatuja. Laskelmien määrä kasvaa kymmeniä ja satoja kertoja.
Todellisessa tehtävässä robotti pystyy vapauttamaan tutkijan useiksi päiviksi, joita asiantuntija käyttää julkaisun valmistukseen, ja tämä on tutkijan toiminnan pääindikaattori.
Yhteenveto
Insinöörin "tuote" on todella toimiva laite, muotoilu. Laskelmien robotisointi vähentää riskejä projektin syvemmästä kehityksestä (enemmän laskelmia, enemmän tiloja, enemmän vaihtoehtoja).
Tiedemiehen "tuote" on yhtälö, kuvio tai muu tiivis kuvaus. Ja mitä tarkempi se on, sitä enemmän tietoja analyysissä on mukana. RPA-ratkaisu auttaa luomaan tietoa "ruokaa" malleille.
Yleistetään esimerkkiämme.
Laskentamallin rooli voi olla mikä tahansa malli: siltamalli, moottorimalli, lämmitysjärjestelmämalli. Asiantuntijan on varmistettava, että kaikki mallin komponentit ovat oikeassa vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja että malli tarjoaa "ulkopuolisesti" joukon avainparametreja-muuttujia.
Laskentaympäristön roolia hoitavat kaikki sovellukset, joita asiantuntija käyttää työssään. Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad. Tai jotain itse kehitettyä, esimerkiksi tuotantolaitoksen puhaltimien valintaohjelmaa (katso Systemairin laitevalintaohjelmat).
Pidämme tietolähteenä verkkosivustoa, tietokantaa, Excel-taulukkoa ja txt-tiedostoa.
Työn lopputulos - raportti - on Word-dokumentti, jossa on automaattisesti luotu teksti, Excel-kaavio, kuvakaappaussarja tai sähköpostiuutiskirje.
RPA on sovellettavissa aina, kun tekninen analyysi on sovellettavissa. Tässä on joitain alueita:
- lujuuslaskelmat ja muodonmuutos;
- vesi- ja kaasudynamiikka;
- lämmönvaihto;
- sähkömagnetismi;
- monitieteinen analyysi;
- generatiivinen suunnittelu;
- ohjausohjelmat CNC:tä varten (esimerkiksi sisäkkäin);
- lääketieteellinen ja biologinen tutkimus;
- takaisinkytkentäisten tai ei-stationaaristen järjestelmien laskelmissa (kun lopputulos on siirrettävä lähdetietoihin ja laskenta toistettava).
Nykyään RPA-ratkaisuja käytetään aktiivisesti liiketoiminnassa prosessien automatisoimiseen ja tiedon käsittelyyn. Toimistotyöntekijän, insinöörin ja tiedemiehen rutiinilla on paljon yhteistä. Olemme osoittaneet, että robotit ovat hyödyllisiä tekniikassa ja tieteessä.
Tehdään yhteenveto vaikutelmistamme.
- Monipuolisuus - kyllä, RPA on universaali työkalu.
- Helppo oppia – kyllä, yksinkertainen ja helposti saavutettavissa oleva, mutta tarvitset kielen.
- Kehityksen nopeus - kyllä, algoritmi kootaan nopeasti, varsinkin kun olet perehtynyt tallentimien kanssa työskentelemiseen.
- Rutiineista vapautuminen - kyllä, se voi todella tuoda hyötyä isoissa töissä.
Lähde: will.com