ՀՀԿ-ի կիրառումը գիտական ​​և ինժեներական հաշվարկներում

Մուտք

Դպրոցում մեր գիտելիքները համախմբելու համար մեզ խնդրեցին լուծել նմանատիպ բազմաթիվ օրինակներ։ Անընդհատ ջղայնանում էինք՝ ի՞նչն է այստեղ արժեքավոր։ Փոխարինեք երկու կամ երեք արժեք բանաձևի մեջ և ստացեք պատասխանը: Ո՞ւր է այստեղ մտքի թռիչքը։ Իրականությունն ավելի դաժան է ստացվել, քան դպրոցը.

Այժմ աշխատում եմ որպես ՏՏ վերլուծաբան։ Մինչ ՏՏ ոլորտին միանալը աշխատել եմ որպես ջեռուցման ինժեներ, CNC ծրագրավորող, մասնակցել եմ հետազոտական ​​նախագծերի։

Իմ սեփական փորձից ես համոզված եմ, որ ինժեներներն ու գիտնականները իրենց աշխատանքային ժամանակի 95%-ը ծախսում են նման «նույն տիպի» գործողությունների վրա։ Հաշվել հավասարումները, ստուգել, ​​գրանցել արդյունքները, պատճենել բնութագրերը: Նախագիծ նախագծից հետո, փորձը փորձի հետևից, օր առ օր:

Ահա մի երկու օրինակ իմ նախորդ աշխատանքից։

Մինչեւ 2019 թվականը ես դասավորություններ արեցի ջերմային վակուումային ձուլման համար: Եթե ​​այդպիսի մոդելը ծածկված է բուռն պլաստիկով, մենք կստանանք ապրանք, որը ճշգրիտ կրկնում է այս մոդելի երկրաչափությունը: Տեխնոլոգիայի նկարագրությունը այստեղ.

Մոդելների արտադրության ցիկլը պահանջում է բարձր մասնագիտացված հավելվածների մի ամբողջ շարք.

• Autodesk Inventor 3D մոդելավորման համար;
• Excel աշխատանքային մասի չափսերը վերբեռնելու համար;
• Excel դասավորության արժեքը հաշվարկելու համար;
• HSM մոդուլ CNC կառավարման ծրագիր ստեղծելու համար.
• Ծրագրային ֆայլերի կառավարման համակարգչային ֆայլային համակարգ;
• Mach3 միջավայր CNC մեքենայի վերահսկման համար:

Տվյալները պետք է ձեռքով փոխանցվեին միջավայրից միջավայր, և դրանք ներառում էին ամբողջ աղյուսակներ և արժեքների զանգվածներ: Գործընթացը դանդաղ է ընթանում, և սխալներ հաճախ են լինում։

Մինչ այդ մասնակցել եմ լուսային ուղեցույցների մշակմանը և արտադրությանը (ՈՒղեցույց) Այնտեղ շատ հետազոտություններ, դիզայն և հաշվարկներ կային. մասնագիտացված միջավայրեր ջերմային և լուսավորության հաշվարկների համար (Ansys, Dialux), գումարած ծախսարդյունավետության հաշվարկներ, գումարած Autocad և Inventor մոդելների և գծագրերի համար: Եվ այստեղ նույն դժվարությունները. մեկ դիմումից ստացված հաշվարկի արդյունքը հաջորդ հաշվարկի համար պետք է քաշել մեկ այլ հավելվածի մեջ: Եվ այսպես մի քանի անգամ՝ օպտիմալ լուծման որոնման մեջ։

Ինժեների և գիտնականի ժամանակը շատ արժեքավոր ժամանակ է: Այստեղ մենք չենք խոսում աշխատավարձի մասին: Ինժեների հաշվարկների հետևում կանգնած է մեծ նախագիծ՝ թիմով: Գիտնականի հետազոտության հետևում թաքնված է մի ամբողջ արդյունաբերության հեռանկարը: Բայց հաճախ բարձր որակավորում ունեցող մասնագետը «հիմարորեն» արժեքներ է փոխանցում մի ծրագրից մյուսը՝ հայեցակարգեր մշակելու, մոդելավորելու, արդյունքները մեկնաբանելու, գործընկերների հետ քննարկելու և ուղեղային գրոհի փոխարեն:

Ժամանակակից բիզնես միջավայրի առանձնահատկությունն արագությունն է: Շուկան անընդհատ հրում է. 2014 թվականին մենք 2-3 շաբաթ պահանջեցինք դասավորությունը կազմելու համար: 2018-ին երեք օր էր, եւ դա արդեն շատ երկար էր թվում: Այժմ դիզայները պետք է արտադրի մի քանի լուծման տարբերակներ, միեւնույն ժամանակ, որը նախկինում հատկացվել էր միայն մեկ տարբերակին:

Եվ եւս մեկ կետ `ներդրումներ եւ ռիսկեր: Նախագծին «բռնելու» համար ձեռնարկությունը պետք է ներդնի այս նախագծի արժեքի մոտ 6%-ը հայեցակարգային զարգացման մեջ, նախքան հաճախորդի հետ պայմանագիր կնքելը: Այս միջոցները գնում են.

• հետազոտության համար;
• հայեցակարգային դիզայն;
• աշխատանքի ծախսերի գնահատում;
• Էսքիզների պատրաստում եւ այլն:

Ընկերությունը դրանք հանում է իր գրպանից, սա իր ռիսկն է։ Հայեցակարգի նկատմամբ ուշադրությունը պահանջում է մասնագետների ժամանակ, և նրանք զբաղված են առօրյայով։

ՏՏ ընկերությունում աշխատանքի գործիքներին ծանոթանալուց հետո ինձ հետաքրքրեց, թե բիզնես գործընթացների ավտոմատացման ո՞ր պրակտիկաները կարող են օգտակար լինել ինժեներներին: Այսպիսով, բիզնեսները վաղուց օգտագործում են ռոբոտային գործընթացների ավտոմատացում (RPA)՝ առօրյայի դեմ պայքարելու համար:

ՀՀԿ արտադրողները պնդում են նման ավտոմատացման գործիքի հետևյալ առավելությունները.

1. բազմակողմանիություն (ռոբոտը կարող է աշխատել ցանկացած հավելվածի հետ, ցանկացած տվյալների աղբյուրի հետ);
2. ուսուցման հեշտություն (ծրագրավորման և կառավարման խորը կարողություններ չեն պահանջվում);
3. զարգացման արագություն (ավարտված ալգորիթմը ավելի քիչ ժամանակ է պահանջում, քան ավանդական ծրագրավորումը);
4. աշխատողի իրական ազատում սովորական գործողություններից.

Ելնելով այս չափանիշներից՝ մենք կստուգենք, թե ինչ ազդեցություն ունի ՀՀԿ-ի օգտագործումը ինժեներական/գիտական ​​հաշվարկներում։

Օրինակի նկարագրությունը

Եկեք նայենք մի պարզ օրինակի. Առկա է բեռնվածքով կոնսուլյար ճառագայթ։

Եկեք այս խնդրին նայենք ինժեների և գիտնականի դիրքերից։

«Ինժեներ» պատյան՝ առկա է 2 մ երկարությամբ կոնսուլյար ճառագայթ, այն պետք է պահի 500 կգ քաշով բեռ՝ 3 անգամ անվտանգության եզրով։ The առագայթը պատրաստված է ուղղանկյուն խողովակից: Անհրաժեշտ է ընտրել ճառագայթի հատվածը ԳՕՍՏ-ի կատալոգի համաձայն:

Գործ «գիտնական»՝ պարզել, թե ինչպես են բեռի զանգվածը, փնջի լայնական հատվածը և երկարությունը ազդում այս փնջի կրողունակության վրա։ Ստացրե՛ք ռեգրեսիայի հավասարումը.

Երկու դեպքում էլ հաշվի է առնվում ծանրության ուժը, որը փնջի վրա գործում է ճառագայթի զանգվածին համամասնորեն։

Եկեք մանրամասն ուսումնասիրենք առաջին դեպքը՝ «ինժեներ»: Նույն կերպ է իրականացվում «գիտնականի» գործը։

Տեխնիկապես, մեր օրինակը շատ պարզ է: Իսկ առարկայի մասնագետը կկարողանա այն հաշվարկել պարզապես հաշվիչի վրա։ Մենք մեկ այլ նպատակ ունենք՝ ցույց տալ, թե ինչպես կարող է օգնել ՀՀԿ-ի լուծումը, երբ խնդիրը դառնում է մասշտաբային։

Պարզեցումների մեջ մենք նաև նշում ենք. խողովակի խաչմերուկը իդեալական ուղղանկյուն է, առանց անկյունները կլորացնելու, առանց եռակցումը հաշվի առնելու:

Ինժեների առաջադրանքը

«Ինժեների» գործի ընդհանուր սխեման հետևյալն է.

1. Excel թերթիկի վրա մենք ունենք ԳՕՍՏ-ի համաձայն խողովակների տեսականով աղյուսակ:
2. Այս աղյուսակի յուրաքանչյուր մուտքի համար մենք պետք է կառուցենք 3D մոդել Autodesk Inventor-ում:
3. Այնուհետև, Inventor Stress Analyzes միջավայրում մենք կատարում ենք ուժի հաշվարկ և բեռնում ենք հաշվարկի արդյունքը html:
4. Ստացված ֆայլում մենք գտնում ենք «Maximum von Mises stress» արժեքը:
5. Մենք դադարեցնում ենք հաշվարկը, եթե անվտանգության գործակիցը (նյութի զիջման ուժի հարաբերակցությունը առավելագույն ֆոն Միզեսի սթրեսին) 3-ից պակաս է։

Մենք կարծում ենք, որ համապատասխան խաչմերուկի ճառագայթը կապահովի 3 անգամ անվտանգության մարժան և կունենա նվազագույն քաշ՝ ի թիվս այլ տարբերակների:

Ընդհանուր առմամբ, մեր առաջադրանքի մասնագետը աշխատում է 3 դիմումներով (տես վերեւում գտնվող դիագրամ): Իրական իրավիճակում դիմումների քանակը կարող է նույնիսկ ավելի մեծ լինել:

ԳՕՍՏ 8645-68 «Ուղղանկյուն պողպատե խողովակներ» պարունակում է 300 գրառում: Մեր ցուցադրական հարցում մենք կկրճատենք ցանկը. յուրաքանչյուր չափսի ընտանիքից կվերցնենք մեկ ապրանք: Ընդհանուր առմամբ կա 19 ձայնագրություն, որոնցից պետք է ընտրել մեկը։

Inventor մոդելավորման միջավայրը, որտեղ մենք կկառուցենք մոդելը և կկատարենք ուժի հաշվարկներ, պարունակում է պատրաստի նյութերի գրադարան: Մենք կվերցնենք ճառագայթային նյութը այս գրադարանից.

Նյութը՝ պողպատ
Խտությունը 7,85 գ/խմ. սմ;
Ելքի ուժ 207 ՄՊա;
Առաձգական ուժ 345 MPA;
Յանգի մոդուլը 210 ԳՊա;
Կտրման մոդուլը 80,7692 ԳՊա:

Ահա թե ինչ տեսք ունի բեռնված ճառագայթի եռաչափ մոդելը.

Եվ ահա ուժի հաշվարկի արդյունքը. Համակարգը կարմիր է ներկում ճառագայթի խոցելի հատվածները: Սրանք այն վայրերն են, որտեղ լարվածությունն ամենամեծն է։ Ձախ կողմում գտնվող սանդղակը ցույց է տալիս ճառագայթի նյութի առավելագույն լարվածության արժեքը:

 

Այժմ աշխատանքի մի մասը փոխանցենք ռոբոտին

Աշխատանքային սխեման փոխվում է հետևյալ կերպ.

Մենք կհավաքենք ռոբոտը Automation Anywhere Community Edition (այսուհետ՝ AA) միջավայրում: Եկեք անցնենք գնահատման չափանիշներին և նկարագրենք սուբյեկտիվ տպավորությունները:

բազմակողմանիություն

ՀՀԿ լուծումները (հատկապես կոմերցիոն) համառորեն դիրքավորվում են որպես բիզնես գործընթացների ավտոմատացման և գրասենյակային աշխատողների աշխատանքի ավտոմատացման միջոց։ Օրինակները և վերապատրաստման դասընթացները ներառում են փոխգործակցությունը ERP-ի, ECM-ի և Web-ի հետ: Ամեն ինչ շատ «գրասենյակային» է:

Սկզբում մենք կասկածներ ունեցանք, արդյոք ԱՀ-ն կկարողանա վերցնել մեր Autodesk գյուտարարի ինտերֆեյսը եւ տվյալները: Բայց ամեն ինչ իրոք աշխատել է. Յուրաքանչյուր տարր, յուրաքանչյուր հսկողություն սահմանվել եւ արձանագրել է: Նույնիսկ պարամետրերի սեղաններով ծառայության ձեւերով, ռոբոտը մուտք գործեց ցանկալի բջիջ, պարզապես մկնիկը մատնանշելով:

Հաջորդը փորձարկում էր ուժի հաշվարկման ստուդիայի գործարկմամբ: Եվ ոչ մի խնդիր: Այս փուլում մենք պետք է ուշադիր աշխատեինք գործողությունների միջև ընդմիջումներով, երբ համակարգը սպասում է հաշվարկի ավարտին:

Ստացված տվյալների առբերումը համացանցից և դրանք Excel-ում տեղադրելու գործընթացը հարթ է անցել:
Այս առաջադրանքի շրջանակներում հաստատվել է բազմակողմանիությունը: Դատելով ՀՀԿ-ի այլ վաճառողների նկարագրություններից՝ բազմակողմանիությունն իսկապես այս կատեգորիայի ծրագրային ապահովման ընդհանուր հատկանիշն է:

Հեշտ է սովորել

Դասընթացներ, դասընթացներ, դասընթացներ, դասընթացներ, ամեն ինչ այնտեղ է: Շատ ՀՀԿ-ական վաճառողներ առաջարկում են անվճար ուսուցում: Միակ խոչընդոտը. Շրջակա միջավայրի եւ AA դասընթացները միայն անգլերեն են:

Զարգացման արագությունը

Երեկոյան մենք մշակեցինք և կարգաբերեցինք «ինժեների խնդրի» ալգորիթմը: Գործողությունների հաջորդականությունն ավարտվել է ընդամենը 44 հրահանգով։ Ստորև ներկայացված է Automation Anywhere ինտերֆեյսի մի հատված՝ ավարտված ռոբոտով: Ցածր կոդ/Առանց կոդ հասկացություն – ծրագրավորման կարիք չկար. մենք օգտագործեցինք օպերացիոն ձայնագրիչներ կամ drug’n’drop հրամանի գրադարանից: Այնուհետև կարգավորեք պարամետրերը հատկությունների պատուհանում:

Ազատվել առօրյայից

Ռոբոտը մեկ ռեկորդ մշակելու համար ծախսում է 1 րոպե 20 վայրկյան։ Մոտավորապես նույնքան ժամանակ ենք ծախսել՝ առանց ռոբոտի մեկ ձայնագրություն մշակելու համար:

Եթե ​​խոսքը տասնյակ ու հարյուրավոր ձայնագրությունների մասին է, ապա մարդն անխուսափելիորեն կհոգնի և կսկսի շեղվել։ Մասնագետը կարող է հանկարծ զբաղված լինել ինչ-որ այլ գործով։ Անձի հետ «Եթե առաջադրանքը տևում է A րոպե, ապա N նման առաջադրանքները կարող են ավարտվել A * N րոպեում» ձևի մի մասը չի աշխատում, դա միշտ ավելի շատ ժամանակ է պահանջում:

Մեր օրինակում ռոբոտը կդասավորի գրառումները հաջորդաբար՝ սկսած ամենամեծ հատվածներից: Մեծ զանգվածների վրա սա դանդաղ մեթոդ է: Արագացնելու համար կարող եք իրականացնել հաջորդական մոտարկումներ, օրինակ՝ Նյուտոնի մեթոդը կամ կիսաբաժանումը։
Հաշվարկի արդյունքը.

Աղյուսակ 1. Ճառագայթի հատվածի ընտրության արդյունքը

Գիտնականի առաջադրանքը

Գիտնականի խնդիրն է իրականացնել մի քանի թվային փորձեր՝ որոշելու այն օրենքը, ըստ որի ճառագայթի կրող հզորությունը փոխվում է՝ կախված դրա խաչմերուկից, երկարությունից և բեռի զանգվածից։ Գտնված օրենքը ձևակերպված է ռեգրեսիոն հավասարման տեսքով։

Որպեսզի ռեգրեսիայի հավասարումը ճշգրիտ լինի, գիտնականը պետք է մշակի մեծ քանակությամբ տվյալներ:

Մեր օրինակի համար հատկացվում է մուտքային փոփոխականների զանգված.

• խողովակի պրոֆիլի բարձրությունը;
• լայնությունը;
• պատի հաստությունը;
• ճառագայթի երկարությունը;
• բեռի քաշը.

Եթե ​​մենք պետք է կատարենք հաշվարկը յուրաքանչյուր փոփոխականի առնվազն 3 արժեքի համար, ապա ընդհանուր առմամբ սա 243 կրկնություն է: Մեկ կրկնության երկու րոպե տեւողությամբ ընդհանուր ժամանակը կլինի 8 ժամ `մի ամբողջ աշխատանքային օր: Ավելի ամբողջական ուսումնասիրության համար մենք չպետք է 3 արժեքներ վերցնենք, բայց 10 եւ ավելին:

Ուսումնասիրության ընթացքում, անշուշտ, պարզ կդառնա, որ մոդելում անհրաժեշտ է ներառել լրացուցիչ գործոններ։ Օրինակ՝ «քշել» պողպատի տարբեր տեսակներ: Հաշվարկների ծավալն ավելանում է տասնյակ և հարյուրավոր անգամներ։

Իրական առաջադրանքի դեպքում ռոբոտը կկարողանա մի քանի օրով ազատել գիտնականին, որը մասնագետը կօգտագործի հրապարակումը պատրաստելու համար, և դա գիտնականի գործունեության հիմնական ցուցանիշն է։

Ամփոփում

Ինժեների «արտադրանքը» իսկապես աշխատող սարք է, դիզայն։ Հաշվարկների ռոբոտացումը կնվազեցնի ռիսկերը՝ կապված նախագծի ավելի խորը զարգացման հետ (ավելի շատ հաշվարկներ, ավելի շատ ռեժիմներ, ավելի շատ տարբերակներ):

Գիտնականի «արտադրանքը» հավասարում, օրինաչափություն կամ այլ կոմպակտ նկարագրություն է: Եվ որքան ճշգրիտ է այն, այնքան ավելի շատ տվյալներ են ներգրավված վերլուծության մեջ: ՀՀԿ-ի լուծումը կօգնի մոդելների համար տեղեկատվական «սնունդ» ստեղծել։

Ընդհանրացնենք մեր օրինակը.

Հաշվարկային մոդելի դերը կարող է լինել ցանկացած մոդել՝ կամրջի մոդել, շարժիչի մոդել, ջեռուցման համակարգի մոդել: Մասնագետից պահանջվում է ապահովել, որ մոդելի բոլոր բաղադրիչները ճիշտ փոխազդեցության մեջ լինեն միմյանց հետ, և որ մոդելը «դրսում» տրամադրի հիմնական պարամետրեր-փոփոխականների մի շարք:

Հաշվողական միջավայրի դերը խաղում է ցանկացած հավելված, որը մասնագետն օգտագործում է իր աշխատանքում։ Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad: Կամ ինչ-որ բան մշակված տանը, օրինակ՝ արտադրական գործարանում երկրպագուների ընտրության ծրագիր (տես Systemair-ի սարքավորումների ընտրության ծրագրերը):

Որպես տվյալների աղբյուր մենք դիտարկում ենք կայքը, տվյալների բազան, Excel թերթիկը և txt ֆայլը:
Աշխատանքի վերջնական արդյունքը` հաշվետվությունը, Word փաստաթուղթ է` ավտոմատ կերպով ստեղծվող տեքստով, Excel-ի գծապատկերով, սքրինշոթերի մի շարք կամ էլփոստի տեղեկագիր:

ՀՀԿ-ն կիրառելի է այնտեղ, որտեղ ինժեներական վերլուծությունը կիրառելի է։ Ահա մի քանի ոլորտներ.

• ուժի հաշվարկներ և դեֆորմացիա;
• հիդրո- և գազի դինամիկա;
• ջերմափոխանակություն;
• էլեկտրամագնիսականություն;
• միջդիսցիպլինար վերլուծություն;
• գեներատիվ դիզայն;
• CNC- ի վերահսկման ծրագրեր (օրինակ, բույն);
• բժշկական և կենսաբանական հետազոտություն;
• հետադարձ կամ ոչ ստացիոնար համակարգերով համակարգերի հաշվարկներում (երբ վերջնական արդյունքը պետք է փոխանցվի աղբյուրի տվյալներին և կրկնվի հաշվարկը):

Այսօր բիզնեսում ակտիվորեն օգտագործվում են ՀՀԿ լուծումները՝ գործընթացները ավտոմատացնելու և տվյալների հետ աշխատելու համար։ Գրասենյակային աշխատողի, ինժեների և գիտնականի առօրյան շատ ընդհանրություններ ունի: Մենք ցույց ենք տվել, որ ռոբոտները օգտակար են ճարտարագիտության և գիտության մեջ:

Ամփոփենք մեր տպավորությունները.

1. Բազմակողմանիություն. այո, ՀՀԿ-ն ունիվերսալ գործիք է.
2. Հեշտ է սովորել. այո, պարզ և մատչելի, բայց ձեզ լեզուն է պետք:
3. Զարգացման արագություն. այո, ալգորիթմը հավաքվում է արագ, հատկապես, երբ դուք սկսում եք աշխատել ձայնագրիչների հետ:
4. Ազատվելով առօրյայից. այո, դա իսկապես կարող է օգուտներ բերել լայնածավալ առաջադրանքներում:

Source: www.habr.com