Notkun RPA í vísindalegum og verkfræðilegum útreikningum

Færslu

Í skólanum, til að treysta þekkingu okkar, vorum við beðin um að leysa mörg svipuð dæmi. Við vorum alltaf pirruð: hvað er dýrmætt hér? Settu tvö eða þrjú gildi í formúluna og fáðu svarið. Hvar er hugsunarflugið hér? Raunveruleikinn reyndist harðari en skólinn.

Nú vinn ég sem upplýsingatæknifræðingur. Áður en ég byrjaði á upplýsingatæknisviðinu starfaði ég sem hitaverkfræðingur, CNC forritari og tók þátt í rannsóknarverkefnum.

Af eigin reynslu er ég sannfærður um að verkfræðingar og vísindamenn eyða 95% af vinnutíma sínum í svona „sams konar“ aðgerðir. Reiknaðu jöfnur, athugaðu, skráðu niðurstöður, afritaðu forskriftir. Verkefni eftir verkefni, tilraun eftir tilraun, dag eftir dag.

Hér eru nokkur dæmi úr fyrri verkum mínum.

Fram til ársins 2019 gerði ég skipulag fyrir varma lofttæmismótun. Ef slíkt líkan er þakið upphituðu plasti, munum við fá vöru sem endurtekur nákvæmlega rúmfræði þessa líkans. Lýsing á tækni hér.

Mock-up framleiðsluferlið krefst heils setts af mjög sérhæfðum forritum:

• Autodesk Inventor fyrir þrívíddarlíkön;
• Excel til að hlaða upp málverkum;
• Excel til að reikna út kostnað við skipulag;
• HSM mát til að búa til CNC stýrikerfi;
• Tölvuskráakerfi til að stjórna forritaskrám;
• Mach3 umhverfi til að stjórna CNC vél.

Flytja þurfti gögn handvirkt frá umhverfi til umhverfis og það innihélt heilar töflur og fylki af gildum. Ferlið er hægt og oft verða mistök.

Þar áður tók ég þátt í þróun og framleiðslu ljósleiðara (tengill). Þar var mikið um rannsóknir, hönnun og útreikninga: sérhæft umhverfi fyrir hita- og ljósaútreikninga (Ansys, Dialux), auk hagkvæmniútreikninga, auk Autocad og Inventor fyrir líkön og teikningar. Og hér eru sömu erfiðleikarnir: draga þarf niðurstöðuna úr einni umsókn inn í annað forrit fyrir næsta útreikning. Og svo nokkrum sinnum í leit að bestu lausninni.

Tími verkfræðings og tími vísindamanns er mjög dýrmætur tími. Við erum ekki að tala um laun hér. Að baki útreikningum verkfræðingsins er stórt verkefni með teymi. Að baki rannsóknum vísindamannsins liggur sjónarhorn heillar atvinnugreinar. En oft flytur mjög hæfur sérfræðingur gildi „heimskulega“ frá einu forriti til annars í stað þess að þróa hugtök, móta líkan, túlka niðurstöður, ræða og hugleiða með samstarfsfólki.

Einkenni nútíma viðskiptaumhverfis er hraði. Markaðurinn er stöðugt að þrýsta. Árið 2014 tókum við 2-3 vikur í að búa til líkan. Árið 2018 voru það þrír dagar og það virtist þegar of langur tími. Nú þarf hönnuður að framleiða nokkra lausnarmöguleika á sama tíma sem áður var úthlutað á aðeins einn valkost.

Og einn punktur í viðbót - fjárfestingar og áhætta. Til að „ná“ verkefni þarf fyrirtæki að fjárfesta ~6% af kostnaði við þetta verkefni í hugmyndaþróun áður en það gerir samning við viðskiptavininn. Þessir fjármunir fara:

• til rannsókna;
• hugmyndafræðileg hönnun;
• launakostnaðarmat;
• gerð uppdrátta o.fl.

Fyrirtækið tekur þá úr eigin vasa, þetta er eigin áhætta. Athygli á hugmyndinni krefst tíma sérfræðinga og þeir eru uppteknir af rútínu.

Eftir að hafa kynnst verkfærum við vinnu í upplýsingatæknifyrirtæki fékk ég áhuga á því hvaða aðferðir við sjálfvirkni viðskiptaferla gætu verið gagnlegar fyrir verkfræðinga. Þannig hafa fyrirtæki lengi notað vélmennaferli sjálfvirkni (RPA) til að berjast gegn venju.

RPA framleiðendur halda fram eftirfarandi kostum slíks sjálfvirkniverkfæris:

1. fjölhæfni (vélmennið er fær um að vinna með hvaða forriti sem er, með hvaða gagnagjafa sem er);
2. auðvelt að læra (engin djúp hæfni í forritun og stjórnun er krafist);
3. þróunarhraði (lokið reiknirit tekur styttri tíma en hefðbundin forritun);
4. raunverulegur léttir starfsmanninn frá venjubundnum rekstri.

Út frá þessum forsendum munum við athuga hvaða áhrif notkun RPA hefur í verkfræðilegum/vísindalegum útreikningum.

Lýsing á dæminu

Við skulum líta á einfalt dæmi. Þar er burðarbiti með hleðslu.

Við skulum skoða þetta vandamál út frá stöðu verkfræðings og frá stöðu vísindamanns.

„Engineer“ tilfelli: það er 2 m langur burðarbiti. Bjálkurinn er gerður úr ferhyrndu röri. Nauðsynlegt er að velja hluta geislans í samræmi við GOST vörulistann.

Tilfelli "vísindamaður": komdu að því hvernig massi álagsins, þversnið og lengd geislans hefur áhrif á burðargetu þessa geisla. Leiddu aðhvarfsjöfnuna.

Í báðum tilfellum er tekið tillit til þyngdarkraftsins sem verkar á geislann í hlutfalli við massa geislans.

Við skulum rannsaka ítarlega fyrsta tilvikið - "verkfræðingur". Málið „vísindamanns“ er útfært á svipaðan hátt.

Tæknilega séð er dæmið okkar mjög einfalt. Og fagsérfræðingur mun geta reiknað það einfaldlega á reiknivél. Við höfum annað markmið: að sýna hvernig RPA lausn getur hjálpað þegar verkefnið verður umfangsmikið.

Í einföldun tökum við einnig eftir: þversnið pípunnar er tilvalinn rétthyrningur, án þess að rúnna hornin, án þess að taka tillit til suðunnar.

Verkfræðingur verkfræðings

Almennt fyrirkomulag „verkfræðings“ málsins er sem hér segir:

1. Á Excel blaði höfum við töflu með úrvali röra samkvæmt GOST.
2. Fyrir hverja færslu í þessari töflu verðum við að smíða þrívíddarlíkan í Autodesk Inventor.
3. Síðan, í Inventor Stress Analyses umhverfinu, gerum við styrkleikaútreikning og hleðum upp útreikningsniðurstöðunni í html.
4. Við finnum gildið „Maximum von Mises stress“ í skránni sem myndast.
5. Við stöðvum útreikninginn ef öryggisstuðullinn (hlutfall flæðistyrks efnisins og hámarks von Mises streitu) er minna en 3.

Við teljum að bjálki með hæfilegu þversniði muni veita þrefalt öryggisbil og vera lágmarksþyngd meðal annarra valkosta.

Alls vinnur sérfræðingurinn í verkefni okkar með 3 umsóknir (sjá skýringarmynd að ofan). Í raunverulegum aðstæðum getur fjöldi umsókna verið enn meiri.

GOST 8645-68 „Rehyrndar stálrör“ inniheldur 300 færslur. Í kynningarvandamálinu okkar munum við stytta listann: við munum taka einn hlut úr hverri stærðarfjölskyldu. Alls eru 19 plötur, sem þú þarft að velja úr.

Inventor líkanaumhverfið, þar sem við munum byggja líkanið og gera styrkleikaútreikninga, inniheldur safn af tilbúnum efnum. Við munum taka geislaefnið úr þessu bókasafni:

Efni - Stál
Þéttleiki 7,85 g/cu. cm;
Afrakstursstyrkur 207 MPa;
Togstyrkur 345 MPa;
Young's stuðull 210 GPa;
Skúfstuðull 80,7692 GPa.

Svona lítur þrívíddarlíkan af hlaðnum geisla út:

Og hér er niðurstaða styrkleikaútreikningsins. Kerfið litar viðkvæm svæði geislans rauð. Þetta eru staðirnir þar sem spennan er mest. Kvarðinn til vinstri sýnir gildi hámarksálags í bjálkaefninu.

 

Nú skulum við flytja hluta af verkinu yfir á vélmennið

Vinnuáætlunin breytist sem hér segir:

Við munum setja vélmennið saman í Automation Anywhere Community Edition (hér á eftir nefnt AA) umhverfi. Við skulum fara yfir matsviðmiðin og lýsa huglægum hughrifum.

Fjölhæfni

RPA lausnir (sérstaklega viðskiptalegar) eru stöðugt staðsettar sem leið til að gera sjálfvirkan viðskiptaferla og gera sjálfvirkan vinnu skrifstofustarfsmanna. Dæmi og þjálfunarnámskeið fjalla um samskipti við ERP, ECM og vefinn. Allt er mjög „skrifstofulegt“.

Í fyrstu höfðum við efasemdir um hvort AA gæti tekið upp viðmót og gögn Autodesk Inventor okkar. En allt virkaði í raun: sérhver þáttur, sérhver stjórn var skilgreind og skráð. Jafnvel í þjónustueyðublöðum með færibreytutöflum fékk vélmennið aðgang að viðkomandi reit einfaldlega með því að benda músinni.

Næst var prófun með uppsetningu á styrkleikaútreikningsstofu. Og ekkert vandamál heldur. Á þessu stigi þurftum við að vinna vandlega með hlé á milli aðgerða þegar kerfið bíður eftir að útreikningnum ljúki.

Að sækja gögnin sem fengust af vefnum og setja þau inn í Excel gekk snurðulaust fyrir sig.
Innan þessa verkefnis var fjölhæfni staðfest. Miðað við lýsingar annarra RPA framleiðenda er fjölhæfni sannarlega algengur eiginleiki þessa hugbúnaðarflokks.

Auðvelt að læra

Það tók nokkur kvöld að ná tökum á: námskeið, þjálfunardæmi - það er allt til staðar. Margir RPA söluaðilar bjóða upp á ókeypis þjálfun. Eina hindrunin: umhverfisviðmótið og AA námskeið eru aðeins á ensku.

Þróunarhraði

Við þróuðum og kemfuðum reiknirit fyrir „verkfræðingsvandamálið“ á kvöldin. Röð aðgerða var lokið í aðeins 44 leiðbeiningum. Hér að neðan er brot af Automation Anywhere viðmótinu með fullbúnu vélmenni. Lágur kóða/engin kóðahugtak – það var engin þörf á að forrita: við notuðum aðgerðaupptökutæki eða drug'n'drop úr skipanasafninu. Stilltu síðan færibreyturnar í eiginleikaglugganum.

Léttir frá rútínu

Vélmennið eyðir 1 mínútu og 20 sekúndum í að vinna úr einni skrá. Við eyddum um það bil sama tíma í að vinna eina plötu án vélmenni.

Ef við erum að tala um tugi og hundruð plötur, þá verður maður óhjákvæmilega þreyttur og byrjar að verða annars hugar. Sérfræðingur gæti allt í einu verið upptekinn við annað verkefni. Hjá einstaklingi virkar ekki hlutfall af forminu „Ef verkefni tekur A mínútur, þá er hægt að klára N slík verkefni á A * N mínútum“ - það tekur alltaf lengri tíma.

Í dæminu okkar mun vélmennið flokka færslurnar í röð og byrja á stærstu hlutunum. Á stórum fylkjum er þetta hæg aðferð. Til að flýta fyrir er hægt að útfæra samfellda nálganir, til dæmis Newtons aðferð eða hálfa skiptingu.
Niðurstaða útreiknings:

Tafla 1. Niðurstaða vals á geislahluta

Verkefni vísindamannsins

Verkefni vísindamannsins er að gera nokkrar tölulegar tilraunir til að ákvarða lögmálið þar sem burðargeta geisla breytist eftir þversniði hans, lengd og massa álags. Fundna lögmálið er mótað í formi aðhvarfsjöfnu.

Til að aðhvarfsjöfnur séu nákvæmar þarf vísindamaður að vinna úr miklu magni af gögnum.

Fyrir dæmið okkar er fylki af inntaksbreytum úthlutað:

• hæð pípusniðs;
• breidd;
• veggþykkt;
• lengd geisla;
• þyngd álagsins.

Ef við þurfum að reikna út fyrir að minnsta kosti 3 gildi hverrar breytu, þá eru þetta samtals 243 endurtekningar. Með tveggja mínútna lengd í einni endurtekningu verður heildartíminn 8 klukkustundir - heill vinnudagur! Fyrir fullkomnari rannsókn ættum við ekki að taka 3 gildi, heldur 10 eða fleiri.

Á meðan á rannsókninni stendur mun vissulega koma í ljós að fleiri þættir þurfa að koma inn í líkanið. Til dæmis, „keyra“ mismunandi stálgráður. Rúmmál útreikninga eykst tugum og hundruðum sinnum.

Í alvöru verkefni mun vélmennið geta losað vísindamanninn í nokkra daga, sem sérfræðingurinn mun nota til að undirbúa útgáfuna, og þetta er aðal vísbendingin um virkni vísindamannsins.

Yfirlit

„vara“ verkfræðings er virkilega vinnandi tæki, hönnun. Vélfæravæðing útreikninga mun draga úr áhættu vegna dýpri þróunar verkefnisins (fleiri útreikningar, fleiri stillingar, fleiri valkostir).

„Afrakstur“ vísindamanns er jafna, mynstur eða önnur þétt lýsing. Og því nákvæmari sem það er, því fleiri gögn taka þátt í greiningunni. RPA lausn mun hjálpa til við að búa til upplýsinga „mat“ fyrir líkön.

Við skulum alhæfa dæmið okkar.

Hlutverk reiknilíkans getur verið hvaða líkan sem er: brúarlíkan, vélarlíkan, hitakerfislíkan. Sérfræðingur þarf að tryggja að allir þættir líkansins séu í réttu samspili sín á milli og að líkanið veiti „utan“ sett af lykilbreytum-breytum.

Hlutverk tölvuumhverfisins gegnir hvaða forriti sem sérfræðingur notar í starfi sínu. Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad. Eða eitthvað sem er þróað innanhúss, til dæmis forrit til að velja viftur í verksmiðju (sjá Systemair búnaðarvalsforrit).

Við lítum á vefsíðu, gagnagrunn, Excel blað og txt skrá sem gagnagjafa.
Lokaniðurstaða vinnunnar - skýrsla - er Word skjal með sjálfvirkum texta, Excel töflu, setti af skjámyndum eða fréttabréfi í tölvupósti.

RPA á við hvar sem verkfræðileg greining á við. Hér eru nokkur svæði:

• styrkleikaútreikningar og aflögun;
• vatns- og gasvirkni;
• hitaskipti;
• rafsegulmagn;
• þverfagleg greining;
• skapandi hönnun;
• stjórna forrit fyrir CNC (til dæmis, hreiður);
• læknisfræðilegar og líffræðilegar rannsóknir;
• í útreikningum á kerfum með endurgjöf eða óstöðvandi kerfi (þegar lokaniðurstöðu þarf að yfirfæra á upprunagögn og endurtaka útreikning).

Í dag eru RPA lausnir notaðar á virkan hátt í viðskiptum til að gera sjálfvirkan ferla og vinna með gögn. Rútína skrifstofumanns, verkfræðings og vísindamanns á margt sameiginlegt. Við höfum sýnt að vélmenni eru gagnleg í verkfræði og vísindum.

Við skulum draga saman hughrif okkar.

1. Fjölhæfni - já, RPA er alhliða tól.
2. Auðvelt að læra - já, einfalt og aðgengilegt, en þú þarft tungumál.
3. Þróunarhraði - já, reikniritið er fljótt sett saman, sérstaklega þegar þú kemst yfir að vinna með upptökutæki.
4. Að losa sig við rútínu - já, það getur raunverulega haft ávinning í stórum verkefnum.

Heimild: www.habr.com