RPA-ს გამოყენება სამეცნიერო და საინჟინრო გამოთვლებში

Entry

სკოლაში, ცოდნის გასამყარებლად, ბევრი მსგავსი მაგალითის ამოხსნა გვთხოვეს. სულ ვნერვიულობდით: რა არის აქ ღირებული? ჩაანაცვლეთ ორი ან სამი მნიშვნელობა ფორმულაში და მიიღეთ პასუხი. სად არის აქ აზრის ფრენა? რეალობა უფრო მკაცრი აღმოჩნდა ვიდრე სკოლა.

ახლა ვმუშაობ IT ანალიტიკოსად. IT სფეროში მოსვლამდე ვმუშაობდი გათბობის ინჟინრად, CNC პროგრამისტად და ვიღებდი მონაწილეობას კვლევით პროექტებში.

საკუთარი გამოცდილებიდან დარწმუნებული ვარ, რომ ინჟინრები და მეცნიერები სამუშაო დროის 95%-ს ატარებენ ასეთ „იგივე ტიპის“ ქმედებებზე. გამოთვალეთ განტოლებები, შეამოწმეთ, ჩაწერეთ შედეგები, დააკოპირეთ სპეციფიკაციები. პროექტი პროექტის შემდეგ, ექსპერიმენტი ექსპერიმენტის შემდეგ, დღითი დღე.

აქ არის რამოდენიმე მაგალითი ჩემი წინა ნამუშევრებიდან.

2019 წლამდე ვაკეთებდი თერმული ვაკუუმური ჩამოსხმის განლაგებას. თუ ასეთი მოდელი დაფარულია გახურებული პლასტმასით, მივიღებთ პროდუქტს, რომელიც ზუსტად იმეორებს ამ მოდელის გეომეტრიას. ტექნოლოგიის აღწერა აქ.

მაკეტების წარმოების ციკლი მოითხოვს უაღრესად სპეციალიზებული აპლიკაციების მთელ კომპლექსს:

• Autodesk Inventor 3D მოდელირებისთვის;
• Excel სამუშაო ნაწილის ზომების ატვირთვისთვის;
• Excel განლაგების ღირებულების გამოსათვლელად;
• HSM მოდული CNC კონტროლის პროგრამის შესაქმნელად;
• კომპიუტერული ფაილური სისტემა პროგრამის ფაილების მართვისთვის;
• Mach3 გარემო CNC აპარატის სამართავად.

მონაცემები ხელით უნდა გადაეცეს გარემოდან გარემოში და ეს მოიცავდა მთელ ცხრილებს და მნიშვნელობების მასივებს. პროცესი ნელია და შეცდომები ხშირად ხდება.

მანამდე ვმონაწილეობდი მსუბუქი გიდების შემუშავებასა და წარმოებაში (ლინკები). იქ იყო ბევრი კვლევა, დიზაინი და გათვლები: სპეციალიზებული გარემო თერმული და განათების გამოთვლებისთვის (Ansys, Dialux), პლუს ხარჯების ეფექტურობის გამოთვლები, პლუს Autocad და Inventor მოდელებისა და ნახატებისთვის. და აქ იგივე სირთულეები: ერთი აპლიკაციის გაანგარიშების შედეგი უნდა გადაიტანოთ სხვა აპლიკაციაში შემდეგი გაანგარიშებისთვის. და ასე რამდენჯერმე ოპტიმალური გადაწყვეტის ძიებაში.

ინჟინრის დრო და მეცნიერის დრო ძალიან ღირებული დროა. აქ ხელფასზე არ არის საუბარი. ინჟინრის გამოთვლების მიღმა დგას დიდი პროექტი გუნდთან ერთად. მეცნიერის კვლევის მიღმა მთელი ინდუსტრიის პერსპექტივა იმალება. მაგრამ ხშირად მაღალკვალიფიციური სპეციალისტი "სულელურად" გადასცემს ღირებულებებს ერთი პროგრამიდან მეორეზე, იმის ნაცვლად, რომ შეიმუშაოს ცნებები, მოდელირება, შედეგების ინტერპრეტაცია, მსჯელობა და კოლეგებთან ტვინის შტურმი.

თანამედროვე ბიზნეს გარემოს დამახასიათებელი ნიშანია სიჩქარე. ბაზარი მუდმივად უბიძგებს. 2014 წელს მოდელის დამზადებას 2-3 კვირა დაგვჭირდა. 2018 წელს სამი დღე იყო და ეს უკვე ძალიან გრძელი ჩანდა. ახლა დიზაინერმა ერთდროულად უნდა აწარმოოს გადაწყვეტის რამდენიმე ვარიანტი, რომელიც ადრე მხოლოდ ერთ ვარიანტზე იყო გამოყოფილი.

და კიდევ ერთი წერტილი - ინვესტიციები და რისკები. იმისათვის, რომ „დაეწიოს“ პროექტს, საწარმომ მომხმარებელთან ხელშეკრულების გაფორმებამდე უნდა ჩადოს ამ პროექტის ღირებულების ~ 6% კონცეპტუალურ განვითარებაში. ეს თანხები მიდის:

• კვლევისთვის;
• კონცეპტუალური დიზაინი;
• შრომის ხარჯების შეფასება;
• ესკიზების მომზადება და ა.შ.

კომპანია მათ საკუთარი ჯიბიდან ამოიღებს, ეს საკუთარი რისკია. კონცეფციისადმი ყურადღება მოითხოვს სპეციალისტების დროს და ისინი დაკავებულნი არიან რუტინით.

IT კომპანიაში მუშაობის ინსტრუმენტების გაცნობის შემდეგ დავინტერესდი, თუ რა ბიზნეს პროცესის ავტომატიზაციის პრაქტიკა შეიძლება გამოადგეს ინჟინრებს. ამრიგად, ბიზნესები დიდი ხანია იყენებენ რობოტულ პროცესების ავტომატიზაციას (RPA) რუტინასთან საბრძოლველად.

RPA მწარმოებლები ამტკიცებენ ასეთი ავტომატიზაციის ხელსაწყოს შემდეგ უპირატესობებს:

1. მრავალფეროვნება (რობოტს შეუძლია იმუშაოს ნებისმიერ აპლიკაციასთან, ნებისმიერი მონაცემთა წყაროსთან);
2. სწავლის სიმარტივე (არ არის საჭირო პროგრამირებისა და ადმინისტრირების ღრმა კომპეტენციები);
3. განვითარების სიჩქარე (დასრულებულ ალგორითმს ნაკლები დრო სჭირდება, ვიდრე ტრადიციული პროგრამირება);
4. თანამშრომლის რეალური განთავისუფლება რუტინული ოპერაციებისგან.

ამ კრიტერიუმებიდან გამომდინარე, ჩვენ შევამოწმებთ რა ეფექტი აქვს RPA-ს გამოყენებას საინჟინრო/სამეცნიერო გამოთვლებში.

მაგალითის აღწერა

მოდით შევხედოთ მარტივ მაგალითს. არის კონსოლური სხივი დატვირთვით.

მოდით შევხედოთ ამ პრობლემას ინჟინრის პოზიციიდან და მეცნიერის პოზიციიდან.

„ინჟინერი“ საქმე: არის 2 მ სიგრძის კონსოლური სხივი, უნდა გაუძლოს 500 კგ წონას 3-ჯერადი უსაფრთხოების ზღვრით. სხივი დამზადებულია მართკუთხა მილისგან. აუცილებელია სხივის მონაკვეთის შერჩევა GOST კატალოგის მიხედვით.

საქმე „მეცნიერი“: გაარკვიეთ, როგორ მოქმედებს ამ სხივის ტვირთამწეობაზე დატვირთვის მასა, სხივის განივი მონაკვეთი და სიგრძე. გამოიტანეთ რეგრესიის განტოლება.

ორივე შემთხვევაში მხედველობაში მიიღება მიზიდულობის ძალა, რომელიც მოქმედებს სხივზე სხივის მასის პროპორციულად.

მოდით დეტალურად შევისწავლოთ პირველი შემთხვევა - "ინჟინერი". „მეცნიერის“ საქმეც ანალოგიურად ხორციელდება.

ტექნიკურად, ჩვენი მაგალითი ძალიან მარტივია. და საგნის სპეციალისტს შეეძლება მისი გამოთვლა უბრალოდ კალკულატორზე. ჩვენ გვაქვს კიდევ ერთი მიზანი: ვაჩვენოთ, თუ როგორ შეიძლება დაეხმაროს RPA-ს გადაწყვეტას, როდესაც ამოცანა ფართომასშტაბიანი ხდება.

გამარტივებებში ასევე აღვნიშნავთ: მილის განივი არის იდეალური ოთხკუთხედი, კუთხეების დამრგვალების გარეშე, შედუღების გათვალისწინების გარეშე.

ინჟინრის დავალება

"ინჟინერის" საქმის ზოგადი სქემა ასეთია:

1. Excel ფურცელზე გვაქვს ცხრილი GOST-ის მიხედვით მილების დიაპაზონით.
2. ამ ცხრილში თითოეული ჩანაწერისთვის, ჩვენ უნდა ავაშენოთ 3D მოდელი Autodesk Inventor-ში.
3. შემდეგ, Inventor Stress Analyzes გარემოში, ჩვენ ვასრულებთ სიძლიერის გამოთვლას და ატვირთავთ გამოთვლის შედეგს html-ზე.
4. შედეგად ფაილში ვპოულობთ მნიშვნელობას "Maximum von Mises stress".
5. ჩვენ ვწყვეტთ გამოთვლას, თუ უსაფრთხოების ფაქტორი (მასალის გამძლეობის თანაფარდობა ფონ მიზესის მაქსიმალურ სტრესთან) 3-ზე ნაკლებია.

ჩვენ გვჯერა, რომ შესაფერისი კვეთის სხივი უზრუნველყოფს უსაფრთხოების 3-ჯერ ზღვარს და იქნება მინიმალური წონა სხვა ვარიანტებთან ერთად.

საერთო ჯამში, ჩვენს ამოცანაში სპეციალისტი მუშაობს 3 აპლიკაციით (იხ. დიაგრამა ზემოთ). რეალურ სიტუაციაში, განაცხადების რაოდენობა შეიძლება კიდევ უფრო დიდი იყოს.

GOST 8645-68 "მართკუთხა ფოლადის მილები" შეიცავს 300 ჩანაწერს. ჩვენს დემო პრობლემაში, ჩვენ შევამოკლებთ სიას: ავიღებთ თითო ნივთს თითოეული ზომის ოჯახიდან. სულ 19 ჩანაწერია, საიდანაც უნდა აირჩიოთ ერთი.

Inventor-ის მოდელირების გარემო, რომელშიც ჩვენ ავაშენებთ მოდელს და გავაკეთებთ სიძლიერის გამოთვლებს, შეიცავს მზა მასალების ბიბლიოთეკას. ჩვენ ავიღებთ სხივის მასალას ამ ბიბლიოთეკიდან:

მასალა - ფოლადი
სიმკვრივე 7,85 გ/კუბ. სმ;
გამტარუნარიანობა 207 მპა;
დაჭიმვის სიმტკიცე 345 მპა;
იანგის მოდული 210 გპა;
ათვლის მოდული 80,7692 GPa.

ასე გამოიყურება დატვირთული სხივის სამგანზომილებიანი მოდელი:

და აქ არის სიძლიერის გაანგარიშების შედეგი. სისტემა წითლად აფერადებს სხივის დაუცველ უბნებს. ეს ის ადგილებია, სადაც ყველაზე დიდი დაძაბულობაა. მასშტაბი მარცხნივ გვიჩვენებს მაქსიმალური სტრესის მნიშვნელობას სხივის მასალაში.

 

ახლა მოდით გადავიტანოთ ნამუშევრის ნაწილი რობოტზე

სამუშაო სქემა შემდეგნაირად იცვლება:

ჩვენ შევკრებთ რობოტს Automation Anywhere Community Edition (შემდგომში AA) გარემოში. გადავხედოთ შეფასების კრიტერიუმებს და აღვწეროთ სუბიექტური შთაბეჭდილებები.

versatility

RPA გადაწყვეტილებები (განსაკუთრებით კომერციული) მუდმივად პოზიციონირებულია, როგორც ბიზნეს პროცესების ავტომატიზაციისა და ოფისის თანამშრომლების მუშაობის ავტომატიზაციის საშუალება. მაგალითები და სასწავლო კურსები მოიცავს ERP-თან, ECM-თან და ვებ-თან ურთიერთქმედებას. ყველაფერი ძალიან "საოფისეა".

თავიდან ჩვენ გვქონდა ეჭვი, შეძლებდა თუ არა AA ჩვენი Autodesk Inventor-ის ინტერფეისის და მონაცემების ამოღებას. მაგრამ ყველაფერი ნამდვილად მუშაობდა: ყველა ელემენტი, ყველა კონტროლი იყო განსაზღვრული და ჩაწერილი. სერვისის ფორმებშიც კი, პარამეტრების ცხრილებით, რობოტმა მოიპოვა წვდომა სასურველ უჯრედზე უბრალოდ მაუსის მითითებით.

შემდეგი იყო ტესტი სიძლიერის გამოთვლის სტუდიის გაშვებით. და არც პრობლემა. ამ ეტაპზე ჩვენ უნდა გვემუშავა მოქმედებებს შორის პაუზებით, როდესაც სისტემა ელოდება გაანგარიშების დასრულებას.

მიღებული მონაცემების ვებიდან ამოღება და Excel-ში ჩასმა შეუფერხებლად მიმდინარეობდა.
ამ ამოცანის ფარგლებში დადასტურდა მრავალფეროვნება. სხვა RPA მომწოდებლების აღწერით ვიმსჯელებთ, მრავალფეროვნება ნამდვილად ამ კატეგორიის პროგრამული უზრუნველყოფის საერთო მახასიათებელია.

მარტივი სწავლა

დაუფლებას რამდენიმე საღამო დასჭირდა: კურსები, ტრენინგის მაგალითები - ყველაფერი იქ არის. RPA-ს ბევრი გამყიდველი გთავაზობთ უფასო ტრენინგს. ერთადერთი ბარიერი: გარემოს ინტერფეისი და AA კურსები მხოლოდ ინგლისურ ენაზეა.

განვითარების სიჩქარე

საღამოს ჩვენ შევიმუშავეთ და გავმართეთ ალგორითმი "ინჟინრის პრობლემისთვის". მოქმედებების თანმიმდევრობა დასრულდა მხოლოდ 44 ინსტრუქციით. ქვემოთ მოცემულია Automation Anywhere ინტერფეისის ფრაგმენტი მზა რობოტთან. დაბალი კოდი/კოდის გარეშე კონცეფცია - არ იყო საჭირო დაპროგრამება: ჩვენ ვიყენებდით ოპერაციის ჩამწერებს ან drug'n'drop-ს ბრძანების ბიბლიოთეკიდან. შემდეგ პარამეტრების კონფიგურაცია თვისებების ფანჯარაში.

განთავისუფლება რუტინისგან

რობოტი 1 წუთსა 20 წამს ხარჯავს ერთი ჩანაწერის დამუშავებაში. დაახლოებით იგივე დრო დავხარჯეთ ერთი ჩანაწერის დამუშავებაზე რობოტის გარეშე.

თუ ჩვენ ვსაუბრობთ ათეულ და ასეულ ჩანაწერზე, მაშინ ადამიანი აუცილებლად დაიღლება და დაიწყებს ყურადღების გაფანტვას. სპეციალისტი შეიძლება მოულოდნელად სხვა საქმით იყოს დაკავებული. ადამიანთან, ფორმის პროპორცია „თუ დავალებას სჭირდება A წუთი, მაშინ N ასეთი დავალების შესრულება შესაძლებელია A * N წუთში“ არ მუშაობს - ამას ყოველთვის მეტი დრო სჭირდება.

ჩვენს მაგალითში, რობოტი დაალაგებს ჩანაწერებს თანმიმდევრულად, დაწყებული უდიდესი სექციებით. დიდ მასივებზე ეს ნელი მეთოდია. დაჩქარების მიზნით, შეგიძლიათ განახორციელოთ თანმიმდევრული მიახლოებები, მაგალითად, ნიუტონის მეთოდი ან ნახევარი გაყოფა.
გაანგარიშების შედეგი:

ცხრილი 1. სხივის მონაკვეთის შერჩევის შედეგი

მეცნიერის ამოცანა

მეცნიერის ამოცანაა ჩაატაროს რამდენიმე რიცხვითი ექსპერიმენტი, რათა დადგინდეს კანონი, რომლის მიხედვითაც სხივის ტარების სიმძლავრე იცვლება მისი კვეთის, სიგრძისა და დატვირთვის მასის მიხედვით. ნაპოვნი კანონი ჩამოყალიბებულია რეგრესიის განტოლების სახით.

იმისათვის, რომ რეგრესიის განტოლება იყოს ზუსტი, მეცნიერმა უნდა დაამუშაოს დიდი რაოდენობით მონაცემები.

ჩვენი მაგალითისთვის, გამოყოფილია შეყვანის ცვლადების მასივი:

• მილის პროფილის სიმაღლე;
• სიგანე;
• კედლის სისქე;
• სხივის სიგრძე;
• ტვირთის წონა.

თუ ჩვენ უნდა გავაკეთოთ გამოთვლა თითოეული ცვლადის მინიმუმ 3 მნიშვნელობისთვის, მაშინ მთლიანობაში ეს არის 243 გამეორება. ერთი გამეორების ორწუთიანი ხანგრძლივობით, საერთო დრო იქნება 8 საათი - მთელი სამუშაო დღე! უფრო სრულყოფილი შესწავლისთვის უნდა ავიღოთ არა 3 მნიშვნელობა, არამედ 10 ან მეტი.

კვლევის მსვლელობისას აუცილებლად გაირკვევა, რომ მოდელში დამატებითი ფაქტორების ჩართვაა საჭირო. მაგალითად, "გაატარეთ" სხვადასხვა კლასის ფოლადი. გამოთვლების მოცულობა ათობით და ასეულჯერ იზრდება.

რეალურ დავალებაზე რობოტი შეძლებს მეცნიერის გათავისუფლებას რამდენიმე დღის განმავლობაში, რომელსაც სპეციალისტი გამოიყენებს პუბლიკაციის მოსამზადებლად და ეს არის მეცნიერის საქმიანობის მთავარი მაჩვენებელი.

რეზიუმე

ინჟინრის "პროდუქტი" ნამდვილად მოქმედი მოწყობილობაა, დიზაინი. გამოთვლების რობოტიზაცია შეამცირებს რისკებს პროექტის უფრო ღრმა განვითარების გამო (მეტი გათვლები, მეტი რეჟიმი, მეტი ვარიანტი).

მეცნიერის „პროდუქტი“ არის განტოლება, ნიმუში ან სხვა კომპაქტური აღწერა. და რაც უფრო ზუსტია ის, მით მეტი მონაცემია ჩართული ანალიზში. RPA გადაწყვეტა დაგეხმარებათ მოდელებისთვის ინფორმაციის "საკვების" გენერირებაში.

მოდით განვაზოგადოთ ჩვენი მაგალითი.

გაანგარიშების მოდელის როლი შეიძლება იყოს ნებისმიერი მოდელი: ხიდის მოდელი, ძრავის მოდელი, გათბობის სისტემის მოდელი. სპეციალისტს მოეთხოვება უზრუნველყოს, რომ მოდელის ყველა კომპონენტი სწორ ურთიერთქმედებაშია ერთმანეთთან და რომ მოდელი უზრუნველყოფს „გარედან“ ძირითადი პარამეტრ-ცვლადების კომპლექტს.

გამოთვლითი გარემოს როლს ასრულებს ნებისმიერი აპლიკაცია, რომელსაც სპეციალისტი იყენებს თავის მუშაობაში. Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad. ან რაღაც შემუშავებული შიდა, მაგალითად, პროგრამა საწარმოო ქარხანაში ვენტილატორების შერჩევისთვის (იხ. Systemair-ის აღჭურვილობის შერჩევის პროგრამები).

ჩვენ განვიხილავთ ვებსაიტს, მონაცემთა ბაზას, Excel ფურცელს და txt ფაილს, როგორც მონაცემთა წყაროს.
სამუშაოს საბოლოო შედეგი - ანგარიში - არის Word დოკუმენტი ავტომატურად გენერირებული ტექსტით, Excel-ის დიაგრამა, ეკრანის ანაბეჭდების ნაკრები ან ელექტრონული ფოსტის ბიულეტენი.

RPA გამოიყენება ყველგან, სადაც საინჟინრო ანალიზი გამოიყენება. აქ არის რამდენიმე სფერო:

• სიძლიერის გამოთვლები და დეფორმაცია;
• ჰიდრო- და გაზის დინამიკა;
• სითბოს გაცვლა;
• ელექტრომაგნიტიზმი;
• ინტერდისციპლინარული ანალიზი;
• გენერაციული დიზაინი;
• კონტროლის პროგრამები CNC-სთვის (მაგალითად, ბუდე);
• სამედიცინო და ბიოლოგიური კვლევა;
• უკუკავშირის ან არასტაციონარული სისტემების მქონე სისტემების გამოთვლებში (როდესაც საბოლოო შედეგი უნდა გადავიდეს წყაროს მონაცემებზე და გაანგარიშება განმეორდეს).

დღეს, RPA გადაწყვეტილებები აქტიურად გამოიყენება ბიზნესში პროცესების ავტომატიზაციისა და მონაცემებით მუშაობისთვის. ოფისის თანამშრომლის, ინჟინრისა და მეცნიერის რუტინას ბევრი საერთო აქვს. ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ რობოტები სასარგებლოა ინჟინერიასა და მეცნიერებაში.

მოდით შევაჯამოთ ჩვენი შთაბეჭდილებები.

1. მრავალფეროვნება - დიახ, RPA არის უნივერსალური ინსტრუმენტი.
2. მარტივი სწავლა - დიახ, მარტივი და ხელმისაწვდომი, მაგრამ ენა გჭირდებათ.
3. განვითარების სიჩქარე - დიახ, ალგორითმი სწრაფად იკრიბება, განსაკუთრებით მაშინ, როცა ჩამწერებთან მუშაობა გიწევთ.
4. რუტინისგან თავის დაღწევა - დიახ, მას ნამდვილად შეუძლია სარგებელი მოიტანოს ფართომასშტაბიან ამოცანებს.

წყარო: www.habr.com