RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos

Ieraksts

Skolā, lai nostiprinātu savas zināŔanas, mums lika atrisināt daudzus lÄ«dzÄ«gus piemērus. Mēs visu laiku bijām Ä«gni: kas te ir vērtÄ«gs? Formulā aizstājiet divas vai trÄ«s vērtÄ«bas un saņemiet atbildi. Kur te ir domu lidojums? Realitāte izrādÄ«jās skarbāka par skolu.

Tagad strādāju par IT analÄ«tiÄ·i. Pirms iesaistÄ«Å”anās IT jomā strādāju par siltumtehniÄ·i, CNC programmētāju, piedalÄ«jos pētniecÄ«bas projektos.

No savas pieredzes esmu pārliecināts, ka inženieri un zinātnieki 95% sava darba laika pavada Ŕādām ā€œvienāda veidaā€ darbÄ«bām. Aprēķināt vienādojumus, pārbaudÄ«t, ierakstÄ«t rezultātus, kopēt specifikācijas. Projekts pēc projekta, eksperiments pēc eksperimenta, dienu no dienas.

Å eit ir pāris piemēri no maniem iepriekŔējiem darbiem.

LÄ«dz 2019. gadam izgatavoju maketus termovakuuma formÄ“Å”anai. Ja Ŕāds modelis ir pārklāts ar apsildāmu plastmasu, mēs iegÅ«sim produktu, kas precÄ«zi atkārto Ŕī modeļa Ä£eometriju. TehnoloÄ£ijas apraksts Å”eit.

Maketu ražoÅ”anas ciklam ir nepiecieÅ”ams vesels ļoti specializētu lietojumu komplekts:

  • Autodesk Inventor 3D modelÄ“Å”anai;
  • Excel sagataves izmēru augÅ”upielādei;
  • Excel izkārtojuma izmaksu aprēķināŔanai;
  • HSM modulis CNC vadÄ«bas programmas izveidei;
  • Datoru failu sistēma programmu failu pārvaldÄ«Å”anai;
  • Mach3 vide CNC maŔīnas vadÄ«Å”anai.

Dati bija manuāli jāpārsūta no vides uz vidi, un tie ietvēra veselas tabulas un vērtību masīvus. Process ir lēns, un bieži notiek kļūdas.

Pirms tam piedalÄ«jos gaismas ceļvežu izstrādē un ražoÅ”anā (saite). Tur bija daudz pētÄ«jumu, projektÄ“Å”anas un aprēķinu: specializētas vides siltuma un apgaismojuma aprēķiniem (Ansys, Dialux), plus izmaksu efektivitātes aprēķini, plus Autocad un Inventor modeļiem un rasējumiem. Un Å”eit tās paÅ”as grÅ«tÄ«bas: aprēķina rezultāts no vienas lietojumprogrammas nākamajam aprēķinam ir jāievelk citā lietojumprogrammā. Un tā vairākas reizes, meklējot optimālo risinājumu.

Inženiera laiks un zinātnieka laiks ir ļoti vērtÄ«gs laiks. Mēs Å”eit nerunājam par algu. Aiz inženiera aprēķiniem slēpjas liels projekts ar komandu. Aiz zinātnieka pētÄ«jumiem slēpjas visas nozares perspektÄ«va. Taču nereti augsti kvalificēts speciālists ā€œstulbiā€ pārnes vērtÄ«bas no vienas programmas uz otru, nevis izstrādā koncepcijas, modelē, interpretē rezultātus, diskutē un prāto ar kolēģiem.

MÅ«sdienu biznesa vides iezÄ«me ir ātrums. Tirgus nepārtraukti spiež. 2014. gadā modeli izveidojām 2-3 nedēļas. 2018. gadā tās bija trÄ«s dienas, un tas jau Ŕķita par ilgu. Tagad projektētājam ir jāizstrādā vairāki risinājuma varianti tajā paŔā laikā, kas iepriekÅ” bija pieŔķirts tikai vienam variantam.

Un vēl viens punkts ā€“ investÄ«cijas un riski. Lai ā€œieÄ·ertosā€ pie projekta, uzņēmumam pirms lÄ«guma noslēgÅ”anas ar pasÅ«tÄ«tāju konceptuālā izstrādē jāiegulda ~6% no Ŕī projekta izmaksām. Å ie lÄ«dzekļi tiek novirzÄ«ti:

  • pētniecÄ«bai;
  • konceptuālais dizains;
  • darbaspēka izmaksu novērtējums;
  • skiču sagatavoÅ”ana utt.

Uzņēmums tos izņem no savas kabatas, tas ir pats risks. Uzmanība koncepcijai prasa speciālistu laiku, un viņi ir aizņemti ar rutīnu.

Iepazīstoties ar darba instrumentiem IT uzņēmumā, sāku interesēties, kādas biznesa procesu automatizācijas prakses varētu būt noderīgas inženieriem. Tādējādi uzņēmumi jau sen izmanto robotu procesu automatizāciju (RPA), lai cīnītos pret rutīnu.

RPA ražotāji apgalvo, ka Ŕāda automatizācijas rīka priekŔrocības ir Ŕādas:

  1. daudzpusība (robots spēj strādāt ar jebkuru aplikāciju, ar jebkuru datu avotu);
  2. mācÄ«Å”anās vieglums (nav nepiecieÅ”amas dziļas programmÄ“Å”anas un administrÄ“Å”anas kompetences);
  3. izstrādes ātrums (gatavs algoritms aizņem mazāk laika nekā tradicionālā programmÄ“Å”ana);
  4. reāla darbinieka atbrīvoŔana no ikdienas darbībām.

Pamatojoties uz Å”iem kritērijiem, mēs pārbaudÄ«sim, kāds ir RPA izmantoÅ”anas efekts inženiertehniskajos/zinātniskajos aprēķinos.

Piemēra apraksts

ApskatÄ«sim vienkārÅ”u piemēru. Ir konsoles sija ar slodzi.
RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos
ApskatÄ«sim Å”o problēmu gan no inženiera, gan no zinātnieka pozÄ«cijām.

Korpuss ā€œInženierisā€: ir 2 m gara konsoles sija, kurai jānotur 500 kg smaga krava ar 3-kārtÄ«gu droŔības rezervi. Sija ir izgatavota no taisnstÅ«ra caurules. Ir nepiecieÅ”ams izvēlēties sijas sekciju saskaņā ar GOST katalogu.

Lieta "zinātnieks": noskaidro, kā slodzes masa, sijas Ŕķērsgriezums un garums ietekmē Ŕīs sijas nestspēju. Atvasiniet regresijas vienādojumu.

Abos gadījumos tiek ņemts vērā gravitācijas spēks, kas iedarbojas uz staru proporcionāli stara masai.

Detalizēti izpētÄ«sim pirmo gadÄ«jumu - ā€œinženierisā€. ā€œZinātniekaā€ lieta tiek Ä«stenota lÄ«dzÄ«gi.

Tehniski mÅ«su piemērs ir ļoti vienkārÅ”s. Un priekÅ”meta speciālists to varēs aprēķināt vienkārÅ”i uz kalkulatora. Mums ir vēl viens mērÄ·is: parādÄ«t, kā RPA risinājums var palÄ«dzēt, kad uzdevums kļūst liela mēroga.

VienkārÅ”ojumos mēs arÄ« atzÄ«mējam: caurules Ŕķērsgriezums ir ideāls taisnstÅ«ris, nenoapaļojot stÅ«rus, neņemot vērā metinājumu.

Inženiera uzdevums

ā€œInženieraā€ gadÄ«juma vispārējā shēma ir Ŕāda:

  1. Excel lapā mums ir tabula ar cauruļu klāstu saskaņā ar GOST.
  2. Katram ierakstam Ŕajā tabulā mums ir jāizveido 3D modelis programmā Autodesk Inventor.
  3. Pēc tam Inventor Stress Analyzes vidē veicam stiprÄ«bas aprēķinu un aprēķina rezultātu augÅ”upielādējam html.
  4. IegÅ«tajā failā mēs atrodam vērtÄ«bu ā€œMaksimālais fon Mises stressā€.
  5. Aprēķinu pārtraucam, ja droŔības koeficients (materiāla tecÄ“Å”anas robežas attiecÄ«ba pret maksimālo fon Mises spriegumu) ir mazāks par 3.

Mēs uzskatām, ka piemērota Ŕķērsgriezuma sija nodroÅ”inās 3 reizes lielāku droŔības rezervi un bÅ«s minimāla svara starp citām iespējām.

RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos

Kopumā mūsu uzdevumā speciālists strādā ar 3 lietojumprogrammām (skat. diagrammu augstāk). Reālā situācijā pieteikumu skaits var būt vēl lielāks.

GOST 8645-68 ā€œTaisnstÅ«ra tērauda caurulesā€ satur 300 ierakstus. Demonstrācijas uzdevumā mēs saÄ«sināsim sarakstu: ņemsim vienu preci no katras izmēru saimes. Kopā ir 19 ieraksti, no kuriem jāizvēlas viens.

RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos

Inventor modelÄ“Å”anas vide, kurā veidosim modeli un veiksim stiprÄ«bas aprēķinus, satur gatavu materiālu bibliotēku. Mēs ņemsim staru materiālu no Ŕīs bibliotēkas:

Materiāls - Tērauds
Blīvums 7,85 g/cu. cm;
Teces stiprums 207 MPa;
Stiepes izturība 345 MPa;
Janga modulis 210 GPa;
BÄ«des modulis 80,7692 GPa.

Šādi izskatās noslogota stara trīsdimensiju modelis:

RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos

Un Å”eit ir spēka aprēķina rezultāts. Sistēma ietonē staru kūļa jutÄ«gās vietas sarkanā krāsā. Tās ir vietas, kur spriedze ir vislielākā. Skala kreisajā pusē parāda maksimālā sprieguma vērtÄ«bu sijas materiālā.

RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos
ā€ƒ

Tagad daļu darba nodosim robotam

Darba shēma mainās Ŕādi:

RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos

Mēs saliksim robotu Automation Anywhere Community Edition (turpmāk tekstā AA) vidē. Pāriesim vērtÄ“Å”anas kritērijus un aprakstÄ«sim subjektÄ«vos iespaidus.

daudzpusība

RPA risinājumi (Ä«paÅ”i komerciālie) tiek neatlaidÄ«gi pozicionēti kā lÄ«dzeklis biznesa procesu automatizÄ“Å”anai un biroja darbinieku darba automatizÄ“Å”anai. Piemēri un apmācÄ«bas kursi aptver mijiedarbÄ«bu ar ERP, ECM un Web. Viss ir ļoti "birojā".

Sākumā mums bija Å”aubas, vai AA spēs uztvert mÅ«su Autodesk Inventor saskarni un datus. Bet viss patieŔām darbojās: katrs elements, katra vadÄ«ba tika definēta un ierakstÄ«ta. Pat pakalpojumu formās ar parametru tabulām robots ieguva piekļuvi vajadzÄ«gajai Ŕūnai, vienkārÅ”i norādot peli.

Tālāk sekoja tests ar spēka aprēķina studijas palaiÅ”anu. Un arÄ« nekādu problēmu. Å ajā posmā mums bija rÅ«pÄ«gi jāstrādā ar pauzēm starp darbÄ«bām, kad sistēma gaida aprēķinu pabeigÅ”anu.

IegÅ«to datu izgÅ«Å”ana no tÄ«mekļa un ievietoÅ”ana programmā Excel noritēja bez problēmām.
Å Ä« uzdevuma ietvaros tika apstiprināta daudzpusÄ«ba. Spriežot pēc citu RPA pārdevēju aprakstiem, daudzpusÄ«ba patieŔām ir Ŕīs programmatÅ«ras kategorijas kopÄ«ga iezÄ«me.

Viegli iemācīties

ApgÅ«Å”ana prasÄ«ja vairākus vakarus: kursi, apmācÄ«bas piemēri - tas viss ir klāt. Daudzi RPA pārdevēji piedāvā bezmaksas apmācÄ«bu. VienÄ«gais Ŕķērslis: vides saskarne un AA kursi ir tikai angļu valodā.

Attīstības ātrums

Vakarā mēs izstrādājām un atkļūdojām algoritmu ā€œinženiera problēmaiā€. DarbÄ«bu secÄ«ba tika pabeigta tikai 44 instrukcijās. Zemāk ir Automation Anywhere interfeisa fragments ar gatavu robotu. Zema koda/bez koda koncepcija - nebija vajadzÄ«bas programmēt: mēs izmantojām operāciju ierakstÄ«tājus vai drug'n'drop no komandu bibliotēkas. Pēc tam konfigurējiet parametrus rekvizÄ«tu logā.

RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos

AtbrīvoŔanās no rutīnas

Robots viena ieraksta apstrādei pavada 1 minūti 20 sekundes. Apmēram tikpat daudz laika pavadījām viena ieraksta apstrādei bez robota.

Ja mēs runājam par desmitiem un simtiem ierakstu, tad cilvēks neizbēgami nogurst un sāks izklaidēties. Speciālists pēkŔņi var tikt aizņemts ar kādu citu uzdevumu. Ar cilvēku nedarbojas proporcija veidlapā ā€œJa uzdevums aizņem A minÅ«tes, tad N Ŕādu uzdevumu var izpildÄ«t A * N minÅ«tēsā€ - tas vienmēr aizņem vairāk laika.

MÅ«su piemērā robots kārtos ierakstus secÄ«gi, sākot ar lielākajām sadaļām. Lielos masÄ«vos Ŕī metode ir lēna. Lai paātrinātu, varat ieviest secÄ«gus tuvinājumus, piemēram, Ņūtona metodi vai dalÄ«Å”anu uz pusēm.
Aprēķina rezultāts:

1. tabula. Sijas sekcijas izvēles rezultāts

RPA pielietojums zinātniskos un inženiertehniskos aprēķinos

Zinātnieka uzdevums

Zinātnieka uzdevums ir veikt vairākus skaitliskus eksperimentus, lai noteiktu likumu, saskaņā ar kuru sijas nestspēja mainās atkarÄ«bā no tā Ŕķērsgriezuma, garuma un slodzes masas. Atrastais likums ir formulēts regresijas vienādojuma veidā.

Lai regresijas vienādojums būtu precīzs, zinātniekam ir jāapstrādā liels datu apjoms.

MÅ«su piemēram ir pieŔķirts ievades mainÄ«go masÄ«vs:

  • caurules profila augstums;
  • platums;
  • sienas biezums;
  • sijas garums;
  • kravas svars.

Ja mums ir jāveic aprēķins vismaz 3 katra mainÄ«gā vērtÄ«bām, tad kopā tas ir 243 atkārtojumi. Ar vienas iterācijas divu minÅ«Å”u ilgumu kopējais laiks bÅ«s 8 stundas ā€“ vesela darba diena! Lai iegÅ«tu pilnÄ«gāku pētÄ«jumu, mums jāņem nevis 3 vērtÄ«bas, bet 10 vai vairāk.

PētÄ«juma gaitā noteikti kļūs skaidrs, ka modelÄ« ir jāiekļauj papildu faktori. Piemēram, ā€œvadietā€ dažādas tērauda markas. Aprēķinu apjoms palielinās desmitiem un simtiem reižu.

Reāla uzdevuma veikÅ”anai robots varēs atbrÄ«vot zinātnieku uz vairākām dienām, ko speciālists izmantos publikācijas sagatavoÅ”anai, un tas ir galvenais zinātnieka darbÄ«bas rādÄ«tājs.

Kopsavilkums

Inženiera ā€œproduktsā€ ir patieŔām strādājoÅ”a ierÄ«ce, dizains. Aprēķinu robotizācija samazinās riskus, ko rada projekta dziļāka attÄ«stÄ«ba (vairāk aprēķinu, vairāk režīmu, vairāk iespēju).

Zinātnieka ā€œproduktsā€ ir vienādojums, modelis vai cits kompakts apraksts. Un jo precÄ«zāks tas ir, jo vairāk datu tiek iekļauts analÄ«zē. RPA risinājums palÄ«dzēs radÄ«t informācijas ā€œbarÄ«buā€ modeļiem.

Apkoposim mūsu piemēru.

Aprēķinu modeļa loma var bÅ«t jebkurÅ” modelis: tilta modelis, dzinēja modelis, apkures sistēmas modelis. Speciālistam ir jānodroÅ”ina, lai visas modeļa sastāvdaļas bÅ«tu savstarpējā mijiedarbÄ«bā un lai modelis nodroÅ”inātu ā€œÄrpusā€ galveno parametru-mainÄ«go kopu.

SkaitļoÅ”anas vides lomu spēlē jebkura aplikācija, ko speciālists izmanto savā darbā. Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad. Vai kaut kas izstrādāts uzņēmumā, piemēram, programma ventilatoru atlasei ražotnē (skatiet Systemair aprÄ«kojuma atlases programmas).

Par datu avotu mēs uzskatām vietni, datu bāzi, Excel lapu un txt failu.
Darba gala rezultāts ā€“ atskaite ā€“ ir Word dokuments ar automātiski Ä£enerētu tekstu, Excel diagramma, ekrānuzņēmumu komplekts vai e-pasta biļetens.

RPA ir piemērojama visur, kur ir piemērojama inženiertehniskā analīze. Šeit ir dažas jomas:

  • stiprÄ«bas aprēķini un deformācijas;
  • hidro- un gāzes dinamika;
  • siltuma apmaiņa;
  • elektromagnētisms;
  • starpdisciplināra analÄ«ze;
  • Ä£eneratÄ«vais dizains;
  • vadÄ«bas programmas CNC (piemēram, ligzdoÅ”ana);
  • MedicÄ«niskā un bioloÄ£iskā izpēte;
  • sistēmu aprēķinos ar atgriezenisko saiti vai nestacionārām sistēmām (kad gala rezultāts jāpārnes uz avota datiem un aprēķins jāatkārto).

MÅ«sdienās RPA risinājumi tiek aktÄ«vi izmantoti biznesā, lai automatizētu procesus un strādātu ar datiem. Biroja darbinieka, inženiera un zinātnieka rutÄ«nai ir daudz kopÄ«ga. Mēs esam parādÄ«juÅ”i, ka roboti ir noderÄ«gi inženierzinātnēs un zinātnē.

Apkoposim savus iespaidus.

  1. DaudzpusÄ«ba ā€“ jā, RPA ir universāls rÄ«ks.
  2. Viegli iemācīties - jā, vienkārŔi un pieejami, bet jums ir nepiecieŔama valoda.
  3. Izstrādes ātrums - jā, algoritms tiek salikts ātri, it īpaŔi, ja esat iemanījies strādāt ar ierakstītājiem.
  4. AtbrÄ«voties no rutÄ«nas ā€“ jā, tas tieŔām var dot labumu liela mēroga darbos.

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru