Entry
Di sekolah, untuk mengukuhkan pengetahuan kami, kami diminta menyelesaikan banyak contoh yang serupa. Kami berasa jengkel sepanjang masa: apa yang berharga di sini? Gantikan dua atau tiga nilai ke dalam formula dan dapatkan jawapannya. Di manakah penerbangan pemikiran di sini? Realiti ternyata lebih keras daripada sekolah.
Sekarang saya bekerja sebagai penganalisis IT. Sebelum menyertai bidang IT, saya bekerja sebagai jurutera pemanas, pengaturcara CNC, dan mengambil bahagian dalam projek penyelidikan.
Daripada pengalaman saya sendiri, saya yakin bahawa jurutera dan saintis menghabiskan 95% masa kerja mereka untuk tindakan "jenis yang sama". Kira persamaan, semak, rekod keputusan, salin spesifikasi. Projek demi projek, percubaan demi percubaan, hari demi hari.
Berikut adalah beberapa contoh dari kerja saya sebelum ini.
Sehingga 2019, saya membuat susun atur untuk pengacuan vakum haba. Jika model sedemikian ditutup dengan plastik yang dipanaskan, kami akan mendapat produk yang betul-betul mengulangi geometri model ini. Penerangan tentang teknologi .
Kitaran pengeluaran mock-up memerlukan satu set keseluruhan aplikasi yang sangat khusus:
- Autodesk Inventor untuk pemodelan 3D;
- Excel untuk memuat naik dimensi bahan kerja;
- Excel untuk mengira kos susun atur;
- Modul HSM untuk mencipta program kawalan CNC;
- Sistem fail komputer untuk menguruskan fail program;
- Persekitaran Mach3 untuk mengawal mesin CNC.
Data perlu dipindahkan secara manual dari persekitaran ke persekitaran, dan ini termasuk keseluruhan jadual dan tatasusunan nilai. Prosesnya perlahan, dan kesilapan sering berlaku.
Sebelum itu, saya mengambil bahagian dalam pembangunan dan pengeluaran panduan cahaya (). Terdapat banyak penyelidikan, reka bentuk dan pengiraan di sana: persekitaran khusus untuk pengiraan terma dan pencahayaan (Ansys, Dialux), serta pengiraan keberkesanan kos, serta Autocad dan Inventor untuk model dan lukisan. Dan di sini kesukaran yang sama: hasil pengiraan dari satu aplikasi perlu diseret ke aplikasi lain untuk pengiraan seterusnya. Dan sebagainya beberapa kali dalam mencari penyelesaian yang optimum.
Masa seorang jurutera dan masa seorang saintis adalah masa yang sangat berharga. Kami tidak bercakap tentang gaji di sini. Di sebalik pengiraan jurutera adalah projek besar dengan pasukan. Di sebalik penyelidikan saintis terletak perspektif keseluruhan industri. Tetapi selalunya pakar yang berkelayakan tinggi "bodoh" memindahkan nilai dari satu program ke program lain dan bukannya membangunkan konsep, pemodelan, mentafsir keputusan, berbincang dan sumbang saran dengan rakan sekerja.
Ciri persekitaran perniagaan moden ialah kepantasan. Pasaran sentiasa mendesak. Pada tahun 2014, kami mengambil masa 2-3 minggu untuk membuat model. Pada tahun 2018, ia adalah tiga hari, dan itu kelihatan terlalu lama. Kini pereka bentuk mesti menghasilkan beberapa pilihan penyelesaian dalam masa yang sama yang sebelum ini diperuntukkan kepada hanya satu pilihan.
Dan satu lagi perkara - pelaburan dan risiko. Untuk "menangkap" projek, perusahaan mesti melabur ~6% daripada kos projek ini dalam pembangunan konsep sebelum membuat perjanjian dengan pelanggan. Dana ini pergi:
- untuk penyelidikan;
- rekabentuk konsep;
- penilaian kos buruh;
- penyediaan lakaran, dsb.
Syarikat mengeluarkan mereka dari poketnya sendiri, ini adalah risikonya sendiri. Perhatian kepada konsep memerlukan masa pakar, dan mereka sibuk dengan rutin.
Selepas membiasakan diri dengan alatan kerja dalam syarikat IT, saya mula berminat dengan amalan automasi proses perniagaan yang boleh berguna kepada jurutera. Oleh itu, perniagaan telah lama menggunakan automasi proses robotik (RPA) untuk memerangi rutin.
Pengeluar RPA mendakwa kelebihan berikut alat automasi sedemikian:
- serba boleh (robot boleh berfungsi dengan mana-mana aplikasi, dengan mana-mana sumber data);
- kemudahan pembelajaran (tiada kecekapan mendalam dalam pengaturcaraan dan pentadbiran diperlukan);
- kelajuan pembangunan (algoritma siap mengambil masa kurang daripada pengaturcaraan tradisional);
- kelegaan sebenar pekerja daripada operasi rutin.
Berdasarkan kriteria ini, kami akan menyemak apakah kesan penggunaan RPA dalam pengiraan kejuruteraan/saintifik.
Penerangan tentang contoh
Mari kita lihat contoh mudah. Terdapat rasuk julur dengan beban.
Mari kita lihat masalah ini dari kedudukan seorang jurutera dan dari kedudukan seorang saintis.
Sarung "Jurutera": terdapat rasuk julur sepanjang 2 m. Ia mesti menahan beban seberat 500 kg dengan margin keselamatan 3 kali ganda. Rasuk diperbuat daripada paip segi empat tepat. Ia adalah perlu untuk memilih bahagian rasuk mengikut katalog GOST.
Kes "saintis": ketahui bagaimana jisim beban, keratan rentas dan panjang rasuk mempengaruhi kapasiti galas beban rasuk ini. Terbitkan persamaan regresi.
Dalam kedua-dua kes, daya graviti diambil kira, yang bertindak pada rasuk secara berkadaran dengan jisim rasuk.
Mari kita kaji secara terperinci kes pertama - "jurutera". Kes "saintis" dilaksanakan dengan cara yang sama.
Secara teknikal, contoh kami sangat mudah. Dan pakar mata pelajaran akan dapat mengiranya hanya pada kalkulator. Kami mempunyai matlamat lain: untuk menunjukkan cara penyelesaian RPA boleh membantu apabila tugas menjadi berskala besar.
Dalam penyederhanaan, kami juga perhatikan: keratan rentas paip adalah segi empat tepat yang ideal, tanpa membulatkan sudut, tanpa mengambil kira kimpalan.
Tugas jurutera
Skim umum kes "jurutera" adalah seperti berikut:
- Pada helaian Excel kami mempunyai jadual dengan julat paip mengikut GOST.
- Untuk setiap entri dalam jadual ini, kita mesti membina model 3D dalam Autodesk Inventor.
- Kemudian, dalam persekitaran Inventor Stress Analyzes, kami melakukan pengiraan kekuatan dan memuat naik hasil pengiraan ke html.
- Kami mendapati nilai "Tekanan maksimum von Mises" dalam fail yang terhasil.
- Kami menghentikan pengiraan jika faktor keselamatan (nisbah kekuatan hasil bahan kepada tegasan von Mises maksimum) adalah kurang daripada 3.
Kami percaya bahawa rasuk keratan rentas yang sesuai akan memberikan margin keselamatan 3 kali ganda dan akan mempunyai berat minimum antara pilihan lain.
Secara keseluruhan, dalam tugas kami pakar bekerja dengan 3 aplikasi (lihat rajah di atas). Dalam keadaan sebenar, bilangan permohonan boleh menjadi lebih besar.
GOST 8645-68 "Paip keluli segi empat tepat" mengandungi 300 entri. Dalam masalah demo kami, kami akan memendekkan senarai: kami akan mengambil satu item daripada setiap keluarga saiz. Terdapat 19 rekod secara keseluruhan, yang mana anda perlu memilih satu daripadanya.
Persekitaran pemodelan Pencipta, di mana kami akan membina model dan melakukan pengiraan kekuatan, mengandungi perpustakaan bahan siap sedia. Kami akan mengambil bahan rasuk dari perpustakaan ini:
Bahan - Keluli
Ketumpatan 7,85 g/cu. cm;
Kekuatan hasil 207 MPa;
Kekuatan tegangan 345 MPa;
Modulus muda 210 GPa;
Modulus ricih 80,7692 GPa.
Beginilah rupa model tiga dimensi bagi rasuk yang dimuatkan:
Dan inilah hasil pengiraan kekuatan. Sistem mewarnakan kawasan yang terdedah pada rasuk merah. Ini adalah tempat di mana ketegangan paling hebat. Skala di sebelah kiri menunjukkan nilai tegasan maksimum dalam bahan rasuk.
β
Sekarang mari kita pindahkan beberapa kerja ke robot
Skim kerja berubah seperti berikut:
Kami akan memasang robot dalam persekitaran Automation Anywhere Community Edition (selepas ini dirujuk sebagai AA). Mari kita semak kriteria penilaian dan huraikan tanggapan subjektif.
serba boleh
Penyelesaian RPA (terutamanya yang komersial) diletakkan secara berterusan sebagai cara untuk mengautomasikan proses perniagaan dan mengautomasikan kerja pekerja pejabat. Contoh dan kursus latihan meliputi interaksi dengan ERP, ECM dan Web. Semuanya sangat "seperti pejabat".
Pada mulanya kami mempunyai keraguan sama ada AA akan dapat mengambil antara muka dan data Autodesk Inventor kami. Tetapi semuanya benar-benar berfungsi: setiap elemen, setiap kawalan telah ditakrifkan dan direkodkan. Walaupun dalam borang perkhidmatan dengan jadual parameter, robot mendapat akses ke sel yang dikehendaki hanya dengan menghalakan tetikus.
Seterusnya adalah ujian dengan pelancaran studio pengiraan kekuatan. Dan tiada masalah juga. Pada peringkat ini, kami perlu berhati-hati bekerja dengan jeda antara tindakan apabila sistem menunggu pengiraan selesai.
Mendapatkan semula data yang terhasil daripada Web dan memasukkannya ke dalam Excel berjalan lancar.
Dalam tugas ini, fleksibiliti telah disahkan. Berdasarkan huraian vendor RPA yang lain, kepelbagaian adalah ciri biasa kategori perisian ini.
Mudah dipelajari
Ia mengambil masa beberapa malam untuk menguasai: kursus, contoh latihan - semuanya ada. Banyak vendor RPA menawarkan latihan percuma. Satu-satunya halangan: antara muka persekitaran dan kursus AA hanya dalam bahasa Inggeris.
Kepantasan pembangunan
Kami membangunkan dan menyahpepijat algoritma untuk "masalah jurutera" pada waktu petang. Urutan tindakan telah diselesaikan hanya dalam 44 arahan. Di bawah ialah serpihan antara muka Automation Anywhere dengan robot siap. Konsep kod rendah/Tiada kod - tidak perlu memprogram: kami menggunakan perakam operasi atau drug'n'drop dari perpustakaan arahan. Kemudian konfigurasikan parameter dalam tetingkap sifat.
Lega dari rutin
Robot itu menghabiskan 1 minit 20 saat memproses satu rekod. Kami menghabiskan lebih kurang jumlah masa yang sama memproses satu rekod tanpa robot.
Jika kita bercakap tentang puluhan dan ratusan rekod, maka seseorang pasti akan letih dan mula terganggu. Seorang pakar mungkin tiba-tiba sibuk dengan beberapa tugas lain. Dengan seseorang, sebahagian daripada borang "Jika tugas mengambil masa A minit, maka N tugas sedemikian boleh diselesaikan dalam A * N minit" tidak berfungsi - ia sentiasa mengambil lebih banyak masa.
Dalam contoh kami, robot akan mengisih rekod secara berurutan, bermula dengan bahagian terbesar. Pada tatasusunan besar ini adalah kaedah yang perlahan. Untuk mempercepatkan, anda boleh melaksanakan anggaran berturut-turut, sebagai contoh, kaedah Newton atau separuh bahagian.
Hasil pengiraan:
Jadual 1. Keputusan pemilihan bahagian rasuk
Tugas saintis
Tugas saintis adalah untuk menjalankan beberapa eksperimen berangka untuk menentukan undang-undang mengikut mana kapasiti galas beban rasuk berubah bergantung pada keratan rentas, panjang dan jisim bebannya. Hukum yang ditemui dirumuskan dalam bentuk persamaan regresi.
Untuk persamaan regresi menjadi tepat, seorang saintis mesti memproses sejumlah besar data.
Untuk contoh kami, pelbagai pembolehubah input diperuntukkan:
- ketinggian profil paip;
- lebar;
- ketebalan dinding;
- panjang rasuk;
- berat beban.
Jika kita perlu melakukan pengiraan untuk sekurang-kurangnya 3 nilai setiap pembolehubah, maka secara keseluruhan ini adalah 243 ulangan. Dengan tempoh dua minit satu lelaran, jumlah masa ialah 8 jam - sepanjang hari bekerja! Untuk kajian yang lebih lengkap, kita harus mengambil bukan 3 nilai, tetapi 10 atau lebih.
Semasa kajian dijalankan, sudah tentu akan menjadi jelas bahawa faktor tambahan perlu dimasukkan dalam model. Sebagai contoh, "memacu" gred keluli yang berbeza. Isipadu pengiraan meningkat berpuluh-puluh dan beratus kali ganda.
Pada tugas sebenar, robot akan dapat membebaskan saintis selama beberapa hari, yang akan digunakan oleh pakar untuk menyediakan penerbitan, dan ini adalah penunjuk utama aktiviti saintis.
Ringkasan
"Produk" jurutera ialah peranti yang benar-benar berfungsi, reka bentuk. Pengiraan robot akan mengurangkan risiko disebabkan pembangunan projek yang lebih mendalam (lebih banyak pengiraan, lebih banyak mod, lebih banyak pilihan).
βProdukβ seorang saintis ialah persamaan, corak atau perihalan padat lain. Dan lebih tepatnya, lebih banyak data yang terlibat dalam analisis. Penyelesaian RPA akan membantu menjana maklumat "makanan" untuk model.
Mari umumkan contoh kita.
Peranan model pengiraan boleh menjadi mana-mana model: model jambatan, model enjin, model sistem pemanasan. Pakar dikehendaki memastikan bahawa semua komponen model berada dalam interaksi yang betul antara satu sama lain dan model itu menyediakan "di luar" satu set parameter-pembolehubah utama.
Peranan persekitaran pengkomputeran dimainkan oleh mana-mana aplikasi yang digunakan oleh pakar dalam kerjanya. Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad. Atau sesuatu yang dibangunkan secara dalaman, sebagai contoh, program untuk memilih kipas di kilang pembuatan (lihat program pemilihan peralatan Systemair).
Kami menganggap tapak web, pangkalan data, helaian Excel dan fail txt sebagai sumber data.
Hasil akhir kerja - laporan - ialah dokumen Word dengan teks yang dijana secara automatik, carta Excel, satu set tangkapan skrin atau surat berita e-mel.
RPA boleh digunakan di mana-mana analisis kejuruteraan boleh digunakan. Berikut adalah beberapa kawasan:
- pengiraan kekuatan dan ubah bentuk;
- dinamik hidro dan gas;
- pertukaran haba;
- elektromagnetisme;
- analisis antara disiplin;
- reka bentuk generatif;
- program kawalan untuk CNC (contohnya, bersarang);
- penyelidikan perubatan dan biologi;
- dalam pengiraan sistem dengan maklum balas atau sistem tidak pegun (apabila keputusan akhir mesti dipindahkan ke data sumber dan pengiraan diulang).
Hari ini, penyelesaian RPA digunakan secara aktif dalam perniagaan untuk mengautomasikan proses dan bekerja dengan data. Rutin seorang pekerja pejabat, seorang jurutera dan seorang saintis mempunyai banyak persamaan. Kami telah menunjukkan bahawa robot berguna dalam kejuruteraan dan sains.
Mari kita ringkaskan tanggapan kita.
- Serbaguna - ya, RPA ialah alat universal.
- Mudah dipelajari - ya, ringkas dan boleh diakses, tetapi anda memerlukan bahasa.
- Kelajuan pembangunan - ya, algoritma dipasang dengan cepat, terutamanya apabila anda terbiasa bekerja dengan perakam.
- Melegakan diri anda daripada rutin - ya, ia benar-benar boleh membawa faedah dalam tugas berskala besar.
Sumber: www.habr.com