Aplikimi i RPA në llogaritjet shkencore dhe inxhinierike

Hyrje

Në shkollë, për të konsoliduar njohuritë tona, na kërkuan të zgjidhnim shumë shembuj të ngjashëm. Ne ishim të mërzitur gjatë gjithë kohës: çfarë ka vlerë këtu? Zëvendësoni dy ose tre vlera në formulë dhe merrni përgjigjen. Ku është fluturimi i mendimit këtu? Realiteti doli të ishte më i ashpër se shkolla.

Tani punoj si analist IT. Para se t'i bashkohesha fushës së IT-së, kam punuar si inxhinier ngrohjeje, programues CNC dhe kam marrë pjesë në projekte kërkimore.

Nga përvoja ime, jam i bindur se inxhinierët dhe shkencëtarët shpenzojnë 95% të kohës së tyre të punës në veprime të tilla "të të njëjtit lloj". Llogaritni ekuacionet, kontrolloni, regjistroni rezultatet, kopjoni specifikimet. Projekt pas projekti, eksperiment pas eksperimenti, ditë pas dite.

Këtu janë disa shembuj nga puna ime e mëparshme.

Deri në vitin 2019, kam bërë planimetri për formimin termik me vakum. Nëse një model i tillë është i mbuluar me plastikë të nxehtë, do të marrim një produkt që saktësisht përsërit gjeometrinë e këtij modeli. Përshkrimi i teknologjisë këtu.

Cikli i prodhimit të modelit kërkon një grup të tërë aplikacionesh shumë të specializuara:

• Autodesk Inventor për modelim 3D;
• Excel për ngarkimin e dimensioneve të pjesës së punës;
• Excel për llogaritjen e kostos së paraqitjes;
• Moduli HSM për krijimin e një programi kontrolli CNC;
• Sistemi i skedarëve kompjuterik për menaxhimin e skedarëve të programit;
• Mjedisi Mach3 për kontrollin e një makinerie CNC.

Të dhënat duhej të transferoheshin manualisht nga mjedisi në mjedis, dhe këto përfshinin tabela të tëra dhe vargje vlerash. Procesi është i ngadalshëm dhe shpesh ndodhin gabime.

Para kësaj, kam marrë pjesë në zhvillimin dhe prodhimin e udhëzuesve të dritës (lidhje). Aty kishte shumë kërkime, dizajne dhe llogaritje: mjedise të specializuara për llogaritjet termike dhe ndriçuese (Ansys, Dialux), plus llogaritjet e kostos, plus Autocad dhe Inventor për modele dhe vizatime. Dhe këtu të njëjtat vështirësi: rezultati i llogaritjes nga një aplikacion duhet të tërhiqet në një aplikacion tjetër për llogaritjen tjetër. Dhe kështu disa herë në kërkim të zgjidhjes optimale.

Koha e një inxhinieri dhe koha e një shkencëtari janë kohë shumë të vlefshme. Këtu nuk po flasim për paga. Pas llogaritjeve të inxhinierit është një projekt i madh me një ekip. Pas kërkimit të shkencëtarit qëndron perspektiva e një industrie të tërë. Por shpesh një specialist shumë i kualifikuar transferon "marrëzi" vlerat nga një program në tjetrin në vend që të zhvillojë koncepte, të modelojë, të interpretojë rezultatet, të diskutojë dhe të krijojë ide me kolegët.

Shenja dalluese e mjedisit modern të biznesit është shpejtësia. Tregu po shtyn vazhdimisht. Në vitin 2014, na u deshën 2-3 javë për të bërë një plan urbanistik. Në vitin 2018, ishin tre ditë, dhe kjo tashmë dukej shumë e gjatë. Tani projektuesi duhet të prodhojë disa opsione zgjidhjeje në të njëjtën kohë që më parë i ishte caktuar vetëm një opsioni.

Dhe një pikë tjetër - investimet dhe rreziqet. Për të "kapur" një projekt, një ndërmarrje duhet të investojë ~ 6% të kostos së këtij projekti në zhvillimin konceptual përpara se të lidh një marrëveshje me klientin. Këto fonde shkojnë:

• për kërkime;
• dizajn konceptual;
• vlerësimi i kostos së punës;
• përgatitja e skicave etj.

Kompania i nxjerr nga xhepi i saj, ky është rreziku i saj. Vëmendja ndaj konceptit kërkon kohën e specialistëve dhe ata janë të zënë me rutinë.

Pasi u njoha me mjetet e punës në një kompani IT, u interesova se cilat praktika të automatizimit të proceseve të biznesit mund të ishin të dobishme për inxhinierët. Kështu, bizneset kanë kohë që përdorin automatizimin e procesit robotik (RPA) për të luftuar rutinën.

Prodhuesit e RPA pretendojnë avantazhet e mëposhtme të një mjeti të tillë automatizimi:

1. shkathtësia (roboti është në gjendje të punojë me çdo aplikacion, me çdo burim të dhënash);
2. lehtësinë e të mësuarit (nuk kërkohen kompetenca të thella në programim dhe administrim);
3. shpejtësia e zhvillimit (algoritmi i përfunduar kërkon më pak kohë sesa programimi tradicional);
4. lehtësim real të punonjësit nga operacionet rutinë.

Bazuar në këto kritere, ne do të kontrollojmë se cili është efekti i përdorimit të RPA në llogaritjet inxhinierike/shkencore.

Përshkrimi i shembullit

Le të shohim një shembull të thjeshtë. Ka një tra konsol me ngarkesë.

Le ta shohim këtë problem nga pozicioni i një inxhinieri dhe nga pozicioni i një shkencëtari.

Rasti “Inxhinier”: ka një tra konsolor 2 m të gjatë.Ai duhet të mbajë një ngarkesë 500 kg me një diferencë sigurie 3-fish. Rrezi është bërë nga një tub drejtkëndor. Është e nevojshme të zgjidhni seksionin e rrezes sipas katalogut GOST.

Rasti "shkencëtar": zbuloni se si masa e ngarkesës, prerja tërthore dhe gjatësia e traut ndikojnë në aftësinë mbajtëse të këtij trau. Nxjerrë ekuacionin e regresionit.

Në të dyja rastet merret parasysh forca e gravitetit, e cila vepron në tra në përpjesëtim me masën e traut.

Le të studiojmë në detaje rastin e parë - "inxhinier". Rasti "shkencëtar" zbatohet në mënyrë të ngjashme.

Teknikisht, shembulli ynë është shumë i thjeshtë. Dhe një specialist i lëndës do të jetë në gjendje ta llogarisë atë thjesht në një kalkulator. Ne kemi një qëllim tjetër: të tregojmë se si një zgjidhje RPA mund të ndihmojë kur detyra bëhet në shkallë të gjerë.

Në thjeshtimet, vërejmë gjithashtu: seksioni kryq i tubit është një drejtkëndësh ideal, pa rrumbullakuar qoshet, pa marrë parasysh saldimin.

Detyra e inxhinierit

Skema e përgjithshme e çështjes "inxhinier" është si më poshtë:

1. Në një fletë Excel kemi një tabelë me gamën e tubave sipas GOST.
2. Për çdo hyrje në këtë tabelë, ne duhet të ndërtojmë një model 3D në Autodesk Inventor.
3. Më pas, në mjedisin Inventor Stress Analyzes, ne kryejmë një llogaritje të forcës dhe ngarkojmë rezultatin e llogaritjes në html.
4. Ne gjejmë vlerën "Maximum von Mises stress" në skedarin që rezulton.
5. Ne e ndalojmë llogaritjen nëse faktori i sigurisë (raporti i forcës së rrjedhjes së materialit me stresin maksimal von Mises) është më i vogël se 3.

Ne besojmë se një tra me një seksion kryq të përshtatshëm do të sigurojë një diferencë sigurie 3-fish dhe do të jetë minimale në peshë midis opsioneve të tjera.

Në total, në detyrën tonë specialisti punon me 3 aplikacione (shih diagramin më lart). Në një situatë reale, numri i aplikimeve mund të jetë edhe më i madh.

GOST 8645-68 "Tuba prej çeliku drejtkëndëshe" përmban 300 hyrje. Në problemin tonë demonstrues, ne do ta shkurtojmë listën: do të marrim një artikull nga çdo familje madhësie. Janë gjithsej 19 regjistrime, nga të cilat duhet të zgjidhni një.

Mjedisi i modelimit Inventor, në të cilin do të ndërtojmë modelin dhe do të bëjmë llogaritjet e forcës, përmban një bibliotekë me materiale të gatshme. Ne do të marrim materialin e rrezeve nga kjo bibliotekë:

Materiali - Çeliku
Dendësia 7,85 g/cu. cm;
Forca e rendimentit 207 MPa;
Rezistenca në tërheqje 345 MPa;
Moduli i Young 210 GPa;
Moduli i prerjes 80,7692 GPa.

Kështu duket një model tredimensional i një rreze të ngarkuar:

Dhe këtu është rezultati i llogaritjes së forcës. Sistemi ngjyros zonat e cenueshme të rrezes me ngjyrë të kuqe. Këto janë vendet ku tensioni është më i madh. Shkalla në të majtë tregon vlerën e stresit maksimal në materialin e trarit.

 

Tani le të transferojmë një pjesë të punës te roboti

Skema e punës ndryshon si më poshtë:

Ne do ta montojmë robotin në mjedisin Automation Anywhere Community (në tekstin e mëtejmë AA). Le të kalojmë mbi kriteret e vlerësimit dhe të përshkruajmë përshtypjet subjektive.

shkathtësi e mendjes

Zgjidhjet RPA (veçanërisht ato komerciale) pozicionohen vazhdimisht si një mjet për automatizimin e proceseve të biznesit dhe automatizimin e punës së punonjësve të zyrës. Shembujt dhe kurset e trajnimit mbulojnë ndërveprimin me ERP, ECM dhe Web. Gjithçka është shumë "si zyre".

Në fillim kishim dyshime nëse AA do të ishte në gjendje të merrte ndërfaqen dhe të dhënat e Autodesk Inventor tonë. Por gjithçka funksionoi vërtet: çdo element, çdo kontroll u përcaktua dhe u regjistrua. Edhe në formularët e shërbimit me tabelat e parametrave, roboti fitoi akses në qelizën e dëshiruar thjesht duke drejtuar miun.

Tjetra ishte një test me nisjen e një studioje për llogaritjen e forcës. Dhe as problem. Në këtë fazë, ne duhej të punonim me kujdes me pauza midis veprimeve kur sistemi pret që llogaritja të përfundojë.

Marrja e të dhënave që rezultojnë nga uebi dhe futja e tyre në Excel shkoi pa probleme.
Brenda kësaj detyre, u konfirmua shkathtësia. Duke gjykuar nga përshkrimet e shitësve të tjerë të RPA, shkathtësia është me të vërtetë një tipar i zakonshëm i kësaj kategorie softuerësh.

Lehtë për t'u mësuar

U deshën disa mbrëmje për të zotëruar: kurse, shembuj trajnimi - gjithçka është atje. Shumë shitës të RPA ofrojnë trajnime falas. E vetmja pengesë: ndërfaqja e mjedisit dhe kurset AA janë vetëm në anglisht.

Shpejtësia e zhvillimit

Ne zhvilluam dhe korrigjuam algoritmin për "problemin e inxhinierit" në mbrëmje. Sekuenca e veprimeve u plotësua në vetëm 44 udhëzime. Më poshtë është një fragment i ndërfaqes Automation Anywhere me një robot të përfunduar. Kodi i ulët/Koncepti pa kod - nuk kishte nevojë të programohej: ne përdorëm regjistruesit e operacionit ose drug'n'drop nga biblioteka e komandës. Pastaj konfiguroni parametrat në dritaren e vetive.

Çlirim nga rutina

Roboti shpenzon 1 minutë 20 sekonda duke përpunuar një rekord. Ne shpenzuam afërsisht të njëjtën kohë duke përpunuar një rekord pa robot.

Nëse po flasim për dhjetëra e qindra rekorde, atëherë një person në mënyrë të pashmangshme do të lodhet dhe do të fillojë të shpërqendrohet. Një specialist papritmas mund të merret me ndonjë detyrë tjetër. Me një person, një pjesë e formularit "Nëse një detyrë zgjat A minuta, atëherë N detyra të tilla mund të kryhen në A * N minuta" nuk funksionon - kërkon gjithmonë më shumë kohë.

Në shembullin tonë, roboti do t'i renditë të dhënat në mënyrë sekuenciale, duke filluar me seksionet më të mëdha. Në grupe të mëdha kjo është një metodë e ngadaltë. Për të shpejtuar, mund të zbatoni përafrime të njëpasnjëshme, për shembull, metodën e Njutonit ose gjysmën e ndarjes.
Rezultati i llogaritjes:

Tabela 1. Rezultati i zgjedhjes së seksionit të traut

Detyra e shkencëtarit

Detyra e shkencëtarit është të kryejë disa eksperimente numerike për të përcaktuar ligjin sipas të cilit kapaciteti mbajtës i një trau ndryshon në varësi të prerjes kryq, gjatësisë dhe masës së ngarkesës. Ligji i gjetur është formuluar në formën e një ekuacioni regresioni.

Që një ekuacion i regresionit të jetë i saktë, një shkencëtar duhet të përpunojë një sasi të madhe të dhënash.

Për shembullin tonë, një grup variablash hyrëse është ndarë:

• lartësia e profilit të tubit;
• gjerësia;
• trashësi muri;
• gjatësia e rrezes;
• peshën e ngarkesës.

Nëse duhet të bëjmë llogaritjen për të paktën 3 vlera të secilës variabël, atëherë në total kjo është 243 përsëritje. Me një kohëzgjatje prej dy minutash prej një përsëritjeje, koha totale do të jetë 8 orë - një ditë e tërë pune! Për një studim më të plotë, duhet të marrim jo 3 vlera, por 10 ose më shumë.

Gjatë rrjedhës së studimit, sigurisht që do të bëhet e qartë se duhet të përfshihen faktorë shtesë në model. Për shembull, "përzënë" nota të ndryshme të çelikut. Vëllimi i llogaritjeve rritet dhjetëra dhe qindra herë.

Në një detyrë reale, roboti do të jetë në gjendje të çlirojë shkencëtarin për disa ditë, të cilin specialisti do ta përdorë për të përgatitur botimin, dhe ky është treguesi kryesor i veprimtarisë së shkencëtarit.

Përmbledhje

"Produkti" i një inxhinieri është një pajisje vërtet funksionale, një dizajn. Robotizimi i llogaritjeve do të zvogëlojë rreziqet për shkak të zhvillimit më të thellë të projektit (më shumë llogaritje, më shumë mënyra, më shumë opsione).

"Produkti" i një shkencëtari është një ekuacion, model ose përshkrim tjetër kompakt. Dhe sa më e saktë të jetë, aq më shumë të dhëna përfshihen në analizë. Një zgjidhje RPA do të ndihmojë në gjenerimin e informacionit "ushqim" për modelet.

Le të përgjithësojmë shembullin tonë.

Roli i modelit të llogaritjes mund të jetë çdo model: një model ure, një model motori, një model i sistemit të ngrohjes. Specialistit i kërkohet të sigurojë që të gjithë komponentët e modelit të jenë në ndërveprim të saktë me njëri-tjetrin dhe që modeli të sigurojë "jashtë" një sërë parametrash-variablash kyç.

Rolin e mjedisit kompjuterik e luan çdo aplikacion që një specialist përdor në punën e tij. Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad. Ose diçka e zhvilluar në shtëpi, për shembull, një program për përzgjedhjen e tifozëve në një fabrikë prodhimi (shih programet e përzgjedhjes së pajisjeve Systemair).

Ne konsiderojmë një faqe interneti, një bazë të dhënash, një fletë Excel dhe një skedar txt si një burim të dhënash.
Rezultati përfundimtar i punës - një raport - është një dokument Word me tekst të krijuar automatikisht, një grafik Excel, një grup pamjesh të ekranit ose një buletin me email.

RPA është e aplikueshme kudo ku aplikohet analiza inxhinierike. Këtu janë disa fusha:

• llogaritjet e forcës dhe deformimi;
• dinamika e hidro- dhe gazit;
• shkëmbimi i nxehtësisë;
• elektromagnetizëm;
• analiza ndërdisiplinore;
• dizajn gjenerues;
• programet e kontrollit për CNC (për shembull, foleja);
• kërkime mjekësore dhe biologjike;
• në llogaritjet e sistemeve me reagime ose sisteme jo stacionare (kur rezultati përfundimtar duhet të transferohet në të dhënat burimore dhe llogaritja të përsëritet).

Sot, zgjidhjet RPA përdoren në mënyrë aktive në biznes për të automatizuar proceset dhe për të punuar me të dhëna. Rutina e një punonjësi zyre, një inxhinieri dhe një shkencëtari ka shumë të përbashkëta. Ne kemi treguar se robotët janë të dobishëm në inxhinieri dhe shkencë.

Le të përmbledhim përshtypjet tona.

1. Shkathtësia - po, RPA është një mjet universal.
2. Lehtë për t'u mësuar - po, e thjeshtë dhe e arritshme, por ju duhet një gjuhë.
3. Shpejtësia e zhvillimit - po, algoritmi mblidhet shpejt, veçanërisht kur ju filloni të punoni me regjistrues.
4. Të çliroheni nga rutina - po, mund të sjellë vërtet përfitime në detyra në shkallë të gjerë.

Burimi: www.habr.com