Paglalapat ng RPA sa mga kalkulasyong pang-agham at inhinyero

Pagpasok

Sa paaralan, upang pagsamahin ang aming kaalaman, hiniling sa amin na lutasin ang maraming katulad na mga halimbawa. Kami ay inis sa lahat ng oras: ano ang mahalaga dito? Palitan ang dalawa o tatlong halaga sa formula at makuha ang sagot. Nasaan ang paglipad ng pag-iisip dito? Ang katotohanan ay naging mas malupit kaysa sa paaralan.

Ngayon ay nagtatrabaho ako bilang isang analyst ng IT. Bago ako sumali sa larangan ng IT, nagtrabaho ako bilang isang heating engineer, isang CNC programmer, at nakibahagi sa mga proyekto sa pananaliksik.

Mula sa sarili kong karanasan, kumbinsido ako na ang mga inhinyero at siyentista ay gumugugol ng 95% ng kanilang oras sa pagtatrabaho sa naturang "parehong uri" na mga aksyon. Kalkulahin ang mga equation, suriin, itala ang mga resulta, kopyahin ang mga pagtutukoy. Proyekto pagkatapos ng proyekto, eksperimento pagkatapos ng eksperimento, araw-araw.

Narito ang ilang mga halimbawa mula sa aking nakaraang trabaho.

Hanggang 2019, gumawa ako ng mga layout para sa thermal vacuum molding. Kung ang gayong modelo ay natatakpan ng pinainit na plastik, makakakuha tayo ng isang produkto na eksaktong inuulit ang geometry ng modelong ito. Paglalarawan ng teknolohiya dito.

Ang mock-up production cycle ay nangangailangan ng isang buong hanay ng mga highly specialized application:

• Autodesk Inventor para sa 3D modeling;
• Excel para sa pag-upload ng mga sukat ng workpiece;
• Excel para sa pagkalkula ng gastos ng layout;
• HSM module para sa paglikha ng CNC control program;
• Computer file system para sa pamamahala ng mga file ng programa;
• Mach3 na kapaligiran para sa pagkontrol sa isang CNC machine.

Kinailangang ilipat nang manu-mano ang data mula sa kapaligiran patungo sa kapaligiran, at kasama rito ang buong mga talahanayan at hanay ng mga halaga. Ang proseso ay mabagal, at madalas na nangyayari ang mga pagkakamali.

Bago iyon, lumahok ako sa pagbuo at paggawa ng mga light guide (link). Maraming pananaliksik, disenyo at kalkulasyon doon: mga espesyal na kapaligiran para sa mga kalkulasyon ng thermal at lighting (Ansys, Dialux), kasama ang mga kalkulasyon sa pagiging epektibo sa gastos, kasama ang Autocad at Inventor para sa mga modelo at mga guhit. At dito ang parehong mga paghihirap: ang resulta ng pagkalkula mula sa isang aplikasyon ay kailangang i-drag sa isa pang aplikasyon para sa susunod na pagkalkula. At kaya ilang beses sa paghahanap ng pinakamainam na solusyon.

Ang oras ng isang inhinyero at oras ng isang siyentipiko ay napakahalagang oras. Hindi naman suweldo ang pinag-uusapan dito. Sa likod ng mga kalkulasyon ng engineer ay isang malaking proyekto na may isang koponan. Sa likod ng pananaliksik ng siyentipiko ay namamalagi ang pananaw ng isang buong industriya. Ngunit kadalasan ang isang mataas na kwalipikadong espesyalista ay "hangal" na naglilipat ng mga halaga mula sa isang programa patungo sa isa pa sa halip na bumuo ng mga konsepto, pagmomodelo, pagbibigay kahulugan sa mga resulta, pagtalakay at pag-brainstorm sa mga kasamahan.

Ang tanda ng modernong kapaligiran ng negosyo ay bilis. Ang merkado ay patuloy na nagtutulak. Noong 2014, tumagal kami ng 2-3 linggo upang makagawa ng isang modelo. Noong 2018, ito ay tatlong araw, at iyon ay tila masyadong mahaba. Ngayon ang taga-disenyo ay dapat gumawa ng ilang mga pagpipilian sa solusyon sa parehong oras na dati ay inilaan sa isang opsyon lamang.

At isa pang punto - mga pamumuhunan at mga panganib. Upang "makakuha" sa isang proyekto, ang isang negosyo ay dapat mamuhunan ng ~6% ng gastos ng proyektong ito sa pagbuo ng konsepto bago magtapos ng isang kasunduan sa customer. Ang mga pondong ito ay pupunta:

• para sa pananaliksik;
• konseptong disenyo;
• pagtatasa ng gastos sa paggawa;
• paghahanda ng mga sketch, atbp.

Kinukuha sila ng kumpanya mula sa sarili nitong bulsa, ito ay sarili nitong panganib. Ang pansin sa konsepto ay nangangailangan ng oras ng mga espesyalista, at sila ay abala sa gawain.

Matapos makilala ang mga tool ng trabaho sa isang kumpanya ng IT, naging interesado ako sa kung anong mga kasanayan sa automation ng proseso ng negosyo ang maaaring maging kapaki-pakinabang sa mga inhinyero. Kaya, matagal nang gumagamit ang mga negosyo ng robotic process automation (RPA) upang labanan ang nakagawiang gawain.

Sinasabi ng mga tagagawa ng RPA ang mga sumusunod na pakinabang ng naturang tool sa automation:

1. versatility (ang robot ay maaaring gumana sa anumang application, sa anumang mapagkukunan ng data);
2. kadalian ng pag-aaral (walang malalim na kakayahan sa programming at pangangasiwa ang kinakailangan);
3. bilis ng pag-unlad (ang natapos na algorithm ay tumatagal ng mas kaunting oras kaysa sa tradisyonal na programming);
4. tunay na kaluwagan ng empleyado mula sa mga nakagawiang operasyon.

Batay sa mga pamantayang ito, susuriin namin kung ano ang epekto ng paggamit ng RPA sa mga kalkulasyon ng engineering/pang-agham.

Paglalarawan ng halimbawa

Tingnan natin ang isang simpleng halimbawa. May isang cantilevered beam na may karga.

Tingnan natin ang problemang ito mula sa posisyon ng isang inhinyero at mula sa posisyon ng isang siyentipiko.

Kaso ng "engineer": mayroong isang cantilevered beam na 2 m ang haba. Dapat itong humawak ng load na tumitimbang ng 500 kg na may 3-fold na safety margin. Ang sinag ay gawa sa isang hugis-parihaba na tubo. Kinakailangang piliin ang seksyon ng beam ayon sa katalogo ng GOST.

Kaso "siyentipiko": alamin kung paano nakakaapekto ang masa ng load, ang cross-section at haba ng beam sa load-bearing capacity ng beam na ito. Kunin ang equation ng regression.

Sa parehong mga kaso, ang puwersa ng grabidad ay isinasaalang-alang, na kumikilos sa sinag sa proporsyon sa masa ng sinag.

Pag-aralan natin nang detalyado ang unang kaso - "engineer". Ang kaso ng "siyentipiko" ay ipinatupad sa katulad na paraan.

Sa teknikal, ang aming halimbawa ay napaka-simple. At ang isang espesyalista sa paksa ay magagawang kalkulahin ito nang simple sa isang calculator. Mayroon kaming isa pang layunin: upang ipakita kung paano makakatulong ang isang solusyon sa RPA kapag ang gawain ay naging malakihan.

Sa pagpapasimple, tandaan din namin: ang cross-section ng pipe ay isang perpektong rektanggulo, nang walang pag-ikot sa mga sulok, nang hindi isinasaalang-alang ang hinang.

Gawain ng engineer

Ang pangkalahatang pamamaraan ng kaso ng "engineer" ay ang mga sumusunod:

1. Sa isang sheet ng Excel mayroon kaming isang talahanayan na may hanay ng mga tubo ayon sa GOST.
2. Para sa bawat entry sa talahanayang ito, dapat tayong bumuo ng 3D na modelo sa Autodesk Inventor.
3. Pagkatapos, sa kapaligiran ng Inventor Stress Analyzes, nagsasagawa kami ng pagkalkula ng lakas at ina-upload ang resulta ng pagkalkula sa html.
4. Nakita namin ang value na "Maximum von Mises stress" sa resultang file.
5. Itinigil namin ang pagkalkula kung ang safety factor (ang ratio ng yield strength ng materyal sa maximum von Mises stress) ay mas mababa sa 3.

Naniniwala kami na ang isang sinag ng angkop na cross-section ay magbibigay ng 3-fold na safety margin at magiging minimal ang timbang sa iba pang mga opsyon.

Sa kabuuan, sa aming gawain ang espesyalista ay gumagana sa 3 mga aplikasyon (tingnan ang diagram sa itaas). Sa isang tunay na sitwasyon, ang bilang ng mga aplikasyon ay maaaring mas malaki pa.

GOST 8645-68 "Mga parihabang bakal na tubo" ay naglalaman ng 300 mga entry. Sa aming problema sa demo, paikliin namin ang listahan: kukuha kami ng isang item mula sa bawat laki ng pamilya. Mayroong 19 na tala sa kabuuan, kung saan kailangan mong pumili ng isa.

Ang kapaligiran ng pagmomodelo ng Inventor, kung saan bubuo tayo ng modelo at gagawa ng mga kalkulasyon ng lakas, ay naglalaman ng isang library ng mga handa na materyales. Kukunin namin ang beam material mula sa library na ito:

Materyal - Bakal
Densidad 7,85 g/cu. cm;
Lakas ng ani 207 MPa;
lakas ng makunat 345 MPa;
Modulus ng Young 210 GPa;
Shear modulus 80,7692 GPa.

Ganito ang hitsura ng isang three-dimensional na modelo ng isang load beam:

At narito ang resulta ng pagkalkula ng lakas. Ang system ay nagpapakulay ng mga masusugatan na bahagi ng beam na pula. Ito ang mga lugar kung saan ang tensyon ay pinakamalaki. Ang sukat sa kaliwa ay nagpapakita ng halaga ng maximum na stress sa beam material.

 

Ngayon, ilipat natin ang ilan sa mga gawain sa robot

Ang scheme ng trabaho ay nagbabago tulad ng sumusunod:

I-assemble namin ang robot sa Automation Anywhere Community Edition (simula dito ay tinutukoy bilang AA) na kapaligiran. Suriin natin ang pamantayan sa pagsusuri at ilarawan ang mga pansariling impression.

masaklaw na karunungan

Ang mga solusyon sa RPA (lalo na ang mga komersyal) ay patuloy na nakaposisyon bilang isang paraan ng pag-automate ng mga proseso ng negosyo at pag-automate ng trabaho ng mga empleyado ng opisina. Ang mga halimbawa at kurso sa pagsasanay ay sumasaklaw sa pakikipag-ugnayan sa ERP, ECM, at Web. Ang lahat ay napaka "opisina".

Noong una, nag-aalinlangan kami kung makukuha ng AA ang interface at data ng aming Autodesk Inventor. Ngunit talagang gumana ang lahat: bawat elemento, bawat kontrol ay tinukoy at naitala. Kahit na sa mga form ng serbisyo na may mga talahanayan ng parameter, ang robot ay nakakuha ng access sa nais na cell sa pamamagitan lamang ng pagturo ng mouse.

Sumunod ay isang pagsubok sa paglulunsad ng isang studio ng pagkalkula ng lakas. At wala ring problema. Sa yugtong ito, kinailangan naming maingat na magtrabaho nang may mga pag-pause sa pagitan ng mga pagkilos kapag hinihintay ng system na makumpleto ang pagkalkula.

Ang pagkuha ng nagresultang data mula sa Web at pagpasok nito sa Excel ay naging maayos.
Sa loob ng gawaing ito, nakumpirma ang versatility. Sa paghusga sa mga paglalarawan ng iba pang mga vendor ng RPA, ang versatility ay talagang isang karaniwang tampok ng kategoryang ito ng software.

Madaling matutunan

Kinailangan ng ilang gabi upang makabisado: mga kurso, mga halimbawa ng pagsasanay - nandoon na ang lahat. Maraming RPA vendor ang nag-aalok ng libreng pagsasanay. Ang tanging hadlang: ang interface ng kapaligiran at mga kurso sa AA ay nasa English lamang.

Bilis ng pag-unlad

Binuo at na-debug namin ang algorithm para sa "problema ng engineer" sa gabi. Nakumpleto ang pagkakasunud-sunod ng mga aksyon sa 44 na tagubilin lamang. Nasa ibaba ang isang fragment ng interface ng Automation Anywhere na may natapos na robot. Mababang code/No code concept - hindi na kailangang mag-program: gumamit kami ng mga operation recorder o drug'n'drop mula sa command library. Pagkatapos ay i-configure ang mga parameter sa window ng mga katangian.

Kaginhawaan mula sa nakagawian

Gumugugol ang robot ng 1 minuto at 20 segundo sa pagpoproseso ng isang record. Halos pareho kami ng oras sa pagproseso ng isang record nang walang robot.

Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa sampu at daan-daang mga rekord, kung gayon ang isang tao ay hindi maiiwasang mapapagod at magsisimulang magambala. Ang isang espesyalista ay maaaring biglang abala sa ibang gawain. Sa isang tao, ang isang proporsyon ng form na "Kung ang isang gawain ay tumatagal ng isang minuto, kung gayon ang N tulad ng mga gawain ay maaaring makumpleto sa A * N minuto" ay hindi gumagana - palaging tumatagal ng mas maraming oras.

Sa aming halimbawa, susuriin ng robot ang mga talaan nang sunud-sunod, simula sa pinakamalalaking seksyon. Sa malalaking arrays ito ay isang mabagal na paraan. Upang mapabilis, maaari mong ipatupad ang sunud-sunod na pagtatantya, halimbawa, ang pamamaraan ni Newton o kalahating dibisyon.
Resulta ng pagkalkula:

Talahanayan 1. Resulta ng pagpili ng seksyon ng beam

Gawain ng siyentipiko

Ang gawain ng siyentipiko ay magsagawa ng ilang mga numerical na eksperimento upang matukoy ang batas ayon sa kung saan nagbabago ang kapasidad ng pagkarga ng isang sinag depende sa cross-section, haba at bigat ng load nito. Ang nahanap na batas ay nabuo sa anyo ng isang regression equation.

Para maging tumpak ang isang regression equation, kailangang magproseso ng malaking halaga ng data ang isang scientist.

Para sa aming halimbawa, isang hanay ng mga variable ng input ang inilalaan:

• taas ng profile ng pipe;
• lapad;
• kapal ng pader;
• haba ng sinag;
• bigat ng karga.

Kung kailangan nating gawin ang pagkalkula para sa hindi bababa sa 3 mga halaga ng bawat variable, kung gayon sa kabuuan ito ay 243 na pag-uulit. Sa dalawang minutong tagal ng isang pag-ulit, ang kabuuang oras ay magiging 8 oras - isang buong araw ng trabaho! Para sa isang mas kumpletong pag-aaral, hindi tayo dapat kumuha ng 3 halaga, ngunit 10 o higit pa.

Sa panahon ng pag-aaral, tiyak na magiging malinaw na ang mga karagdagang salik ay kailangang isama sa modelo. Halimbawa, "magmaneho" ng iba't ibang grado ng bakal. Ang dami ng mga kalkulasyon ay tumataas ng sampu at daan-daang beses.

Sa isang tunay na gawain, magagawa ng robot na palayain ang siyentipiko sa loob ng ilang araw, na gagamitin ng espesyalista upang ihanda ang publikasyon, at ito ang pangunahing tagapagpahiwatig ng aktibidad ng siyentipiko.

Buod

Ang "produkto" ng isang inhinyero ay isang talagang gumaganang aparato, isang disenyo. Ang robotization ng mga kalkulasyon ay magbabawas ng mga panganib dahil sa mas malalim na pag-unlad ng proyekto (mas maraming mga kalkulasyon, mas maraming mga mode, mas maraming mga pagpipilian).

Ang "produkto" ng isang scientist ay isang equation, pattern, o iba pang compact na paglalarawan. At kung mas tumpak ito, mas maraming data na kasangkot sa pagsusuri. Ang isang solusyon sa RPA ay makakatulong sa pagbuo ng impormasyon na "pagkain" para sa mga modelo.

Ibuod natin ang ating halimbawa.

Ang papel ng modelo ng pagkalkula ay maaaring maging anumang modelo: isang modelo ng tulay, isang modelo ng engine, isang modelo ng sistema ng pag-init. Kinakailangan ng espesyalista na tiyakin na ang lahat ng bahagi ng modelo ay nasa tamang pakikipag-ugnayan sa isa't isa at ang modelo ay nagbibigay ng "sa labas" ng isang hanay ng mga pangunahing parameter-mga variable.

Ang papel ng computing environment ay ginagampanan ng anumang application na ginagamit ng isang espesyalista sa kanyang trabaho. Ansys, Autocad, Solidworks, FlowVision, Dialux, PowerMill, Archicad. O isang bagay na binuo sa loob ng bahay, halimbawa, isang programa para sa pagpili ng mga fan sa isang manufacturing plant (tingnan ang mga programa sa pagpili ng kagamitan ng Systemair).

Isinasaalang-alang namin ang isang website, isang database, isang Excel sheet, at isang txt file bilang isang data source.
Ang huling resulta ng trabaho - isang ulat - ay isang dokumento ng Word na may awtomatikong nabuong teksto, isang Excel chart, isang set ng mga screenshot o isang email newsletter.

Naaangkop ang RPA saanman naaangkop ang pagsusuri sa engineering. Narito ang ilang lugar:

• mga kalkulasyon ng lakas at pagpapapangit;
• hydro- at gas dynamics;
• pagpapalitan ng init;
• electromagnetism;
• interdisciplinary analysis;
• generative na disenyo;
• control programs para sa CNC (halimbawa, nesting);
• medikal at biyolohikal na pananaliksik;
• sa mga kalkulasyon ng mga system na may feedback o non-stationary system (kapag ang huling resulta ay dapat ilipat sa source data at ang pagkalkula ay paulit-ulit).

Ngayon, ang mga solusyon sa RPA ay aktibong ginagamit sa negosyo upang i-automate ang mga proseso at gumana sa data. Ang gawain ng isang manggagawa sa opisina, isang inhinyero at isang siyentipiko ay may maraming pagkakatulad. Ipinakita namin na ang mga robot ay kapaki-pakinabang sa engineering at agham.

Ibuod natin ang ating mga impression.

1. Versatility - oo, ang RPA ay isang unibersal na tool.
2. Madaling matutunan - oo, simple at naa-access, ngunit kailangan mo ng isang wika.
3. Bilis ng pag-unlad - oo, mabilis na naipon ang algorithm, lalo na kapag nasanay ka na sa pagtatrabaho sa mga recorder.
4. Pag-alis sa iyong sarili mula sa nakagawiang gawain - oo, maaari talagang magdala ng mga benepisyo sa malalaking gawain.

Pinagmulan: www.habr.com