دخول
لتعزيز المعرفة في المدرسة ، طلب منا حل العديد من الأمثلة المماثلة. لقد انزعجنا دائمًا: ما قيمة هذا الشيء؟ استبدل قيمتين أو ثلاث في الصيغة واحصل على إجابة. أين هي رحلة الفكر؟ تحولت الحقيقة إلى أن تكون أقسى من المدرسة.
الآن أنا أعمل محلل تكنولوجيا المعلومات. قبل انضمامي إلى مجال تكنولوجيا المعلومات ، عملت مهندسًا حراريًا ومبرمجًا باستخدام الحاسب الآلي ، وشاركت في مشاريع بحثية.
من تجربتي الخاصة ، كنت مقتنعًا أن المهندسين والعلماء يقضون 95٪ من وقت العمل في مثل هذه "الإجراءات المشابهة". حسابات المعادلات والشيكات وتسجيل النتائج ونسخ المواصفات. مشروع بمشروع ، تجربة بتجربة ، يوما بعد يوم.
فيما يلي بعض الأمثلة من عملي السابق.
حتى عام 2019 ، صنعت نماذج لصب الفراغ الحراري. إذا كان هذا النموذج ملفوفًا بالبلاستيك الساخن ، فسنحصل على منتج يعيد هندسة هذا النموذج تمامًا. وصف التكنولوجيا
هنا .
في دورة إنتاج التصميم ، هناك حاجة إلى مجموعة كاملة من التطبيقات عالية التخصص:
- أوتوديسك المخترع للنمذجة ثلاثية الأبعاد ؛
- التفوق لتحميل أحجام الشغل.
- التفوق لحساب تكلفة التخطيط.
- وحدة HSM لتجميع برنامج التحكم NC ؛
- نظام ملفات الكمبيوتر لإدارة ملفات البرنامج ؛
- بيئة Mach3 للسيطرة على آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.
كان من الضروري نقل البيانات من بيئة إلى بيئة يدويًا ، وهذه جداول كاملة ومصفوفات من القيم. العملية بطيئة ، وغالبا ما حدثت أخطاء.
قبل ذلك ، شاركت في تصميم وتصنيع الألياف البصرية (
الرابط ). كان هناك الكثير من البحث والتصميم والحسابات هناك: البيئات المتخصصة في الهندسة الحرارية وحسابات هندسة الإضاءة (Ansys ، Dialux) ، بالإضافة إلى حسابات الفعالية من حيث التكلفة ، بالإضافة إلى Autocad و Inventor للنماذج والرسومات. وإليك نفس الصعوبات: يجب سحب نتيجة الحساب من أحد التطبيقات إلى تطبيق آخر للحساب التالي. وذلك عدة مرات بحثا عن أفضل حل.
وقت المهندس ووقت العالم هو وقت مكلف للغاية. هذا ليس عن الراتب. وراء حسابات مهندس هو مشروع كبير مع فريق. وراء بحث العالم هو احتمال وجود صناعة بأكملها. ولكن في كثير من الأحيان يقوم اختصاصي مؤهل بدرجة عالية "بغباء" بمقاطعة القيم من برنامج إلى آخر بدلاً من تطوير المفاهيم والنمذجة وتفسير النتائج والنزاعات وتبادل الأفكار مع الزملاء.
سمة من سمات بيئة الأعمال اليوم هي السرعة. السوق يدفع باستمرار. في عام 2014 ، أخذنا 2-3 أسابيع لجعل التصميم. في عام 2018 ، ثلاثة أيام ، ويبدو بالفعل طويلاً للغاية. الآن يجب على المصمم إصدار العديد من الحلول في نفس الوقت ، والتي سبق أن تميزت عن خيار واحد فقط.
وأكثر شيء واحد - الاستثمارات والمخاطر. من أجل "ربط" المشروع ، يجب أن تستثمر المؤسسة حوالي 6٪ من تكلفة هذا المشروع في التطوير المفاهيمي قبل إبرام عقد مع أحد العملاء. هذه الأموال تذهب بعيدا:
- للبحث
- تصميم مفاهيمي
- تقييم تكاليف العمالة ؛
- إعداد الرسومات ، إلخ.
الشركة تأخذهم من جيبه ، وهذا هو مسؤوليته الخاصة. يستغرق الاهتمام بالمفهوم وقتًا من المتخصصين ، وهم مشغولون بالروتين.
بعد التعرف على أدوات العمل في إحدى شركات تكنولوجيا المعلومات ، أصبحت مهتمًا بالممارسات التي يمكن أن تكون مفيدة للمهندسين من خلال أتمتة العمليات التجارية. لذلك ، فإن العمل يستخدم منذ فترة طويلة الروبوتات العملية (RPA) للتعامل مع الروتين.
يدعي مصنعو RPA الفوائد التالية من أداة التشغيل الآلي هذه:
- عالمية (الروبوت قادر على العمل مع أي تطبيق ، مع أي مصدر بيانات) ؛
- سهولة التطوير (لا توجد كفاءات عميقة في البرمجة والإدارة) ؛
- سرعة التطور (تستغرق الخوارزمية الجاهزة وقتًا أقل من البرمجة التقليدية) ؛
- التفريغ الحقيقي للموظف من العمليات الروتينية.
بناءً على هذه المعايير ، سوف نتحقق من تأثير استخدام RPA في الحسابات الهندسية / العلمية.
وصف مثال
سوف ننظر مثال بسيط. هناك شعاع ناتئ ثابت مع البضائع.
دعونا نلقي نظرة على هذه المشكلة من وجهة نظر المهندس ومن منظور العالم.
حالة "مهندس": هناك شعاع ناتئ ثابت بطول 2 متر ، ويجب أن يحمل حمولة تزن 500 كجم مع هامش أمان 3 أضعاف. شعاع مصنوع من أنبوب مستطيل. من الضروري اختيار قسم الشعاع وفقًا لكتالوج GOST.
الحالة "عالم": اكتشف كيف تؤثر كتلة الحمل ، المقطع العرضي وطول الحزمة على قدرة تحمل هذه الحزمة. استمد معادلة الانحدار.
في كلتا الحالتين ، تؤخذ الجاذبية في الاعتبار ، والتي تعمل على الحزمة بالتناسب مع كتلة الشعاع.
سوف ندرس بالتفصيل الحالة الأولى - "المهندس". يتم تطبيق الحالة "عالم" بطريقة مماثلة.
من الناحية الفنية ، مثالنا بسيط للغاية. وسيكون اختصاصي الموضوع قادرًا على حسابها ببساطة على آلة حاسبة. لدينا هدف آخر: إظهار كيف سيساعد حل RPA عندما تصبح المهمة على نطاق واسع.
في التبسيط ، نلاحظ أيضًا: أن قسم الأنابيب عبارة عن مستطيل مثالي ، دون تدوير الزوايا ، دون مراعاة اللحام.
مهمة المهندس
المخطط العام لحالة "مهندس" هو كما يلي:
- على ورقة Excel لدينا جدول مع مجموعة متنوعة الأنابيب وفقا ل GOST.
- لكل إدخال في هذا الجدول ، يجب أن نبني نموذجًا ثلاثي الأبعاد في Autodesk Inventor.
- بعد ذلك ، في بيئة تحليلات الإجهاد للمخترع ، نقوم بإجراء حساب قوة وتحميل نتيجة الحساب في html.
- نجد في الملف الناتج قيمة "الحد الأقصى لضغط الجهد".
- نوقف الحساب إذا كان عامل الأمان (نسبة قوة الخضوع للمادة إلى أقصى ضغط von Mises) أقل من 3.
نعتقد أن حزمة المقطع المناسب ستوفر هامش أمان بثلاثة أضعاف وسيكون وزنها ضئيلًا بين الخيارات الأخرى.
في المجموع ، في مهمتنا ، يعمل المتخصص مع 3 تطبيقات (انظر الرسم البياني أعلاه). في بيئة حقيقية ، يمكن أن يكون عدد التطبيقات أكثر.
GOST 8645-68 "أنابيب الصلب المستطيلة" تحتوي على 300 إدخال. في مهمة العرض التوضيحي الخاصة بنا ، سنقوم بتقصير القائمة: شغل منصب واحد من كل عائلة بحجمها. مجموع 19 السجلات ، والتي تحتاج إلى اختيار واحد.
تحتوي بيئة نمذجة المخترع ، التي سنبني فيها النموذج وننفذ حساب القوة ، على مكتبة للمواد الجاهزة. نحن نقبل مواد الشعاع من هذه المكتبة:
المواد - الصلب
الكثافة 7.85 جم / متر مكعب. سم؛
قوة العائد 207 ميجا باسكال.
قوة الشد 345 ميجا باسكال.
معامل يونغ 210 GPa ؛
معامل القص 80.7692 GPa.
هكذا يبدو نموذج ثلاثي الأبعاد لشعاع مُحمّل:
وهنا هي نتيجة حساب القوة. صبغ النظام المناطق المعرضة للخطر من شعاع باللون الأحمر. في هذه الأماكن ، يكون التوتر أكبر. يُظهر المقياس الموجود على اليسار الحد الأقصى لقيمة الضغط في مادة الحزمة.
الآن نقوم بنقل جزء من العمل إلى الروبوت
تم تغيير مخطط العمل على النحو التالي:
سنقوم بتجميع الروبوت في إصدار مجتمع التنفيذ التلقائي من أي مكان (المشار إليه فيما يلي باسم AA). دعنا نذهب إلى معايير التقييم ووصف الانطباعات الذاتية.
براعة
يتم وضع حلول RPA (خاصة الحلول التجارية) بشكل مستمر كوسيلة لأتمتة العمليات التجارية وأتمتة عمل موظفي المكاتب. في الأمثلة والدورات التدريبية ، يقومون بتحليل التفاعل مع ERP و ECM و Web. كل شيء جدا "مكتب".
في البداية ، كانت لدينا شكوك حول ما إذا كانت AA تستطيع الاستيلاء على الواجهة والبيانات من Autodesk Inventor. لكن كل شيء كان يعمل حقًا: تم تحديد كل عنصر وتسجيله. حتى في نماذج الخدمة مع جداول المعلمات ، تمكن الروبوت من الوصول إلى الخلية المطلوبة ببساطة في اتجاه الماوس.
التالي كان اختبار مع إطلاق استوديو حساب القوة. وأيضا لا مشكلة. في هذه المرحلة ، كان عليّ أن أعمل بحذر مع الإيقاف المؤقت بين الإجراءات عندما يتوقع النظام إتمام الحساب.
تم الحصول على بيانات الملخص من الويب ولصقها في Excel بسلاسة.
كجزء من هذه المهمة ، تم تأكيد العالمية. انطلاقًا من أوصاف بائعي RPA الآخرين ، تعد تعددية الاستخدام حقًا خاصية شائعة لهذه الفئة من البرامج.
سهل التعلم
استغرق التطوير عدة أمسيات: الدورات ، دراسات الحالة - كل هذا موجود. العديد من بائعي RPA لديهم تدريب مجاني. الحاجز الوحيد: واجهة البيئة ودورات AA باللغة الإنجليزية فقط.
سرعة التنمية
قمنا بتطوير وتصحيح الخوارزمية لـ "مهمة مهندس" خلال المساء. تتناسب سلسلة الإجراءات مع 44 تعليمات فقط. يوجد أدناه جزء من واجهة التنفيذ التلقائي في أي مكان به روبوت تام. لم يكن من الضروري برمجة مفهوم الكود المنخفض / لا رمز: لقد استخدموا مسجلات العمليات ، أو المخدرات من مكتبة الأوامر. ثم قم بتكوين الإعدادات في نافذة الخصائص.
التفريغ الروتيني
يقضي الروبوت 1 دقيقة و 20 ثانية لمعالجة سجل واحد. في نفس الفترة الزمنية تقضينا في معالجة سجل واحد بدون روبوت.
إذا كنا نتحدث عن عشرات ومئات السجلات ، فإن الشخص سوف يتعب لا محالة ، وسوف تبدأ في تشتيت الانتباه. قد يأخذ المتخصصون فجأة بعض المهام الأخرى. مع شخص ، لا تعمل نسبة من النموذج "إذا استغرقت المهمة دقيقة ، ثم N يمكن إكمال هذه المهام في دقائق A * N - لا تستغرق وقتًا طويلاً.
في مثالنا ، سيقوم الروبوت بالتكرار على السجلات بالتتابع ، بدءًا من أكبر الأقسام. في المصفوفات الكبيرة ، هذه ليست طريقة سريعة. بالنسبة للتسريع ، من الممكن تطبيق التقديرات المتتالية ، على سبيل المثال ، طريقة نيوتن أو القسمة النصفية.
نتيجة الحساب:
الجدول 1. نتيجة لاختيار قسم الشعاع
مهمة العالم
تتمثل مهمة العالم في إجراء العديد من التجارب العددية لتحديد القانون الذي تتغير به قدرة الحاملة للحزمة وفقًا للقطاعات العرضية وطولها وكتلها. تمت صياغة القانون الموجود في شكل معادلة الانحدار.
لكي تكون معادلة الانحدار دقيقة ، يجب على العالم معالجة مجموعة كبيرة من البيانات.
على سبيل المثال ، يتم تخصيص مجموعة من متغيرات الإدخال:
- ارتفاع الملف الشخصي
- عرض.
- سمك الجدار ؛
- طول الشعاع
- كتلة البضائع.
إذا كان يجب علينا إجراء حساب لما لا يقل عن 3 قيم لكل متغير ، فهذا إجمالي 243 تكرارًا. مع مدة دقيقة واحدة من التكرار ، فإن الوقت الإجمالي هو بالفعل 8 ساعات - يوم عمل كامل! لدراسة أكثر اكتمالا ، يجب ألا نأخذ 3 قيم ، ولكن 10 أو أكثر.
أثناء الدراسة ، سيتضح بالتأكيد أن هناك حاجة إلى إدراج عوامل إضافية في النموذج. على سبيل المثال ، "دفع" درجات مختلفة من الصلب. يزيد حجم العمليات الحسابية عشرات ومئات المرات.
في مهمة حقيقية ، سيكون الروبوت قادرًا على تحرير العالم بضعة أيام ، والذي يستخدمه المتخصص لإعداد المنشور ، وهذا هو المؤشر الرئيسي لنشاط العالم.
ملخص
"المنتج" للمهندس هو جهاز يعمل حقًا ، تصميم. سوف يقلل روبوت العمليات الحسابية من المخاطر بسبب دراسة أعمق للمشروع (المزيد من العمليات الحسابية ، المزيد من الأساليب ، المزيد من الخيارات).
"منتج" العالم هو معادلة أو انتظام أو أي وصف مضغوط آخر. وكلما زادت دقة ذلك ، زادت مشاركة البيانات في التحليل. سيساعد حل RPA في تشكيل "طعام" إعلامي للنماذج.
تلخيص مثالنا.
أي نموذج يمكن أن يكون في دور نموذج الحساب: نموذج الجسر ، نموذج المحرك ، نموذج نظام التدفئة. مطلوب من أحد المتخصصين أن تكون جميع مكونات النموذج في التفاعل الصحيح مع بعضها البعض وأن النموذج يوفر مجموعة "خارجية" من المعلمات المتغيرة الرئيسية.
يتم لعب دور بيئة الحساب عن طريق أي تطبيق يستخدمه المتخصص في العمل. Ansys ، أوتوكاد ، Solidworks ، FlowVision ، Dialux ، PowerMill ، Archicad. أو شيء من التصميم الخاص بك ، على سبيل المثال ، برنامج لاختيار المشجعين في مصنع التصنيع (انظر برامج اختيار معدات Systemair).
كمصدر للبيانات ، فإننا نعتبر موقع ويب وقاعدة بيانات وورقة عمل Excel وملف txt.
النتيجة النهائية للعمل - التقرير عبارة عن مستند Word يحتوي على نص تم إنشاؤه تلقائيًا أو مخطط Excel أو مجموعة من لقطات الشاشة أو إرسال رسائل بريد إلكتروني.
RPA قابل للتطبيق حيثما ينطبق التحليل الهندسي. فيما يلي بعض المناطق:
- حسابات القوة والتشوه.
- ديناميات الغاز و الغاز
- نقل الحرارة
- الكهرومغناطيسية.
- تحليل متعدد التخصصات.
- تصميم عام
- برامج التحكم NC (على سبيل المثال ، تداخل) ؛
- البحوث الطبية والبيولوجية.
- في حسابات الأنظمة ذات الملاحظات أو الأنظمة غير الثابتة (عندما يجب نقل النتيجة النهائية إلى البيانات المصدر وتكرار الحساب).
اليوم ، تستخدم حلول RPA بنشاط في الأعمال التجارية لأتمتة العمليات والعمل مع البيانات. هناك الكثير من الأشياء المشتركة بين روتين موظف ومهندس وعالم في المكتب. لقد أظهرنا أن الروبوتات مناسبة في الأنشطة الهندسية والعلمية.
لتلخيص انطباعاتنا.
- براعة - نعم ، RPA هو أداة عالمية.
- سهل التعلم - نعم ، بسيط وبأسعار معقولة ، لكنك تحتاج إلى لغة.
- سرعة التطوير - نعم ، ستكون الخوارزمية سريعة ، خاصةً عندما تضع يديك على العمل مع مسجلات.
- التفريغ من الروتين - نعم ، يمكن أن يكون مفيدًا في المهام واسعة النطاق.