वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग गणना में आरपीए का अनुप्रयोग

प्रविष्टि

स्कूल में ज्ञान को मजबूत करने के लिए, हमें कई समान उदाहरणों को हल करने के लिए कहा गया। हम हमेशा नाराज थे: इतना मूल्यवान क्या है? सूत्र में दो या तीन मान रखें और उत्तर प्राप्त करें। विचार की उड़ान कहां है? वास्तविकता स्कूल की तुलना में कठोर हो गई।

अब मैं एक आईटी विश्लेषक के रूप में काम करता हूं। आईटी क्षेत्र में आने से पहले, मैंने एक हीट इंजीनियर, एक सीएनसी प्रोग्रामर के रूप में काम किया और अनुसंधान परियोजनाओं में भाग लिया।

अपने स्वयं के अनुभव से मुझे विश्वास हो गया कि इंजीनियर और वैज्ञानिक अपने कार्य समय का 95% ऐसे "समान कार्यों" पर खर्च करते हैं। विशिष्टताओं की गणना, जांच, रिकॉर्डिंग परिणाम, विनिर्देशों की प्रतिलिपि बनाना। प्रोजेक्ट प्रोजेक्ट, प्रयोग द्वारा प्रयोग, दिन के बाद दिन।

यहाँ मेरे पिछले काम के कुछ उदाहरण हैं।

2019 तक, मैंने थर्मल वैक्यूम मोल्डिंग के लिए मॉडल बनाए। यदि इस तरह के मॉडल को गर्म प्लास्टिक में लपेटा जाता है, तो हमें एक उत्पाद मिलता है जो इस मॉडल की ज्यामिति को सही ढंग से दोहराता है। यहाँ प्रौद्योगिकी का वर्णन

लेआउट के उत्पादन चक्र में, अत्यधिक विशिष्ट अनुप्रयोगों के एक पूरे सेट की आवश्यकता है:

• 3 डी मॉडलिंग के लिए ऑटोडेस्क आविष्कारक;
• वर्कपीस के आकारों को अपलोड करने के लिए एक्सेल;
• लेआउट की लागत की गणना करने के लिए एक्सेल;
• NC नियंत्रण कार्यक्रम को संकलित करने के लिए HSM मॉड्यूल;
• प्रोग्राम फाइलों के प्रबंधन के लिए कंप्यूटर फाइल सिस्टम;
• सीएनसी मशीन को नियंत्रित करने के लिए Mach3 पर्यावरण।

मैन्युअल रूप से पर्यावरण से डेटा स्थानांतरित करना आवश्यक था, और ये पूरे टेबल और मान के सारणी हैं। प्रक्रिया धीमी है, त्रुटियां अक्सर होती हैं।

इससे पहले, मैंने ऑप्टिकल फाइबर ( लिंक ) के डिजाइन और निर्माण में भाग लिया। वहां बहुत सारे अनुसंधान, डिजाइन और गणनाएं थीं: गर्मी इंजीनियरिंग और प्रकाश इंजीनियरिंग गणना (Ansys, डायलक्स), प्लस लागत-प्रभावशीलता गणना, प्लस ऑटोकैड और मॉडल और चित्र के लिए आविष्कारक के लिए विशेष वातावरण। और यहाँ भी वही कठिनाइयाँ हैं: अगले गणना के लिए एक आवेदन से गणना परिणाम को दूसरे अनुप्रयोग पर खींचा जाना चाहिए। और सबसे अच्छा समाधान की तलाश में कई बार।

एक इंजीनियर का समय और एक वैज्ञानिक का समय बहुत महंगा समय होता है। यह वेतन के बारे में नहीं है। एक इंजीनियर की गणना के पीछे एक टीम के साथ एक बड़ी परियोजना है। वैज्ञानिक अनुसंधान के पीछे एक संपूर्ण उद्योग की संभावना है। लेकिन अक्सर एक उच्च योग्य विशेषज्ञ "मूर्खतापूर्ण" मूल्यों को विकसित करने, अवधारणाओं की व्याख्या करने, मॉडलिंग, परिणामों की व्याख्या करने, विवादों और सहकर्मियों के साथ विचार-मंथन के बजाय एक कार्यक्रम से दूसरे कार्यक्रम में बाधा डालता है।

आज के कारोबारी माहौल की एक विशेषता गति है। बाजार लगातार जोर लगा रहा है। 2014 में, लेआउट बनाने में हमें 2-3 सप्ताह का समय लगा। 2018 में, तीन दिन, और यह पहले से ही बहुत लंबा लग रहा था। अब डिजाइनर को एक ही समय के लिए कई समाधान जारी करने होंगे, जो पहले केवल एक विकल्प के लिए बाहर खड़ा था।

और एक और बात - निवेश और जोखिम। एक परियोजना पर "हुक" करने के लिए, एक ग्राहक के साथ एक अनुबंध के समापन से पहले एक उद्यम को वैचारिक विकास में इस परियोजना की लागत का 6% निवेश करना चाहिए। ये धनराशि चली गई:

• अनुसंधान के लिए;
• वैचारिक डिजाइन;
• श्रम लागत का मूल्यांकन;
• रेखाचित्र इत्यादि की तैयारी

कंपनी उन्हें अपनी जेब से लेती है, यह उसका खुद का जोखिम है। अवधारणा पर ध्यान विशेषज्ञों का समय लगता है, और वे नियमित रूप से व्यस्त हैं।

एक आईटी कंपनी में काम के साधनों से परिचित होने के बाद, मुझे इस बात में दिलचस्पी हुई कि व्यावसायिक प्रक्रियाओं के स्वचालन से कौन सी प्रथाएँ इंजीनियरों के लिए उपयोगी हो सकती हैं। इसलिए, व्यापार लंबे समय से दिनचर्या से निपटने के लिए प्रक्रिया रोबोटिक्स (आरपीए) का उपयोग कर रहा है।

RPA निर्माता इस स्वचालन उपकरण के निम्नलिखित लाभों का दावा करते हैं:

1. सार्वभौमिकता (रोबोट किसी भी एप्लिकेशन के साथ, किसी भी डेटा स्रोत के साथ काम करने में सक्षम है);
2. विकास में आसानी (प्रोग्रामिंग और प्रशासन में कोई गहरी दक्षता की आवश्यकता नहीं है);
3. विकास की गति (एक तैयार एल्गोरिथ्म पारंपरिक प्रोग्रामिंग की तुलना में कम समय लेता है);
4. नियमित संचालन से एक कर्मचारी की वास्तविक उतराई।

इन मानदंडों के आधार पर, हम जाँचेंगे कि इंजीनियरिंग / वैज्ञानिक गणना में RPA के उपयोग का क्या प्रभाव है।

उदाहरण वर्णन

हम एक सरल उदाहरण पर विचार करेंगे। कार्गो के साथ एक कैंटिलीवर बीम तय की गई है।

आइए हम इस समस्या को एक इंजीनियर के दृष्टिकोण से और एक वैज्ञानिक के दृष्टिकोण से देखें।

केस "इंजीनियर": एक कैंटिलीवर बीम है जो 2 मीटर की लंबाई पर तय की गई है। इसमें 3 गुना सुरक्षा मार्जिन के साथ 500 किलोग्राम वजन का भार होना चाहिए। बीम एक आयताकार पाइप से बना है। GOST कैटलॉग के अनुसार बीम सेक्शन को चुनना आवश्यक है।

केस "वैज्ञानिक": पता करें कि भार का द्रव्यमान, क्रॉस-सेक्शन और बीम की लंबाई इस बीम की असर क्षमता को कैसे प्रभावित करती है। एक प्रतिगमन समीकरण को प्राप्त करें।

दोनों मामलों में, गुरुत्वाकर्षण को ध्यान में रखा जाता है, जो बीम के द्रव्यमान के अनुपात में बीम पर कार्य करता है।

हम पहले मामले में विस्तार से अध्ययन करेंगे - "इंजीनियर"। केस "वैज्ञानिक" एक समान तरीके से लागू किया जाता है।

तकनीकी रूप से, हमारा उदाहरण बहुत सरल है। और विषय विशेषज्ञ इसे केवल एक कैलकुलेटर पर गणना करने में सक्षम होगा। हमारे पास एक और लक्ष्य है: यह दिखाने के लिए कि जब कार्य बड़े पैमाने पर हो जाता है तो आरपीए समाधान कैसे मदद करेगा।

सरलीकरण में, हम यह भी ध्यान देते हैं: पाइप अनुभाग एक पूर्ण आयत है, जो गोल कोनों के बिना, वेल्ड को ध्यान में रखे बिना।

इंजीनियर का काम

मामले की सामान्य योजना "इंजीनियर" इस ​​प्रकार है:

1. एक्सेल शीट पर हमारे पास GOST के अनुसार एक पाइप वर्गीकरण के साथ एक तालिका है।
2. इस तालिका में प्रत्येक प्रविष्टि के लिए, हमें Autodesk Inventor में एक 3D मॉडल बनाना होगा।
3. फिर, आविष्कारक तनाव विश्लेषण पर्यावरण में, हम एक शक्ति गणना करते हैं और HTML में गणना परिणाम अपलोड करते हैं।
4. हम परिणामी फ़ाइल में "अधिकतम आकार तनाव" पाते हैं।
5. हम गणना को रोक देते हैं यदि सुरक्षा कारक (अधिकतम वॉन में तनाव के लिए सामग्री की उपज ताकत का अनुपात) 3 से कम है।

हम मानते हैं कि एक उपयुक्त खंड का एक बीम 3-गुना सुरक्षा मार्जिन प्रदान करेगा और अन्य विकल्पों के बीच वजन में न्यूनतम होगा।



कुल मिलाकर, हमारे कार्य में, विशेषज्ञ 3 अनुप्रयोगों के साथ काम करता है (ऊपर चित्र देखें)। एक वास्तविक वातावरण में, अनुप्रयोगों की संख्या अधिक हो सकती है।

GOST 8645-68 "आयताकार स्टील पाइप" में 300 प्रविष्टियां हैं। हमारे प्रदर्शन कार्य में, हम सूची को छोटा करेंगे: प्रत्येक आकार के परिवार से एक स्थान लें। कुल 19 रिकॉर्ड, जिसमें से आपको किसी एक को चुनना होगा।



आविष्कारक मॉडलिंग पर्यावरण, जिसमें हम मॉडल का निर्माण करेंगे और ताकत की गणना करेंगे, जिसमें तैयार सामग्रियों का एक पुस्तकालय होता है। हम इस लाइब्रेरी से बीम सामग्री को स्वीकार करते हैं:

सामग्री - स्टील
घनत्व 7.85 ग्राम / घन। सेमी;
यील्ड की ताकत 207 MPa;
तन्य शक्ति 345 एमपीए;
यंग का मापांक 210 GPa;
कतरनी मापांक 80.7692 GPa।

यह है कि भरी हुई बीम का त्रि-आयामी मॉडल कैसा दिखता है:



और यहाँ ताकत गणना का परिणाम है। सिस्टम बीम के कमजोर क्षेत्रों को लाल रंग से चिह्नित करता है। इन जगहों पर, तनाव सबसे बड़ा है। बाईं ओर स्केल बीम सामग्री में अधिकतम तनाव मूल्य दर्शाता है।

अब हम रोबोट को काम का हिस्सा स्थानांतरित करते हैं

कार्य की योजना इस प्रकार बदली गई है:



हम रोबोट को ऑटोमेशन कहीं भी कम्युनिटी एडिशन (इसके बाद AA) में इकट्ठा करेंगे। आइए मूल्यांकन मानदंड पर जाएं और व्यक्तिपरक छापों का वर्णन करें।

चंचलता

RPA समाधान (विशेष रूप से वाणिज्यिक वाले) लगातार व्यावसायिक प्रक्रियाओं को स्वचालित करने और कार्यालय के कर्मचारियों के काम को स्वचालित करने के साधन के रूप में तैनात किए जाते हैं। उदाहरण और प्रशिक्षण पाठ्यक्रमों में वे ईआरपी, ईसीएम, वेब के साथ बातचीत का विश्लेषण करते हैं। सब कुछ बहुत "कार्यालय" है।

सबसे पहले, हमें इस बारे में संदेह था कि क्या एए हमारे ऑटोडेस्क आविष्कारक से इंटरफ़ेस और डेटा ले सकता है। लेकिन सब कुछ वास्तव में काम किया: प्रत्येक तत्व, प्रत्येक नियंत्रण निर्धारित और दर्ज किया गया था। यहां तक ​​कि पैरामीटर तालिकाओं के साथ सेवा रूपों में, माउस की दिशा में रोबोट को वांछित सेल तक पहुंच मिलती है।

अगला शक्ति गणना स्टूडियो के प्रक्षेपण के साथ एक परीक्षण था। और कोई समस्या भी नहीं है। इस स्तर पर, मुझे ध्यान से कार्यों के बीच ठहराव के साथ काम करना पड़ा, जब सिस्टम गणना के पूरा होने की उम्मीद करता है।

वेब से सारांश डेटा प्राप्त करना और इसे एक्सेल में चिपकाना आसानी से चला गया।
इस कार्य के हिस्से के रूप में, सार्वभौमिकता की पुष्टि की गई है। अन्य आरपीए विक्रेताओं के विवरणों को देखते हुए, बहुमुखी प्रतिभा वास्तव में इस सॉफ्टवेयर श्रेणी की एक सामान्य संपत्ति है।

सीखना आसान है

विकास ने कई शामें लीं: पाठ्यक्रम, केस स्टडी - यह सब कुछ है। कई आरपीए विक्रेताओं के पास नि: शुल्क प्रशिक्षण है। एकमात्र बाधा: पर्यावरण इंटरफ़ेस और AA पाठ्यक्रम केवल अंग्रेजी में हैं।

विकास की गति

हमने शाम को "इंजीनियर कार्य" के लिए एल्गोरिथ्म विकसित और डिबग किया। क्रियाओं का क्रम केवल 44 निर्देशों में फिट होता है। नीचे एक समाप्त रोबोट के साथ स्वचालन कहीं भी इंटरफ़ेस का एक टुकड़ा है। लो कोड / नो कोड की अवधारणा - को प्रोग्राम करने की आवश्यकता नहीं थी: उन्होंने कमांड लाइब्रेरी से ऑपरेशन रिकार्डर, या ड्रग'निएड्रोप का इस्तेमाल किया। फिर गुण विंडो में सेटिंग्स कॉन्फ़िगर करें।

रूटीन उतराई

रोबोट एक रिकॉर्ड को संसाधित करने के लिए 1 मिनट 20 सेकंड खर्च करता है। उसी समय के बारे में जब हमने एक रोबोट के बिना एक रिकॉर्ड प्रसंस्करण में खर्च किया।

यदि हम दर्जनों और सैकड़ों अभिलेखों के बारे में बात कर रहे हैं, तो व्यक्ति अनिवार्य रूप से थक जाएगा, विचलित होना शुरू हो जाएगा। विशेषज्ञ अचानक कुछ अन्य कार्य कर सकते हैं। किसी व्यक्ति के साथ, "यदि किसी कार्य में A मिनट लगते हैं, तो N के ऐसे कार्य A * N मिनट में पूरे हो सकते हैं" काम नहीं करता है - इसमें हमेशा अधिक समय लगता है।

हमारे उदाहरण में, रोबोट क्रमिक रूप से रिकॉर्ड करेगा, सबसे बड़े वर्गों के साथ शुरू होगा। बड़े सरणियों पर, यह एक त्वरित विधि नहीं है। त्वरण के लिए क्रमिक अनुमानों को लागू करना संभव है, उदाहरण के लिए, न्यूटन विधि या आधा विभाजन।
गणना परिणाम:

तालिका 1. बीम अनुभाग के चयन का परिणाम

वैज्ञानिक का कार्य

वैज्ञानिक का कार्य कानून को निर्धारित करने के लिए कई संख्यात्मक प्रयोगों का संचालन करना है जिसके द्वारा बीम के भार-वहन क्षमता उसके क्रॉस-सेक्शन, लंबाई और भार के आधार पर बदल जाती है। पाया गया कानून एक प्रतिगमन समीकरण के रूप में तैयार किया गया है।

प्रतिगमन समीकरण के सटीक होने के लिए, एक वैज्ञानिक को डेटा के एक बड़े सरणी को संसाधित करना होगा।

हमारे उदाहरण के लिए, इनपुट चर का एक सरणी आवंटित किया गया है:

• पाइप प्रोफ़ाइल ऊंचाई;
• चौड़ाई;
• दीवार की मोटाई;
• बीम की लंबाई;
• कार्गो का द्रव्यमान।

यदि हमें प्रत्येक चर के कम से कम 3 मानों के लिए एक गणना करनी चाहिए, तो कुल मिलाकर यह 243 दोहराव है। एक पुनरावृत्ति की दो मिनट की अवधि के साथ, कुल समय पहले से ही 8 घंटे है - एक संपूर्ण कार्य दिवस! अधिक संपूर्ण अध्ययन के लिए, हमें 3 मान नहीं लेने चाहिए, लेकिन 10 या उससे अधिक।

अध्ययन के दौरान, यह निश्चित रूप से स्पष्ट हो जाएगा कि मॉडल में अतिरिक्त कारकों को शामिल करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, स्टील के विभिन्न ग्रेड "ड्राइव"। गणना की मात्रा दसियों और सैकड़ों गुना बढ़ जाती है।

एक वास्तविक कार्य पर, रोबोट कुछ दिनों के लिए वैज्ञानिक को मुक्त करने में सक्षम होगा, जिसे विशेषज्ञ प्रकाशन को तैयार करने के लिए उपयोग करता है, और यह वैज्ञानिक की गतिविधि का मुख्य संकेतक है।

सारांश

एक इंजीनियर का "उत्पाद" वास्तव में काम करने वाला उपकरण, डिज़ाइन है। परियोजना के गहन अध्ययन (अधिक गणना, अधिक मोड, अधिक विकल्प) के कारण गणनाओं के रोबोटाइजेशन से जोखिम कम हो जाएगा।

एक वैज्ञानिक का "उत्पाद" एक समीकरण, नियमितता, या अन्य कॉम्पैक्ट विवरण है। और यह जितना सटीक है, उतना ही अधिक डेटा विश्लेषण में शामिल है। RPA समाधान मॉडल के लिए सूचनात्मक "भोजन" को आकार देने में मदद करेगा।

हमारे उदाहरण को संक्षेप करें।

कोई भी मॉडल गणना मॉडल की भूमिका में हो सकता है: पुल मॉडल, इंजन मॉडल, हीटिंग सिस्टम मॉडल। यह एक विशेषज्ञ से आवश्यक है कि मॉडल के सभी घटक एक दूसरे के साथ सही बातचीत में हों और यह कि मॉडल मुख्य चर मापदंडों के "आउटवर्ड" सेट प्रदान करता है।

गणना पर्यावरण की भूमिका किसी भी एप्लिकेशन द्वारा निभाई जाती है जो विशेषज्ञ काम में उपयोग करता है। Ansys, ऑटोकैड, सॉलिडवर्क्स, फ्लोविज़न, डायलक्स, पावरमिल, आर्चिकैड। या अपने खुद के डिजाइन के कुछ, उदाहरण के लिए, विनिर्माण संयंत्र में प्रशंसकों का चयन करने के लिए एक कार्यक्रम (सिस्टमेयर उपकरण चयन कार्यक्रम देखें)।

डेटा स्रोत के रूप में, हम एक वेबसाइट, एक डेटाबेस, एक एक्सेल वर्कशीट और एक txt फ़ाइल पर विचार करते हैं।
कार्य का अंतिम परिणाम - रिपोर्ट स्वचालित रूप से उत्पन्न पाठ, एक एक्सेल चार्ट, स्क्रीनशॉट का एक सेट या ईमेल भेजने के साथ एक वर्ड दस्तावेज़ है।

इंजीनियरिंग विश्लेषण जहां भी लागू होता है वहां आरपीए लागू होता है। यहाँ कुछ क्षेत्र हैं:

• शक्ति की गणना और विरूपण;
• हाइड्रो और गैस गतिकी;
• गर्मी हस्तांतरण;
• विद्युत;
• अंतःविषय विश्लेषण;
• सामान्य डिजाइन;
• नेकां नियंत्रण कार्यक्रम (उदाहरण के लिए, घोंसले के शिकार);
• चिकित्सा और जैविक अनुसंधान;
• प्रतिक्रिया या गैर-स्थिर प्रणालियों के साथ सिस्टम की गणना में (जब अंतिम परिणाम स्रोत डेटा में स्थानांतरित किया जाना चाहिए और गणना को दोहराना होगा)।

आज, RPA समाधान सक्रिय रूप से व्यापार में प्रक्रियाओं को स्वचालित करने और डेटा के साथ काम करने के लिए उपयोग किया जाता है। एक कार्यालय कर्मचारी, इंजीनियर, और वैज्ञानिक की दिनचर्या बहुत आम है। हमने दिखाया है कि रोबोट इंजीनियरिंग और वैज्ञानिक गतिविधियों में उपयुक्त हैं।

हमारे छापों को सारांशित करने के लिए।

1. बहुमुखी प्रतिभा - हाँ, आरपीए एक सार्वभौमिक उपकरण है।
2. सीखने में आसान - हां, सरल और सस्ती, लेकिन आपको एक भाषा की आवश्यकता है।
3. विकास की गति - हां, एल्गोरिथ्म तेज होने जा रहा है, खासकर जब आप रिकार्डर के साथ काम करने के लिए अपना हाथ प्राप्त करते हैं।
4. दिनचर्या से उतारना - हाँ, यह वास्तव में बड़े पैमाने पर कार्यों में उपयोगी हो सकता है।