بلاگ

آموزش حضوری یا آموزش آنلاین در هر صورت از روش‌هایی هستند که ما برای یادگیری و افزایش علم و دانش به آن‌ها روی می‌آوریم؛ درست است که در سال‌های اخیر به دلیل بیماری کرونا خیلی از ما ترجیح می‌دهیم آموزش آنلاین را انتخاب کنیم، اما با این حال هرکدام از این روش‌ها مزایا و معایب خودشان را دارند و مطلقا نمی‌توانیم بگوییم که کدام خوب است و کدام بد! کدام یک از این دو روش بهتر است؟ آیایادگیری آنلاین به اندازه یادگیری حضوری موثر است؟ در این  مقاله، به مقایسه آموزش آنلاین و حضوری می‌پردازیم و تفاوت‌های کلیدی بین این دو روش یادگیری را بررسی می‌کنیم تا دریابیم کدام یک ممکن است روش موثرتری برای سازمان‌ها و افراد باشد؟اگر می‌خواهید در این مورد اطلاعات داشته باشید، با ما همراه باشید.

آموزش آنلاین چیست؟

قبل از اینکه به مقایسه آموزش آنلاین و حضوری بپردازیم؛ بهتر است هرکدام را به صورت کامل توضیح دهیم و مزایا و معایب این دو روش آموزشی را بررسی کنیم. در چند سال اخیر، یادگیری آنلاین هرگز به این اندازه محبوب نبوده است. با استفاده از ابزارهای یادگیری منعطف که اطلاعات را در دسترس فرد قرار می‌دهد، یادگیری آنلاین به گزینه کلاس درس و روش آموزش کارکنان تبدیل شده است؛ اما آیا یادگیری آنلاین می‌تواند به اندازه یادگیری حضوری موثر و کارآمد باشد؟

هر نوع یادگیری که در اینترنت اتفاق می‌افتد را می‌توان یادگیری آنلاین در نظر گرفت که به‌عنوان آموزش الکترونیکی نیز شناخته می‌شود. امروزه، یادگیری مجازی اغلب به موارد آموزشی اشاره دارد که به افراد اجازه می‌دهد تا از هر کجا و در هر زمان با فیلم آموزشی مطالبرا یاد بگیرند.

برای اطلاع از چگونگی استفاده از فیلم‌های آموزشی پارس پژوهان وارد شو.

یک دوره آموزشی آنلاین،باعث تقویت مهارت‌های فرد می‌شود و می‌تواند به هر چیزی از سمینار آموزش کارمندان دیجیتالی مانند دوره آموزشی LinkedIn گرفته تا یک برنامه کامل و مجازی مدرک کالج اشاره کند.

مزایای آموزش آنلاین

آموزش آنلاین مزایای زیادی را برای متخصصان یادگیری و توسعه، برای کاربر نهایی و برای سازمان‌ها ارائه می‌دهد. این مزایا عبارتند از:

•       این نوع روش آموزش مقرون‌به‌صرفه‌تر است؛ یادگیری آنلاین نیازی به آموزش حضوری ندارد، به این معنی که در هزینه‌های رفت‌و‌آمد و همچنین هزینه‌های مربوطه صرفه‌جویی می‌کنید.
•       شما در خریدهای مربوط به آموزش هم صرفه‌جویی خواهید کرد، به این معنی که دیگر نیازی به خرید مواردآموزشی فیزیکی مانند کتاب، کتاب تست، فیلم و غیره ندارید.
•       مقیاس‌بندی این روش آسان‌تر است. دیگر نیازی نیست به این فکر کنید که چند نفر می‌توانید در یک اتاق جا دهید.
•       نیازی به مکان فیزیکی نیست؛آموزش آنلاین را می‌توان در هر جایی که اتصال اینترنتی در دسترس باشد، انجام داد.
•       این روش آموزش سازگارتر است؛ چرا که یادگیری آنلاین کمتر به مربیان تکیه می‌کند، به این معنی که مطالب درسی کمتر به فردی که آن را آموزش می‌دهد، وابسته است. این موضوع اجازه می‌دهد تا تجربه یادگیری کمتر تحت تاثیر سوگیری‌ها یا نظرات قرار گیرد.
•       آموزش آنلاین تعاملی‌تر است. با یادگیری آنلاین، مربیان می‌توانند رویکرد یادگیری چندوجهی را با فیلم‌ها، متن، ارزیابی‌ها و موارد دیگر اتخاذ کنند.
•       ما در دنیایی زندگی می‌کنیم که دانش به طور مداوم در حال تکامل است. وقتی نوبت به ایجاد محتوای آموزشی می‌رسد، به‌روز نگه داشتن آن مهم است تا یادگیرندگان همیشه به اطلاعات دقیق دسترسی داشته باشند. خوشبختانه، یادگیری آنلاین این فرآیند را بسیار ساده‌تر می‌کند. به‌عنوان‌مثال، می‌توانید محتوای خود را در یک سیستم مدیریتیادگیری ذخیره کنید، جایی که می‌توانید در هر زمان تغییراتی ایجاد کنیدیا محتوای جدید را آپلود کنید.
•       آموزش حضوری به منابع زیادی نیاز دارد، از در دسترس بودن اتاق گرفته تا ابزارهای آموزشی و بسیاری از موارد دیگر. انتخاب آموزش الکترونیکی باعث صرفه‌جویی در وقت و هزینه سازمان می‌شود.

آموزش حضوری چیست؟

آموزش حضوری به روش سنتی یادگیری مبتنی بر حضور در کلاس اطلاق می‌شود. این سبک یادگیری شامل جلسات حضوری است که توسط معلم یا یک مربی هدایت می‌شود. سرعت یادگیری توسط مربی تعیین می‌شود و افراد در این محیط، در اصل یادگیرندگان منفعل هستند. یادگیری حضوری به دلیل مزایای تعامل زنده بین مربی و گروه یادگیرندگانیا دانش‌آموزان، یک روش موثرتر در نظر گرفته می‌شود. فراگیران از طریق شرکت در کلاس‌ها یا جلسات آموزشی خاص، تعامل با دانش‌آموزان و تعامل در زمان واقعی با مربی، می‌توانند پیشرفت‌های چشمگیری داشته باشند.

مزایای آموزش حضوری

یادگیری حضوری مزایایی را ارائه می‌دهد که آموزش آنلاین فاقد این مزایا است. این مزایا عبارتند از:

•       تقویت جنبه اجتماعی: یادگیری با همسالان خود، در یک اتاق، برخلاف یادگیری آنلاین، حس یادگیری فیزیکی را تقویت می‌کند. کل گروه در حال یادگیری با هم، در همان زمان، در یک مکان هستند.
•       تقویت یادگیری فردی: یادگیری حضوری، به مربیان اجازه می‌دهد تا روابط خوبی را با افراد ایجاد کنند که نمی‌توانند به صورت آنلاین این رابطه را داشته باشند.
•       بحث و همکاری: عضویت در یک گروه حضوری تفاوت‌های ظریفی را ایجاد می‌کند که انجمن‌های آنلاین نمی‌توانند این پارامتر را داشته باشند.

 در این مقاله با تفاوت های آموزش آنلاین و حضوری بیشتر آشنا شو.

منظور از آموزش ترکیبی چیست؟

یادگیری ترکیبی مفهوم اجرای هر دو یادگیری حضوری و یادگیری آنلاین با هم است که به یادگیرندگان اجازه می‌دهد از هر دو روش یادگیری بهره‌مند شوند. این سبک یادگیری در محیط‌های شرکتی بیشتر رایج است. خیلی از افراد بعد از یادگیری حضوری یا حتی یادگیری آنلاین به دنبال مدرک گرایی هستند و این ذهنیت را دارند که فقط با داشتن مدرک دانشگاهی می‌توانند در جامعه شغل موردنظر خودشان را پیدا کنند.

باید این را بگوییم که فقط داشتن مدرک لازمه داشتن یک شغل خوب در جامعه نیست و بعد از گذراندن دوره‌های آموزشی فرد باید مهارت و توانایی‌های موردنظر در آن شغل را بدست آورده باشد تا بتواند در کمترین زمان ممکن در شغل مربوط به مدرک خود حضور پیدا کنند.

مقایسه آموزش آنلاین و حضوری؛ هر کدام چه تفاوتی با هم دارند؟

هر دو نوع یادگیری بسته به هدف طرح درس می‌تواند مفید باشد. در اینجا چند مورد از مهم‌ترین تفاوت‌های بین یادگیری آنلاین و یادگیری حضوری آورده شده است.

• محیط یادگیری

یکی از موارد مهم در مقایسه آموزش آنلاین و حضوری، محیط یادگیری است. در یک آموزش حضوری، کلاس‌ها بر اساس یک برنامه زمان‌بندی ثابت برنامه‌ریزی و ساختار می‌شوند. بنابراین این سیستم یادگیری منظم‌تر است. یادگیری حضوری باعث می‌شود که همه افراد در یک کلاس حضور داشته باشند و این در نهایت موجب تعامل و مشارکت بیشتر یادگیرندگان می‌شوند.

یادگیری آنلاین در مقایسه با این نوع روش آموز، با یک جلسه برنامه‌ریزی شده و به صورت آنلاین اتفاق می‌افتد. دانش‌آموزان یا یادگیرندگان ممکن است انتخاب کنند که یک دوره یا یک ماژول یادگیری را به صورت آنلاین هر زمان که بخواهد، داشته باشند. از آنجایی که این نوع یادگیری شامل بودن یک معلم یا مربی خاص نمی‌شود، یادگیرنده خودش در این محیط باید متکی به خود باشد و سعی کند تمرین‌های بیشتری داشته باشد.

• نوع محتوای آموزشی

روش‌های یادگیری حضوری معمولا فقط شامل موارد آموزشی سنتی مانند کتاب‌های درسی و یادداشت‌های مختلف است. یک جلسه یادگیری آنلاین در مقایسه با انواع مختلف آموزش، تعاملی‌تر است. با پیشرفت تکنولوژی، ماژول‌های یادگیری الکترونیکی از طریق کتاب‌های درسی دیجیتال، پشتیبانی چت آنلاین، تابلوهای بحث آنلاین، مطالب ویدئویی و صوتی، آزمون‌های تعاملی، اطلاعیه‌های مجازی و موارد دیگر پشتیبانی می‌شوند.

•  سرعت یادگیری

در مقایسه آموزش آنلاین و حضوری، یکی از مهمترین فاکتورها، سرعت یادگیری است.مربی سرعت یادگیری را در یک محیط کلاسی حضوری هدایت می‌کند و دانش‌آموزان احتمالا به صورت منفعلانه مطالب را یاد می‌گیرند.

از سوی دیگر، فرد یادگیرنده آزاد است تا با سرعت خود در یک محیط آموزش الکترونیکی حرکت کند. آن‌ها می‌توانند هر زمان که لازم باشد مکث کنند و دوباره بعدها به دنبال یادگیری مطالب به صورت آنلاین باشند.

•  انواع ارزیابی‌ها

در آموزش حضوری، یک معلم یا مربی پس از تدریس بخش‌های مختلفی از آموزش، از افرادی که در این کلاس شرکت کرده‌اند، امتحان می‌گیرد. این به احتمال زیاد یک آزمایش حضوری است که به دقت نظارت می‌شود و در تاریخ، زمان و مکان خاصی انجام می‌شود.

ارزیابی‌ها در زمینه‌های یادگیری الکترونیکی معمولا در مقایسه با روش‌های سنتی انعطاف‌پذیرتر هستند. امروزه، ماژول‌های آموزش الکترونیکی دارای بررسی مکرر دانش و ارزیابی‌های آموزشی کوتاه هستند تا اطمینان حاصل کنند که محتوا به خوبی دریافت شده است و به تیم‌های تحقیق و توسعه اجازه می‌دهد اثربخشی آموزش را اندازه‌گیری کنند.

این با دوره حضوری متفاوت است و ممکن است بیشتر بر ارائه محتوا به سبک سخنرانی سنتی و تمرین‌های یادگیری مبتنی بر کلاس درس متکی باشد.

• مشارکت فعال و مکرر همه

موفقیت در محیط آنلاین مستلزم مشارکت فعال و مکرر همه افراد است؛ این موضوع در آموزش حضوری همیشه دیده می‌شود؛ در حالی که در جلسات آنلاین افراد به‌سختی می‌توانند با هم مشارکت داشته باشند. 

برای دانش‌آموزان، حضور در کلاس با برنامه‌ریزی زمان برای انجام تمرین‌های یادگیری دوره و تعامل با همکلاسی‌های خود جایگزین می‌شود. دوره‌های آنلاین سخت‌تر نیستند و به زمان بیشتری نیاز ندارند، اما نحوه تعامل شما با آن‌ها ممکن است کمی سخت به‌نظر برسد.

• دانش آموزان آنلاین به شدت به راهنمایی و ارتباطات وابسته هستند.

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های یادگیری آنلاین، نبود راهنمایی، ارتباط و پشتیبانی از سوی معلمان است. کلاس حضوری به‌عنوان یک معلم یا مربی این امکان را برای شما ایجاد می‌کند که بتوانید با افراد شرکت‌کننده در کلاس تعامل داشته باشید و به سوالات آن‌ها پاسخ دهید.

این در حالی است که در جلسات آنلاین دانش‌آموزان به‌راحتی نمی‌توانند به شما دسترسی داشته باشند و همه سوالات خود را بپرسند.

به همین دلیل است که شما باید به‌عنوان معلم یا مربی بر ارتباطات تأکید کنید و خود را از طریق ایمیل و حتی برنامه‌های پیام‌رسان مستقیم در دسترس دانش‌آموزان قرار دهید تا به سرعت به همه سؤالات و نگرانی‌های آن‌ها پاسخ دهید.

آموزش آنلاین بهتر است یا حضوری؟

در مقایسه آموزش آنلاین و حضوری باید گفت که علاوه بر مکان و نحوه برگزاری دوره ها، چندین تفاوت مهم بینیادگیری حضوری و آنلاین (یا آموزش الکترونیکی) وجود دارد. هر دو روش، مزایا و معایب خاص خودشان را دارند و نمی‌توان به صورت دقیق گفت که کدام روش برای یادگیری بهتر است!

در حالی که بسیاری از افراد با نظم کلاس‌های حضوری و همچنین تعامل و مشارکت در این کلاس‌ها موافق هستند، اما در عین حال مزایای آموزش آنلاین را هم نمی‌توان نادیده گرفت. ماهیت خود آموزشی محتوای آموزش الکترونیکی ممکن است برای یادگیرنده مدرن بسیار مطلوب باشد و همچنین سازمان‌هایی که به دنبال راه‌های جدیدی برای مدیریت توسعه و آموزش کارکنان هستند، ممکن است این روش را ترجیح دهند.

در مقایسه آموزش آنلاین و حضوری باید گفت که این نوع یادگیری نسبت به یادگیری سنتی انعطاف پذیرتر است و به‌طور‌کلی برای افراد کاربردی‌ترمی‌باشد. با این حال هر دو روش یادگیری به روش‌های خاص خود بسیار مؤثر هستند. انتخاب یک نوع آموزش نسبت به نوع دیگر صرفا به سبک یادگیری فرد بستگی دارد و نمی‌توان گفت که کدام بهتر است. برخی از افراد ترجیح می‌دهند به‌صورت حضوری در کلاس شرکت کنند و برخی دیگر کلاس‌های آنلاین را موثرتر می‌دانند.

در نهایت،قبل از تصمیم‌گیری در مورد انتخاب این دو روش، مهم است که اهداف منحصر‌به‌فرد سازمان را قبل از تعیین اقداماتی که بایدانجام دهید، ارزیابی کنید. اگر از تناسب لازم بینیادگیری آنلاین و حضوری متقاعد نشده‌اید، می توانیدیک رویکردیادگیری ترکیبی را نیز در نظر بگیرید که به شما امکان می‌دهد تا از هر دو روش یادگیری بهره‌مند شوید.

بهتر است به این موضوع هم اشاره کنیم که شما پس از فارغ‌التحصیلی از دانشگاه به دوره کارآموزی نیاز دارید تا بتوانید وارد محیط کار شوید. شرکت در دوره‌های کارآموزی به‌خصوص در رشته‌های فنی مهندسی و مدیریت از اهمیت بالایی برخوردار است و باعث می‌شود که شما بتوانید با محیط کار در آینده کامل آشنا شوید و بسیاری از مفاهیم را یاد بگیرید.

 در این مقاله با مزایای دوره کارآموزی بیشتر آشنا شو.

سخن پایانی

در این مقاله در مورد مقایسه آموزش آنلاین و حضوری صحبت کردیم. با توجه به مطالب گفته شده، هر دو روش مزایا و معایب خاص خودشان را دارند و انتخاب هرکدام از این روش‌های آموزشی فقط به خود فرد بستگی دارد.

در مجموعه پارس پژوهان، دوره‌های آموزشی مختلفی به صورت آنلاین، حضوری یا حتی ترکیبی از هر دو در رشته‌های مختلف مدیریت، فنی مهندسی و... در نظر گرفته شده است. از جمله مزایای دوره‌های آموزشی در این مجموعه می‌توان به گرفتن مدرک، کارآموزی و مدرک فنی حرفه‌ای اشاره شود. برخی از دوره‌های این مجموعه با همکاری سازمان فنی حرفه‌ای است و در پایان دوره دانشجویان با شرکت در آزمون فنی حرفه‌ای ، مدرک فنی حرفه‌ای دریافت می‌کنند.

مبدل‌های حرارتی، تجهیزاتی مهمی در طیف وسیعی از صنایع، به‌ویژه در واحدهای فرایندی نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی است. وظیفه‌ی اصلی این تجهیزات، انتقال بهینه‌ی انرژی حرارتی بین دو یا چند سیال با دماهای مختلف است. طراحی دقیق و کارآمد مبدل‌های حرارتی، تاثیر مستقیمی بر راندمان فرایند، مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی دارد. در حالی که روش‌های دستی و نرم‌افزارهای عمومی مانند MATLAB می‌توانند برای محاسبات اولیه استفاده شوند، نرم‌افزارهای تخصصی مانند HTRI Xchanger Suite، ابزاری قدرتمند و استاندارد صنعتی برای طراحی سریع، دقیق و بهینه‌ی مبدل‌های حرارتی محسوب می‌شوند. این نرم‌افزار که بر اساس دهه‌ها تحقیق و داده‌های تجربی گسترده توسعه یافته، به مهندسان امکان می‌دهد تا مبدل‌های حرارتی را مطابق با استانداردهای معتبر مانند ASME و TEMA طراحی و تحلیل کنند.

تعریف مبدل حرارتی

مبدل حرارتی وسیله‌ای است که برای انتقال انرژی حرارتی (آنتالپی) بین دو یا چند سیال، بین یک سطح جامد و یک سیال، یا بین ذرات جامد و یک سیال، در دماهای مختلف و در تماس حرارتی طراحی و ساخته می‌شود. مشخصه‌ی اصلی مبدل‌های حرارتی، عدم وجود فعل و انفعالات حرارتی و کاری خارجی (در حالت ایده‌آل) است. کاربردهای متداول این تجهیزات شامل گرمایش یا سرمایش جریان‌های سیال، تبخیر یا میعان جریان‌های تک‌جزئی یا چند جزئی است. علاوه بر این، از مبدل‌های حرارتی می‌توان برای بازیابی یا دفع گرما، استریل کردن، پاستوریزه کردن، جداسازی، تقطیر، تغلیظ، کریستالیزاسیون یا کنترل فرآیند استفاده کرد.

در اکثر مبدل‌ها، انتقال حرارت بین سیالات از طریق یک دیواره‌ی جداکننده صورت می‌گیرد (نوع انتقال مستقیم یا Recuperator). در این نوع، سیالات توسط یک سطح انتقال حرارت از هم جدا شده و به‌طور ایده‌آل مخلوط نمی‌شوند. در مقابل، در مبدل‌های نوع انتقال غیرمستقیم یا Regenerator، تبادل حرارت به‌صورت متناوب بین سیالات سرد و گرم از طریق ذخیره و آزادسازی انرژی حرارتی در یک سطح یا ماتریس واسط انجام می‌شود.

 انواع مبدل‌های حرارتی

مبدل‌های حرارتی در طرح‌ها و اندازه‌های بسیار متنوعی برای پاسخگویی به نیازهای مختلف فرآیندی ساخته می‌شوند. انتخاب نوع مبدل به عواملی مانند نوع سیالات، فشار و دمای کاری، میزان انتقال حرارت مورد نیاز، محدودیت‌های فضایی و ملاحظات اقتصادی بستگی دارد. برخی از رایج‌ترین انواع مبدل‌های حرارتی در جدول زیر آورده شده‌اند:

نرم‌افزار HTRI و کاربردها

موسسه تحقیقات انتقال حرارت (Heat Transfer Research, Inc. - HTRI) که در سال ۱۹۶۲ تأسیس شد، پیشروترین مرکز تحقیقاتی و توسعه‌دهنده‌ی نرم‌افزار در زمینه‌ی انتقال حرارت و طراحی مبدل‌های حرارتی در جهان است. نرم‌افزار HTRI Xchanger Suite® محصول اصلی این موسسه، یک مجموعه‌ی جامع و یکپارچه برای طراحی حرارتی، هیدرولیکی و مکانیکی (تا حدودی) انواع مبدل‌های حرارتی و کوره‌های فرآیندی است. قدرت این نرم‌افزار ناشی از روش‌های محاسباتی پیشرفته‌ای است که بر پایه‌ی بیش از ۶۰ سال تحقیق کاربردی و داده‌های تجربی جمع‌آوری‌شده از تجهیزات در مقیاس صنعتی استوار است.

قابلیت‌ها و کاربردهای کلیدی نرم‌افزار HTRI:

• طراحی و رتبه‌بندی (Rating) حرارتی و هیدرولیکی: محاسبه‌ی دقیق ضریب انتقال حرارت، افت فشار، سطح انتقال حرارت مورد نیاز و عملکرد کلی مبدل برای طیف وسیعی از سیالات و شرایط عملیاتی.
• پشتیبانی از انواع مختلف مبدل‌ها: شامل ماژول‌های تخصصی برای انواع رایج مبدل‌ها از جمله:
• Xist: برای مبدل‌های پوسته و لوله (Shell & Tube).
• Xace: برای مبدل‌های هوا خنک (Air Cooled).
• Xhpe: برای مبدل‌های صفحه‌ای پره‌ای (Plate-Fin).
• Xphe: برای مبدل‌های صفحه‌ای واشردار (Plate and Frame).
• Xspe: برای مبدل‌های مارپیچی (Spiral Plate).
• و ماژول‌های دیگر برای ریبویلرها، کندانسورها، لوله‌های دو جداره و...

• تحلیل ارتعاشات لوله (Vibration Analysis): بررسی احتمال بروز ارتعاشات ناشی از جریان سیال در مبدل‌های پوسته و لوله و ارائه راهکارهایی برای جلوگیری از آن (با استفاده از ماژول Xvib®).
• گزارش‌دهی جامع و خروجی‌های گرافیکی: ارائه گزارش‌های تفصیلی شامل پروفایل‌های محلی پارامترهای کلیدی (دما، فشار، سرعت و...) و ترسیم‌های مقیاسی دقیق از هندسه‌ی مبدل و نتایج محاسبات.
• بهینه‌سازی طراحی: امکان بررسی سناریوهای مختلف طراحی و انتخاب بهینه‌ترین گزینه بر اساس معیارهای عملکردی و اقتصادی.
• یکپارچگی با سایر نرم‌افزارها: قابلیت تبادل داده با نرم‌افزارهای شبیه‌سازی فرآیند و نرم‌افزارهای طراحی مکانیکی.

استفاده از HTRI به مهندسان کمک می‌کند تا با اطمینان بیشتری طراحی کنند، زمان طراحی را کاهش دهند و عملکرد و ایمنی مبدل‌های حرارتی را بهبود بخشند.

بیشتر بخوانید: " آموزش نرم افزار های مهندسی شیمی (7 نرم افزار کاربردی)"

فرصت‌های شغلی، مهارت‌ها و درآمد مرتبط با HTRI

تسلط بر نرم‌افزار HTRI یکی از مهارت‌های ارزشمند و مورد تقاضا در صنایع فرآیندی است و می‌تواند درهای شغلی متعددی را به روی مهندسان شیمی و مکانیک بگشاید.

• موقعیت‌های شغلی:
• مهندس فرآیند
• مهندس طراح مبدل حرارتی
• کارشناس انتقال حرارت
• مهندس مکانیک (تجهیزات ثابت)
• کارشناس فنی در شرکت‌های سازنده مبدل
• مهندس تحقیق و توسعه (R&D)
• مهارت‌های مورد نیاز:
• تسلط کامل در اصول ترمودینامیک، مکانیک سیالات و انتقال حرارت.
• تسلط کامل بر نرم‌افزار HTRI Xchanger Suite (شامل ماژول‌های مختلف مانند Xist, Xace, Xvib).
• آشنایی با استانداردهای طراحی مبدل‌های حرارتی (مانند TEMA, API 660, API 661, ASME).
• توانایی خواندن و تفسیر نقشه‌های فرآیندی (PFD و P&ID).
• مهارت حل مسئله و تفکر تحلیلی.
• آشنایی با خواص سیالات و انتخاب مواد.
• گذراندن دوره‌های تخصصی: گروه آموزشی پارس‌پژوهان دوره‌های جامع و کاربردی نرم‌افزار HTRI مانند آموزش نرم افزار HTRI و Aspen EDR را ارائه می‌دهد که به شما کمک می‌کند مهارت‌های لازم برای ورود به این حوزه را کسب کنید.

• حدود درآمد:
  درآمد مهندسان مسلط به HTRI معمولاً بالاتر از میانگین درآمد مهندسان در سایر حوزه‌ها است. این درآمد به عواملی مانند سطح تجربه، میزان تسلط بر نرم‌افزار، نوع صنعت، اندازه شرکت و موقعیت جغرافیایی بستگی دارد. به طور تقریبی، درآمد ماهانه یک کارشناس با چند سال تجربه در این حوزه در بازار ایران (سال 1403) می‌تواند بین 20 تا 60 میلیون تومان (و در سطوح مدیریتی و تخصصی بالاتر) متغیر باشد.

جمع‌بندی

نرم‌افزار HTRI Xchanger Suite® بدون شک، استاندارد طلایی صنعت برای طراحی و تحلیل حرارتی و هیدرولیکی مبدل‌های حرارتی محسوب می‌شود. این نرم‌افزار با تکیه بر دهه‌ها تحقیق و داده‌های تجربی، ابزاری قدرتمند و قابل اعتماد در اختیار مهندسان قرار می‌دهد تا بتوانند مبدل‌هایی کارآمد، ایمن و بهینه طراحی کنند. در مقایسه با روش‌های دستی یا نرم‌افزارهای عمومی، HTRI فرآیند طراحی را به میزان قابل توجهی تسریع بخشیده و دقت محاسبات را افزایش می‌دهد. تسلط بر این نرم‌افزار، یک مهارت کلیدی و متمایز کننده برای مهندسان شیمی و مکانیک فعال در صنایع فرآیندی است که منجر به فرصت‌های شغلی بهتر و پیشرفت حرفه‌ای می‌شود.

نویسندگان: فائزه کاظمی زاد، کارشناسی ارشد مهندسی شیمی- علی بهرام، کارشناسی ارشد مهندسی شیمی  (فرایند)

اگر شما هم دانشجو هستید و یا به تازگی با مدرک رشته مهندسی مکانیک فارغ التحصیل شده‌اید، قطعا به ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر اندیشیده‌اید. تصمیم برای این که تحصیلات را در مقاطع ارشد و دکتری مهندسی مکانیک را ادامه دهید یا خیر تاثیر بسیاری بر آینده‌ی شما خواهد گذاشت. بازار کار نسبتا مناسب این رشته در مقایسه با سایر رشته‌های مهندسی نیز یکی از دلایل راضی‌کننده برای ادامه تحصیل در این رشته خواهد بود که در این حیطه می‌توانید مقاله‌ی "پردرآمدترین رشته مهندسی در ایران و جهان" را مطالعه کنید و با اطلاعات کافی تصمیم بگیرید.

با مطالعه‌ی این مقاله، قادر خواهید بود تا به سوالات اساسی مانند زمان مناسب برای جذب شده به بازار کار و یا ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر پاسخ دهید.

تحصیل در کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک

اگر به ادامه تحصیل در کارشناسی ارشد این رشته فکر می‌کنید، می‌توانید با مشورت از اساتید و افراد خبره در این حیطه قدم بزرگی برای تصمیم گرفتن بردارید. دکتر سمیع پور فوق لیسانس مهندسی مکانیک و دکترای رشته‌ی مدیریت در این باره نظرات جالبی را بیان نموده اند:

برای ادامه دانشگاه بعد از کارشناسی با اطمینان می‌توانم بگویم که با توجه به رقابت زیادی که در بازار کار وجود دارد، نسبت به 20 سال قبل، داشتن مدرک کارشناسی ارشد واجب نیست اما بهتر است که آن را اخذ نمایید. فارغ از این که در چه رشته و گرایشی ادامه تحصیل می‌دهید مدرک کارشناسی ارشد این روزها به مراتب موثرتر از مدرک کارشناسی است.

اهمیت صحبت ایشان را می توان در میزان درآمد کسب شده توسط مهندسین کارشناسی و کارشناسی ارشد مکانیک مشاهده کرد. یک مهندس ارشد به مراتب از لحاظ موقعیت شغلی، درآمدی و اجتماعی از یک مهندس لیسانس از شرایط بهتری برخوردار است.

این تفاوت را می توان در جدول زیر مشاهده نمود:

*ارقام گزارش شده مطابق با آمار سال 1403 ذکر شده‌اند. 

چالش های دانشجویان در زمان کارشناسی مهندسی مکانیک

در زمان تحصیل در دوران کارشناسی، افراد معمولا تا سال‌های سوم تحصیلی خود سردرگم هستند و تصویر ذهنی مناسبی از آینده به منظور انتخاب شغل در زمینه مهندسی مکانیک نخواهند داشت. در سال‌های آخر نیز مدت زمان کمی برای آن‌ها باقی می‌ماند تا مسیر مورد علاقه‌ی خود را پیدا کنند و گرایش مناسب را نیز تعیین نمایند. به نظر باید دوران کارشناسی ارشد را به منظور عمیق‌تر شدن در حیطه‌ی مورد علاقه‌ی خود ادامه دهند تا بتوانند بهتر بازار کار را رصد نمایند و شغل مناسبی را پیدا کنند.

از جمله مهارت‌هایی که در زمان تحصیل در کارشناسی ارشد دانشجویان فراخواهند گرفت می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• گزارش نویسی
• مهارت در ارائه (presentation)
• پژوهش و مطالعه‌ی مقالات خارجی
• نوشتن مقالات و تحلیل نتایج
• یادگیری انجام یک پروژه به صورت صفر تا صد
• تقویت زبان انگلیسی

تحصیل کارشناسی ارشد در رشته‌ای جدید

آقای دکتر سمیع پور در ادامه‌ی تجربیات خود در حیطه موفقیت در مهندسی مکانیک در مقاطع تکمیلی موارد زیر را بیان کرده‌اند:

شاید برای شما جالب باشد که بدانید درصد قابل توجهی از افرادی که مدرک کارشناسی مهندسی مکانیک را می‌گیرند در مقطع فوق لیسانس، رشته MBA را انتخاب می‌کنند. جالب‌تر این که در بین گرایش‌های مختلف رشته MBA بیشترین تعداد ورودی از رشته‌ی کارشناسی مهندسی مکانیک است. من نیز بعد از اخذ کارشناسی ارشد در مهندسی مکانیک، مدرک کارشناسی ارشد MBA را هم اخذ کردم.

برای دوستانی که از فضای آکادمیک فنی در کارشناسی خسته شده اند و قصد ادامه تحصیل در کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک را ندارند، رشته‌های حوزه مدیریت می‌تواند یکی از بهترین انتخاب‌ها باشد. البته MBA بلافاصله پس از اتمام کارشناسی کمتر توصیه می‌شود، توصیه بر این است که بعد از دو تا سه سال تجربه در محیط کار برای این رشته اقدام نمایید.

رشته‌های علوم انسانی با رشته‌های فنی مهندسی متفاوت هستند و فردی که وارد این قبیل رشته‌ها می‌شود چنانچه نیازش را برای خود و آینده‌اش واضح و مشخص نکرده باشد به جواب قابل قبولی هم نخواهد رسید.

برای افرادی که قصد ادامه تحصیل و ورود به بازار کار در هر یک از این دو حیطه را دارند می‌توانم دوره‌های آموزشی زیر را پیشنهاد کنم:

دوره‌های مناسب برای مهندسی مکانیک:

• دوره آموزش آباکوس (ABAQUS)
• دوره آموزش فلوئنت (Fluent)
• دوره آموزش جی دی اند تی (GD&T)
• دوره آموزش نقشه خوانی صنعتی

دوره‌های مناسب برای رشته‌ی مدیریت:

• دوره اصول و فنون مذاکره
• دوره مدیریت استراتژیک (Strategic Management)
• دوره مدل کسب و کار (Business Model)
• دوره راه اندازی استارت آپ (Startup)

تحصیل دکتری مهندسی مکانیک پس از اتمام کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک؟

برای ادامه تحصیل پس از کارشناسی ارشد در مهندسی مکانیک کمی باید با تامل بیشتری تصمیم گرفت. در واقع اهمیتِ داشتن دلایل قابل توجیه برای اخذ مدرک دکتری در هر رشته‌ای چندین برابر اهمیت تحصیل در مقطع فوق لیسانس است. دوستانی که دنبال اخذ مدرک دکتری می‌روند در درجه اول می‌بایست دغدغه پژوهشی را داشته باشند تا در رساله دکتری بتوانند به نتایج قابل توجهی دست یابند.

در واقع فلسفه PHD پژوهش و تحقیق خواهد بود و چنانچه شخصی برای داشتن موقعیت شغلی بهتر و یا این که عنوان آقا یا خانم دکتر را به دست آورند پا در مسیر فرساینده دکتری آن هم در رشته مهندسی مکانیک بگذارند، احتمال این که در ادامه مسیر سختی را داشته باشند وجود دارد.

از جمله چالش‌های تحصیل در مقطع دکتری در ایران می توان موارد زیر را بیان نمود:

• شغل محسوب نشدن دانشجوی دکتری بودن
• عدم وجود حقوق و مزایا
• نبود امکان تحصیل و کار کردن به صورت همزمان به علت سنگینی دروس
• سختگیری اساتید در نوشتن مقالات علمی و چاپ آن‌ها

جمع بندی

در واقع این که نمی‌توان نسخه‌ای واحد برای همه پیچید دلیل آن این است که افراد با سلایق و علایق متفاوت، استعدادهای متنوع و شرایط گوناگونی دارند و در نهایت فرد با توجه به تمام جوانب باید تصمیم مناسبی را اخذ کند. به امید آن که فارغ از این که مدرک شما کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک است یا دکتری مکانیک بتوانید در مسیری مناسب به رشد و توسعه‌ی خود پرداخته و برای کشورمان مفید و مؤثر واقع گردید.

نویسندگان: دکتر حمیدرضا سمیع پور، مدیریت گروه آموزشی پارس پژوهان- صالحه علی پور, کارشناس ارشد مهندسی پزشکی

پایتون (python) یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و همه منظوره به شمار می‌رود. «زبان برنامه نویسی پایتون» به خاطر یادگیری آسان آن محبوب گشته است و از همین رو بسیاری از برنامه‌نویس‌های تازه‌کار آن را به عنوان اولین زبان برنامه‌نویسی خود برمی‌گزینند. پایتون به عنوان یک «زبان همه‌منظوره» توسعه داده شده و محدود به توسعه نوع خاصی از نرم‌افزارها نیست. به بیان دیگر، می‌توان از آن برای هر کاری، از تحلیل داده گرفته تا ساخت بازی‌های کامپیوتری استفاده کرد. بنابراین یادگیری پایتون بسیار حائز اهمیت است.

یکی از کاربردهای جذاب پایتون در رشته‌ی مهندسی پزشکی است. حیطه‌ی جذابی که طرفداران خاص خودش را در میان دانشجویان و فارغ التحصیلان این رشته پیدا کرده است. در این مقاله به کاربرد این زبان برنامه نویسی در مهندسی پزشکی خواهیم پرداخت.

قابلیت های پایتون در مهندسی پزشکی 

امروزه با رشد و پیشرفت علم مهندسی پزشکی و فراگير شدن زمینه‌های پژوهشی اين علم، روند گسترش نرم افزارهای تخصصی این رشته نيز سير صعودی به خود گرفته است. پایتون در دو زمينه بيوالکتريک و بيومکانيک کاربرد بالایی دارد به همین دلیل در بین مهندسین پزشکی به نرم افزار محبوبی تبدیل گشته است. از سری قابلیت‌های پایتون در این رشته‌ی مهندسی می توان موارد زیر را برشمرد:

• کتابخانه‌ها و ماژول‌های متعدد برای تشخیص، طبقه‌بندی و طراحی قطعات 
• پردازش و تحلیل داده‌های پزشکی با استفاده از کتابخانه‌های Pandas و NumPy 
• تحلیل داده‌های بالینی و آزمایشگاهی
• پردازش تصاویر پزشکی با استفاده از کتابخانه‌هایی مانند OpenCV و scikit-image
• تحلیل تخصصی تصاویر MRI، CT و X-ray
• استفاده از کتابخانه‌های SciPy و SimPy برای شبیه‌سازی سیستم‌های بیولوژیکی و مدل‌سازی فرآیندهای پزشکی
• توسعه مدل‌های یادگیری ماشین برای پیش‌بینی بیماری‌ها و تحلیل داده‌های پزشکی
• ایجاد برنامه‌هایی برای مدیریت داده‌های بیماران و سیستم اطلاعات بیمارستان
• طراحی اپلیکیشن‌هایی موبایل برای مراقبت از راه دور بیماران 

بیشتر بخوانید:" آموزش نرم افزار های مهندسی پزشکی (5 نرم افزار کاربردی)"

پردازش تصویر پزشکی با پایتون

وقتی در مورد تصاویر پزشکی صحبت می‌کنیم، فقط به یک عکس معمولی نگاه نمی‌کنیم. تصاویر پزشکی، مانند سی‌تی‌اسکن و MRI، انواع خاصی از تصاویر هستند که حاوی اطلاعات اضافی زیادی بیشتر از پیکسل‌هایی هستند که خود تصویر را تشکیل می‌دهند. این اطلاعات شامل مواردی مانند نام بیمار، تاریخ عکس‌برداری، نوع تکنیک تصویربرداری استفاده شده و موقعیت بدن بیمار در حین اسکن است. کتابخانه‌هایی مانند Pydicom و SimpleITK به شما اجازه می‌دهند تا داده‌های تصویر را بخوانید و تغییر دهید.

 یکی از مهم‌ترین موارد در پزشکی و درمان نیز تشخیص نوع بیماری محسوب می‌گردد. تشخیص بسیاری از تصاویر با استاندارد فرمت جهانی که Dicom است اغلب با استفاده از تجهیزات گران‌قیمت انجام می‌گردد. اما در اینجا شما با Image processing یا همان پردازش تصویر آشنا خواهید شد که بدون هزینه و فقط با اجرا کردن یک کد برنامه نویسی پایتون می‌توانید از این برنامه‌ی مفید استفاده نمایید. 

حتی می‌توان تصاویر را برای فهمیدن اندازه دقیق تومور و یا محل دقیق آن مورد پردازش قرار داد و به کمک پزشکان رفت تا راحت‌تر برای تشخیص تصمیم بگیرند. البته این تصاویر را با نرم افزارهای دیگری از جمله متلب هم پردازش می‌کنند اما به دلیل یادگیری آسان پایتون این نرم افزار محبوبیت بیشتری دارد. از جمله متداول‌ترین فرآیندهای پردازش تصویر با پایتون که توسط ابزارها و کتابخانه‌های این زبان برنامه‌نویسی قابل اجرا هستند، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• قطعه‌بندی تصویر (Image Segmentation) 
• دسته‌بندی تصویر (Image Classification)
• استخراج ویژگی (Feature Extraction) 
• ترمیم تصاویر (Image Restoration)
• بازشناسی تصویر (Image Recognition) 
• تشخیص الگو (Pattern Recognition)
• بهبود تصویر (Image Enhancement)
• تشخیص شی (Object Recognition)
• ثبت تصویر (Image Registration)
• دگرگونی هندسی (Geometric Transformation)
• پردازش تصویر رنگی (Color Image Processing)

در جدول زیر کتابخانه‌های مختص پردازش تصاویر آورده شده است:

پردازش سیگنال حیاتی با پایتون

سیگنال‌های حیاتی، اطلاعاتی درباره وضعیت سلامت بیماران ارائه می‌دهند. به هر سیگنالی که از بدن موجود زنده دریافت می‌شود، سیگنال حیاتی یا زیستی گفته می‌شود. این سیگنال که در نتیجه فعالیت‌ها و تعاملات الکتریکی بین سلول‌ها ایجاد می‌شود، حامل اطلاعات دقیقی از نحوه عملکرد سیستم‌های درونی بدن است. ثبت سیگنال‌های الکتریکی سیستم حیاتی بدن به معنای استخراج داده‌های مربوطه از آن بر پایه عملیات های مختلف ریاضی و تجزیه و تحلیل داده‌ها برای ارائه یک خروجی مناسب که نشان دهنده عملکرد اعضا و اندام‌های زیستی است، خواهد بود. امروزه در دنیای پزشکی، مهندسین پزشکی با استفاده از زبان برنامه ‌نویسی پایتون، به تحلیل و پردازش این نوع از سیگنال‌ها پرداخته و ابزارهای جدیدی را برای نظارت بر سلامت بیماران توسعه می‌دهند. این سیگنال‌ها که توسط دستگاه‌های مخصوصی از بدن بیمار ثبت می‌شوند شامل داده‌های زیر هستند:

• ضربان قلب
•  فشار خون
•  سطح اکسیژن خون 
•  سیگنال مغزی 

برخی از انواع رایج سیگنال های زیست پزشکی عبارتند از:

• الکتروکاردیوگرام : (ECG) فعالیت الکتریکی قلب را اندازه‌گیری می‌کند.
• الکتروانسفالوگرام: (EEG) فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می‌نماید.
• الکترومیوگرام: (EMG) سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط فعالیت ماهیچه‌ها را ضبط می‌کند.
• فشار خون : (BP) فشار جریان خون در سیستم گردش خون را کنترل می‌کند.
• نرخ تنفس: (RR) میزان تنفس را ردیابی می‌کند.

با انجام تجزیه و تحلیل به طور ویژه بر روی این داده‌ها، می‌توان به تشخیص بیماری‌ و بهبود کیفیت درمان کمک شایانی نمود. در این راستا، مهندسان پزشکی با بهره‌گیری از کتابخانه‌های قدرتمند پایتون، به طراحی الگوریتم‌هایی می‌پردازند که نه تنها دقت تشخیص را افزایش می‌دهد بلکه امکان پیش‌بینی وضعیت آینده بیماران را نیز فراهم می‌آورد.

پردازش سیگنال‌های حیاتی بر عهده مهندسین پزشکی است به همین دلیل مهندسین باید با نرم افزارهای مختلفی که با آن پردازش انجام می‌شود آشنایی داشته باشند و آموزش ببینند. به همین دلیل است که پایتون در مهندسی پزشکی بسیار کاربرد دارد. سیگنال‌های حیاتی ثبت شده با توجه به نوع خصوصیات و جزییات آن، کتابخانه‌ی مخصوص به خود را برای تجزیه، تحلیل و تغییرات مورد نظر دارد. در جدول زیر می‌توانید این ابزارهای مهم در برنامه نویسی را برای هر سیگنال حیاتی مشاهده نمایید:

آینده مهندسی پزشکی با پایتون

پایتون در دهه‌ی اخیر با پیشرفت های بسیاری در حیطه‌ی مراقبت‌های بهداشتی و درمانی همراه بوده است. قابلیت استفاده‌ی آسان از آن و حل نمودن مسائل پیچیده‌ی پزشکی از دلایل دیگر محبوبیت پایتون در میان مهندسین پزشکی است.

در محیطی که پردازش و تجزیه و تحلیل سریع اطلاعات می‌تواند تصمیمی برای مرگ و زندگی یک فرد بگیرد، پایتون با مجموعه‌ای وسیع از کتابخانه‌های خود که پردازش و تجزیه و تحلیل اطلاعات گسترده را در چند ثانیه انجام می‌دهد، به خود افتخار می‌کند. زبان برنامه نویسی پایتون با همراهی و تلاش مهندسین پزشکی که در تحلیل اطلاعات پزشکی مهارت دارند می‌توانند در آینده‌ای نه چندان دور تمامی اطلاعات بیمارستانی و درمانی هر یک از بیماران را به مجموعه داده‌های پایتون وارد نمایند و فرآیندهای منظمی چون دسته‌بندی تمامی بیماری‌ها در حیطه‌های جغرافیایی مختلف را انجام دهند و تشخیص روش بهبود برخی مشکلات بدون راه حل درمانی را ممکن سازند.

ظهور هوش مصنوعی و الگوریتم‌های یادگیری ماشین را نیز در وضعیت شغلی آینده‌ی مهندسین پزشک نباید نادیده گرفت. استفاده از تمامی این نرم افزارهای برنامه نویسی برای مهندسین، موقعیت‌های شغلی بیشتری نیز در پی دارد و پیشنهاد می‌گردد که با یادگیری و آموزش این نرم افزار مهم، مسیر جدیدی را برای کسب یک شغل مناسب همراه با درآمد عالی هموار نمایید.

بیشتر بخوانید: " پردرآمدترین شاخه و رشته مهندسی پزشکی"

فرصت‌های شغلی و مهارت‌های مورد نیاز در بازار کار پایتون

در بالا ذکر شد که با پیشرفت روزافزون پایتون در مهندسی پزشکی فرصت‌های شغلی بیشتری برای مهندسین فراهم می‌گردد. شما به عنوان مهندس پزشک بعد از انتخاب مسیر کاری خود می‌توانید به یادگیری مهارت‌های مورد نیاز در این حرفه مشغول شوید. برخی از این مهارت‌ها در اینجا برای شما بیان شده است:

• تسلط بر نرم افزارهای مختلف برنامه نویسی
• همگام بودن با جدیدترین تغییرات کد نویسی و افزونه‌ها
• سریع بودن در نوشتن و ران کردن کدها
• گسترش ارتباطات اجتماعی در حیطه ی شغلی
• انجام پروژه‌های شخصی و شرکتی
• شرکت در وبینارها و دوره‌های آموزشی با حضور اساتید مجرب

فرصت‌های شغلی متعددی نیز برای متخصصین پایتون در شرکت‌ها و موسسات مهندسی فراهم شده است که حقوق و مزایای قابل توجهی نیز به همراه دارند:

• توسعه دهنده پایتون
• تحلیل‌گر داده‌های پزشکی
• توسعه‌دهنده اپلیکیشن‌های مراقبت از راه دور
• متخصص تجزیه و تحلیل سیگنال‌های پزشکی

برای کسب چنین موقعیت های شغلی، شما باید به عنوان یک مهندس پزشکی، همیشه در حال یادگیری باشید و مهارت‌ها و توانایی‌های خود را تقویت نمایید. شرکت در دوره‌های آموزشی می‌تواند مسیر ورود شما به بازار کار را کوتاه و آسان نماید. شما می‌توانید با ثبت نام در کلاس‌ها و دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان، پایتون را به صورت اختصاصی برای رشته‌ و تخصص خود فرا بگیرید. در ادامه برخی دوره‌های مهم و پرمخاطب را مشاهده می‌کنید:

• دوره آموزش پایتون (PYTHON) 
• دوره آموزش پردازش سیگنال دیجیتال در متلب 
• دوره آموزش کدنویسی به زبان ++C
• دوره آموزش پایتورچ (PyTorch)
• دوره آموزش علم داده با پایتون 

جمع بندی

پایتون در زمینه‌های مختلف فناوری محبوب شده است و پردازش تصویر یکی از آن‌هاست. همه این‌ها به دلیل مجموعه گسترده‌ای از کتابخانه‌ها است که می‌توانند طیف گسترده‌ای از ابزارها و عملکردها را برای دستکاری، تجزیه و تحلیل و بهبود تصاویر ارائه دهند. زبان پایتون به دلیل پردازش و رابط کاربری آسان در مهندسی پزشکی بیشتر از سایر نرم افزارها مورد استفاده قرار می‌گیرد. با وجود اهمیت بالای این زبان در رشته مهندسی پزشکی بهتر است که دانشجویان این رشته در هر مقطعی به یادگیری این زبان بپردازند.

نویسندگان: سمانه خان بیگی، کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی- صالحه علی پور, کارشناس ارشد مهندسی پزشکی

در دنیای مدرن امروز مهندسی و علوم پایه، مدل‌سازی ریاضی و شبیه‌سازی کامپیوتری به ابزارهایی ضروری برای درک، تحلیل و بهینه‌سازی فرآیندها، پدیده‌ها و طراحی‌های پیچیده تبدیل شده‌اند. این ابزارها به دانشمندان و مهندسان اجازه می‌دهند تا قبل از ساخت نمونه‌های فیزیکی گران‌قیمت، رفتار سیستم‌های مختلف را در شرایط عملیاتی گوناگون پیش‌بینی کنند. در میان نرم‌افزارهای پیشرو در این حوزه که در دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان نیز تدریس می‌شوند، نرم افزار COMSOL Multiphysics به دلیل قابلیت منحصربه‌فرد خود در شبیه‌سازی پدیده‌های چند فیزیکی و رابط کاربری انعطاف‌پذیر، جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است. این نرم‌افزار نه تنها ابزاری قدرتمند برای متخصصان شبیه‌سازی است، بلکه با فراهم آوردن امکان ساخت اپلیکیشن‌های سفارشی، قدرت تحلیل را در اختیار طیف وسیع‌تری از کاربران در یک سازمان قرار می‌دهد.

معرفی نرم‌افزار کامسول COMSOL

کامسول COMSOL یک پلتفرم نرم‌افزاری جامع و پیشرفته برای مدل‌سازی، تحلیل و شبیه‌سازی سیستم‌های مبتنی بر فیزیک است که در حوزه‌های دانشگاهی، تحقیقاتی و صنعتی کاربرد گسترده‌ای دارد. وجه تمایز اصلی این نرم‌افزار، قابلیت منحصربه‌فرد آن در شبیه‌سازی پدیده‌های چندفیزیکی (مولتی‌فیزیکس) است، به این معنا که کاربران می‌توانند به‌طور همزمان چندین فرآیند فیزیکی مختلف (مانند جریان سیال، انتقال حرارت، مکانیک سازه، الکترومغناطیس و واکنش‌های شیمیایی) و همچنین اثرات متقابل و هم‌زمان آن‌ها بر یکدیگر را در یک محیط یکپارچه مدل‌سازی کنند. این ویژگی، امکان بررسی رفتارهای پیچیده و واقعی‌تر سیستم‌ها را فراهم می‌آورد و باعث می‌شود نتایج شبیه‌سازی‌ها به شرایط واقعی نزدیک‌تر باشند.

از سوی دیگر، کامسول با فراهم آوردن یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) قدرتمند و در عین حال ساده و شفاف، به کاربران این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به برنامه‌نویسی پیشرفته، مدل‌های پیچیده‌ای را طراحی و اجرا کنند. افزون بر این، کاربران قادرند معادلات دیفرانسیل حاکم بر مدل‌ها را مشاهده، ویرایش یا حتی معادلات دلخواه خود را به آن‌ها اضافه کنند، قابلیتی که انعطاف‌پذیری بسیار بالایی برای توسعه مدل‌های خاص فراهم می‌سازد. قابلیت اتصال کامسول به نرم‌افزارهایی مانند MATLAB نیز دامنه تحلیل‌های آن را گسترش داده و امکان انجام محاسبات عددی پیچیده، بهینه‌سازی و پردازش داده‌های گسترده را فراهم می‌کند. به همین دلیل، در دوره آموزش کامسول COMSOL این نرم‌افزار نه تنها از جنبه تئوری، بلکه با رویکردی کاملا کاربردی تدریس می‌شود تا فراگیران بتوانند آن را در حل مسائل واقعی مهندسی و پژوهشی به‌کار گیرند.

روند کار مدل‌سازی در کامسول COMSOL

روند کار مدل‌سازی در نرم‌افزار کامسول به گونه‌ای طراحی شده است که کاربر را در یک مسیر منطقی، مرحله‌به‌مرحله و بهینه از تعریف مسئله تا دستیابی به نتایج دقیق هدایت کند. این ساختار منظم باعث می‌شود که حتی پروژه‌های پیچیده نیز در یک چارچوب روشن و استاندارد قابل مدیریت باشند. فرآیند مدل‌سازی در کامسول معمولا شامل مراحل زیر است:

1. تعریف هندسه (Geometry): در این گام کاربر می‌تواند مدل هندسی مسئله را به‌صورت دوبعدی یا سه‌بعدی ایجاد کند یا آن را از نرم‌افزارهای CAD وارد نماید. امکان استفاده از ابزارهای هندسی پیشرفته و ماژول‌های کمکی، دقت بالایی در بازنمایی سیستم واقعی فراهم می‌آورد.
2. انتخاب مواد (Materials): پس از تعریف هندسه، خواص فیزیکی مواد مختلف به بخش‌های مدل اختصاص داده می‌شوند. کامسول دارای کتابخانه‌ای گسترده از مواد با خواص ترمودینامیکی، مکانیکی و الکترومغناطیسی است که می‌توان از آن استفاده کرد. همچنین کاربر قادر است داده‌های تجربی خود را وارد کرده و مواد جدید با ویژگی‌های اختصاصی تعریف کند.
3. تعیین فیزیک (Physics): انتخاب پدیده‌های فیزیکی یکی از مهم‌ترین بخش‌های مدل‌سازی است. کاربر می‌تواند یک یا چند پدیده مانند انتقال حرارت (که در مقاله آموزش مدل سازی فرآیندهای انتقال حرارت با کامسول COMSOL توضیح داده شد)، جریان سیال، مکانیک جامدات یا میدان‌های الکترومغناطیسی را انتخاب کند و شرایط مرزی و اولیه مربوطه را اعمال نماید. قابلیت ترکیب چندین فیزیک و مشاهده اثرات متقابل آن‌ها، قدرت کامسول را در شبیه‌سازی سیستم‌های واقعی دوچندان می‌کند.
4. مش‌بندی (Meshing): برای حل عددی معادلات، دامنه‌ی هندسی باید به المان‌های کوچک‌تر تقسیم شود. این مرحله که مش‌بندی نام دارد، مستقیما بر دقت و پایداری نتایج تاثیر می‌گذارد. کامسول علاوه بر مش‌های خودکار، امکان مش‌بندی دستی و تنظیم جزئیات المان‌ها را در اختیار کاربر قرار می‌دهد تا تعادل مناسبی بین دقت و زمان محاسبات برقرار شود.
5. حل مسئله (Study/Solve): در این مرحله نرم‌افزار با استفاده از روش‌های عددی پیشرفته، معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر مدل را حل می‌کند. بسته به نوع مسئله، کاربر می‌تواند از تحلیل ایستا (Steady-State)، گذرا (Transient) یا حالت‌های پارامتری و بهینه‌سازی استفاده کند.
6. پردازش نتایج (Results): پس از پایان محاسبات، خروجی‌ها به‌صورت نمودار، کانتور، بردارهای جریان، انیمیشن‌های دینامیکی یا جداول عددی قابل نمایش هستند. ابزارهای پردازش نتایج در کامسول امکان تحلیل عمیق رفتار سیستم را فراهم می‌کنند و به پژوهشگران کمک می‌نمایند تا نتایج را با داده‌های آزمایشگاهی یا تئوری مقایسه کرده و صحت مدل‌سازی خود را ارزیابی کنند.

کاربرد اپلیکیشن‌های شبیه‌سازی در کامسول COMSOL

• یکی از قدرتمندترین و نوآورانه‌ترین ویژگی‌های نرم‌افزار COMSOL، قابلیت Application Builder است. این ابزار به متخصصان شبیه‌سازی این امکان را می‌دهد که از مدل‌های پیچیده‌ی خود اپلیکیشن‌هایی با رابط کاربری ساده، قابل فهم و کاملا سفارشی ایجاد کنند. بدین ترتیب، مدل‌های پیشرفته‌ای که در ابتدا تنها در اختیار کارشناسان تحلیل عددی بودند، به ابزارهایی قابل استفاده برای طیف وسیع‌تری از افراد تبدیل می‌شوند. این اپلیکیشن‌ها می‌توانند در اختیار اعضای مختلف سازمان مانند مهندسان طراح، تیم‌های تولید، بخش فروش یا حتی مشتریان نهایی قرار گیرند، بدون آنکه نیاز به دانش عمیق در زمینه مدل‌سازی یا معادلات دیفرانسیل وجود داشته باشد.
• دموکراتیزه کردن شبیه‌سازی: یکی از مهم‌ترین دستاوردهای Application Builder، فراهم کردن امکان استفاده از شبیه‌سازی برای افراد غیر متخصص است. کسانی که با جزئیات فنی مدل‌ها آشنایی ندارند، می‌توانند تنها با تغییر چند پارامتر ورودی، نتایج مورد نظر را به سرعت مشاهده کنند. این امر موجب کاهش وابستگی به تیم تحقیق و توسعه و افزایش سرعت تصمیم‌گیری در پروژه‌ها می‌شود. برای مثال اپلیکیشنی که توسط شرکت Amgen طراحی شده است، به کاربران اجازه می‌دهد غلظت اکسید اتیلن را در فرآیند استریلیزاسیون محاسبه کنند، آن هم تنها با وارد کردن داده‌های اولیه مشخص. امری که پیش‌تر نیازمند دانش تخصصی عمیق و زمان‌بر بود.
• تسهیل همکاری بین‌بخشی: با استفاده از اپلیکیشن‌ها، می‌توان رابط کاربری را به گونه‌ای طراحی کرد که فقط پارامترهای مرتبط با یک بخش خاص سازمان نمایش داده شود، در حالی که مدل پیچیده‌ی اصلی و معادلات آن محافظت می‌شود. به این ترتیب، بخش تحقیق و توسعه می‌تواند مدل پایه را ایجاد و کنترل کند، در حالی که تیم‌های طراحی یا تولید تنها به داده‌های مورد نیاز خود دسترسی دارند. این ساختار هم امنیت داده‌های علمی را تضمین می‌کند و هم همکاری بین بخش‌ها را به شکل چشمگیری تسهیل می‌نماید.
• ارائه پاسخ سریع و خودکارسازی فرآیند: یکی دیگر از مزایای کلیدی Application Builder، کاهش چشمگیر زمان و هزینه توسعه است. برای نمونه، شرکت فولکس‌واگن کاسل با ساخت اپلیکیشن‌های اختصاصی توانسته است فرآیند تست دوام و ارزیابی استحکام لمینیت‌های روتور را به صورت خودکار انجام دهد. این اقدام نه تنها دقت نتایج را افزایش داده، بلکه موجب کاهش خطاهای انسانی و تسریع چرخه توسعه محصول شده است. افزون بر این، اپلیکیشن‌ها می‌توانند به‌عنوان ابزارهای آموزشی و تصمیم‌گیری نیز مورد استفاده قرار گیرند، چرا که نتایج شبیه‌سازی به شکل گرافیکی و کاربرپسند ارائه می‌شوند.

درک بهتر رفتار محصول با شبیه‌سازی

شبیه‌سازی به مهندسان این امکان را می‌دهد که پیش از ورود به مرحله‌ی ساخت فیزیکی، رفتار واقعی محصولات خود را در شرایط مختلف پیش‌بینی و تحلیل کنند. این فرآیند در واقع پلی میان طراحی مفهومی و تولید نهایی است و نقش حیاتی در کاهش ریسک‌های فنی و اقتصادی پروژه‌ها ایفا می‌کند. با انجام شبیه‌سازی عددی، می‌توان به بررسی جزئیاتی مانند توزیع تنش‌ها و کرنش‌ها در قطعه، تغییر شکل‌های احتمالی تحت بارگذاری‌های مختلف، میدان‌های دمایی و فرآیند انتقال حرارت، جریان سیالات و حتی میدان‌های الکترومغناطیسی پرداخت. چنین پیش‌بینی‌هایی در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، هوافضا، الکترونیک و انرژی، به تصمیم‌گیری دقیق‌تر و طراحی ایمن‌تر کمک می‌کنند.

یکی از مهم‌ترین مزایای شبیه‌سازی، کاهش نیاز به ساخت نمونه‌های اولیه‌ی متعدد است. در حالی که در روش‌های سنتی باید چندین بار نمونه فیزیکی ساخته و آزمون‌های پرهزینه روی آن انجام می‌شد، شبیه‌سازی این امکان را می‌دهد که صدها سناریو طراحی تنها در محیط نرم‌افزار آزمایش شوند. برای مثال، مرکز فناوری ساخت (MTC) با استفاده از اپلیکیشن‌های مبتنی بر مدل‌های COMSOL، به طراحان خود این فرصت را داده است تا تنظیمات مختلف طرح‌ها را به سرعت ارزیابی کرده و بهینه‌ترین گزینه را پیش از ورود به مرحله تولید انتخاب کنند.

این رویکرد که در مهندسی به نام نمونه‌سازی مجازی (Virtual Prototyping) شناخته می‌شود، چرخه توسعه محصول را به طور چشمگیری کوتاه می‌کند. مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از نمونه‌سازی مجازی می‌تواند هزینه‌های توسعه محصول را تا چندین برابر کاهش دهد و در عین حال کیفیت و قابلیت اطمینان طراحی را افزایش دهد. افزون بر این، شبیه‌سازی به مهندسان اجازه می‌دهد شرایطی را بررسی کنند که در دنیای واقعی یا بسیار پرهزینه و زمان‌بر هستند یا حتی به دلیل محدودیت‌های فیزیکی امکان‌پذیر نیستند. برای نمونه، شبیه‌سازی رفتار مواد در دماهای بسیار بالا یا تحت میدان‌های شدید الکترومغناطیسی.

کاربرد کامسول COMSOL در مهندسی عمران

در مهندسی عمران، نرم‌افزار کامسول به‌طور گسترده برای شبیه‌سازی و تحلیل پدیده‌های پیچیده فیزیکی و سازه‌ای به کار می‌رود. این نرم‌افزار امکان تحلیل و طراحی سازه‌ها تحت بارگذاری‌های مختلف، بررسی انتقال حرارت در مصالح ساختمانی، و تحلیل انتشار امواج لرزه‌ای در خاک و سازه را فراهم می‌کند. همچنین در حوزه ژئوتکنیک، برای شبیه‌سازی جریان آب در خاک‌های اشباع و غیر‌اشباع، تحلیل پایداری شیروانی‌ها و تونل‌ها، و بررسی اندرکنش خاک و سازه کاربرد دارد. دانشجویان و فارغ‌التحصیلان رشته مهندسی عمران می‌توانند از دوره آموزش کامسول COMSOL (مهندسی عمران) بهره‌مند شوند. توانایی ترکیب چند فیزیک به‌صورت هم‌زمان (مانند مکانیک سازه، هیدرولیک و انتقال حرارت) باعث شده است که کامسول به ابزاری قدرتمند در طراحی، بهینه‌سازی و پیش‌بینی عملکرد سیستم‌های عمرانی تبدیل شود.

کاربرد کامسول COMSOL در مهندسی هوافضا

در مهندسی هوافضا، نرم‌افزار کامسول برای شبیه‌سازی دقیق پدیده‌های آیرودینامیکی، حرارتی و سازه‌ای به‌کار گرفته می‌شود. این نرم‌افزار امکان مدل‌سازی جریان سیال اطراف بال‌ها و بدنه هواپیما، تحلیل انتقال حرارت در موتورهای جت و بررسی اثرات تنش و ارتعاش بر اجزای سازه‌ای را فراهم می‌سازد. علاوه بر این، در طراحی سامانه‌های فضایی می‌توان از آن برای شبیه‌سازی شرایط خلأ، تابش حرارتی و اندرکنش سازه با محیط فضایی استفاده کرد. قابلیت ترکیب چند حوزه فیزیکی به‌طور هم‌زمان سبب می‌شود که کامسول ابزاری موثر برای بهینه‌سازی طراحی و افزایش ایمنی و کارایی سامانه‌های هوافضایی باشد. دوره آموزش کامسول COMSOL ( مهندسی هوافضا) که با رویکردی کاربردی طراحی شده است، برای کسانی که به دنبال بهبود توانایی‌های تحلیلی و شبیه‌سازی در محیط‌های پیچیده هستند، گزینه مناسبی می‌باشد.

کاربرد کامسول COMSOL در مهندسی پزشکی

در مهندسی پزشکی، کامسول برای شبیه‌سازی گستره وسیعی از مسائل از جمله جریان خون در عروق، انتقال دارو در بافت‌ها، طراحی ایمپلنت‌ها و دستگاه‌های پزشکی و تحلیل اثرات امواج الکترومغناطیسی بر بدن انسان استفاده می‌شود. برای مثال، می‌توان با استفاده از COMSOL، جریان خون در یک استنت قرار داده شده در رگ را شبیه‌سازی کرد و عملکرد آن را بررسی نمود. با توجه به اهمیت روزافزون شبیه‌سازی در تحقیقات و توسعه تجهیزات پزشکی، تسلط بر COMSOL یک مزیت رقابتی مهم برای مهندسان پزشکی محسوب می‌شود و فرصت‌های شغلی مناسبی را در شرکت‌های تجهیزات پزشکی، مراکز تحقیقاتی و بیمارستان‌ها فراهم می‌سازد. در دوره آموزش کامسول COMSOL (مهندسی پزشکی) شما نه تنها با ابزارهای نرم ‌افزار آشنا می‌شوید، بلکه با رویکردی مسئله ‌محور، چگونگی استفاده از COMSOL برای حل چالش‌های واقعی در حوزه پزشکی را می‌آموزید.

کاربرد کامسول COMSOL در مهندسی مواد

در مهندسی مواد، نرم‌افزار کامسول برای شبیه‌سازی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی پیچیده در مقیاس‌های مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد. همان‌طور که در دوره آموزش کامسول COMSOL (مهندسی مواد) تدریس می‌شود، این نرم‌افزار امکان تحلیل انتقال حرارت در عملیات حرارتی، بررسی توزیع تنش و تغییر شکل مواد تحت بارگذاری مکانیکی، و مطالعه رفتار مواد در شرایط منجر به آسیب یا ایجاد ترک را فراهم می‌کند. همچنین در حوزه مواد پیشرفته، از آن برای مدل‌سازی پدیده‌های الکتروشیمیایی در باتری‌ها و پیل‌های سوختی، شبیه‌سازی خواص ترموالکتریک، و تحلیل نفوذ و انتقال جرم در ساختارهای میکرو و نانو استفاده می‌شود. توانایی ترکیب مکانیک جامدات، انتقال حرارت، شیمی و الکترومغناطیس در یک محیط واحد، کامسول را به ابزاری کارآمد برای طراحی و بهینه‌سازی مواد و فرآیندهای نوین تبدیل کرده است.

کاربرد کامسول COMSOL در مهندسی شیمی

در مهندسی شیمی، نرم‌افزار کامسول برای تحلیل ارتعاشاتی، انتقال جرم و واکنش‌های شیمیایی در مقیاس‌های مختلف کاربرد دارد. این نرم‌افزار امکان شبیه‌سازی انتقال حرارت ناپایدار، مبدل‌های حرارتی و سیستم‌های جداسازی، شبیه‌سازی جریان اطراف صفحه چرخان و شبیه‌سازی فرآیند ریفرمینگ را فراهم می‌کند که شما می‌توانید در دوره آموزش کامسول COMSOL (مهندسی شیمی) آن‌ها را فرا بگیرید. همچنین در طراحی فرایندهای پیشرفته، از آن برای شبیه‌سازی اندرکنش‌های چندفازی، جریان‌های غیرخطی و اثرات هم‌زمان انتقال حرارت و جرم بهره می‌گیرند. قابلیت ترکیب چند حوزه فیزیکی به‌طور هم‌زمان، کامسول را به ابزاری مؤثر برای بهینه‌سازی، پیش‌بینی عملکرد و افزایش کارایی فرآیندهای شیمیایی تبدیل کرده است.

ویژگی‌ها و کاربردهای کلیدی کامسول COMSOL

جمع‌بندی

همانطور که در مقدمه هم گفتیم در دنیای امروز مهندسی، توانایی تحلیل و شبیه‌سازی پدیده‌های پیچیده چند فیزیکی، مرز میان یک متخصص و یک مهندس برجسته را مشخص می‌کند. این مهارت، به شما امکان می‌دهد تا پیش از ساخت نمونه‌های واقعی، عملکرد سیستم‌های پیچیده را با دقت بالا پیش‌بینی و بهینه‌سازی کنید. کسب این تخصص، نه تنها درک شما را از مسائل مهندسی عمیق‌تر می‌سازد، بلکه شما را به عنوان متخصصی توانمند و نوآور به صنایع معرفی می‌کند که قادر به حل چالش‌های میان‌رشته‌ای هستید و این امر می‌تواند جایگاه حرفه‌ای شما را به شکل چشمگیری ارتقا دهد.

نویسنده: فائزه کاظمی زاد، کارشناس مهندسی شیمی

شرکت SolidWorks در دسامبر 1993 توسط Jon Hirschtick فارغ التحصیل موسسه فناوری ماساچوست تاسیس شد. هیرشتیک از 1 میلیون دلاری که در زمانی که عضو تیم بلک جک MIT بود برای راه اندازی شرکت استفاده کرد.چه کسی Solidworks را توسعه داد؟جان هیرشتیک، SOLIDWORKS، یک برنامه طراحی به کمک کامپیوتر و برنامه مهندسی به کمک کامپیوتر مدل سازی جامد، یکی از محبوب ترین گزینه های نرم افزاری برای مهندسان مکاترونیک و همچنین SOLIDWORKS در مهندسی مواد برای مهندسین متالورژی است. SOLIDWORKS توسط Jon Hirschtick فارغ التحصیل MIT توسعه داده شد و توسط Dassault Systems در سال 1997 خریداری شد. SolidWorks یک نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) است که متعلق به داسو سیستمز است. از اصل طراحی پارامتریک استفاده می کند و سه نوع فایل به هم پیوسته تولید می کند: قطعه، مونتاژ و نقشه. ابزارهای نرم افزاری سه بعدی کاملی را ارائه می دهد که به شما امکان می دهد داده های خود را ایجاد، شبیه سازی، انتشار و مدیریت کنید.این یکی از محبوب ترین نرم افزارهای طراحی و مهندسی در بازار است.SOLIDWORKS در مهندسی مواد به مهندسین متالورژی این امکان را میدهد که قطعاتی که به روش ورقکاری تهیه میشوند را مورد بررسی قرار بدهند،SOLIDWORKSکه به دلیل طیف وسیعی از ویژگی ها و عملکرد بالا شناخته شده است، در مشاغل و صنایع مختلف در سراسر جهان استفاده می شود.SOLIDWORKSاز طراحی پارامتریک استفاده می کند، به همین دلیل است که ابزار بسیار موثری برای طراحان و مهندسان است.SOLIDWORKSنرم افزارCADاست که امروزه توسط اکثر دنیای مهندسی طراحی استفاده می شود. به طور فزاینده ای رایج تر می شود، زیرا بسیاری از شرکت ها شروع به جابجایی از سایر رقبا می کنند.SOLIDWORKS در مهندسی مواد یک نرم‌افزار مدل‌سازی سه‌بعدی است که به کاربران این امکان را می‌دهد تا تقریباً هر شکلی را که تصور می‌کنند بسازند و آن را به صورت سه بعدی بچرخانند.

 SOLIDWORKS در مهندسی مواد

دارای دو مجموعه ویژگی بصری و فیزیکی (مکانیکی) هستند. SimulationXpress از خواص فیزیکی مواد تعریف شده در کتابخانه مواد SOLIDWORKS استفاده می کند. مواد می توانند همسانگرد، ارتوتروپ یا ناهمسانگرد باشند. SimulationXpress فقط از مواد همسانگرد پشتیبانی می کند.

چگونه از SOLIDWORKS در مهندسی مواد استفاده می کنید؟

برای اعمال یک ماده:نمایش منوی میانبر برای مواد: قسمت. در یک سند قطعه، روی Material در درخت طراحی FeatureManager کلیک راست کنید. قسمت چند تنه ...انتخاب یک ماده: از لیست علاقه مندی ها انتخاب کنید. روی Edit Material کلیک کنید، یک ماده را در درخت متریال انتخاب کنید و روی Apply و سپس Close کلیک کنید. SOLIDWORKS برای توسعه سیستم های مکاترونیک از ابتدا تا انتها استفاده می شود. در مرحله اولیه، نرم افزار برای برنامه ریزی، ایده پردازی بصری، مدل سازی، ارزیابی امکان سنجی، نمونه سازی و مدیریت پروژه استفاده می شود. سپس از این نرم افزار برای طراحی و ساخت عناصر مکانیکی، الکتریکی و نرم افزاری استفاده می شود.

کاربرد SOLIDWORKS در مهندسی مواد

یک راه ضروری برای به دست آوردن بینش بیشتر در مورد طرح های شما هستند. این را می توان با عمل به عنوان بخشی از یک شبیه سازی، یا تجزیه و تحلیل مرکز ثقل و وزن خود طرح به دست آورد. شما نمی توانید هیچ یک از این موارد را بدون اختصاص خواص مواد به قطعات خود انجام دهید. این کار با دسترسی به کتابخانه  SOLIDWORKS در مهندسی مواد انجام می شود که حاوی ویژگی های مواد همراه برنامه است. این مواد فقط خواندنی هستند، به این معنی که اگر مواد مورد نیاز شما از قبل وجود نداشته باشد، باید یک ماده سفارشی جدید ایجاد کنید که دارای خواص لازم باشد. اختصاص یک ماده به بخشی در کتابخانه موادتخصیص یک ماده به یک قطعه/مجموعه بسیار ساده است. روی قسمتی که می خواهید متریال را به آن اختصاص دهید در درخت طراحی Feature Manager کلیک کنید تا باز شود. در منوی کشویی، باید "Material <مشخص نشده>" را مشاهده کنید. روی این گزینه کلیک راست کنید تا پایگاه داده گسترده مواد باز شود. ینجا جایی است که تمام مواد از پیش نصب شده نگهداری می شوند و شما می توانید آنها را برای جلوه های مختلفی که می خواهید، مانند ظاهر، crosshatch و غیره ویرایش کنید. گزینه های زیادی در اینجا وجود دارد که برای اکثریت قریب به اتفاق پروژه ها مناسب هستند. برای ایجاد یک کتابخانه سفارشی، باید یکی از پوشه های آبی را در سمت چپ پنجره اضافه کنید. در قسمت آبی رنگ راست کلیک کرده و روی «کتابخانه جدید» کلیک کنید. هنگامی که این مورد ساخته شد، کتابخانه جدید را نامگذاری کنید، و این به عنوان یک ابزار سازماندهی برای دسته بندی های مختلف مواد جدیدی که قرار است ایجاد کنید، عمل می کند. این به عنوان یک فایل مرجع خارجی ذخیره می شود، به این معنی که می توان آن را با سایر کاربران به اشتراک گذاشت.

ایجاد یک دسته بندی سفارشی یا یک ماده جدید در پایگاه داده SOLIDWORKS در مهندسی مواد برای ایجاد یک دسته بندی سفارشی، روی کتابخانه سفارشی جدید خود راست کلیک کرده و روی «دسته جدید» کلیک کنید. این دوباره به عنوان یک پوشه سازمانی دیگر در کتابخانه SOLIDWORKS در مهندسی مواد عمل می کند.

برای ایجاد یک متریال جدید مجدداً همین روند را دنبال کنید، روی دسته سفارشی که به تازگی ساخته اید راست کلیک کرده و روی «مواد جدید» کلیک کنید. این مواد سفارشی جدید شما خواهد بود و ظاهر، خواص و سایر اطلاعات مربوط به مواد را می توان به دلخواه تغییر داد.

حتی اگر همه مطالبی که از قبل در SOLIDWORKS نصب شده اند فقط خواندنی هستند، هر یک از این مطالب را می توان کپی و در یک کتابخانه سفارشی جایگذاری کرد و سپس در صورت نیاز ویرایش کرد این یکی از ویژگی های SOLIDWORKS در مهندسی مواد است. این باعث صرفه جویی در زمان زیادی می شود زیرا در بیشتر مواقع یک فلز یا مواد دیگر فقط باید اصلاح شود (یعنی فقط چند ویژگی باید تغییر کند) و نیازی به ایجاد یک ماده کاملاً جدید نیست.

وارد کردن مواد سفارشی به کتابخانه مواد SOLIDWORKS

فایلی که باید هنگام تلاش برای وارد کردن برخی مواد سفارشی جدید به SOLIDWORKS به دنبال آن باشید، فایل "Custom Materials.sldmat" است. این فایل از طریق خود نرم افزار SOLIDWORKS یافت می شود.

منوی کشویی «ابزارها» را که در نوار ابزار قرار دارد پیدا کنید و روی «گزینه ها» کلیک کنید. System Option را از لیست کشویی انتخاب کنید و سپس روی File Locations کلیک کنید اکنون دوباره از لیست کشویی زیر Show Folder For به پایین بروید و Material Databases را پیدا کنید. 

پس از یافتن پوشه حاوی مطالب سفارشی جدید خود در قالب .sldmat که قبلا ذکر کردیم، روی «افزودن» و سپس «انتخاب پوشه» کلیک کنید. پس از تکمیل این کار، با کلیک بر روی دکمه "OK" خارج شوید.

مواد سفارشی جدید وارداتی شما اکنون باید برای استفاده در دسترس باشد. یک راه آسان برای اطمینان از اینکه چندین کاربر به مواد سفارشی یکسان دسترسی دارند، انتخاب یک مکان فایل برای کتابخانه مواد سفارشی SOLIDWORKS است که در یک شبکه است. به این ترتیب دسترسی به تمام مواد سفارشی که ممکن است به آن نیاز داشته باشند برای همه افراد در یک شرکت آسان است. بنابراین اکنون شما آماده هستید تا برخی از مواد سفارشی خود را داخل SOLIDWORKS در مهندسی مواد ایجاد کنید! این یک فرآیند نسبتاً ساده است، بنابراین حتی کاربران مبتدی نیز باید بتوانند این زمان را تکمیل کنند، ما به شما ایمان داریم! SOLIDWORKS یک بخش راهنما در زمینه مواد و پایگاه داده مواد دارد. اگر سوالی دارید یا چیزی برای اضافه کردن به مقاله دارید، خوشحال می شویم در نظرات زیر با شما در میان بگذاریم. از اینکه مطالب ما را خواندید متشکریم و امیدواریم به زودی شما را در دوره SOLIDWORKS در مهندسی مواد ببینیم! بنابراین گروه آموزشی پارس پژوهان با برگزاری دوره های تخصصیمهندسی مواد و متالورژی، مهندسی مکانیک، مهندسی هوافضا و... که شامل نرم افزار هایی همچون SOLIDWORKS در مهندسی مواد، ABAQUS، CATIA، کلید فولاد، عملیات حرارتی و... میشود به شما عزیزان کمک میکند تا هر چه سریعتر وارد بازار کار شوید.

نویسنده: مصطفی عینعلی، کارشناس دپارتمان مهندسی مواد و متالورژی گروه آموزشی پارس پژوهان

سیمولینک یکی از سه بخش اصلی نرم افزار متلب است که به طور خاص برای شبیه سازی ایجاد شده است. Simulink به کاربر این امکان را می دهد که بدون ساختن یک سیستم، بتواند رفتار آن را بررسی کند و تاثیر ورودی های متفاوت مانند نویزها، اغتشاشات و .... را بر عملکرد سیستم مورد مطالعه قرار دهد، در نتیجه با صرف زمان و انرژی کمتر به اهداف شبیه سازی دست می یابد. simulink در واقع یک کتابخانه بسیار وسیع از انواع بلوک ها است که مهندسان می توانند با استفاده از این بلوک ها، هر سیستم، پلنت، فرآیند یا معادله ای را به صورت دیاگرام بلوکی شبیه سازی کنند و به تحلیل آن از جهات مختلف بپردازند، هر زمان لازم شد، به راحتی تغییرات مد نظر را در سیستم ایجاد کرده و مجدد آن را آنالیز کنند.

متلب (MATLAB) چیست

متلب (MATLAB) به بیان سایت شرکت توسعه دهنده اش Mathworks هم یک نرم افزار، هم یک بستر برنامه نویسی و هم یک زبان برنامه نویسی است که برای اهداف بسیار ساده مانند محاسبات جبری خطی تا مسائل بسیار پیچیده ای ماننده بهینه سازی، کار با شبکه های عصبی، پردازش تصویر و .... به مهندسین شاخه های متفاوت مثل مکانیک، هوافضا، برق، کامپیوتر، عمران و .... و حتی محققین سایر رشته ها کمک می کند.

نرم افزار متلب دارای سه بخش اصلی است:

•      بخش اسکریپت نویسی یا کدهای تایپی که به محیط  mfile معروف است.
•      بخش گرافیکی یا gui (Graphical user interface)
•      بخش Simulink که به محیط شبیه سازی معروف است.

سیمولینک چیست

بخش مربوط به simulink برای این ایجاد شده است که کاربر نیازمند کد نویسی نباشد و از بلوک های آماده استفاده کند. این محیط مزیت ها و کاربردهای زیادی دارد. به طور مثال امکان لینک متلب به سخت افزار را به مهندس شبیه ساز می دهد. اگر قطعه ای داشته باشیم که بخواهیم تست سخت افزاری بگیریم و کدی داشته باشیم، این کد حتما باید در داخل سیمولینک اجرا شود و simulink فرامین را به قطعه یا مجموعه سخت افزاری بدهد. مزیت بعدی اینکه اگر کدهای آماده مثل فرترن (fortran) یا c++ داشته شیم، بدون اینکه آنها را تغییر دهیم می توان داخل سیمولینک فراخوانی کرده و آن ها را اجرا کرد. مزیت دیگر این بخش از نرم افزار متلب فرمت بلوک دیاگرامی بودن است. از این جهت که بخش های کد به به صورت بلوک کنار هم چیده می شوند حس شبیه سازی بهتری به کاربر می دهد.

اساسا این بخش از نرم فزار یک ابزار شبیه سازی و simulation است. البته این به این معنا نیست که در سایر محیط های matlab شبیه سازی انجام نمی شود، هر کدی که نوشته می شود در واقع یک فرآیند در حال شبیه سازی است اما این محیط مختص این کار ایجاد شده و توسعه یافته است.

سیمولینک و کاربران متلب

شما به عنوان یک مهندس برنامه نویس یا طراح و شبیه ساز، می توانید از MATLAB و simulink همزمان استفاده کنید تا قدرت برنامه نویسی متنی و گرافیکی را در یک محیط ترکیب کنید. در حقیقت این فرصت را دارید تا از دانش خود در متلب برای موارد زیر استفاده کنید:

•        بهینه سازی پارامترها
•        ایجاد بلوک های جدید
•        نوشتن متن های تست و اتوماسیون
•        اجرای هزاران شبیه سازی به طور موازی
•        تحلیل نتایج شبیه سازی

سیمولینک برای همه پروژه ها

طبق بیان شرکت توسعه دهنده اش، Simulink در حوزه های بسیار متنوع و متفاوتی مانند، ارتباطات بی سیم، سیستم های کنترلی، کاربردهای الکتریکی، چردازش سیگنال، رباتیک و سیستم های خودکار، سیستم های دیجیتال، هوش مصنوعی و ..... قابل کاربری است. در اینجا به چند نمونه از کاربردها اشاره شده است.

سیمولینک برای سیستم های کنترلی

مهندسان کنترل در همه مراحل توسعه از این بخش متلب استفاده می کنند از مدلسازی پلنت تا طراحی و تنظیم کردن الگوریتم های کنترلی و منطق های نظارتی، تمام مسیر تا توسعه با تولید کدهای خودکار و اعتبارسنجی، صحت سنجی و تست سیستم. پیشنهادات simulink :

•        یک محیط بلوک دیاگرامی چند دامنه ای برای مدلسازی دینامیک های پلنت ، الگوریتم های کنترلی طراحی و اجرای شبیه سازی های حلقه بسته
•        مدلسازی پلنت با استفاده از شناسایی و ابزار مدلسازی فیزیکی
•        توابع پیش ساخته و ابزارهای در تعامل برای تحلیل اورشوت (overshoot)، زمان برخاست، حاشیه فاز، حاشیه بهره و سایر ویژگی های عملکردی و پایداری در دامنه های زمان و فرکانس
•        مکان هندسی ریشه ها، دیاگرام بد (bode) ، کنترل مقاوم، کنترل قابل پیش بینی و سایر تکنیک های طراحی و آنالیز
•        تنظیم خودکار PID، تنظیم ضرایب و سیستم های کنترلی تک ورودی-تک خروجی (SISO) و چند ورودی-چند خروجی (MIMO)
•        مدلسازی، طراحی و شبیه سازی منطق نظارتی برای زمان بندی عملکرد، تعویض مد کنترلی و بررسی شناسایی، محدود کردن و بازیابی خطا (FDIR)

سیمولینک برای کاربردهای برق

مهندسان این حوزه از MATLAB و simulink برای توسعه فناوری های الکتریکی که به افزایش قابلیت اطمینان و بهبود بهره وری از کنترل موتور و مدیریت باتری برای وسایل حمل و نقل برقی تا یکپارچه سازی انرژی های تجدیدپذیر در یک شبکه برق، استفاده می کنند. موارد زیر مثال هایی از این کاربردها هستند:

راه اندازی موتور

انرژی های تجدیدپذیر و ذخیره انرژی

وسایل حمل و نقل الکتریکی

سیستم های باتری

سلول های سوختی و الکترولیزها (Electrolyzers)

تبدیل نیرو

تولید، انتقال و توزیع

سیمولینک برای طراحی برای پایه مدل

شرکت های پیشرو، برای توسعه ی سیستم های پیچیده، طراحی بر پایه مدل (Model-Based Design) با استفاده از مدل هایی در سراسر فرآیند را اتخاد کردند.

•        استفاده از یک مدل مجازی برای شبیه سازی و تست سیستم به زودی و مکرر
•        اعتبارسنجی طراحی با تست مدل های فیزیکی، سخت افزار در حلقه و ساخت نمونه (پروتوتایپ)
•        ایجاد یک کد C، C++، CUDA، PLC و اعمال مستقیم ان به سیستم
•        حفظ یک رشته دیجیتال با قابیت ردیابی از طریق الزامات، معماری سیستم، طراحی جزء، کد ئ تست ها
•        گسترش مدل ها به سیستم های در حال عملیات برای اجرای نگهداری قابل پیش بینی و آنالیز خطا

سیمولینک برای شبیه سازی

طراحی و شبیه سازی سیستم قبل از انتقال به سخت افزار:

در Simulink شما با فضای گسترده ی طراحی مواجه هستید و می توانید سیستم ها با مدلسازی و شبیه سازی چند دامنه ای تست کنید.

•        به سرعت ایده های طراحی را در یک محیط شبیه سازی چند دامنه ای ارزیابی کنید
•        مدل های سیستم را با استفاده از عناصر و کتابخانه ها شبیه سازی کنید
•        مدل های شبیه سازی را برای تست سخت افزار در حلقه در حالت real-time در نظر بگیرید
•        شبیه سازی های بزرگ را در محیط دستکتاپ و یا فضای ابری اجرا کنید

 نویسنده: ستاره دهقان، کارشناس دپارتمان مهندسی هوافضا گروه آموزشی پارس پژوهان

پایتون (Python) به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی قدرتمند و همه‌کاره، به‌طور فزاینده‌ای در حوزه‌های مختلف مهندسی، به‌ویژه مهندسی شیمی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. پایتون با دارا بودن کتابخانه‌های گسترده و ابزارهای متنوع، به مهندسان شیمی امکان می‌دهد تا مسائل پیچیده را مدل‌سازی، شبیه‌سازی و تحلیل کنند و به راه‌حل‌های بهینه دست یابند. در این مقاله، به بررسی مزایای پایتون، کتابخانه‌های کلیدی آن و نمونه‌هایی از کاربرد این زبان برنامه‌نویسی در مهندسی شیمی می‌پردازیم.

مزایای پایتون برای مهندسان شیمی

انتخاب یک نرم افزار کامل محاسباتی مناسب برای حل مسائل مهندسی شیمی، همواره یک چالش بوده است. نرم‌افزارهای تجاری مانند هایسیس و  اسپن پلاس، با وجود کاربرپسند بودن، جزئیات محاسبات را پنهان می‌کنند و کنترل کمتری به کاربر می‌دهند. بسته‌های نرم‌افزاری ریاضی مانند MATLAB و MathCAD، کنترل بیشتری بر محاسبات ارائه می‌دهند، اما نسخه اصلی آن‌ها می‌توانند بسیار گران باشند و نیاز به دانش تخصصی‌تری دارند. در این میان، پایتون به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی متن‌باز و رایگان، مزایای متعددی را برای مهندسان شیمی ارائه می‌دهد:

• رایگان و در دسترس بودن: پایتون به‌صورت رایگان در دسترس است و بر روی اکثر سیستم‌عامل‌ها (ویندوز، macOS و لینوکس) قابل اجراست.
• کتابخانه‌های گسترده: پایتون دارای کتابخانه‌های متعددی است که قابلیت‌های ریاضی و محاسباتی آن را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهند. بسیاری از این کتابخانه‌ها نیز رایگان می‌باشند.
• یادگیری آسان: پایتون دارای سینتکس ساده و خوانا است که یادگیری آن را برای مهندسان آسان می‌کند.
• جامعه‌ی کاربری فعال: پایتون دارای جامعه‌ی کاربری بزرگ و فعالی است که منابع آموزشی، پشتیبانی و کتابخانه‌های متعددی را فراهم می‌کنند.
• قابلیت ادغام: پایتون به راحتی با سایر زبان‌های برنامه نویسی و نرم افزارها ادغام می شود.

بیشتر بخوانید: آموزش نرم افزار های مهندسی شیمی (7 نرم افزار کاربردی) 

 کتابخانه‌های کلیدی پایتون در مهندسی شیمی

نمونه‌هایی از کاربرد پایتون در مهندسی شیمی

محاسبات دیفرانسیل و انتگرال

در طراحی راکتورهای شیمیایی، معادلات دیفرانسیل و انتگرال نقش مهمی ایفا می‌کنند. به عنوان مثال، فرض کنید غلظت یک ماده‌ی A در یک راکتور با زمان، طبق معادله‌ی زیر تغییر می‌کند:

CA = CA0 * exp(-k * t)

که در آن CA غلظت ماده A، CA0 غلظت اولیه A، k ثابت سرعت واکنش و t زمان است. برای تعیین سرعت واکنش، نیاز به محاسبه‌ی مشتق CA نسبت به زمان داریم. با استفاده از کتابخانه‌ی SymPy در پایتون، می‌توان این مشتق را به‌صورت نمادین محاسبه کرد:

CA0, k, t = symbols('CA0 k t')

CA = CA0 * exp(-k * t)

dCA_dt = diff(CA, t)

print(dCA_dt)

خروجی این کد، -CA0*k*exp(-k*t) خواهد بود که می‌توان آن را به -k*CA ساده کرد.

همچنین، می‌توان از SymPy برای محاسبه‌ی انتگرال توابع استفاده کرد. به عنوان مثال، برای محاسبه‌ی انتگرال تابع sin(x)، می‌توان از کد زیر استفاده کرد:

x = symbols('x')

integral = integrate(sin(x), x)

print(integral)

double_integral = integrate(sin(x), (x, 0, pi))

print(double_integral)

طراحی راکتور

در طراحی راکتور، برای تعیین اندازه‌ی یک راکتور Batch که حاوی یک واکنش مرتبه دوم برگشت‌ناپذیر (A -> B) است، نیاز به محاسبه‌ی انتگرال زیر داریم:

     ∫(1 / (CA0 * (1 - X)^2)) dX

که در آن X تبدیل A است. با استفاده از SymPy، می‌توان این انتگرال را به‌صورت نمادین محاسبه کرد:

CA0, X = symbols('CA0 X')

integral = integrate(1 / (CA0 * (1 - X)**2), (X, 0, X))

print(integral)

 X/(CA0*(1 - X) خروجی به صورت

حل دستگاه معادلات خطی

در بسیاری از مسائل مهندسی شیمی، مانند محاسبات موازنه‌ی جرم و انرژی، نیاز به حل دستگاه معادلات خطی داریم. پایتون با استفاده از کتابخانه‌ی NumPy، ابزارهای قدرتمندی برای حل این‌گونه مسائل ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، برای حل دستگاه معادلات زیر:

2x + y = 5

x - y = 1

می‌توان از کد زیر استفاده کرد:

 import numpy as np

A = np.array([[2, 1], [1, -1]])

b = np.array([5, 1])

x = np.linalg.solve(A, b)

print(x)

حل معادلات دیفرانسیل

بسیاری از سیستم‌های مهندسی شیمی با معادلات دیفرانسیل توصیف می‌شوند. پایتون با استفاده از کتابخانه‌ی SciPy، ابزارهایی برای حل عددی معادلات دیفرانسیل ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، برای حل معادله‌ی دیفرانسیل زیر با شرط اولیه y(0) = 1:

     dy/dt = -y

می‌توان از کد زیر استفاده کرد:

import numpy as np

from scipy.integrate import odeint

import matplotlib.pyplot as plt

def model(y, t):

    dydt = -y

    return dydt

y0 = 1

t = np.linspace(0, 5, 50)

y = odeint(model, y0, t)

plt.plot(t, y)

plt.xlabel('time')

plt.ylabel('y(t)')

plt.show()

دوره‌های آموزشی پایتون

گروه آموزشی پارس‌پژوهان، دوره‌های تخصصی برنامه‌نویسی پایتون را برای مهندسان شیمی ارائه می‌دهد. این دوره‌ها با تمرکز بر کاربردهای پایتون مانند آموزش پایتون مقدماتی و آموزش پایتون پیشرفته، به شما کمک می‌کنند تا مهارت‌های لازم برای حل مسائل واقعی و صنعتی را کسب کنید و به یک مهندس شیمی با تجربه تبدیل شوید.

جمع‌بندی

پایتون با دارا بودن مزایای متعدد، کتابخانه‌های قدرتمند و کاربردهای گسترده، به یک ابزار ضروری برای مهندسان شیمی تبدیل شده است. یادگیری پایتون به شما امکان می‌دهد تا مسائل پیچیده‌ی مهندسی شیمی را به‌طور مؤثرتری حل کنید، شبیه‌سازی‌های دقیق‌تری انجام دهید و به راه‌حل‌های بهینه‌تری دست یابید. با سرمایه‌گذاری در یادگیری پایتون، می‌توانید آینده‌ی شغلی خود را در مهندسی شیمی تضمین کنید.

نویسندگان: فائزه کاظمی زاد، کارشناسی ارشد مهندسی شیمی- علی بهرام، کارشناسی ارشد مهندسی شیمی (فرایند). 

در دنیای مدرن، مهندسان با چالش‌های پیچیده‌ای روبه‌رو هستند که نیازمند ابزارهای پیشرفته برای تحلیل و طراحی دقیق هستند. یکی از این ابزارها که در بسیاری از رشته‌های مهندسی به ویژه مهندسی مواد کاربرد فراوانی دارد، نرم ‌افزار MATLAB  است که دارای یک محیط محاسباتی قدرتمند است و به مهندسان امکان انجام محاسبات پیچیده ریاضی، شبیه‌سازی سیستم‌ها، پردازش داده‌ها و طراحی کنترل‌ها را می‌دهد. در مهندسی مواد، متلب به ‌ویژه در تجزیه و تحلیل داده‌ها، شبیه‌سازی فرآیندهای مختلف و بهینه‌سازی طراحی‌ها نقش مهمی ایفا می‌کند. این نرم ‌افزار نه تنها برای تحلیل مسائل علمی و مهندسی کاربرد دارد، بلکه به عنوان ابزاری حیاتی برای آموزش و تحقیقات در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی نیز شناخته می‌شود. در این متن به بررسی استفاده‌های مختلف MATLAB در مهندسی مواد و اهمیت آن در بهبود فرآیندهای طراحی و تحلیل خواهیم پرداخت.

کاربرد متلب در مهندسی مواد

MATLAB  به عنوان یکی از ابزارهای کلیدی در طراحی و تحلیل مسائل مهندسی، به مهندسان این امکان را می‌دهد تا با پیچیدگی‌های روزافزون تجهیزات تولید مدرن و تقاضا برای انعطاف‌پذیری بالاتر مقابله کنند. این نرم ‌افزار به‌ ویژه در اتوماسیون صنعتی، ماشین ‌آلات و طراحی مدل‌های مختلف بسیار مفید است. از دیگر نرم افزارهای کاربردی مهندسی مواد، سالیدورک است که شما می‌توانید با شرکت در دوره سالیدورک بر این نرم افزار نیز مسلط شوید. مهندسین اتوماسیون صنعتی و ماشین ‌آلات از MATLAB  و Simulink برای طراحی، شبیه‌سازی و آزمایش کنترل‌های ماشین و منطق نظارتی استفاده می‌کنند. همچنین، از این ابزار برای تحلیل و طراحی در زمینه‌هایی مانند دینامیک، ارتعاشات، مکانیک سیالات و انتقال حرارت بهره می‌برند. برای آشنایی بیشتر با سایر MATLAB یک پلت فرم محاسباتی است که برای کاربردهای مهندسی و علمی مانند تجزیه و تحلیل داده‌ها، پردازش سیگنال و تصویر، سیستم‌های کنترل، ارتباطات بی سیم و روباتیک استفاده می‌شود.

مقایسه متلب و پایتون

برای تسلط بر زبان‌ سی پلاس پلاس و پایتون نیز می‌توانید در دوره سی پلاس پلاس و دوره پایتون شرکت کنید.

بررسی اجمالی بازارکار و درآمد متلب در مهندسی مواد:

تقاضا برای مهندسین مواد با مهارت در MATLAB در حال افزایش است. این مهارت به دلیل کاربرد گسترده در صنعت، پژوهش و توسعه، به یکی از مهارت‌های برجسته در بازار کار تبدیل شده است. شرکت‌ها و موسسات تحقیقاتی در زمینه‌های مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، صنایع دفاعی، الکترونیک، انرژی و تولید مواد پیشرفته به شدت به افرادی با توانایی کار با MATLAB نیاز دارند.

مهندسان مواد می‌توانند در پروژه‌های تحقیقاتی دانشگاه‌ها، صنایع بزرگ و حتی استارتاپ‌های مرتبط با فناوری‌های نوین مشغول به کار شوند. همچنین شرکت‌های مشاوره مهندسی، مراکز تحقیق و توسعه و واحدهای طراحی مواد در صنایع مختلف نیز از این مهارت بهره‌برداری می‌کنند.

درآمد افراد متخصص در استفاده از MATLAB در مهندسی مواد به عوامل مختلفی نظیر تجربه، تحصیلات، موقعیت جغرافیایی و نوع صنعت بستگی دارد. طبق آمارهای موجود، متوسط درآمد سالانه مهندسان مواد در ایران در سال 2023 با مهارت MATLAB می‌تواند بین 100 تا 250 میلیون تومان باشد. این درآمد می‌تواند در شرکت‌های بزرگ و پروژه‌های تحقیقاتی معتبر به طور قابل توجهی بیشتر شود.

در کشورهای پیشرفته، این درآمد بسیار بالاتر است. به طور مثال، در ایالات متحده آمریکا، یک مهندس مواد با مهارت‌های MATLAB  می‌تواند درآمدی در حدود 60,000 تا 90,000 دلار در سال داشته باشد. این مقدار می‌تواند با تجربه بیشتر و موقعیت‌های شغلی خاص به 120,000 دلار یا بیشتر نیز برسد. این مبلغ مربوط به سال 2023 است.

یادگیری و اهمیت متلب در مهندسی مواد

نرم‌ افزار MATLAB مخفف Matrix Laboratory یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین ابزارها در علوم مهندسی به خصوص مهندسی مواد است. این نرم‌ افزار که در ابتدا برای انجام محاسبات عددی و ریاضی طراحی شده بود، امروزه به یکی از پایه‌های اصلی در تحلیل داده‌ها، شبیه‌سازی و طراحی سیستم‌های پیچیده در علوم مختلف از جمله مهندسی مواد تبدیل شده است. در موارد زیر به بررسی اهمیت یادگیری آن در مهندسی مواد می پردازیم:
تصویر

تحلیل داده‌ها و شبیه‌سازی‌های عددی

در مهندسی مواد، تحلیل داده‌های تجربی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. پژوهشگران و مهندسان مواد به طور مرتب با داده‌های پیچیده و حجیم روبه‌رو هستند که برای تجزیه و تحلیل آن‌ها نیاز به نرم ‌افزارهایی دارند که بتوانند به سرعت و دقت بالا محاسبات را انجام دهند. MATLAB با ابزارهایی که برای تحلیل داده‌ها ارائه می‌دهد، این امکان را برای مهندسان فراهم می‌آورد که مدل‌ها و شبیه‌سازی‌های عددی را به راحتی انجام دهند. برای مثال، تحلیل تنش و کرنش در مواد، شبیه‌سازی رفتار حرارتی و مکانیکی مواد و پیش‌بینی خواص مواد در شرایط مختلف، همگی با استفاده از قابلیت‌های MATLAB قابل انجام هستند.

تحلیل و مدل‌سازی خواص مواد

در مهندسی مواد، یکی از وظایف مهم پیش‌بینی خواص فیزیکی و مکانیکی مواد در شرایط مختلف است. متلب ابزاری بسیار قوی برای مدلسازی و پیش‌بینی خواص مواد مانند استحکام، سفتی، انعطاف‌پذیری و دمای انتقال است. همچنین مهندسان مواد می‌توانند با استفاده از MATLAB و الگوریتم‌های آن، به شبیه‌سازی رفتار مواد در شرایط مختلف محیطی مانند تغییرات دما، فشار و رطوبت پرداخته و از نتایج آن برای بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و انتخاب مواد مناسب برای کاربردهای مختلف استفاده کنند.

طراحی و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید مواد

در فرآیند تولید مواد، انتخاب روش‌های مناسب برای تولید، پردازش و شکل‌دهی مواد می‌تواند تأثیر زیادی بر خواص نهایی آن‌ها داشته باشد. استفاده از MATLAB در این زمینه به مهندسان مواد این امکان را می‌دهد که فرآیندهای مختلف تولید مواد را مدل‌سازی و شبیه‌سازی کنند. از جمله کاربردهای MATLAB در این بخش می‌توان به بهینه‌سازی فرآیندهای تولید، تحلیل فرآیندهای حرارتی و مکانیکی و ارزیابی رفتار مواد در حین تولید اشاره کرد.

استفاده در تحلیل میکروسکوپ‌های الکترونی و میکروسکوپ‌های نیروی اتمی

با توجه به پیشرفت‌های سریع در فناوری میکروسکوپی، مهندسان مواد به طور مداوم داده‌هایی را از تصاویر میکروسکوپی و آزمایش‌های میکروسکوپی دریافت می‌کنند. MATLAB با قابلیت پردازش تصویر و تحلیل داده‌های میکروسکوپی این امکان را می‌دهد که تصاویر میکروسکوپی پردازش و تحلیل شوند. به‌عنوان مثال، در استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی، MATLAB  می‌تواند به تجزیه و تحلیل ساختارهای نانو، اندازه‌گیری قطر دانه‌ها و تعیین مورفولوژی مواد کمک کند.

شبیه‌سازی‌های مولکولی و نانو مواد

در زمینه نانو مواد، شبیه‌سازی‌های مولکولی ابزارهایی هستند که به کمک آن‌ها می‌توان رفتار مواد را در مقیاس نانو شبیه‌سازی کرد. MATLAB می‌تواند به عنوان ابزاری برای شبیه‌سازی مدل‌های مولکولی و مطالعه خواص نانو مواد مانند کشش، گسیختگی و ساختارهای بلوری در مقیاس نانو استفاده شود. این قابلیت‌ها باعث می‌شود که مهندسان مواد بتوانند به پیش‌بینی رفتار مواد در مقیاس مولکولی و نانو پرداخته و فرآیندهای طراحی و ساخت نانو مواد را بهینه کنند.

تحلیل حرارتی و فرآیندهای ترمودینامیکی

در بسیاری از صنایع و کاربردهای مهندسی مواد، تحلیل رفتار حرارتی مواد و فرآیندهای ترمودینامیکی اهمیت ویژه‌ای دارد. MATLAB با ابزارهای تخصصی خود برای شبیه‌سازی و تحلیل انتقال حرارت، تغییرات دما و تاثیر آن بر خواص مواد، به مهندسان این امکان را می‌دهد که فرآیندهای حرارتی مانند انجماد، ذوب و تغییرات فازی مواد را با دقت بالا مدل‌سازی کنند. این کاربردها در صنایع خودروسازی، صنایع هوافضا و تولید مواد نسوز به ویژه مهم هستند.

اگر می‌خواهید در دنیای مهندسی مواد و علوم مختلف پیشرفت کنید، دوره متلب فرصت مناسبی است تا مهارت‌های تحلیلی و شبیه‌سازی خود را ارتقا دهید و به ‌راحتی با داده‌ها و مدل‌های پیچیده کار کنید. 

نتیجه‌گیری

نرم ‌افزار متلب به عنوان یکی از ابزارهای حیاتی در مهندسی مواد، نقشی کلیدی در تجزیه و تحلیل داده‌ها، شبیه‌سازی فرآیندها، بهینه‌سازی طراحی‌ها و حل مسائل پیچیده دارد. با توجه به کاربرد گسترده این نرم ‌افزار در صنایع مختلف مانند خودروسازی، هوافضا، انرژی و تولید مواد پیشرفته، یادگیری MATLAB برای مهندسان مواد به یک مهارت ضروری تبدیل شده است. علاوه بر این، بازار کار حال حاضر نشان می‌دهد که کاربرد متلب در مهندسی مواد در حال گسترش است و فرصت‌های شغلی فراوانی در صنایع تحقیقاتی و فناوری‌های نوین برای این متخصصان وجود دارد. درآمد این افراد به عوامل مختلفی بستگی دارد، اما به‌ طور کلی، این مهارت می‌تواند موجب ارتقاء شغلی و افزایش درآمد در بازار کار شود. بنابراین، تسلط بر متلب نه تنها برای پژوهشگران و مهندسان مواد یک ضرورت است، بلکه به عنوان یک مزیت رقابتی می‌تواند به موفقیت‌های بیشتر در صنعت و تحقیق منجر شود.

نویسندگان: مصطفی عینعلی، کارشناسی ارشد مهندسی مواد- سایه صفاییان، کارشناسی مهندسی مواد

نرم افزار اکسل یا در حالت صحیح تر Microsoft Excel یکی از برنامه های کاربردی است که برای هر فردی فارغ از رشته تحصیلی، حوزه ی تخصصی، موقعیت شغلی و .... آشنایی و مهارت کار با آن از نیازهای اولیه محسوب می شود. این نرم افزار که بعد از ورد (word) معروف ترین عضو خانواده مایکروسافت آفیس (Microsoft Offoce) است، از ابتدا در اولین پکیج نرم افزاری آفیس که در سال 1990 برای ویندوز منتشر شد، در کنار ورد و پاورپوینت حضور داشت. Excel در تعریف ساده، مانند سایر ابزارهای صفحه گسترده، از یک جدول شامل ستون ها و ردیف ها تشکیل شده است که در آن می توان اطلاعات و داده های متنوعی را سازماندهی کرد.

اساس کار

در نگاه اول همه آنچه در اکسل دیده می شود، خانه های به اسم سلول (cell) است که از تقاطع ستون ها و ردیف ها به وجود آمده اند. ستون ها با حروف انگلیسی و ردیف ها با اعداد نام گذاری شده اند، به همین دلیل نام هر سلول از یک حرف که نشان دهنده ی ستون قرارگیری و یک عدد که نشان دهنده ی ردیف قرارگیری است، تشکیل شده است. در واقع کوچکترین جز و مهمترین جز از برنامه، همین سلول ها هستند. همه داده ها و اطلاعات در سلول ها وارد شده و ذخیره می شوند.

توابع

برای کار با داده هایی که در سلول ها وارد و ذخیره شده، که شامل سازمان دهی آنها ، انجام محاسبات، ایجاد داده های جدید و ارتباط سلول ها و صفحات مختلف باهم، به توابعی نیاز داریم که توسط شرکت ماکروسافت تعریف شده اند و به مرور هر ساله افزایش پیدا کرده اند. از نسخه 2010 اکسل بیش از 300 تابع تعریف شده قابل استفاده دارد که در 14 دسته بندی، معرفی شده اند.

کاربردها

تنوع و تعدد کاربری های excel در حوزه های مختلف علوم، چه شاخه های مهندسی مانند مکانیک، هوافضا،مواد و ... چه شاخه های مدیریتی تا حدی گسترده است که نام بردن و شرح همه آنها در یک نوشتار امکن پذیر نیست. در اینجا به مثال ساده ای از کار در این ابزار اشاره می کنیم که شاید نمونه کوچکی از یک فرآیند مدیریت ارتباط با مشتری (CRM) است.

برای تصور بهتر، فرض کنید لیستی از دانشجویان یک دانشکده را در اختیار دارید. از طرفی دروس مختلفی در دانشکده ارائه شده است که برای هر کدام چند استاد قابل انتخاب هستند. هر درس توسط تعدادی از دانشجویان به ظرفیت می رسد و با یکی از اساتید برگزار می شود و در نهایت بحث های مالی و تسویه با توجه به شهریه های پرداختی و حق التدریس مدرس ها، انجام می شود. اگر در حالت عادی قصد داشته باشیم به این فرآیند بپردازیم، حتما چندین ساعت زمان صرف خواهد شد و در نهایت با انبوهی از داده هایی مواجه هستید که به یکدیگر وابسته هستند به سختی قابلیت سازمان دهی دارند.

اما حال در نظر بگیرید شما ابزاری مانند نرم افزار اکسل در اختیار داشته باشید، همه این اطلاعات در جدول های متناسب، دسته بندی می شوند. می توان دانشجویان را بر اساس رشته ها، سال ورود، شهر محل تولد و ... مرتب (sort) کرد. به دانشجویان، رشته ها و اساتید کد اختصاص داد و با این کدها و استفاده از توابع و ارتباط بین جداول همه اطلاعات را به سهولت سازمان دهی کرد، به طوری که هر تغییر به طور خودکار در همه کاربرگ ها اعمال شود و حالت نهایی را به دست آورد.

جداول و نمودارها

یکی از مهمترین و جذابترین قابلیت های نرم افزار اکسل، امکان تهیه جداول و نمودارهای بسیار متنوع از سلول های موجود در صفحه است و از طرفی نیاز به ارائه و نمایش داده ها به صورت های مختلف، همیشه یکی از دغدغه های افراد با مسئولیت های متفاوت است، به همین دلیل Excel اولین انتخاب در این زمینه است.

شما در EXCEL  می توانید با استفاده از داده ی ستون ها و سطرها، انواع جداول را تشکیل داده و به سبک های مختلفی آن ها را سازماندهی کنید که بر چه اساس مرتب شوند یا با چه معیاری بعضی از داده ها نمایش داده شوند، برخی دیگر پنهان شوند و ..... نکته جالب اینکه اگر داده ها را تغییر دهید، جداول به صورت خودکار به روز می شوند.

علاوه بر جداول ، وجود تنوع زیادی از گراف ها، که در بیش از 15 دسته بندی مختلف قابل استفاده هستند، از محاسن کار با ایم عضو خانواده آفیس است.

ماکرونویسی

محیط صفحه گسترده ی اکسل با وجود تمام قابلیت ها و امکانات، محدودیت هایی نیز دارد که گاهی مانع پیشبرد یک مسئله خاص می شود. برای رفع این محدودیت، توسعه دهندگان excel از روش کدنویسی کمک گرفته اند. برای اینکار که اصطلاحا ماکرونویسی نامیده می شود از برنامه ویژوال بیسیک (Visual Basic) استفاده می شود. برنامه نویسی با ویژوال بیسیک به کاربران اجازه می دهد با اعمال نفوذ در صفحه گسترده، فعالیت هایی که با تکنیک های استاندارد غیرممکن است، را انجام دهند.

اکسل در پلتفرم های دیگر

نرم افزار EXCEL علاوه بر ویندوز در پلترفرم های دیگری نیز قابل دسترس است که کارایی آن برای افراد را بیش از پیش افزایش می دهد.

نسخه تلفن همراه این نرم افزار (Excel Mobile) یک برنامه صفحه گسترده است که می تواند فایل های با فرمت XLSXویرایش کند. این برنامه می تواند داده های سلول ها، فرمول های محاسباتی را ویرایش کند، در فضای برنامه داده ای را سرچ کند، ستون و سطرها را مرتب سازی و یا فیلتر کند، کامنت اضافه کند و نمودار ایجاد کند.

نرم افزار تحت وب، یک نسخه کم حجم از مایکروسافت اکسل است که مانند ورد و پاورپوینت، بعنوان بخشی از Office تحت وب، قابل دسترس است. این نسخه اکثر امکانات نسخه دسکتاپ را دارد.

پسورد گذاری

فایل های اکسل مانند سایر برنامه های کاربردی  Microsoft Office قابل پسوردگذاری هستند. انواع پسوردگذاری های زیر می تواند مورد استفاده قرار گیرد:

•        پسورد برای باز کردن یک سند
•        پسورد برای ویرایش یک سند
•        پسورد برای غیرفعال کردن حالت محافظت شده ی یک کاربرگ (worksheet)
•        پسورد برای محافظت یک سند در حال اشتراک گذاری

نویسنده: ستاره دهقان، کارشناس دپارتمان مهندسی هوافضا گروه آموزشی پارس پژوهان

بیوسیگنال در واقع هر سیگنالی در موجودات زنده است که به طور مداوم قابل اندازه گیری و نظارت باشد. اصطلاح بیوسیگنال اغلب برای اشاره به سیگنال های بیوالکتریکی استفاده می شود، اما ممکن است برای سیگنال های الکتریکی و غیر الکتریکی هم کاربرد داشته باشد.

سیگنال حیاتی چیست؟

بیوسیگنال‌ الکتریکی یا سیگنال‌ حیاتی بر حسب زمان معمولاً به تغییر جریان الکتریکی تولید شده توسط مجموع اختلاف پتانسیل الکتریکی در یک بافت، اندام یا سیستم سلولی تخصصی مانند سیستم عصبی اشاره دارد. بنابراین، شناخته شده ترین سیگنال های بیوالکتریکی عبارتند از:

•         Electroencephalogram (EEG)
•         Electrocardiogram (ECG)
•         Electromyogram (EMG)
•         Electrooculogram (EOG)
•         Electroretinogram (ERG)
•         Electrogastrogram (EGG)
•         Galvanic skin response (GSR) or electrodermal activity (EDA)

EEG، ECG، EOG و EMG با یک تقویت کننده دیفرانسیل اندازه گیری می شوند که تفاوت بین دو الکترود متصل به پوست را ثبت می کند. با این حال، پاسخ پوست گالوانیکی (GSR) مقاومت الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند و MEG میدان مغناطیسی ناشی از جریان‌های الکتریکی (الکتروانسفالوگرام) مغز را اندازه‌گیری می‌کند.در ادامه به توضیح بیشتر برخی از سیگنال های گفته شده میپردازیم.

انواع مختلف سیگنال‌های حیاتی 

الکتروانسفالوگرام (EEG)

الکتروانسفالوگرافی (EEG) روشی برای ثبت الکتروگرام از فعالیت الکتریکی خود به خودی مغز است. سیگنال حیاتی شناسایی شده توسط EEG نشان دهنده پتانسیل های پس سیناپسی نورون های هرمی در نئوکورتکس و آلوکورتکس هستند. این روش ثبت سیگنال معمولاً غیر تهاجمی است و الکترودهای EEG در امتداد پوست سر قرار می‌گیرند (که معمولاً "EEG پوست سر" نامیده می‌شود) با استفاده از سیستم بین‌المللی 10-20 یا انواع آن. الکتروکورتیکوگرافی، که شامل قرار دادن الکترودها با جراحی است، گاهی اوقات "EEG داخل جمجمه ای" نامیده می شود. تفسیر بالینی ضبط EEG اغلب با بازرسی بصری ردیابی یا تجزیه و تحلیل کمی EEG انجام می شود.

نوسانات ولتاژ اندازه گیری شده توسط تقویت کننده زیستی EEG و الکترودها امکان ارزیابی فعالیت طبیعی مغز را فراهم می کند. از آنجایی که فعالیت الکتریکی کنترل شده توسط EEG از نورون‌های بافت زیرین مغز منشا می‌گیرد، ضبط‌های انجام شده توسط الکترودها بر روی سطح پوست سر بسته به جهت و فاصله آنها تا منبع فعالیت متفاوت است.

علاوه بر این، سیگنال حیاتی ثبت شده ممکن است توسط بافت‌های میانی و استخوان که مانند مقاومت‌ها و خازن‌های یک مدار الکتریکی عمل می‌کنند، دچار تغییر شود. این بدان معناست که همه نورون‌ها به طور یکسان در سیگنال EEG مشارکت نمی‌کنند و عمدتا نورون‌های قشر مغز که در نزدیکی الکترودهای روی پوست سر قرار دارند مشارکت دارند.

ساختارهای عمیق درون مغز دورتر از الکترودها مستقیماً به EEG کمک نمی کنند، این ساختارها شامل قاعده شکنج قشر مغز، دیواره های مزیال لوب های اصلی، هیپوکامپ، تالاموس و ساقه مغز است.

این سیگنال حیاتی برای تشخیص یا درمان اختلالات زیر مورد استفاده قرار میگیرد:

• تومور مغزی
• آسیب مغزی ناشی از ضربه به سر
• اختلال عملکرد مغز که می تواند دلایل مختلفی داشته باشد (آنسفالوپاتی)
• التهاب مغز (آنسفالیت)
• سکته
•  اختلالات خواب
• صرع و بیش فعالی ADHD

الکتروکاردیوگرام (ECG)

سیگنال حیاتی الکتروکاردیوگرافی فرآیند تولید الکتروکاردیوگرام (ECG) یا EKG)) ثبت فعالیت الکتریکی قلب است. این الکترودها تغییرات الکتریکی کوچکی را که در نتیجه دپلاریزاسیون عضله قلب و به دنبال آن رپلاریزاسیون در طول هر چرخه قلبی (ضربان قلب) است، تشخیص می دهند.

تغییرات در الگوی طبیعی ECG در بسیاری از ناهنجاری‌های قلبی، از جمله اختلالات ریتم قلب (مانند فیبریلاسیون دهلیزی و تاکی کاردی بطنی )، جریان خون ناکافی شریان کرونر (مانند ایسکمی میوکارد و انفارکتوس میوکارد و اختلالات الکترولیتی (مانند هیپوکالمی و هیپرکالمی) رخ می دهد.

به طور سنتی، سیگنال حیاتی ""ECG معمولاً به معنای 12 لید است که در حالت دراز کشیدن گرفته می شود. با این حال، دستگاه‌های دیگر می‌توانند فعالیت الکتریکی قلب مانند مانیتور هولتر را ثبت کنند، برخی از مدل‌های ساعت هوشمند نیز قادر به ضبط نوار قلب هستند. در نتیجه سیگنال های ECG را می توان در زمینه های دیگر با دستگاه های دیگر هم ضبط کرد.

در یک ECG معمولی 12 لید، ده الکترود بر روی اندام های بیمار و روی سطح قفسه سینه قرار می گیرد. سپس مقدار کلی پتانسیل الکتریکی قلب از دوازده زاویه مختلف ("lead") اندازه گیری می شود و در یک دوره زمانی (معمولاً ده ثانیه) ثبت می شود. و به این ترتیب، مقدار کلی و جهت دپلاریزاسیون الکتریکی قلب در هر لحظه در طول چرخه قلبی ثبت می شود.

هدف کلی از انجام ECG به دست آوردن اطلاعات در مورد عملکرد الکتریکی قلب است. کاربردهای پزشکی برای این اطلاعات متنوع است و اغلب باید با دانش ساختار قلب و علائم معاینه فیزیکی ترکیب شوند تا تفسیر شوند. برخی از نشانه ها برای ثبت سیگنال حیاتی ECG شامل موارد زیر است:

درد قفسه سینه یا مشکوک به انفارکتوس میوکارد (حمله قلبی)

علائمی مانند تنگی نفس، غش، تشنج، یا آریتمی از جمله تپش قلب

تست استرس قلبی

و همچنین الکتروفیزیولوژی بالینی قلب، که در آن یک کاتتر از طریق ورید فمورال وارد می شود و می تواند چندین الکترود در طول آن برای ثبت جهت فعالیت الکتریکی از داخل قلب داشته باشد.

الکترومایوگرام(EMG)

سیگنال حیاتی الکترومایوگرافی (EMG) تکنیکی برای ارزیابی و ثبت فعالیت الکتریکی تولید شده توسط عضلات اسکلتی است.EMG  با استفاده از ابزاری به نام الکترومایوگراف برای تولید رکوردی به نام الکترومایوگرام انجام می شود. یک الکترومایوگراف پتانسیل الکتریکی تولید شده توسط سلول‌های عضلانی را هنگامی که این سلول‌ها از نظر الکتریکی یا عصبی فعال می‌شوند، تشخیص می‌دهد. این سیگنال‌ حیاتی را می‌توان برای تشخیص ناهنجاری‌ها، سطح فعال‌سازی، یا تجزیه و تحلیل حرکت بیومکانیکی انسان یا حیوان استفاده کرد. سوزن EMG یک تکنیک پزشکی الکترودیاگنوستیک است که معمولا توسط متخصصان مغز و اعصاب استفاده می شود و  EMG سطحی یک روش غیرپزشکی است که برای ارزیابی فعال شدن عضلات توسط چندین متخصص، از جمله فیزیوتراپیست ها، حرکت شناسان و مهندسان زیست پزشکی استفاده می شود.

آزمایش EMG کاربردهای بالینی و زیست پزشکی متنوعی دارد. سوزن EMG به عنوان یک ابزار تشخیصی برای شناسایی بیماری های عصبی عضلانی،  یا به عنوان یک ابزار تحقیقاتی برای مطالعه حرکت شناسی، و اختلالات کنترل حرکتی استفاده می شود. سیگنال حیاتی EMG سطحی برای تشخیص عملکردی و در طول آنالیز حرکت ابزاری استفاده می شود. سیگنال های EMG همچنین به عنوان سیگنال کنترلی برای دستگاه های مصنوعی مانند دست های مصنوعی، بازوها و اندام های تحتانی نیز کاربرد دارد.

پردازش سیگنالهای حیاتی چیست؟

پردازش سیگنال حیاتی شامل به دست آوردن و پیش پردازش سیگنال های فیزیولوژیکی و استخراج اطلاعات معنی دار برای شناسایی الگوها و روندهای درون سیگنال ها است. منابع سیگنال حیاتی شامل فعالیت عصبی، ریتم قلبی، حرکت ماهیچه ها و سایر فعالیت های فیزیولوژیکی است.

سیگنال هایی مانند نوار قلب (ECG) ، الکتروانسفالوگرام (EEG)، الکترومایوگرافی (EMG)را می توان به صورت غیر تهاجمی ضبط کرد و برای تشخیص و به عنوان شاخص های سلامت کلی استفاده کرد.

پردازش سیگنال حیاتی شامل:

• دریافت سیگنال
• ترسیم  و تفسیرسیگنال
• حذف مصنوعات و نویز و پیش پردازش
• استخراج ویژگی

سپس ویژگی‌های استخراج‌شده به مدل‌های طبقه‌بندی وارد می‌شوند یا مستقیماً برای تشخیص استفاده می‌شوند.

پردازش بیو سیگنال ها را معمولا با نرم افزار های برنامه نویسی انجام میدهند. یکی از این نرم افزار ها متلب می باشد.

در حوزه مهندسی پزشکی آموزش سیگنال حیاتی با متلب بسیار کاربرد دارد و از ان برای پردازش سیگنال های حیاتی و استخراج ویژگی ها کمک میگیرند.

از دیگر نرم افزار های پرکاربرد دیگر نرم افزار پایتون می باشد. این این نرم افزار نیز برای پردازش سیگنال های حیاتی استفاده میشود.

جمع بندی

سیگنال حیاتی انواع مختلفی دارد که در این مقاله سه تا از مهمترین سیگنال ها در حوزه پزشکی توضیح داده شد. بعد از ثبت این سیگنال ها بحث پردازش ان برای تشخیص بیماری بسیار مهم است. گاهی اوقات پزشک با نگاه کردن به سیگنال نوع عارضه را میتواند تشخیص دهد و اما گاهی به بررسی بیشتر احتیاج است که  در واقع سیگنال باید پردازش شود و اگر نویز و یا مصنوعاتی دارد حذف شود و از ان استخراج ویژگی شود و بعد میتوان نوع عارضه را تشخیص داد و درمان را شروع کرد.

 همانطور که گفته شد دو نرم افزار متلب و  پایتون هم کاربرد بسیاری در حوزه پردازش سیگنال دارند. افرادی که در حوزه مهندسی پزشکی کار میکند باید به مبحث سیگنال حیاتی تسلط داشته باشند و طرز پردازش این سیگنال ها را یاد گرفته باشند.

نویسنده: سمانه خان بیگی، کارشناس دپارتمان مهندسی پزشکی گروه آموزشی پارس پژوهان

در دنیای مهندسی ساختمان و تاسیسات، اصطلاح "رایزر" (Riser) یکی از پرکاربردترین و در عین حال چندوجهی‌ترین مفاهیم است. از لوله‌های عمودی که آب را به طبقات یک برج می‌رسانند تا سیستم‌های حیاتی اطفاء حریق و حتی اجزای ساختاری پله‌ها، همگی می‌توانند با این نام شناخته شوند. درک صحیح از انواع رایزرها و کاربرد هر یک، برای مهندسان معمار، مکانیک، عمران و تاسیسات امری ضروری است. طراحی نادرست این اجزا می‌تواند منجر به ناکارآمدی سیستم، افزایش هزینه‌ها و مهم‌تر از همه، به خطر افتادن ایمنی ساکنین شود. در این مقاله به صورت جامع به تعریف انواع رایزر، بررسی کاربردها، استانداردها و نکات طراحی هر یک از آن‌ها می‌پردازیم.

تعریف رایزرها در سیستم‌های تأسیساتی

در سیستم‌های لوله‌کشی تجاری و ساختمان‌های چند طبقه، رایزرها نقش شاه‌رگ‌های حیاتی را ایفا می‌کنند. به بیان ساده، رایزر تأسیساتی به خطوط لوله‌ی عمودی گفته می‌شود که وظیفه‌ی انتقال سیالات (مانند آب آشامیدنی، آب گرم، یا فاضلاب) را بین طبقات مختلف یک ساختمان بر عهده دارند. این لوله‌ها با غلبه بر نیروی جاذبه، آب شیرین را به طبقات بالا منتقل کرده و فاضلاب را به سمت سیستم تخلیه‌ی اصلی هدایت می‌کنند. رایزرها معمولاً مجهز به تجهیزاتی مانند شیرهای جلوگیری از جریان برگشتی (Backflow Preventers) هستند تا از حرکت آب در جهت اشتباه جلوگیری کنند. جنس این لوله‌ها بسته به قدمت ساختمان و نوع کاربرد می‌تواند از پلاستیک (PEX, PVC)، مس، برنج یا فولاد گالوانیزه باشد.

انواع اصلی رایزرها

همانطور که در مقدمه اشاره شد، اصطلاح "رایزر" بسته به حوزه مهندسی، معانی متفاوتی دارد. شناخت این دسته‌بندی برای جلوگیری از ابهام ضروری است. اصلی‌ترین انواع رایزر عبارتند از:

• رایزر تأسیساتی Vertical Riser: شامل لوله‌های عمودی آب‌رسانی، فاضلاب، سیستم‌های گرمایشی و تهویه مطبوع (HVAC).
• رایزر پله Stair Riser: بخش عمودی بین دو کف پله متوالی.
• رایزر خشک آتش‌نشانی Dry Riser: سیستم لوله‌کشی عمودی و خالی از آب برای استفاده تیم‌های آتش‌نشانی.
• رایزر تر آتش‌نشانی Wet Riser: سیستم لوله‌کشی عمودی که به طور دائم پر از آب و تحت فشار است.

رایزر تأسیساتی (آب‌رسانی و فاضلاب)

این رایزرها که به آن‌ها شفت‌های تأسیساتی نیز گفته می‌شود، اجزای عمودی هستند که از طبقات مختلف عبور کرده و شامل لوله‌ها، کانال‌ها، داکت‌ها و کابل‌ها می‌شوند. طراحی صحیح این رایزرها از اهمیت بالایی برخوردار است.

• طول عمر و تعویض: رایزرها طول عمر محدودی دارند. لوله‌های پلاستیکی حدود ۴۰ سال، فولاد گالوانیزه تا ۵۰ سال، برنج تا ۷۰ سال و مس نوع K تا ۱۰۰ سال عمر می‌کنند. البته عواملی مانند کیفیت آب، میزان استفاده و نگهداری، می‌توانند این طول عمر را کاهش دهند.
• علائم هشدار دهنده برای تعویض:
• کاهش فشار آب: افت تدریجی فشار آب، به‌خصوص در طبقات بالاتر، می‌تواند نشانه‌ی پوسیدگی یا گرفتگی در رایزرها باشد.
• تغییر رنگ آب: خوردگی و زنگ‌زدگی لوله‌های فلزی باعث تغییر رنگ آب خروجی می‌شود.
• علائم نشتی روی دیوارها: ظهور لکه‌های آب روی دیوارها، نشانه‌ی قطعی نشتی در رایزرهای عبوری از پشت دیوار است.
• افزایش ناگهانی قبوض آب: نشتی‌های پنهان در رایزرها خود را با افزایش مصرف آب نشان می‌دهند.
• ایمنی در برابر آتش: از آنجایی که رایزرهای تأسیساتی از سقف و کف طبقات عبور می‌کنند، می‌توانند به گسترش آتش کمک کنند. بنابراین، باید به درستی و با استفاده از مواد ضد حریق، دودبند و آتش‌بند شوند.

رایزر پله

در معماری و مهندسی عمران، "رایزر پله" به صفحه‌ی عمودی بین لبه‌ی پشتی یک کف پله و لبه‌ی جلویی کف پله‌ی بالایی اطلاق می‌شود. طراحی این بخش تابع مقررات ساختمانی دقیقی است تا ایمنی افراد هنگام تردد تضمین شود.

• الزامات طراحی بر اساس مقررات ساختمانی (نمونه):
• ارتفاع یکنواخت: در یک راه‌پله، ارتفاع تمام رایزرها باید یکسان و ثابت باشد.
• ابعاد استاندارد: برای پله‌های عمومی، معمولاً حداقل و حداکثر ارتفاع برای رایزرها تعریف می‌شود (مثلاً حداقل ۱۰۰ میلی‌متر و حداکثر ۱۹۰ میلی‌متر).
• رایزرهای باز و بسته: در ساختمان‌های عمومی (غیرمسکونی)، رایزرها باید بسته باشند تا از گیر کردن پا یا عصا در زیر پله و احتمال سقوط جلوگیری شود. در خانه‌های مسکونی، در صورتی که فاصله‌ی باز بین پله‌ها محدود باشد (مثلاً یک کره به قطر ۱۰۰ میلی‌متر از آن عبور نکند)، می‌توان از رایزر باز استفاده کرد.
• کنتراست بصری: در ساختمان‌های عمومی، لبه‌ی پله‌ها باید با استفاده از نواری با رنگ متضاد (معمولاً به عرض ۵۵ میلی‌متر) هم روی کف پله و هم روی رایزر، کاملاً مشخص و قابل تشخیص باشد.

رایزر خشک آتش‌ نشانی

رایزرهای خشک سیستم‌های لوله‌کشی عمودی هستند که برای تأمین آب به داخل ساختمان‌ها جهت عملیات اطفاء حریق استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها در حالت عادی خالی از آب هستند.

• عملکرد: در زمان حریق، تیم‌های آتش‌نشانی شلنگ‌های ماشین آتش‌نشانی را به ورودی رایزر در طبقه‌ی همکف متصل کرده و سیستم را با آب پرفشار شارژ می‌کنند. این کار نیاز به کشیدن شلنگ‌های طولانی به طبقات بالا را از بین می‌برد.
• الزامات نصب: طبق مقررات، نصب شبکه آتش‌نشانی در ساختمان‌های با ارتفاع بیش از ۱۸ متر الزامی است. برای ساختمان‌های با ارتفاع کمتر از ۵۰ متر، می‌توان از رایزر خشک استفاده کرد.
• اجزای اصلی:
• ورودی رایزر Inlet Breeching: در طبقه‌ی همکف و در محلی قابل دسترس برای ماشین آتش‌نشانی قرار دارد.
• شیرهای برداشت Landing Valves: در هر طبقه و در مکان‌های حفاظت‌شده مانند لابی یا راه‌پله‌های فرار نصب می‌شوند تا آتش‌نشانان بتوانند شلنگ‌های خود را به آن متصل کنند.
• شیر تخلیه هوا Air Release Valve: در بالاترین نقطه‌ی سیستم نصب می‌شود تا هنگام پر شدن سیستم با آب، هوای داخل لوله خارج شود.
• نگهداری: بازرسی و تست دوره‌ای رایزرهای خشک برای اطمینان از عملکرد صحیح و عدم وجود نشتی، گرفتگی یا خرابکاری ضروری است.

رایزر تر آتش‌ نشانی

رایزرهای تر نیز مانند رایزرهای خشک برای اطفاء حریق استفاده می‌شوند، با این تفاوت که به طور دائم پر از آب و تحت فشار هستند.

• عملکرد: این سیستم به یک منبع آب دائمی (مانند مخزن ذخیره و سیستم پمپاژ) متصل است و به محض باز شدن شیر برداشت در هر طبقه، آب با فشار مناسب در دسترس آتش‌نشانان قرار می‌گیرد.
• الزامات نصب: در ساختمان‌های بسیار بلند (معمولاً با ارتفاع بیش از ۵۰ متر)، نصب رایزر تر الزامی است. دلیل این امر آن است که فشار مورد نیاز برای رساندن آب به این ارتفاع، بیشتر از توانی است که پمپ ماشین آتش‌نشانی می‌تواند تأمین کند.
• اجزای اصلی: این سیستم علاوه بر لوله‌کشی و شیرهای برداشت، شامل منبع ذخیره آب، پمپ‌های آتش‌نشانی (اصلی و جوکی) و اتصالات ورودی برای کمک‌رسانی ماشین‌های آتش‌نشانی در مواقع اضطراری است.
• فشار سیستم: سیستم باید بتواند حداقل فشار مشخصی را در بالاترین خروجی تامین کند (مثلاً ۴ بار).
• نگهداری: بازرسی و تست منظم پمپ‌ها، شیرها و کل سیستم برای اطمینان از عملکرد صحیح در مواقع اضطراری حیاتی است.

البته سایت QRFS، سایت تخصصی برای سیستم های رایزرهای آتش‌نشانی، اجزای آن، نقش در سیستم اسپرینکلر و نکات نصب آن است.

مقایسه کاربردی انواع رایزرها

مسیر یادگیری و تسلط بر طراحی رایزرها

طراحی صحیح سیستم‌های رایزر، فراتر از ترسیم چند خط عمودی در نقشه است. این فرآیند نیازمند درک عمیق از اصول مهندسی، استانداردها و مقررات ساختمانی، محاسبات هیدرولیکی و انتخاب صحیح تجهیزات است. مهندسان برای موفقیت در این حوزه باید به نرم‌افزارهای تخصصی طراحی و مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) تسلط داشته باشند.

دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان، به گونه‌ای جامع و یکپارچه طراحی شده‌اند تا پلی مستحکم میان دانش آکادمیک و نیازهای واقعی صنعت مهندسی ایجاد کنند. از دیگر مجموعه دوره‌هایی که می‌توانید در آن‌ها شرکت کنید شامل آموزش رویت مپ (Revit (MEP، دوره آموزش رویت مپ پیشرفته (Revit MEP)، دوره آموزش دیزاین بیلدر (Design builder)، آموزش اتوکد پی اند آی دی (AutoCAD P&ID)، دوره کریر هپ (Carrier HAP) و آموزش پی دی ام اس (PDMS) که مسیر یادگیری را برای علاقه‌مندان، دانشجویان و متخصصان شاغل هموار می‌سازند. همچنین برای کسب اطلاعات بیشتر درباره نرم افزار رویت می‌توانید مقاله آموزش نرم‌افزار رویت (Revit) در معماری و مهندسی عمران را مطالعه فرمایید. اما در این دوره‌ها، یادگیری صرفاً به آشنایی با ابزارها و منوهای نرم‌افزاری محدود نمی‌شود، بلکه یک شیرجه عمیق به دنیای کاربردی مهندسی است؛ جایی که شما اصول دقیق و استاندارد طراحی سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی و ساختمانی، پیاده‌سازی حرفه‌ای تأسیسات مکانیکی و مدل‌سازی پیشرفته سیستم‌های اطفاء حریق را به صورت کاملاً عملی و مبتنی بر پروژه فرا می‌گیرید. در نتیجه، شرکت‌کنندگان پس از پایان دوره، نه تنها به یک مهندس مسلط بر نرم‌افزار، بلکه به یک طراح توانمند و کارآمد تبدیل می‌شوند که با درک عمیق از استانداردها و چالش‌های اجرایی، آمادگی کامل برای ورود به بازار کار حرفه‌ای یا ارتقای جایگاه شغلی خود را کسب کرده‌اند. 

جمع‌بندی

اصطلاح "رایزر" دنیای وسیعی از مفاهیم مهندسی را در بر می‌گیرد که هر یک نقش منحصر به‌ فردی در عملکرد و ایمنی یک ساختمان دارند. از شریان‌های حیاتی تأسیسات که رفاه ساکنین را تأمین می‌کنند تا سیستم‌های نجات‌ بخش آتش‌ نشانی و اجزای ساختاری پله‌ها، طراحی دقیق و اجرای صحیح همه‌ این رایزرها ضروری است. یک مهندس موفق، با درک تفاوت‌ها، کاربردها و الزامات هر نوع رایزر، می‌تواند طرح‌هایی ایمن، کارآمد و مطابق با استانداردهای روز دنیا ارائه دهد و نقش مؤثری در کیفیت و پایداری سازه‌ها ایفا کند.

نویسنده: علیرضا خانی، کارشناس تاسیسات و انرژی. علی بهرام، کارشناسی ارشد مهندسی فرآیند.

در تعریف عام، بهینه‌سازی به معنای به‌دست‌آوردنِ بهترین نتیجه است، به عبارت ‌دیگر بهینه‌سازی یعنی بیشترین دستیابی به هدف مورد نظر با صرف کمترین انرژی و هزینه. اما تعریف ریاضیاتیِ بهینه‌سازی که در مهندسی و علوم پایه مورد استفاده قرار می‌گیرد، دقیق‌تر و کامل‌تر است. طبق این تعریف، بهینه‌سازی عبارت است از انتخاب بهترین نتیجه از بین نتایج دست‌یافتنی. در واقع ابتدا باید مجموعه‌ای از نتایج قابل دستیابی (که بنابر ماهیت مسئله، از هر نوعی ممکن است باشند) را پیدا کرد و سپس با استفاده از تکنیک‌هایی، به بهترین عضو از این مجموعه رسید.

در مقاله مهندسی کامپیوتر چیست؟ (گرایش‌ها، بازارکار و درآمد) شاره شد که طراحی الگوریتم، یکی از مهارت‌های مهم مورد نیاز مهندسین کامپیوتر است که در این مقاله درباره آن نیز صحبت خواهیم کرد. روش‌های بهینه‌سازی را می‌توان به ۲ دسته‌ کلی کلاسیک (تحلیلی) و فراابتکاری تقسیم کرد. برای اجرای فرآیندهای مربوط به روش‌های بهینه‌سازیِ فراابتکاری می‌توان از زبان‌های برنامه‌نویسی متفاوت استفاده کرد که MATLAB به دلایل زیادی یکی از رایج‌ترین‌ها است.

هدف و گام‌های اصلی بهینه‌سازی

هدف بهینه‌سازی فارغ از اینکه از روش‌های تحلیلی استفاده می‌کند یا روش‌های بهینه‌سازی فراابتکاری و با چه ابزارهایی انجام می‌شود، این است که یک کمیت، بیشینه (maximum) یا یک کمیت، کمینه (minimum) یا هر دو به طور هم‌زمان ماکزیمم و مینیموم شوند.

برای مثال فرض کنید یک کارگاه تولیدی مواجه هستیم که مواد اولیه را خریداری می‌کند، با انجام مراحلی به کمک کارگران، آن را به محصول تبدیل کرده و از فروش آن‌ها به سود می‌رسد. برای این کارگاه هم می‌توان بهینه‌سازی را با هدف بیشترین سود انجام داد، هم می‌توان با هدف کمترین هزینه‌ی اولیه بهینه‌سازی را پیاده‌سازی کرد، هم می‌توان با در نظر گرفتن هر دو عامل، این کار را انجام داد.

اگر این پروسه را به زبان ریاضی بیان کنیم به طور خلاصه با چند گام اصلی روبه‌رو هستیم:

• گام اول، تعریف مسئله به صورت تابع کمی که دامنه تغییرات مشخص باشد.
• گام دوم، یافتن نقاط بحرانی (نقاطی که احتمال دارد نقاط بیشینه یا کمینه باشند) در تابع مورد نظر
• گام سوم، یافتن نقطه اکسترمم (ماکزیمم یا مینیمم) از بین نقاط بحرانی

بهینه‌سازی تحلیلی (کلاسیک)

اگرچه این نوع بهینه‌سازی بیشتر در گذشته کاربرد داشته، اما همچنان دقیق‌ترین روش یافتن جواب بهینه در مسائل مختلف است. سازوکار روش تحلیلی برخلاف بهینه‌سازی فراابتکاری، مبتنی بر مشتق یا اصطلاحاً gradient-based است. می‌دانیم که مشتق هر تابع در نقاط اکسترمم صفر است. بنابراین در روند بهینه‌سازی تحلیلی، مشتق تابع را برابر صفر قرار می‌دهند و با حل معادلات، نقاطی که در آن مشتق صفر است را به‌دست می‌آورند. با وجود دقت بالا، بهینه‌سازی کلاسیک برای بعضی مسائل پیچیده قابل استفاده نیست و گاهی نیز بسیار زمان‌بر است. به همین دلیل روش‌های نوینی برای بهینه‌سازی توسعه یافت.

الگوریتم‌های هوشمند بهینه‌سازی چیستند؟

در حالت مقابل روش دقیق، روش‌های تقریبی در سه دسته کلی ابتکاری (heuristic)، فراابتکاری (meta-heuristic) و فوق ابتکاری (hyper-heuristic) ایجاد شده و توسعه یافتند که الگوریتم‌های فراابتکاری مهم‌ترین آن‌ها هستند. الگوریتم‌های فراابتکاری انواع مختلفی دارند که روش‌های مبتنی بر جمعیت، پرکاربردترین آن‌ها هستند. در دوره آموزش جامع بهینه سازی با متلب (MATLAB)  مهم‌ترین انواع الگوریتم‌ها را به‌صورت کاربردی خواهید آموخت. البته اگر با متلب آشنایی ندارید، پیشنهاد می‌کنیم ابتدا در دوره آموزش نرم افزار متلب (MATLAB) شرکت نمایید. در ادامه به چند الگوریتم از بهینه‌سازی فراابتکاری مبتنی بر جمعیت می‌پردازیم.

معرفی و بررسی مهم‌ترین الگوریتم‌های هوشمند بهینه‌سازی در متلب

الگوریتم ژنتیک

یکی از انواع روش‌های بهینه‌سازی فراابتکاری مبتنی بر جمعیت، الگوریتم‌های تکاملی (Evolutionary Algorithm) هستند که معروف‌ترین آن‌ها، الگوریتم ژنتیک است. اساس این روش الهام‌گرفته شده از طبیعت و بر پایه فرآیند زیستی موجودات است. در طبیعت هر نسلی از موجودات با تولیدمثل نسل دیگری را به وجود می‌آورند و هر موجودی سازگاری بیشتری با طبیعت داشته باشد، باقی می‌ماند. همین اصول، پایه‌ی اصلی الگوریتم ژنتیک هستند.

اجزای اصلی الگوریتم ژنتیک:

• شخص یا ژن یا متغیر
• تابع برازندگی یا تابع هدف
• جمعیت
• انتخاب والدین
• ترکیب والدین
• جهش

عملکرد کلی الگوریتم ژنتیک به زبان ساده به این صورت است که ابتدا یک جمعیت از افراد در نظر گرفته می‌شوند، از بین آن‌ها افراد با ویژگی‌های خوب (خوب بودن در واقع همان معیار بهینه‌سازی مسئله است) به عنوان والد انتخاب می‌شوند، والدین به کمک یکی از روش‌های ترکیب، باعث ایجاد افراد جدید می‌شوند. پس از اتمام، افراد با ویژگی خوب بیشتر (افراد برازنده‌تر) جایگزین افرادی که ویژگی خوب کمتری دارند می‌شوند و این فرآیند بارها و بارها تکرار می‌شود. حال به جای افراد، جواب‌های دست‌یافتنی را قرار دهید. به این ترتیب این فرآیند ما را به یافتن جواب بهینه نزدیک و نزدیک‌تر می‌کند تا جایی که تولید نسل جدید، تغییر چندانی در بهتر شدن نتیجه ایجاد نمی‌کند. اینجا زمان توقف این الگوریتم بهینه‌سازی فراابتکاری است.

ازدحام ذرات (Particle Swarm Optimization)

الگوریتم ازدحام ذرات یا PSO بر اساس رفتار جمعی پرنده‌های در حال پرواز ایجاد شده است. این موضوع که مسیر پرنده‌ها در هنگام پرواز تحت تأثیر رفتار سایر پرندگان است و در واقع جستجوی هر پرنده تحت تأثیر انبوه جمعیت است، مبنای شکل‌گیری این روش از بهینه‌سازی فراابتکاری است. الگوریتم به گونه‌ای پیش می‌رود که هر ذره (پاسخ احتمالی) در هر لحظه مکان خود را در فضای کلی جستجو با در نظر گرفتن بهترین مکانی که تا الان تجربه کرده و همچنین با توجه به بهترین مکانی که اطرافش وجود دارد، تنظیم می‌کند.

کلونی مورچگان (Ant Colony Optimization)

ایده‌ این الگوریتم از روش‌های بهینه‌سازی فراابتکاری نیز با الهام از طبیعت شکل گرفته است. همان‌طور که می‌دانیم مورچه‌ها در کلونی و به صورت گروهی زندگی می‌کنند و تلاش همه اعضا برای بقا و حفظ کلونی است. مورچه‌ها برای یافتن غذا ابتدا به طور تصادفی به این سو و آن سو حرکت می‌کنند، پس از یافتن غذا به خانه بازمی‌گردند و در طی مسیر از خود فرومون (ماده شیمیایی ترشح‌شده از بدن حشرات) به جای می‌گذارند. مورچه‌های بعدی در جستجوهای‌شان با این آثار سفیدرنگ مواجه شده و مسیر خود را در آن مسیر ادامه می‌دهند. به این ترتیب مسیر منتهی به غذا پرتردد شده و همه به آن مسیر هدایت می‌شوند. البته فرومون‌ها بعد از مدتی تبخیر می‌شوند و این موضوع کمک می‌کند همواره کوتاه‌ترین مسیر قابل دید و استفاده باشد و در واقع کوتاه‌ترین مسیر برای رسیدن به غذا به دست آید.

در الگوریتم کلونی مورچگان (ACO) همین تئوری پیاده‌سازی شده است، با این تفاوت که مورچه‌های مصنوعی روی نمودار (به کمک گراف‌ها) در حال حرکت هستند و هدف یافتن کوتاه‌ترین مسیر برای رسیدن به جواب مسئله است.

مقدمات پیاده‌سازی الگوریتم‌ها در MATLAB

متلب (MATLAB) به بیان خود سایت توسعه‌دهنده‌اش MathWorks.com هم یک نرم‌افزار، هم یک بستر برنامه‌نویسی و هم یک زبان برنامه‌نویسی است که برای اهداف بسیار ساده مانند محاسبات جبری خطی تا مسائل بسیار پیچیده به مهندسین شاخه‌های متفاوت مثل مکانیک، هوافضا، برق، کامپیوتر، عمران و ... و حتی محققین سایر رشته‌ها کمک می‌کند. در همین راستا، یکی از ابزارهای پرکاربرد برای اجرای فرآیندهای بهینه‌سازی همین برنامه است.

متلب دارای یک جعبه‌ابزار مخصوص برای بهینه‌سازی است که با نام Optimization Toolbox شناخته می‌شود و برای مسائل مختلف بهینه‌سازی خطی و غیرخطی و همچنین روش‌های بهینه‌سازی فراابتکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور مثال، برای حل یک مسئله از طریق الگوریتم ژنتیک، MATLAB یک فرم مخصوص دارد که حتی شاید بدون تسلط ۱۰۰٪ بر تئوری‌های پشت الگوریتم، با انتخاب تعداد جمعیت، اهداف، روش ترکیب و ... قادر هستید از این ابزار استفاده کنید. البته جدا از این تولباکس، با فراخوانی مستقیم خود توابع مربوط به الگوریتم‌ها نیز می‌توان حل را دنبال کرد. بنابراین مقدمات پیاده‌سازی الگوریتم‌ها در MATLAB عبارتند از:

• استفاده از نرم‌افزار متلب (MATLAB) به عنوان یک زبان و بستر برنامه‌نویسی برای حل مسائل مختلف مهندسی و تحقیقاتی
• بهره‌گیری از جعبه‌ابزار Optimization Toolbox برای انجام فرآیندهای بهینه‌سازی
• به کارگیری Optimization Toolbox برای حل مسائل بهینه‌سازی خطی، غیرخطی و فراابتکاری
• استفاده از فرم‌های مخصوص مانند فرم الگوریتم ژنتیک برای حل مسائل بهینه‌سازی بدون نیاز به تسلط کامل بر تئوری
• تعیین پارامترهایی مانند تعداد جمعیت، اهداف، روش ترکیب در فرم الگوریتم ژنتیک
• استفاده مستقیم از توابع مربوط به الگوریتم‌ها بدون نیاز به تولباکس مخصوص برای حل مسائل بهینه‌سازی

جمع‌بندی

در نهایت، بهینه‌سازی علمی است که به کمک بشر آمده تا در کمترین زمان و با صرف کمترین انرژی به بهترین راه‌حل‌ها و اهداف برسد. طبیعی است که انسان‌ها در علوم مختلف تا به امروز برای بسیاری از مسائل و مشکلات راه‌حل‌هایی یافته‌اند، اما اینکه بین این راه‌حل‌ها کدام یک با کمترین هزینه به بیشترین بازدهی منتهی می‌شود، سوالی است که پاسخ آن در بهینه‌سازی به دست می‌آید. اگر به روش‌های تحلیلی دقیق و یا روش‌های تقریبی مانند بهینه‌سازی فراابتکاری و همچنین ابزارهایی مانند زبان‌های برنامه‌نویسی مثل پایتون (Python) یا جعبه‌ابزارهای موجود در متلب علاقه دارید، دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان را از دست ندهید.

نویسنده: ستاره دهقان، کارشناس مهندسی هوافضا – رضا صفایی، کارشناس مدیریت صنعتی

امروزه با رشد و پیشرفت علم مهندسي پزشکي، استفاده از نرم افزارهاي تخصصي این رشته  نيز سير افزایش یافته است. اين نرم افزارها در دو زمينه بيوالکتريک و بيومکانيک بسیار کاربرد دارد و از تحليل و شبيه سازي مدارها و تصاوير پزشکي گرفته تا مدل‌سازي و طراحي سيستم‌هاي فيزيولوژيکي و بيولوژيکی را پوشش می‌دهد.

 به دلیل فراگیری نرم افزارها به ویژه برنامه‌نویسی در مهندسی پزشکی یادگیری نرم افزارهای مرتبط با گرایش بسیار حائز اهمیت است و امروزه یادگیری حداقل یک نوع زبان برنامه نویسی به همه افراد فعال در حوزه علم و پژوهش توصیه می‌شود.  از پرکاربردی ترین نرم افزار برنامه نویسی در مهندسی پزشکی نرم افزار پایتون می‌باشد که در ادامه به آن می‌پردازیم.

نرم افزارهای برنامه‌نویسی در مهندسی پزشکی

نرم افزار پایتون 

پیشتر گفتیم که برنامه نویسی در مهندسی پزشکی بسیار حائز اهمیت است. یکی از این نرم افزارهای پرکاربرد و معرف در این حوزه نرم افزار پایتون می‌باشد. این نرم افزار امروزه در بسیاری از رشته‌ها استفاده می‌شود. پايتون با کمک متن بازبودن خود داراي کتابخانه‌ها و ماژول‌هاي متعددي است که در بسياري از زبان‌هاي کامپيوتري ديگر به طور کامل به آن پرداخته نشده است به همين دليل اين زبان در بين برنامه نويسان و مهندسي پزشکي گرايش بيوالکتريک و بیومکانيک که تمایل دارند که در مباحث تشخيص و طبقه بندي و نيز در طراحي قطعات علي الخصوص طراحي ايرفويل‌ها و رسم پلات‌ها و گراف‌ها و اشکال پيچيده و مصورسازي‌ خروجي کدهاي نوشته شده در زبان هاي ديگر اقدام کنند، يکي از محبوبترين زبان‌هاي برنامه نويسي است. از دیگر ویژگی‌های این نرم افزار وسیع بودن منابع آن است که به همین دلیل روان تر و آسان تر از سایر زبان‌های برنامه نویسی است.

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا است. به بیان ساده، سطح بالا بودن پایتون بدان معنا است که کدهای پایتون، نسبت به زبان ماشین، بیشتر به  زبان انسانی و در واقع، به زبان انگلیسی نزدیک هستند. همین امر موجب شده است تا کدنویسی به زبان پایتون به سرعت و در زمانی کمتر از برخی از انواع دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی مانند جاوا ، انجام‌پذیر باشد.

برای برنامه نویسی در مهندسی پزشکی از پایتون برای پردازش تصویر و پردازش سیگنال‌های پزشکی استفاده می شود. در ادامه این مقاله به نرم افزار متلب و کاربرد آن در مهندسی پزشکی می‌پردازیم.

نرم افزار متلب 

نرم افزار متلب از مهمترین و کاربردی ترین نرم افزار های مهندسی است که در تمام رشته‌های مهندسی استفاده می‌شود. یکی از رشته‌هایی که در آن از متلب استفاده می‌شود مهندسی پزشکی است که جعبه ابزارهای بسیاری برای آن تعبیه شده است. این جعبه ابزارهای شامل پردازش تصویر، پردازش صوت ، پردازش ویدیو، پردازش سیگنال ،شبکه های عصبی ، هوش مصنوعی و ... می‌باشد. این نرم افزار بر پایه ماتریس می‌باشد و تمامی محاسبات آن بر پایه داده‌های ماتریسی است و هسته آن بر مبنای زبان C و رابط گرافیکی آن بر مبنای جاوا می‌باشد.

جعبه ابزار پردازش تصویر برای اعمال هر گونه عمل از جمله ویرایش ، تشخیص و پیش بینی بر روی تصاویر پزشکی حاصل از تجهیزاتی چون ام آر ای ، سی تی اسکن و پت است که بخش زیادی از آن در آنالیز تصاویر برگرفته از مغز در مغز در تشخیص حالت های روحی، سرطانی ،تومور و مدل کردن آن ها برای پیش بینی است.

جعبه ابزار پردازش سیگنال فرآیند تجزیه، تحلیل و تفسیر سیگنال‌های حیاتی و بیولوژیکی را میسر می‌سازد. این سیگنال ها می‌تواند برگرفته از صدا، تصویر ، فیلم و یا هر سیگنال دیگری از بدن باشند. بخش قابل توجه کاربرد این نرم افزار مربوط به پردازش سیگنال‌های مغزی و قلبی است. در نتیجه این نرم افزار نقش بسیار مهمی در حوزه برنامه نویسی در مهندسی پزشکی دارد.

نرم افزار لب ویو 

با پیشرفت علم و تکنولوژی برنامه نویسی در مهندسی پزشکی نیز پر اهمیت تر می‌شود. یکی دیگر از این نرم افزارهای پرکاربرد نرم افزار لب ویو است. نرم افزار لب ویو یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و گرافیکی است که در بسیاری از رشته‌ها به ویژه مهندسی زیست پزشکی کاربرد تخصصی دارد. این نرم افزار در واقع یک میز کار مهندسی بر پایه نمادهای گرافیکی مهندسی به جای زبان متنی تحت عنوان ابزارهای مجازی برای تجزیه و تحلیل سیستم‌های اندازه گیری است. عمده کاربرد ان در تفسیر و تحلیل سیگنال هاست.

یکی از کاربردهای مهم این نرم افزار در مهندسی پزشکی می‌باشد. چرا که قابلیت‌هایی که در این نرم افزار وجود دارد آن را قادر ساخته است بتوان با آن محیط های بیولوژیکی ، سیگنال‌های حیاتی به ویژه قلب و مغز را شبیه سازی کرد. از جمله استفاده‌های این نرم افزار در حوزه برنامه نویسی در مهندسی پزشکی  شبیه‌سازی تجهیزانی چون ونیلاتور ( تنفس مصنوعی) ،اکوکاردیو گراف (تصویربرداری از قلب)، پالسی اکسی متر ( سنجش اکسیژن خون)،الکترو شوک (اعمال شوک قوی به بیماران قلبی)، الکتروکوتر (ابزار جراحی برای برش) و پردازش بیو سیگنال‌ها از جمله سیگنال‌های مغزی ، سیگنال‌های قلبی ، سیگنال‌های عضله ای و سیگنال‌های چشمی اشاره کرد.

این نرم افزار در گروه بیو الکتریک قرار میگیرد. می‌توان کاربردهای دیگری از جمله انتقال اطلاعات ، ذخیره سازی داده ها و نمایش وضعیت بیمار  و پردازش تصاویر دو بعدی و سه بعدی پزشکی را نیز برای قاببلیت های این نرم افزار برشمرد به طور کلی برنامه نویسی در مهندسی پزشکی در گرایش‌های بیومکانیک و بیو الکتریک و بیومواد کاربرد دارد ولی کاربرد آن در بیو الکتریک بیشتر است.

نرم افزار سی پلاس پلاس 

از دیگر زبان‌های برنامه نویسی در مهندسی پزشکی زبان برنامه نویسی سی پلاس پلاس است. سی پلاس پلاس یک‌زبان برنامه‌نویسی است که دارای ویژگی‌های ضروری و شیءگرایی است و از آن به‌عنوان زبان برنامه‌نویسی سطح متوسط نیز یاد می‌شود. این زبان توسط Bjarne Stroustrup در آزمایشگاه Bell از سال ۱۹۷۹ توسعه‌یافته است و برای اولین بار در سال ۱۹۸۵ ظاهر شد. این زبان برنامه‌نویسی کامپایل شده، همه‌منظوره، تایپ ایستا، حساس به حروف کوچک و بزرگ و منبع باز است. از برنامه‌نویسی رویه‌ای، شیءگرا و عمومی پشتیبانی می‌کند. این زبان دارای یک کتابخانه استاندارد غنی با مجموعه‌ای غنی از توابع است که فایل‌ها و روش‌های دست‌کاری ساختارهای داده و غیره را انجام می‌دهد.

نرم افزار سی پلاس پلاس همچنین برای کاربردهای پزشکی و مهندسی، سیستم‌های طراحی به کمک رایانه استفاده می‌شود. از این برنامه‌ برای دستگاه هایی مانند دستگاه‌های اسکن MRI، سیستم‌های CAM که عمدتاً در بیمارستان‌ها،سازمان‌های دولتی می‌باشد و استفاده می‌شود.

بازارکار برنامه نویسی در مهندسی پزشکی 

جمع بندی

زبان‌هایی که در مقاله در موردشان صحبت شد بخشی از زبان‌های برنامه نویسی است که در مهندسی پزشکی کاربرد دارد. به طول کلی برنامه نویسی در مهندسی پزشکی به ویژه در گرایش بیو الکتریک از کاربرد فراوانی دارد لذا توصیه می‌شود که دانشجویان مهندسی پزشکی حداقل به یکی از زبان ها تسلط کافی داشته باشند.

نویسنده: سمانه خان بیگی، کارشناس دپارتمان مهندسی پزشکی گروه آموزشی پارس پژوهان

یکی از آفت های هر کسب و کاری با هر اندازه سازمانی و هر گردش مالی نداشتن نگاه استراتژیک است. حتما باید در سازمان ها حتی به اندازه تیم یک نفره به این واحد اهمیت داده شود. یعنی نفر یا نفراتی که فارغ از هیاهوی فروش، بازاریابی، تولید، برنامه ریزی، منابع انسانی و ... در سازمان همواره نگاه رو به جلو داشته باشند. تیمی که وسط زمین بازی با شلوغی ها و پیچیدگی های گریز ناپذیر همیشه نگاه به سمت آینده داشته و هیچ زمانی به وضعیت خوب موجود بسنده نکند. حدود اوایل دهه 90 میلادی کمتر کسی تصور می کرد شرکت نوکیا که غول دنیای گوشی های همراه شده بود را شکست دهد. در سال 1998 نوکیا سلطان بلامنازع این مارکت شده بود. اما نداشتن نگاه استراتژیک و تفکر نقادانه داستان را طوری رقم زد که حقیقتا آنچنان اسمی از نوکیا در برندهای معروف گوشی های امروزی شنیده نمی شود. فیلیپ کاتلر پدر علم بازاریابی مثل قشنگی دارد که بیان آن خالی از لطف نیست. کاتلر می گوید " من علاقه شدیدی به توت فرنگی و خامه دارم، اما به ماهیگیری که می روم سر قلاب کرم طعمه می کنم" درک همین جمله ساده و واضح خیلی زمان ها در طول دهه های مختلف بعد از پیدایش علم بازاریابی(دهه 50 میلادی) میبینیم که مغفول واقع شده و کسب و کارهای بزرگی را به نابودی کشانده است. در واقع وقتی نگاه استراتژیک و آینده نگر در سازمان کمرنگ می شود سازمان تغییر مستمر را از دستورالعمل های خود خارج کرده و مشاهده می کنیم مدت زمان بسیاری به تولید همان محصولی که یک موقعی برای سازمان سهم بازار خوبی ایجاد کرده(و احتمالا همیشه پرفروش ترین آیتم لیست محصولات بوده)، می پردازد.

نزدیک بینی بازاریابی!

نزدیک بینی در بازاریابی یکی از معضلاتی است که اکثر کسب و کارها به آن دچار شده و متاسفانه با اصرار بر آن طومار سازمان خود را می پیچند. درست در آخرین لحظاتی که مدیران نوکیا اعضای سازمان را در جلسه اعلام ورشکستی به داخل جلسه دعوت می کنند باز هم افراد اعلام می کنند " ما که مشکلی نداشتیم! ما راهی رو اشتباه نرفتیم!". در واقع بعضی اوقات این نگاه به گذشته و تکیه به موفقیت های قبلی گاهی اوقات آنچنان نزدیک بینی به سازمان دچار می کند که تغییرات را حس نمی کنند. شبیه مثال همان غورباقه که داخل آب ولرم قرارش می دهند و کم کم آب را داغ می کنند، غورباقه تغییرات تدریجی را حس نکرده و از آب بیرون نمی پرد و در نهایت پخته می شود.

درگیر تغییرات سطحی شدن و بهبود دادن برخی محصولات اگه با رویکرد نگاه به بازار نباشد متاسفانه آینده ای بهتر از نوکیا برای ما و سازمان مان نخواهد داشت. جمله معروفی است نزدیک به این بحث که می گوید " ادیسون عملکرد شمع را بهبود نداد، نیاز به روشنایی را به نحو دیگری پاسخ داد". مورد مطالعه معروف دیگری در این زمینه شرکت کداک (KODAK) است، شرکتی که تا جز 10 برند اول دنیا از منظر ارزش برند پیشرفت داشت به یکباره به دلیل همین نزدیک بینی بازاریابی از 100 برند اول دنیا هم خارج شد. کداک نیاز مشتری را خوب شناسایی نکرده بود و اصرار بر تولید دوربین های عکاسی قدیمی کرد در حالی که رقبایش (سونی و ...) به دنبال ارتقا محصول دوربین دیجیتال بودند. جالب اینکه واحد R&D  کداک برای اولین بار دوربین دیجیتال را به بازار عرضه کرد ولی به دنبال تولید این محصول نرفت.

استراتژیک بودن یا کلا نبودن!

پس در هر سازمانی با هر ابعادی داشتن نگاه آینده نگر یکی از ملزومات بوده و بدون این نگاه برای کوتاه مدت ممکن است حال خوبی داشته باشیم ولی بقای بلندمدت ما در صورت نداشتن نگاه استراتژیک تضمین شده نیست! برای اینکه بتوانیم استراتژیک فکر کنیم و استراتژیک برنامه ریزی کنیم نیاز به اطلاعات داریم. در واقع واحد بازاریابی سازمان باید الگوها، ترندها و سرنخ ها را دنبال کند و همواره گزارش های به روز از تحقیق بازاری که داشته است به سازمان و تیمی که قرار است استراتژی چند سال آینده سازمان را بنویسد، بدهد. محصولات بازار را به صورت مرتب و همیشگی بررسی کند، رقبا ( از منظر سهم بازار، میزان بودجه تخصیص داده شده به بخش تحقیق و توسعه و ...) را رصد کند، مشتری ها را دعوت به جلسات متمرکز(FOCUS GROUP) کند تا نیازها را به صورت همیشگی رصد کرده و سعی کند بهتر از رقبا آن نیازها را برآورده کند. نکته مهم اینکه استراتژی که برای سازمان نوشته می شود قرار نیست وحی منزل باشد و بدون تغییر باقی بماند، در زمان پیاده سازی اهداف استراتژیک مهمترین قسمت داینامیک بودن برنامه بوده و همواره تیم پیاده سازی استراتژیک باید بازگشت به عقب کند و در صورت ایجاد تعارض در پیاده سازی آن را اصلاح کند. در مقاله اول(کپسول بازاریابی1) توضیح داده شد، در این مقاله سعی شده است چرایی داشتن استراتژی و تفکر استراتژیک(در صورت نیاز به یادگیری بیشتر درباره تفکر استراتژیک گروه آموزشی پارس پژوهان این دوره را به دانش پژوهان عزیز ارائه می دهد.) در سازمان توضیح داده شود. در مقاله بعدی کپسول های بازاریابی سعی خواهد شد درباره انواع و اقسام استراتژی های بازاریابی توضیح داده شود.

نویسنده: مهندس حمیدرضا سمیع پور، مدیریت گروه آموزشی پارس پژوهان

 نرم ‌افزار Caesar II یکی از حرفه‌ای‌ترین ابزارهای تحلیل تنش در سیستم‌های پایپینگ است که توسط شرکت آمریکایی COADE توسعه یافته است. این شرکت همچنین نرم‌ افزارهای دیگری مانند PV Elite،CADWorx  و TANKS  را عرضه کرده، اما شهرت اصلی‌اش به خاطر Caesar II است.

 Caesar II امکان مدل‌سازی دقیق و سریع سیستم‌های لوله‌کشی را با انتخاب سایز لوله، اتصالات، متریال‌ مختلف و تکیه‌گاه‌های متنوع فراهم می‌کند. این نرم ‌افزار بر اساس استانداردهای بین‌المللی، تحلیل تنش را انجام داده و نتایج مهندسی دقیقی ارائه می‌دهد.

از نسخه ۴.۵ به بعد، محیط کاربری آن دستخوش بهبودهایی شده که مدل‌سازی را ساده‌تر و سریع‌تر کرده است. همچنین قابلیت بررسی سیستم در ۹ دما و فشار مختلف، انجام تست فشار (Hydro Test) و در نظر گرفتن عواملی مانند ضخامت عایق، خوردگی مجاز و غیره از دیگر ویژگی‌های کلیدی آن است. ابزار Error Checking نیز به کاربر کمک می‌کند تا خطاهای احتمالی را پیش از اجرای پروژه برطرف کند.

قابلیت‌های نرم افزار سزار

نرم افزار Caesar II قابلیت‌های مختلفی در حوزه‌های تحلیل دینامیکی و همینطور تحلیل استاتیکی انواع مختلف سیستم‌های لوله‌کشی را بسیار کامل و مهندسی شده ارائه می‌دهد.

تحلیل استاتیکی با نرم افزار سزار

تحلیل استاتیکی از مهمترین بخش‌های تکنیکال و اساسی تحلیل تنش سیستم‌های لوله کشی در این نرم افزار است بدین دلیل که به جز در مواردی بسیار خاص که در بخش‌های مختلف تحلیل دینامیکی توضیح داده شده است؛ تحلیل استاتیکی برای تحلیل سیستم لوله‌کشی‌های صنعتی راه حل و نمودارهای کاملا مناسبی را در فضای استاتیکی در اختیار کاربران و مهندسین قرار می‌دهد.
زمانی که تحلیلات مختلف در حوزه استاتیکی صورت می‌گیرد، آن زمان است که نرم افزار CAESAR II مثل مابقی نرم افزارهای بخش تحلیلی نیاز به معین کردن شرایط تحلیلی مد نظر پروژه را دارد و باید تمامی شرایط مرزی و دیتاشیت‌های آن را درآورد. کاربران و مهندسین طراح قبل از آغاز تحلیل استاتیکی می‌توانند Load case های مورد نظر خود را برای تحلیل استاتیکی، آماده سازی کنند . نرم افزار بعد از انجام عملگرهای Error checking و قبل از انجام عملکرد تحلیلی خود به کاربر Load case هایی را هم پیشنهاد خواهد داد.
کاربر می‌تواند Load case هایی را برای وزن سیستم، وزن سیستم لوله کشی با آب (در حالت Hydrotest) حالت کاری سیستم، در شرایط کاری در دماهای مختلف و حالت کاری سیستم تحت دما که به صورت برداری از حالت وزنی سیستم کم شده است و موارد دیگری مانند تحلیل استاتیکی زلزله و تحلیل استاتیکی شیرهای اطمینان را مورد تحلیل قرار بدهد.
بعد از انجام انواع تحلیل‌های استاتیکی توسط نرم افزار Caesar II کاربر یا مهندس پروژه می‌تواند موارد زیر را مورد مطالعه و بررسی قرار دهد:

•       مقدار نیروها
•       تنش‌ها
•       جابجایی‌ها

نرم افزار خروجی‌های این قسمت را هم به صورت گرافیک و انیمیشن و هم به صورت اعداد و ارقام در اختیار کاربر قار میدهد.

تحلیل دینامیکی با نرم افزار سزار

نرم افزار CAESAR II انواع تحلیل مختلفی را برای کاربر ارائه می‌دهد که چهار بخش مهم آن عبارت است از:

•       تحلیل طیف پاسخ‌ها (Response spectrum analysis)
•       محاسبات فرکانس طبیعی سیستم لوله‌کشی (Natural frequency calculation)
•       تحلیل وابسته به زمان (Time history analysis)
•       تحلیل هارمونیک (Harmonic analysis)

به جز تحلیل در محاسبات فرکانس طبیعی، سایر تحلیل‌های نرم افزار خودشان به شاخه‌های تحلیلی دیگری تقسیم‌‌بندی می‌شوند. که نرم افزار قادر به تحلیل سیستم لوله‌کشی تحت این شرایط است.

استفاده از نرم افزار سزار در بازار کسب و کار

پس از فرا گرفتن دوره تحلیل تنش پایپینگ در نرم افزار Caesar II، فراگیران و مهندسین حوزه تاسیسات، توانایی بررسی سیستم‌های پایپینگ در واحدهای صنعتی، تجاری و اداری و همینطور مسکونی را خواهند داشت به گونه‌ای که در هر موردی اگر ایراداتی از قبیل تنش‌های نامتعارف در پیاده‌سازی این سیستم‌ها و یا وارد شدن نیروی مضاعف از حد تسلیم لوله‌ها و اتصالات تاسیساتی را با نرم افزار مشاهده کرده و از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری کنند.
در ادامه جدولی از موقعیت‌های شغلی، درآمدها و مهارت‌های موردنیاز برای این نرم افزار آورده شده است:

جمع ‌بندی

نرم ‌افزارCaesar II  یکی از تخصصی‌ترین ابزارها برای تحلیل تنش در سیستم‌های پایپینگ است که توسط شرکت COADE توسعه داده شده. این نرم‌ افزار با پشتیبانی از استانداردهای جهانی مانند ASME B31.3 ، امکان مدل‌سازی دقیق، تحلیل استاتیکی و دینامیکی، تست فشار و بررسی عملکرد سیستم در دما و فشارهای مختلف را فراهم می‌کند.

در دوره آموزشی Caesar II، فراگیران با مفاهیم پایه تنش، ساپورت‌گذاری، مدل‌سازی، تعریف بارگذاری‌ها و تحلیل نتایج آشنا می‌شوند. این مهارت در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاه‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد و فرصت‌های شغلی متنوعی مانند مهندس پایپینگ و تحلیلگر تنش را در داخل و خارج کشور به همراه دارد. Caesar II ابزار مهمی برای طراحی ایمن و بهینه سیستم‌های لوله‌کشی است.

نویسنده: علیرضا خانی - سایه صفاییان، کارشناسی مهندسی مواد