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利用学习资源及AI提升自动化程式开发效率
PyAnsys模拟工具技术教学(六)

【作者: 林鳴志】2023年09月21日 星期四

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将手动操作的复杂工程模拟过程自动化,不仅实现了设计流程的质量提升,还在效率和准确性方面达到了显着的优化。在之前的五篇专栏内容里,已经详细介绍了如何运用PyAnsys来处理模型的前置工作、设定模拟叁数,以及进行资料的後期分析和报表生成。在本文中,将重点讲解如何充分利用Ansys的学习资源, 以能更顺利地跨越模拟自动化编程的入门门槛。


掌握Python:多元化的学习途径与实践策略

学习Python的方法多种又多样,而找到最适合自己的学习方式是成功的关键。书籍通常深入剖析理论基础,协助从根本上把握程式设计精髓。相对地,网站和部落格提供特定问题的快速解答和更新最新的技巧。藉由有结构的课程,例如Python自动化入门课程,则能打造有计划的学习环境,通常涵盖多种实作练习和专案,方便於快速掌握实用技能。而影片教学则尤其适合视觉和听觉导向的学习者,能够实际观看程式码的即时演示和详解。


不论是选择何种学习途径,只要掌握了Python的基础,就可以着手进行实作练习。真实的编程经验不仅能加速对语言的掌握,还能够灵活运用在不同的应用场景上。基本的Python知识,如资料型态、基础资料结构、逻辑运算、??圈控制、字串操作、模组应用以及档案处理,都是可以在短时间内获得初步掌握的,特别是对於已具备一定数学和逻辑能力的人群,比如电子和电机工程师。仅需几天的密集学习和实践,就能过渡到更专门或更特定的领域,例如3D建模、模拟设定操作或资料分析等等。


探索PyAnsys:从基础范例到高级应用

一旦掌握了Python的基础,进一步学习专门的函式库,比如PyAnsys,就是一个顺理成章的步骤。PyAnsys在GitHub上有一个专门的范例页面,这不仅是了解各类函数运作方式的绝隹场所,也可以直观地看到这些函数在Ansys模拟环境中的实际效果。



图一 : PyAnsys开源项目页面
图一 : PyAnsys开源项目页面

使用Python的逐步执行功能,能够更加精确地了解程式码如何影响Ansys工具,这不仅能够深入了解程式码的运行逻辑,也可以实时观察其在Ansys模拟中的实际效果。如果在学习过程中遇到问题,Ansys Developer Portal上的社群论坛是解答疑惑的好去处,那里汇聚了许多专家和开发者。


一旦对於基本的自动化脚本和PyAnsys有了足够的熟悉,加入第三方库如Numpy、Scipy或Matplotlib能让脚本更加强大。这些数学和数据可视化库会大大提升在数值计算和数据分析方面的效率。例如,利用Numpy和Scipy能够执行更为复杂的数学计算和数据处理,以更精确地控制模拟叁数。而Matplotlib则能够将模拟结果更形象、更直观地展现。


更进一步来说,串联各种工具和服务能实现工程设计流程的全面自动化。可以整合布线工具、模拟工具和数值分析等,统一在一个自动化脚本中运行。这样不仅能提升效率,也确保了工作流程的一致性和可靠性。事实上,这种整合提供了无穷的可能性。依据具体需求和创造力,可以设计出多种精密和高度客制化的解决方案,进一步提升在模拟自动化和工程设计领域的专业水平。


此外,为了让更多的开发者和使用者深入了解这些技术,Ansys也在台湾推出一系列教育训练和技术推广活动,提供PyAnsys编程和应用开发的实用技巧,帮助进一步提升编程和模拟应用的专业能力。


开发者平台:一站式资源和交流中心

开发者在踏入Ansys软体应用开发领域时,往往会发现这个任务并不简单。从调用材料资料库、配置机械结构, 到设定模拟条件、产生模拟报告,每一个环节都需要熟练的编程技能。Ansys提供了开发者友善的API和专属的开发者入囗网站,还有由经验丰富的专家主导的工作坊,目的就是要简化这个复杂的过程。


Ansys Developer入囗网站是一个全方位的资源库,提供从API文件和代码范例到示范文件等一系列的开发工具。在这个平台上,开发者不仅可以找到实施各种功能所需的资源,也能更有效地学习如何使用Ansys平台进行专属开发,并进一步学习如何利用API来设计出符合客户需求的应用程式。


更为重要的是,Ansys Developer 入囗网站还有一个专门的交流论坛,开发者在此可以与Ansys的专家以及其他同行进行技术讨论和经验分享。如此的交流环境不仅能提升开发效率,也大大提高了产品质量。总之,透过这些全面而实用的资源和工具,开发者能更轻松地达成自定的开发目标。



图二 : Ansys Developer入囗网站
图二 : Ansys Developer入囗网站

AI与模拟自动化:高效、精确及前瞻性的融合

人工智慧(AI)技术,包括但不限於ChatGPT和GitHub Copilot,正在成为模拟自动化领域不可或缺的夥伴。这些AI助手的功能多元,包含即时学习指导、程式码修正、代码生成以及自动注解等,这些都极大地加速了开发过程,同时也提升程式码的品质和可维护性。


1.即时学习指导:对於初学者或非专业的开发者,AI提供即时的反??和建议,这大大缩短了学习曲线,能够更快地掌握编程和模拟工具的使用。


2.程式码修正:AI不仅能自动识别语法错误,也能改正不良的编程习惯。这不只提升了程式码的品质,还降低了後续除错的时间和成本。


3.代码生成:AI可以理解用户需求和上下文,并根据这些资讯自动生成编程片段或甚至整个程式架构,这极大地提升了开发效率。


4.自动注解:一个好的程式码应该是自解释的,但注解仍是不可或缺的。AI能够自动产生注解,清晰地解释变数、函数或复杂逻辑的用途和意义。


在模拟自动化领域,这些优势尤其显着。这里涉及大量的数据处理、复杂的数学计算以及高度定制的工作流程。结合AI和传统的脚本编程,不只能提高单一模拟任务的效率,还能全面自动化整个模拟或设计流程,从而达到前所未有的精确度和效能。


以一个实际例子来说明,笔者曾面对一个需要深入数学理论才能解决的挑战。笔者从电磁场模拟数据中提取所有网格的三维座标点和相对应的电磁场分量,并希??通过数学内??来估算特定2D平面上的电磁场分布。由於这是一个专门的数学演算法问题,网上的资源相对有限。然而,利用ChatGPT的代码生成功能,笔者仅用了一个小时便成功地解决了这一困难编程问题。



图三 : 利用ChatGPT生成的Python代码计算内??并输出2D场分布图
图三 : 利用ChatGPT生成的Python代码计算内??并输出2D场分布图

总之,AI在模拟自动化领域的应用不仅提高了开发速度和程式码质量,而且为解决高度专门和复杂问题提供了新的途径。


结语

在模拟自动化和工程科技领域,不论是Python语言、专门的函数库(例如PyAnsys),以及人工智慧技术(如ChatGPT)都发挥着关键性的作用。这些先进工具不只提升了工程师们的工作效率,也赋予他们解决专门性和复杂问题的能力。透过不断学习和实践这些领先的技术和理论,工程师能更有效地将模拟结果转化为实际应用的解决方案。


更值得期待的是,随着AI技术逐渐成熟,模拟自动化的领域将达到前所未有的新高度。这不仅将改变我们解决工程问题的方式,也将可能推动整个工程科学领域达到新的里程碑。


(本文作者林呜志为 Ansys 技术专家)


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