پیدایش نرم افزار و نفوذ آن به دنیای صنعت
بشریت همواره در تمام دوران زندگی به دنبال ابدء و یافتن روشهای جدید و كاربردی جهت آسان نمودن كارهای روزمره ی خویش بوده. در همین راستا انسان ها همواره تلاش بر آن داشتند تا با بكار گیری ابزار آلات و خلق فناوری‌های جدید به آرمان ها و رویاهای خویش دست یابند. بدیهی است كه انسانها همواره در این راه موفق ظاهر شده و خواهند شد.
یكی از پر افتخار و پر كاربرد ترین فناوری‌های خلق شده توسط بشر پدیده ای است كه كامپیوتر (رایانه) نام دارد. در عصر حاضر زندگی تمام انسان ها در اكثر نقاط دنیا با این فناوری گره خورده بطوری كه انكار و حذف آن از زندگی روز مره انسان ها امری بعید و غیر ممكن به نظر می‌رسد. در صفحات و فصل‌های بعد بیشتر به توضیح این مطلب پرداخته خواهد شد.
كامپیوتر چیست ؟
شاید جواب دادن به این سوال در نگاه اول كمی دشوار و پیچیده به نظر برسد. اما جواب دادن به آن كاملا ساده و آسان است. كامپیوتر در لغت به معنی محاسبه گر می‌باشد كه ریشه ی آن از كلمه “Compute” به معنی محاسبه كه با پسوند er به صورت یك اسم فاعلی در آمده است. اما در عمل نیز كامپیوتر (در حالت ساده) تنها یك محاسبه گر است كه فقط می‌تواند دو عمل جمع و تفریق را در زبان Binary (مبنای دو) انجام دهد. (تمامی اعمال ضرب تقسیم و… تركیب و زیر مجموعه ای از دو عمل اصلی یعنی جمع و تفریق هستند )
علوم پایه كاربردی و بكار گرفته شده در كامپیوتر
بطور كلی میتوان علوم به كار رفته در ساخت و تولید كامپیوترهای امروزی را به 3 دسته كلی تقسیم كرد:
1- ریاضیات
2- فیزیك و شیمی
3- الكترونیك و الكترو مكانیك
البته تنها این سه رشته نیستند كه در پروسه ی تولید و ساخت سخت افزار و نرم افزارها (نرم افزارهای ابتدائی) كار برد دارند. بلكه این سه علوم پایه ای هستند. بقیه تخصصها از اهمیت‌های نسبتا كمتری برخوردارند.
تعریفی ساده برای سخت افزار و نرم افزار
سخت افزار به ماهیت فیزیكی و اجزاء تشكیل دهنده ی كامپیوتر و نرم افزار به مجموعه ی داده ها و پكیج‌های (بسته ها) پردازش شده (محصول) گفته میشود.
در حقیقت سخت افزار را میتوان به اتومبیلی تشبیه كرد كه در خدمت دستورات راننده یعنی همان نرم افزار است. پس سخت افزارها تنها ماشینهای خام و بی اراده ای هستند كه نرم افزار ها به آنها جان می‌بخشند و آنها را به حركت در می‌آورند. بدیهی است كه تمامی سخت افزارها توانایی ها و كاربردهای تعریف شده و مشخصی را دارا هستند.
نرم افزار ها در واقع مجموعه ی دستور العمل‌های تعریف شده و مشخص هستند كه به منظورهای مختلف طراحی شده اند.
نفوذ نرم افزار و كامپیوتر به دنیای صنعت
در دو دهه ی گذشته دنیا شاهد رشد چشم گیر صنعت نرم افزار و نقش آفرینی این پدیده استثنائی در زندگی انسان ها بوده. نرم افزارها به واسطه توانائی ها و قدرت خود توانستند به سرعت به تمامی عرصه‌های زندگی انسان نفوذ كنند و در تمام زمینه ها تغییرات عمده و اساسی ایجاد كنند.
در این میان صنعت یكی از وابسته ترین عرصه ها به دنیای نرم افزار است كه رشد بی اندازه ی خود را در این سالها به صنعت نرم افزار مدیون است. نرم افزارها توانستند به سرعت جایگاه قدرتمندی را در دنیای صنعت پیدا كنند.
البته باید به این نكته توجه داشت كه كاربرد نرم افزار ها در صنعت محدود به صنایع خاصی نیست. بلكه امروزه تقریبا تمام صنعت گران هر كدام به طریقی به نرم افزار ها وابستگی دارند و از آنها در جهت پیش برد – ایجاد سرعت – دقت و كیفیت در صنایع استفاده می‌كنند.
البته بر طبق آمارها هنوز تعداد زیادی از واحد‌های صنعتی در دنیا وجود دارد كه هنوز نرم افزار را در برنامه كاری خود جای نداده اند و یا تمایل به ادامه كار با روشهای سنتی تر و قدیمی را دارا هستند. در قرن حاضر در كشورهای توصعه یافته بسیاری از واحد‌های صنعتی كوچك و بزرگ نرم افزار را به عنوان یك اصل پذیرفته اند و تنها درصد كمی هستند كه در مقابل آن مقاومت نموده اند.
قابل ذكر است كه متاسفانه در كشور ما این آمار نگران كننده است
برای مثال:
در سال گذشته 1384 بر طبق آمار اعلام شده توسط جامعه قالب سازان ایران 40% از واحد‌های قالب سازی اعلام ورشكستگی كرده و یا تغییر صنف داده اند.
نگاهی كوتاه به علت:
– 2/34% به دلیل شرایط نابسامان اقتصادی
– 8/5% به دلایل مختلف مانند مشكلات مالی – خستگی از صنف كاری
و تغییر شغل – مسافرت و…
نكته ی مهم اینجاست:
از این 2/34 % واحد صنعتی در حدود 7/92 % به روش سنتی و قدیمی فعالیت می‌كردند.
و در كل از تمام واحد‌های قالب سازی ایران 69% به روش سنتی و 31% به روشهای مدرن وابسته به نرم افزار فعالیت می‌كنند.
از بررسی این آمار مشخص و پیداست كه صنایع مدرن به مراتب از هر لحاظ موفق تر از صنایع سنتی و قدیمی عمل می‌كنند.
شتاب گیری رشد صنایع به كمك نرم افزارها
همان طور كه در فصل قبل نیز اشاره شد نرم افزار ها در دو دهه ی گذشته باعث رشد چشمگیر و باور نكردنی صنایع شده اند. بزرگترین علت این امر سرعت و دقت باور نكردنی پردازش اطلا عات در كامپیوتر است. همین سرعت و دقت بالا موجب شده نرم افزار ها قابلیت‌های بسیار زیادی را دارا شوند. بدون هیچ محدودیتی در حجم و زمان پردازش دستور العمل ها و اطلاعات.
تا بحال به توانایی كامپیوترهای شخصی خود فكر كردید ؟ اصولا بصورت عمومی كامپیوترهای خانگی تنها ابزاری برای تفریح – گوش دادن به موسیقی- بازیهای سرگرم كننده – اینترنت و… هستند. متاسفانه عموما از این وسیله استفاده كاربردی نمی شود و از قابلیت ها و توانایی‌های آن استفاده نمی شود.
اگر شما یك دستگاه كامپیوتر شخصی باپردازشگر دو هسته ای پنتیوم 4 (نام تجاری) ساخت شركت Intel با فركانس 3/6Ghz و فركانس Bus 800Mhz را در منزل دارا هستید و از آن به عنوان یك ابزار MultiMedia استفاده می‌كنید حتما تعجب خواهید كرد كه بدانید پردازشگر كامپیوتر شما قادر است تمام محاسباتی را كه روزانه 200 حسابدار انجام می‌دهند تنها در2/1 ثانیه انجام دهد. احتمال بروز خطا در پردازش و محاسبه در CPU كامپیوتر شما +0% است و در محاسبات 200 حسابدار ؟؟؟!!!!
در سالهای گذشته نرم افزارهای صنعتی یكی پس از دیگری به بازار داغ صنعت وارد شدند كه هر یك از قابلیت ها و كار برد‌های مختلفی برخوردار هستند. حضور این نرم افزار ها بطور معجزه آسایی به صنایع سرعت بخشید و بطور چشمگیری باعث پیشرفت-كیفیت و ایجاد دقت در خدمات و یا محصولات صنعتی شد.
نرم افزار ها به كمك ماشین آلات و روبات‌های خود رنگ دیگری به صنعت بخشیدند و از درون باعث پیشرفت صنایع شدند. به طوری كه امروزه نرم افزارها خود نرم افزارهای جدیدتری می‌سازند روبات ها به كمك نرم افزار ها روبات هایی با توانایی‌های بیشتر و پیشرفته تر را تولید می‌كنند.
تا این لحظه میتوان علل رشد صنعت به وسیله نرم افزار ها را به دو دسته تقسیم كرد:
1- افزایش سرعت در فرآیندهای صنعتی
2- افزایش دقت و كاهش ضریب خطا
به یك مثال از یكی از پدیده‌های نرم افزار توجه كنید:
CNC Machines and an Industry Revolution
ماشینهای كنترل عددی توسط كامپیوتر و انقلابی صنعتی
یكی از پدیده‌های وابسته به نرم افزار كه سرعت رشد صنعت را 100 ها برابر كرد و حدودا از سال 1985 به بعد در اختیار صنعت جهان قرار گرفت ماشین آلاتی بودند كه CNC (Computer Numerical Control) یا كنترل عددی به وسیله كامپیوتر نام داشتند. این خانواده از ماشین آلات روبات هایی بودند كه از روشهای مختلف قادر به ساخت و تولید انواع قطعات – صنعتی و… با دقتی بسیار بالا در حدود 001/0 میلی متر بودند و امروزه نیز در سراسر جهان كاربردهای بسیار زیادی دارند.
در این نوع ماشین آلات قطعه توسط نرم افزار كاملا به صورت سه بعدی طراحی و سپس مختصات آن برای روبات تعریف میشود. در نهایت محصول با سرعت باور نكردنی توسط روبات ساخته میشود. این خانواده از روبات ها توانستند پیشرفت بسیار چشمگیری را به دنیای صنعتی ببخشند.
سرعت این دسته از ماشین آلات به واسطه استفاده از نرم افزار بصورت میانگین 500 برابر بیشتر از از روشهای سنتی است. دقت حاصل در محصولات نیز در صطوح آیرودینامیك 350 برابر دقیق تر از روش های سنتی تخمین زده میشود.
اما دنیای دیجیتال نرم افزاری پیامدهای دیگری را نیز به همراه خود داشته است. یكی از مهمترین این پیامدها كاهش هزینه ها در تولید است كه از اهمیت بسیار زیادی در بازار رقابت برخوردار است.
از برخی علل كاهش هزینه ها میتوان به نكات زیر اشاره كرد:
1- تولید بیشتر در زمان كمتر + كیفیت (فصل 3)
2- استفاده از نرم افزارها – روبات ها و ماشین آلات به جای نیروی انسانی (فصل 3)
3- كم شدن خطا و اشتباهات (فصل 3)
4- از بین رفتن روشهای آزمون و خطا و جایگزینی شبیه سازی (فصل 4)
5- استفاده از روشهای تجاری و بازرگانی مدرن نرم افزاری (تجارت الكترونیك) و فروش مستقیم محصولات.
همانطور كه درنكته ی شماره 5 ذكر شد یكی از مهمترین عوامل كاهش هزینه ها استفاده از الگو‌های تجاری و بازرگانی مدرن یعنی همان تجارت الكترونیك (E-Commerce) است. در چند سال گذشته با عمومی شدن پدیده اینترنت و شكل گیری تجارت الكترونیك و ایجاد سیستم‌های ایمن مالی و اعتبارات الكترونیكی برای تولید كنندگان و صاحبین صنایع این امكان را فراهم شده تا با كمترین هزینه و بیشترین قابلیت خدمات و محصولات خود را در ویترین‌های الكترونیكی خود به معرض نمایش در بیاورند.
لازم به ذكر است كه فروشگاه ها و پایگاه‌های الكترونیكی محدود به زمان و مكان نیستند. این امر به این معنی است كه در الگو‌های تجاری سنتی صاحبین صنایع برای به نمایش گذاشتن كالا ها و خدمات خود مجبور بودند تا هزینه‌های بسیار زیادی پرداخت كنند(خرید ملك و یا املاك – دفاتر نمایندگی – هزینه ی پرسونل- مالیات و…).
در عصر حاضر تجارت الكترونیك به شما این امكان را می‌دهد تا در هر ساعتی از شبانه روز به هر كجای دنیا كه می‌خواهید سفر كنید و از محصولات و یا خدمات بازدید كنید. و در صورت تمایل از آنها استفاده كنید. همه ی این پروسه تنها دقایقی بیش به طول نمی انجامد.
همچنین تجارت الكترونیك به صنعت گران امكان داده تا خود به صورت مستقیم با مصرف كنندگان ارتباط داشته باشند و در نهایت دست دلال ها و واسطه‌های تجاری و تبلیغاتی كوتاه شده و این باعث رشد تولید كننده میشود چرا كه می‌تواند محصول خود را به دور از هزینه‌های اضافه (واسطه‌های تجاری و تبلیغاتی) به دست مصرف كننده برساند.
یكی دیگر از فواید تجارت الكترونیك از بین رفتن مرزها و جهانی شدن صنایع می‌باشد كه این امر خود نیز باعث رونق اقتصادی و در نهایت رشد صنایع میشود.
پس میتوان فواید تجارت الكترونیك را بطور كلی اینگونه جمع بندی نمود:
1- كاهش هزینه ها و افزایش قابلیت ها
2-كوتاه شدن دست واسطه‌های تجاری (دلالها) و تبلیغاتی
3- از بین رفتن مرزها و جهانی شدن صنایع
4- ایجاد رقابت و افزایش كیفیت
در هزاره ی سوم میلادی میتوان به جرأت گفت كه تمام صنایعی كه به روشهای سنتی فعالیت می‌كنند رو به نابودی هستند. چرا كه قدرت نمائی نرم افزار ها دیگر جایی برای تردید باقی نگذاشته. یك نرم افزار به تنهائی به جای صدها انسان كاراِِئی دارد و می‌تواند هزاران برابر سریع تر و دقیق تر از انسان عمل كند.
پس میتوان نتیجه گرفت كه تمامی واحد‌های كوچك و بزرگ صنعتی ضرورت دارند تا خیلی سریع و مطمئن به دنیای دیجیتال وارد شوند و تا آنجائی كه امكان دارد در تمامی فرآیندها از نرم افزارها استفاده كنند. مقاومت در مقابل نرم افزارها امری غیر ممكن و بدون توجیح است.
سرعت و دقت مداری نرم افزارها
همان طور كه در فصل قبل نیز اشاره شد نرم افزارها خصوصیاتی دارند كه آنها را متمایز می‌سازد. از جمله این خصوصیات میتوان به دو نكته زیراشاره نمود:
1- سرعت در پردازش اطلاعات و داده ها
2- دقت در محاسبات و خروجی ها
3- كم حجم بودن اطلاعات از جهت ابعاد
4- سرعت دسترسی به حافظه ها و اطلاعات
5- جابجائی اطلاعات
6- شبكه‌های كامپیوتری – اینترنت
سرعت در پردازش اطلاعات و داده ها
در فصل قبل مثالی در همین رابطه قید شد كه گویای سرعت پردازش اطلاعات در یك كامپیوتر شخصی بود. البته نرم افزار ها در رابطه با سرعت پردازش اطلاعات نقش زیادی را ایفا نمی كنند. در واقع این سخت افزار ها هستند كه در سرعت پردازش اطلاعات تعیین كننده هستند و نرم افزارها تابع توانایی ماشینهای خود (سخت افزارها) هستند.
در اولین كامپیوتر ها سرعت پردازش اطلاعات بسیار كم بود. چرا كه كامپیوترهای اولیه بیشتر شبیه به یك ماشین مكانیكی بودند تا دستگاهی الكترونیك.
عوامل تأثیر گذار در سرعت پردازش اطلاعات بطور كاملا خلاصه:
1- فركانس‌های پردازشگر اصلی
2- فركانس‌های پردازشگر‌های جانبی
3- فركانس- پهنای باند اطلاعاتی و میزان حافظه با دسترسی قالبلیت تصادفی
4- فركانس و پهنای باند اطلاعاتی مربوط به منابع دخیره اطلاعات
5- فركانس و میزان حافظه ی انبار (برگشتی) پردازشگرها
6- هماهنگی تمام سخت افزارها از لحاظ سرعت
اما در این میان خود نرم افزار ها هم در بالا رفتن سرعت پردازش اطلاعات بی تأثیر نیستند. شركتهای بزرگ تولید و ساخت برنامه‌های كامپیوتری امروزه به شدت تلاش می‌كنند تا با تغییرات اساسی در الگوریتم‌های نرم افزارهای خود بازده را از لحاظ سرعت بالا و بالا تر ببرند و در این راستا به موفقیت‌های چشمگیری دست پیدا كردند.
برای مثال در مقایسه دو نوع فرمت FAT32 , NTFS كه روشهای مختلف نرم افزاری برای شكل دهی به دیسك سخت “Hard Disk” هستند میتوان به این نكته دست یافت. چرا كه سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات در فرمت NTFS حدودا به میزان دو برابر افزایش یافته.
حال امروزه سرعت نرم افزار ها تا حدی بالا رفته كه میتوان به كمك آنها اعمال شگفت آوری را انجام داد. امروزه شما به كمك نرم افزارها قادر هستید تا تنها با صرف چند دهم ثانیه از وقت خود مساحت – حجم – و یا محیط پیچیده ترین اشكال و قطعات را از لحاظ هندسی بررسی كنید. كار خانه‌های اتومبیل سازی قبل از اینكه حتی یكی از قطعات محصول جدید خود را بسازند در دنیای دیجیتال سوار خودروی جدید دیجیتالی می‌شوند.
در صنعت چاپ دیگر نیاز به حروف چینی و دستگاه‌های چند ده تنی نیست. بلكه به جای چیدن تمام حروف یك كتاب تنها لازم است یك دستور پرینت (چاپ) به كامپیوتر متصل به چاپگر‌های خود بدهند و تعداد دلخواه را وارد كنند. به جای دستگاه‌های چاپ چند تنی چاپگر‌های چند كیلوئی به میان آمدند كه هیچ محدودیتی دار چاپ و كیفیت ندارند.
در صنعت فیلم سازی برای ساخت یك صحنه جنجالی جنگی كه 200 هزار نفر در آن با هم میجنگند نیازی به 200 هزار نفر بازیگر نیست. چرا كه نرم افزار زحمت اینكار را می‌كشد و 20 بازیگر را به 200000 بازیگر تبدیل می‌كند.
مهندسان مكانیك برای ترسیم و طراحی قطعات دیگر نیازی به كاغذ – قلم – صرف ماه ها وقت – آزمون و خطاهای متعدد و… ندارند. چرا كه نرم افزار به آنها این امكان را می‌دهد تا با صرف تنها چند دقیقه وقت قطعه مورد نظر را به صورت 3 بعدی طراحی و با یك دستور (پرینت سه بعدی 3D Part Printer) قطعه را در دست بگیرند.
یا افرادی كه در بورسهای جهانی نفت – طلا و… مشغول به فعالیت هستند دیگر جای نگرانی ندارند ! چرا كه نرم افزار ها تنها با اتصال به اینترنت و بررسی شرایط بازار به آنها از گران شدن و یا ارزان شدن سهام خود خبر می‌دهند.
نرم افزار ها حتی صنایع دستی را نیز تنها نگذاشته اند. امروزه قالی بافان – خیاط ها و… هم می‌توانند از نرم افزار ها جهت پیشبرد و سرعت بخشیدن به فعالیت‌های خود استفاده كنند. ماشینها و روبات‌های بافنده فرش و لباس و حتی ماشینهای گلدوزی كه با نرم افزار ها كنترل می‌شوند می‌توانند روزانه هزاران برابر یك انسان محصول تولید كنند و 1000 برابر دقت و كیفیت بالا تری داشته باشند.
از قابلیت‌های نرم افزار و سرعتی كه به تمام فرآیندهای زندگی می‌بخشد هر چه قدر كه توصیف شود باز هم كم است.
دقت در محاسبات و خروجی ها
یكی دیگر از خصوصیات نرم افزار ها دقت فوق الاده آنها در محاسبات است. نرم افزارها به ندرت خطا می‌كنند. اشتباهات نرم افزاری در حدی است كه تقریبا میتوان از آنها چشم پوشی كرد یعنی میتوان گفت كه +0% احتمال دارد كه نرم افزار نیز اشتباه كند. البته ناگفته نماند كه خطاهای نرم افزار ها عموما به علت اشتباهاتی در ساختار و پیكره خود آنهاست. یعنی در الگوریتم و برنامه نویسی آنها ایراد هایی وجود دارد كه تمامی برنامه نویسان و شركتهای بزرگ همواره در رفع این ایراد ها در نسخه‌های بعدی نرم افزارهای خود تلاش می‌كنند.
اما كاربرد و توانائی‌های نرم افزار ها به قدری وسیع و گسترده است كه با وجود تمام ایرادهایی كه در پیكره آنها ممكن است یافت شود هیچ جای حرفی برای هیچ كس باقی نمی گذارد.
كم حجم بودن اطلاعات از جهت ابعاد
یكی دیگر از مزایایی كه نرم افزار به ما ارائه می‌كند حجم بسیار پائین اطلاعات ثبت شده از نظر ابعاد و اندازه است. برای مثال فكر می‌كنید برای ثبت كردن تمامی اطلاعات مربوط به مردم ایران (نام و مشخصات – عكس – اثر انگشت – آدرس و…) بر روی كاغذ نیاز به چند صد تن كاغذ دارید ؟ برای انبار كردن و طبقه بندی كردن آنها چطور ؟ نیاز به چه مقدار فضا دارید ؟؟؟؟!!!!!
حال فكر می‌كنید برای ثبت همین اطلا عات بر روی كامپیوتر نیاز به چه مقدار فضا دارید ؟ جواب این سوال كاملا آسان است. یك دیسك سخت 500 گرمی می‌تواند این امكان را برای شما فراهم سازد تا شما تمامی مشخصات مردم ایران را درون جیب خود بگذارید و به هرجا كه می‌خواهید سفر كنید !!!
در این میان نرم افزارهای Compressor (فشرده ساز) نقش بسیار مهمی را ایفا می‌كنند. چرا كه آنها با استفاده از روشهای زیادی قادرند اطلاعات را تا چندین برابر فشرده سازند.
سرعت دسترسی به حافظه و اطلاعات
دنیای دیجیتال برای ما این امكان را فراهم می‌سازد تا بدون اتلاف زمان در میان انبوهی از اطلاعات بتوانیم به اطلاعات دلخواه خود دسترسی پیدا كنیم. دیگر برای خرید و یا مطالعه كردن یك كتاب نیاز نیست كه تمام وقت خود را صرف سر زدن به كتاب فروشیها و كتاب خانه ها كنیم. بلكه كافیست تا با صرف چند دقیقه تنها با وارد كردن نام كتاب در یكی از سایتهای جستجو آن را دانلود كرده و از آن استفاده كنید.
پلیس ها دیگر برای پیدا كردن مشخصات صاحب یك اتومبیل نیاز نیست تا بین میلیونها برگه به دنبال چند ورق كاغذ جستجو كنند. بلكه كافیست تا فقط شماره پلاك اتومبیل را در یكی از كامپیوترهای متصل به شبكه وارد نموده و سپس به اطلاعات مورد نظر دسترسی پیدا كنند.
جابجائی اطلاعات
یكی دیگر از مزایای نرم افزار ها جابجایی ساده اطلاعات است. امروزه به كمك استفاده از فناوری‌های روز دنیا انسانها قادر هستند تا حجم‌های زیادی از اطلاعات را به سادگی در شكلهای مختلف (انواع دیسكهای سخت – انواع حافظه‌های جانبی مانند Cool Diskes – Flash Memories) ثبت و از هر نقطه‌ای به نقطه دیگر جابجا كنند. بدون آنكه خطائی در ساختار اطلاعات حاصل شود.
شبكه‌های كامپیوتری – اینترنت
یكی دیگر از روشهای جابجائی اطلاعات انواع شبكه‌های كامپیوتری هستند. شبكه كامپیوتری به مجموعه ای از كامپیوتر ها گفته میشود كه از طریق سخت افزارهای I/O (ورودی و خروجی) به كمك ماهواره ها – كابل ها – تلفن و… قادر هستند تبادل اطلاعات كنند.
این روش مزیت‌های بسیار زیادی نسبت به روشهای دیگر جابجائی اطلاعات دارد. از جمله مهمترین این مزیت ها دارا نبودن هیچ محدودیتی در حجم و مسافت اطلاعات است كه فواید بسیار زیادی را در پی دارد.
یكی از پر كاربرد ترین شبكه‌های جهانی شبكه اینترنت است كه تقریبا همه با آن آشنائی دارند. این شبكه جهانی و توصیف ناپذیر كه میلیونها كامپیوتر را هم زمان به هم متصل می‌سازد در زندگی روز مره انسانها – صنعت – تجارت – پزشكی و… كاربرد دارد.
تقریبا میتوان گفت كه اینترنت به تمامی نقاط این كره خاكی نفوذ كرده و با سرعت هرچه تمام تر دنیا را در خود حل می‌كند.
– امروزه دانشگاه‌های زیادی از طریق اینترنت با دانش جویان خود ارتباط دارند
– پزشكان به كمك روبات ها از دور ترین نقاط به كمك شبكه اینترنت دست به عمل جراحی می‌زنند.
– صنعتگران و تاجران به كمك اینترنت دست به تجارت می‌زنند.
– اخبارها و اطلاعات از طریق این شبكه به تمام جهان ارسال میشود.
– میلیونها انسان از این طریق با دوستان و آشنایان خود ارتباط دارند.
و هزاران هزار مزیت و كاربرد دیگر.
پیدایش نرم افزارهای شبیه ساز و تحولی عظیم
از پدیده‌های باور نكردنی دنیای دیجیتال نرم افزار ها میتوان به نرم افزارهای شبیه سازی “Simulation Softwares” اشاره كرد. این دسته از نرم افزارها حدودا از از سال 1993 وارد بازار نرم افزار ها شدند و از سال 2000 بشدت رشد كردند و در معرض استفاده‌های عمومی قرار گرفتند.
شبیه سازی نرم افزاری چیست ؟
شبیه سازی نرم افزاری به معنی بررسی اتفاقات در فرآیندهای فیزیكی و حقیقی در دنیای نرم افزار است. در این روش كاربر اطلاعاتی را در باره ی فرآیند مورد نظر به نرم افزار وارد نموده و سپس آنچه را كه در واقعیت اتفاق مشاهده می‌كند. برای درك بیشتر این موضوع بهتر است از یك مثال استفاده كنیم.
مثال:
تصور كنید كه شما قصد طراحی و ساخت یك هواپیمای كوچك را دارید. حال می‌خواهید اطلاعاتی در باره ی مقاومت بال ها ی هواپیمای خود به دست آورید !!!
خوب چه راهی به نظر شما می‌رسد ؟ بله ساده ترین جواب همین است. در قدیم نیز همه دانشمندان و مهندسان نیز از همین روش ها استفاده می‌كردند. آنها قادر بودند تا حدودی از حدس و گمان و تا حدودی هم از محاسبات به نتیجه هایی دست یابند. البته به غیر این از نقش آزمایشگاه ها و روشهای آزمون و خطا نیز نمی توان چشم پوشی كرد.
این روش ها هزینه‌های فوق الاده زیادی را در پی داشته و دارد. همچنین زمان بسیار زیادی به طول می‌انجامد تا شما بخواهید هواپیما‌های آزمایشی متعددی را بسازید و بارها و بارها عكس العمل بال هواپیمای خود را در مقابل نیروهای وارده بسنجید. همچنین در صورت بروز هر گونه خطا در محاسبات و آزمایشها ممكن است فاجعه‌های جبران ناپذیری روی دهد. آیا روش بهتری هم وجود دارد ؟
جواب مثبت است. امروزه نرم افزارهای شبیه سازی به شما این امكان را می‌دهند تا هواپیمای خود را طراحی كرده و بار ها و بارها آن را در آسمان مجازی دیجیتالی به پرواز در آورید. تمام نیروهای وارده و تنش ها را بررسی كنید و به آسانی ایراد‌های مدل آزمایشی خود را رفع و تصحیح كنید. علاوه بر آن برخی از این نرم افزار ها راه حل هایی برای رفع ایراد و حل مشكل نیز ارائه می‌كنند !!!!
نرم افزارهای شبیه سازی از لحاظ صنعت گران یك معجزه بشمار می‌آیند. معجزه ای كه خالق آن خود انسان ها هستند. این نرم افزارها هزینه ها را تا هزاران برابر كاهش می‌دهند و از اتلاف زمان بطور باور نكردنی جلوگیری می‌كنند. بسیاری از محاسباتی كه در حالت معمولی ماه ها و شاید هم سالها به زمان نیاز داشت توسط این نرم افزار ها تنها در طی چند دقیقه انجام میشود.
شبیه ساز ها در واقع همان تعاریف و فرمول‌های ریاضیات – فیزیك – شیمی – الكترونیك و… را در الگوریتم خود جای داده اند. اما بواسطه سرعت پردازش فوق الاده اطلاعات در كامپیوتر و عدم وجود خطا از سرعت و دقت بسیار بالایی برخوردار هستند.
همچنین نرم افزارهای شبیه سازی قادر به محاسبه و پیش بینی فرآیندهای بسیار پیچیده هستند. فرآیند هایی كه انسان شاید هرگز خود به تنهایی قادر به محاسبه آن نباشد.
نرم افزارهای شبیه سازی در صنایع مختلفی كاربرد دارند. به برخی از این صنایع اشاره می‌كنیم كه شبیه ساز ها در آنها كاربردهای بسیار وسیع و گسترده ای را دارا هستند.
1- مهندسی مكانیك
– صنایع خودرو سازی و تمامی زیر مجموعه ها
– صنایع قطعه سازی
– صنایع ماشین سازی (ماشین آلات صنعتی )
– صنایع پتروشیمی (بخش محاسبات ترمودینامیكی و… )
– صنایع قالب سازی ریخته گری
– صنایع هوا فضا و…
2- مهندسی عمران و معماری
– ساختمان سازی
– پل سازی
– تونل‌های زیر زمینی
– محاسبات سازه و مقاومت مصالح
– شهر سازی (شبیه سازی شهر و پیش بینی ترافیك و… )
– دكوراسیون داخلی و…
3- مهندسی برق والكترونیك
– مدار‌های الكترونیكی
– پوشش فركانسی و القاء مغناطیسی
– برقهای صنعتی
– چیپ‌های دیجیتال و آنالوگ
– صنایع الكترومكانیكی و…
4- صنایع گرافیك
– صنایع چاپ و گرافیك
– سینما و فیلم سازی و…
در تمامی این صنایع نرم افزارهای شبیه سازی جایگاه‌های بسیار مستحكم را پیدا كرده اند. در فصل هشتم به معرفی برخی از این نرم افزارها و توضیحاتی در باره كاربرد و توانایی آنها پرداخته خواهد شد.
بسیاری از دانشمندان و تحلیل گران علت رشد بی حد صنایع را در 10 سال گذشته پیدایش نرم افزارهای مهندسی CAE می‌دانند.
( Computer Aided Engineering – abbreviation of C A E)
(مهندسی به وسیله كامپیوتر)
به تصاویری از یك پروژه ی عملی و حقیقی اجرا شده توسط گروه صنعتی پارسیان در سال 1383 توجه كنید:
قطعه زیر توسط یكی از نرم افزارهای مهندسی طراحی و شبیه سازی شده است.
نام طراح: آ.امامی
نام نرم افزار: Solid Works
جنس قطعه: پلی اتیلن – از خانواده ی مواد پلیمری (پلاستیك) P.E
وزن قطعه: 62/57 گرم (شبیه سازی شده)
حجم درون قطعه: 350 سی سی = 35/0 لیتر (شبیه سازی شده)
طراحی قالب مربوط به قطعه فوق (شبیه سازی شده):
– جنس: فولاد آلیاژی VCN-150 BOHLER Standard
– وزن: 79/25 كیلو گرم (شبیه سازی شده)
– دمای آلیاژی: 579 درجه سانتی گراد
– ظرفیت تولید: 4 قطعه در دقیقه (شبیه سازی شده)
– دمای قالب در هنگام تولید قطعه: 121+ درجه سانتی گراد (شبیه سازی شده)
و اما نكته ی مهم اینجاست !!!
به نظر شما از لحظه شروع طراحی پروژه فوق تا اتمام آن چه مقدار زمان صرف شده ؟ (قطعه اصلی- قالب و قطعات جانبی محاسبه اطلاعات و شبیه سازی وزن حجم – ظرفیت تولید و…)
جواب بسیار جالب است. تنها دو ساعت و چهل و پنج دقیقه !!! یعنی از زمانی كه قطعه در ذهن طراح بوده تا زمانی كه تمام مشخصات آن مانند نمای سه بعدی – وزن و حجم و… محاسبه شده و طرح نهایی تمام و كمال به واحد تولید انتقال یافته !
جالب تر آنكه بدانید ساخت پروژه فوق به كمك ماشینهای CNC تنها 36 ساعت به طول انجامید. طراحی – محاسبه و ساخت این قطعه از طریق روشهای قدیمی در حدود 7 ماه تا یك سال به زمان نیاز دارد.
نگاهی به تصاویری بدون شرح شبیه سازی شده:
نرم افزار ها بجای انسان ها
با مطالعه چهار فصل گذشته به سادگی میتوان دریافت كه نرم افزار ها به سرعت روزانه در حال پیشرفت و تعداد آنها در حال افزایش است. امروزه در سال 2006 میلادی در هر روز بیش از 2000 نرم افزار كوچك و بزرگ به بازار داغ نرم افزار ها وارد می‌شوند كه هر كدام به طریقی تلاش برای كاهش حجم فعالیت انسانی دارند.
در هزاره سوم میلادی نرم افزار ها بگونه ای به تمام فرآیندهای زندگی نفوذ كرده اند كه تمامی انسان ها به آنها وابسته شدند و زین پس نیز وابسته تر خواهند شد. البته نرم افزارها فقط درون كامپیوتر شخصی شما وجود ندارند. اكثریت لوازم الكترونیكی مانند موبایل- ضبط پخش – ماشین لباس شوئی – تلویزیون – اتومبیل – ساعت مچی و صدها ابزار و وسیله دیگر از این فن آوری بهره می‌گیرند.
در سالهای گذشته درصد بسیار زیادی از مردم سراسر دنیا به واسطه ایفای نقش نرم افزار ها اجبارا از كار بی كار شده اند و یا درآمد آنها بطور چشم گیری كاهش پیدا كرده. این افراد عموما افرادی هستند كه نتوانسته اند خود را با دنیای دیجیتال هماهنگ كنند و دانش خود را به روز سازند.
از همین رو سازمان بین الملل در سال 1995 اعلام كرد تمامی افرادی كه از سال 2000 به بعد از كامپیوتر و نرم افزارها اطلاعاتی نداشته باشند از لحاظ جامعه جهانی بی سواد محسوب می‌شوند.
اگر دنیای دیجیتال با همین سرعت پیش رفت كند تا چند سال آینده تمام دنیا را فتح خواهد كرد و مطمئنان انسان هایی كه از این فناوری بی بهره هستند مشكلات بسیار دشواری را در پیش خواهند داشت.
– امروزه میتوان به جرأت گفت كه نرم افزار ها در هر صنفی نفوذ كردند و كارائی دارند. حتی سوپر ماركت ها نیز می‌توانند به كمك یك نرم افزار حسابرسی و انبار داری تغییرات اساسی در كار خود ایجاد نمایند.
– در این میان آرایشگاه ها نیز از این فن آوری بی بهره نخواهند بود. چرا كه می‌توانند به كمك نرم افزارهای شبیه سازی چهره شخص را بعد از اصلاح سر و… به مشتری ارائه كنند.
– اساتید نیز می‌توانند برای تدریس و بازده ای بهتر از انواع نرم افزارهای معرفی پروژه – شبیه ساز و… استفاده كنند.
– نرم افزارها حتی به كمك موسیقی دان ها و آهنگ ساز ها نیز آمده اند. چرا كه دیگر نیازی به یك گروه اركسراسیون 100 نفره نیست. نرم افزارهای آهنگ سازی در كوتاه ترین زمان به جای 100 نوازنده می‌نوازند.
– در كارخانه شكلات سازی برای جدا سازی انواع شكلات‌های در هم و متفاوت نیازی به چشم انسان و نیروی انسانی نیست. چرا كه نرم افزارهای كنترل كیفی با بررسی دائمی خط تولید و تشخیص نوع كالا (از طریق رنگ – ابعاد – تركیبات شیمیایی و…) به روبات دستور می‌دهد تا زحمت جدا سازی كالا ها را بكشد. مطمأنا روبات ها صد برابر این كار را سریع تر و دقیق تر از انسان انجام می‌دهند.
علل جایگزین شدن نرم افزار ها به جای انسان ها:
1- كاهش هزینه‌های دست مزد كارگر و پرسنل
2- بالا بودن سرعت نرم افزار نسبت به سرعت عمل كرد نیروی انسانی.
3- بالا بودن دقت نرم افزار نسبت به دقت نیروی انسانی.
4- خستگی ناپذیر بودن نرم افزار ها و یا روباتها
5- توانائی‌های نرم افزار بیش از توانایی انسان است.