{"id":22777,"date":"2023-10-19T03:54:52","date_gmt":"2023-10-19T01:54:52","guid":{"rendered":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2023\/10\/19\/introduzione-alla-programmazione-per-ingegneri-meccanici\/"},"modified":"2023-10-19T03:54:52","modified_gmt":"2023-10-19T01:54:52","slug":"introduzione-alla-programmazione-per-ingegneri-meccanici","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2023\/10\/19\/introduzione-alla-programmazione-per-ingegneri-meccanici\/","title":{"rendered":"Introduzione alla programmazione per ingegneri meccanici"},"content":{"rendered":"<div>\n<div style=\"margin: 5px 5% 10px 5%;\"><img loading=\"lazy\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/01_filebatch.png?resize=543%2C347&#038;ssl=1\" width=\"543\" height=\"347\" title=\"Figura 1 Contenuto del file batch (estensione .bat) per copiare i file da una cartella ad un\u2019altra. Il codice \u201crem\u201d \u00e8 un\u2019abbreviazione di remarks, ossia commento. Serve appunto per identificare quali siano i commenti nel file e quindi quali linee non devono essere lette dal \u201cprompt\u201d. \" alt=\"\" data-recalc-dims=\"1\"><\/div>\n<div>\n<p><strong>Nell\u2019ambito dell\u2019ingegneria meccanica in continua evoluzione, la programmazione sta emergendo come una competenza cruciale. I progettisti e i disegnatori devono ora padroneggiare non solo le leggi fisiche, ma anche avere delle conoscenze sempre pi\u00f9 approfondite di informatica. La progettazione sta passando dal basarsi sui prototipi reali a quelli virtuali. In questo articolo, esploreremo i concetti base per poterci avvicinarci al mondo della programmazione<\/strong><\/p>\n<p><em>di Carlo Augusto Pasquinucci<\/em><\/p>\n<p>La <strong>programmazione<\/strong> \u00e8 il processo di creazione di programmi utilizzando linguaggi specifici. Essi sono una serie di istruzioni che consentono a un processore di eseguire operazioni o compiti specifici. Ovviamente, per progettare software complessi sono necessarie conoscenze approfondite. Per fortuna, esiste anche la possibilit\u00e0 di crearne anche pi\u00f9 semplici per risolvere operazioni meno generali e pi\u00f9 specifiche. Questi vengono comunemente chiamati <strong>\u201cscript\u201d o \u201cmacro\u201d<\/strong>, a seconda se vengono eseguiti direttamente dal sistema operativo o all\u2019interno di un software.<\/p>\n<p>Essi sono composti normalmente da qualche decina di righe di istruzioni e servono per eseguire operazioni di ripetitive e di routine specifiche. Possiamo dividerli in <strong>tre macrocategorie:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Operazioni sui file (spostamento, rinomina, cancellazione, riordino, etc \u2026)<\/li>\n<li>Operazioni sui dati all\u2019interno dei file (calcoli statistici, creazione di grafici, riordino di dati, etc \u2026)<\/li>\n<li>Operazioni all\u2019interno di un software, che vengono specificamente chiamati macro.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Lo scopo \u00e8 quello di avere un \u201cassistente digitale\u201d che pu\u00f2 eseguire compiti tediosi o calcoli complessi in modo rapido e affidabile, consentendoci di concentrarci su attivit\u00e0 di progettazione pi\u00f9 creative e strategiche.<\/p>\n<figure id=\"attachment_38453\" style=\"width: 591px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i2.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/02_filePython.png?ssl=1\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-38453\" src=\"https:\/\/i2.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/02_filePython.png?resize=591%2C511&#038;ssl=1\" alt=\"\" width=\"591\" height=\"511\" srcset=\"https:\/\/i2.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/02_filePython.png?resize=591%2C511&#038;ssl=1 591w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/02_filePython-300x259.png 300w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/02_filePython-534x462.png 534w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/02_filePython-486x420.png 486w\" sizes=\"(max-width: 591px) 100vw, 591px\" data-recalc-dims=\"1\"><\/a><figcaption class=\"wp-caption-text\">Figura 2 Contenuto del file Python (estensione \u201c.py\u201d) per effettuare lo spostamento dei file presenti in una cartella in un\u2019altra. Rispetto al caso precedente, le righe di commento vengono identificate con il simbolo: \u201c#\u201d.<\/figcaption><\/figure>\n<h5><strong>Il linguaggio di programmazione<\/strong><\/h5>\n<p>Ovviamente, questi programmi devono essere scritti in un <strong>linguaggio specifico<\/strong>, con una sintassi particolare.<\/p>\n<p>In generale, sarebbe quindi meglio cominciare a studiare un singolo linguaggio di programmazione, in base a quello che sono le necessit\u00e0 e per lo scopo pi\u00f9 contingente. Passare da un linguaggio ad un altro non \u00e8 ovviamente particolarmente difficile, anche se non esistono ancora software di \u201ctraduzione\u201d capaci e robusti: bisogna quindi riscrivere tutto lo script da zero.<\/p>\n<p>I linguaggi si possono dividere in <strong>due grandi categorie<\/strong>:<\/p>\n<ul>\n<li>I linguaggi compilati (C, C++, Fortan, etc \u2026)<\/li>\n<li>I linguaggi interpretati (Java, Visual Basic, Python, etc \u2026)<\/li>\n<\/ul>\n<p>La differenza sostanziale \u00e8 che i programmi scritti con i primi devono essere appunto compilati, ossia tradotti in linguaggio macchina prima di essere eseguiti. I secondi, invece, possono essere eseguiti direttamente. Ovviamente, i software scritti con i linguaggi compilati hanno delle prestazioni migliori, ma per semplici script la differenza \u00e8 praticamente nulla. Per questo motivo, conviene inizialmente cominciare a studiare un linguaggio interpretato.<\/p>\n<figure id=\"attachment_38454\" style=\"width: 967px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i2.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/03_graficimatplotlib.png?ssl=1\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-38454\" src=\"https:\/\/i2.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/03_graficimatplotlib.png?resize=750%2C332&#038;ssl=1\" alt=\"\" width=\"750\" height=\"332\" srcset=\"https:\/\/i2.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/03_graficimatplotlib.png?resize=750%2C332&#038;ssl=1 967w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/03_graficimatplotlib-300x133.png 300w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/03_graficimatplotlib-768x340.png 768w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/03_graficimatplotlib-696x308.png 696w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/03_graficimatplotlib-949x420.png 949w\" sizes=\"(max-width: 967px) 100vw, 967px\" data-recalc-dims=\"1\"><\/a><figcaption class=\"wp-caption-text\">Figura 3 Grafico creato in Python utilizzando il modulo MatPlotLib. Come si pu\u00f2 vedere, esso pu\u00f2 creare dei grafici ben pi\u00f9 complessi di quelli in Excel<\/figcaption><\/figure>\n<h5><strong>Macro<\/strong><\/h5>\n<p>Nel caso in cui si eseguano ripetutamente le stesse attivit\u00e0 all\u2019interno di un software, \u00e8 possibile automatizzarle utilizzando una macro. Una macro \u00e8 un\u2019azione o un insieme di azioni che \u00e8 possibile eseguire per un numero illimitato di volte. Un caso classico \u00e8 l\u2019esportazione in un determinato formato di tutte le parti di un assieme. O l\u2019esportazione dei nomi e delle caratteristiche delle parti di un assieme per creare una distinta in un formato particolare. O ancora, l\u2019inserimento di parti in un assieme in determinate posizioni. Nel caso in cui si debbano effettuare tante volte queste operazioni, conviene appunto utilizzare una macro.<\/p>\n<p>In questo caso, la scelta del linguaggio da utilizzare \u00e8 obbligata. Ogni programma ha il suo linguaggio in cui vengono scritte: Visual Basic per Excel, Solidworks e Catia V5, JavaScript per Star++, Python per Paraview e alcuni moduli di Ansys.<\/p>\n<h5><strong>La creazione di una macro<\/strong><\/h5>\n<p>Per poter creare una macro, conviene sfruttare la funzione denominata normalmente: \u201cregistra marco\u201d o \u201cregistra operazioni\u201d. In questo modo, il software stesso, mentre si eseguono manualmente le varie operazioni, trascriver\u00e0 i relativi comandi in una macro che potr\u00e0 poi essere salvata e successivamente modificata e utilizzata. In questo modo, baster\u00e0 effettuare l\u2019operazione una volta e poi si potr\u00e0 lasciar lavorare il computer.<\/p>\n<p>Ovviamente, spesso questo script deve essere in parte modificato. Molto probabilmente si dovr\u00e0 includere la macro in un ciclo \u201cfor\u201d, in modo da far effettuare quelle operazioni un determinato numero di volte, pari magari al numero delle parti. In particolare, si dovr\u00e0 prestare molta attenzione ai nomi dei file e alle directory presenti. Inoltre, in alcuni casi, il programma scrive anche tutta una serie di comandi che riguardano i movimenti del mouse o impostazione di visualizzazione. Molto spesso, \u00e8 possibile eliminarli, in modo da fare girare le macro pi\u00f9 velocemente.<\/p>\n<h5><strong>File BATCH<\/strong><\/h5>\n<p>Per quanto riguarda, invece, le operazioni sui file, \u00e8 possibile utilizzare due strade diverse.<\/p>\n<p>In Windows, \u00e8 possibile utilizzare il linguaggio del \u201cPrompt dei comandi\u201d e creare dei file batch (con estensione \u201c.bat\u201d). In questi file, si possono inserire le stringhe di comando che poi vengono eseguite direttamente dal \u201ccmd\u201d. Il file \u201c.bat\u201d sottostante, per esempio, sposta tutti i file presenti in una cartella in un\u2019altra denominata \u201carchive\u201d. Questo semplice script, per esempio, pu\u00f2 essere appunto utilizzato per spostare pi\u00f9 facilmente e velocemente i file utilizzati per un progetto nel nostro archivio aziendale. \u00c8 un\u2019operazione di routine molto frequente in azienda che pu\u00f2 essere facilmente automatizzata. Per questo motivo, ha senso creare uno script apposito. Inoltre, lo spostamento tramite script \u00e8 molto pi\u00f9 veloce che col metodo classico del \u201ccopia e incolla\u201d.<\/p>\n<p>\u00c8 ovviamente poi possibile anche rinominare la cartella con il numero della commessa, il giorno dell\u2019archiviazione, etc \u2026 etc \u2026 secondo le regole aziendali, in modo completamente automatico e teoricamente esente da errori umani.<\/p>\n<p>Per fare operazioni simili, \u00e8 anche possibile utilizzare il linguaggio di programmazione \u201cPython\u201d, che funziona quasi indifferentemente sia su Linux che Windows. Nella figura sottostante \u00e8 presente lo script in Python per l\u2019archiviazione dei file.<\/p>\n<figure id=\"attachment_38455\" style=\"width: 696px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i2.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid.png?ssl=1\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-large wp-image-38455\" src=\"https:\/\/i1.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid-1024x634.png?resize=696%2C431&#038;ssl=1\" alt=\"\" width=\"696\" height=\"431\" srcset=\"https:\/\/i1.wp.com\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid-1024x634.png?resize=696%2C431&#038;ssl=1 1024w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid-300x186.png 300w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid-768x476.png 768w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid-356x220.png 356w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid-696x431.png 696w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid-678x420.png 678w, https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/files\/2023\/10\/04_githubSolid.png 1033w\" sizes=\"(max-width: 696px) 100vw, 696px\" data-recalc-dims=\"1\"><\/a><figcaption class=\"wp-caption-text\">Figura 4 Elenco di script che vengono mostrati cercando la parole chiave \u201cSolidWorks\u201d. Cercando fra i vari progetti, si possono trovare script molto utile gi\u00e0 pronti all\u2019uso o facilmente modificabili.<\/figcaption><\/figure>\n<h5><strong>Elaborazione dei dati<\/strong><\/h5>\n<p>Noi ingegneri meccanici, soprattutto se effettuiamo delle simulazioni, dobbiamo gestire sempre una gran mole di dati. Lo strumento che viene spesso utilizzato \u00e8 ovviamente <strong>Excel<\/strong>, uno dei pi\u00f9 grandi amici degli ingegneri.<\/p>\n<p>Purtroppo, questo strumento ha delle grandi limitazioni, soprattutto per quanto riguarda il numero di celle disponibili e l\u2019automatizzazione. Come abbiamo spiegato prima, in realt\u00e0, in Excel \u00e8 sempre possibile utilizzare delle macro create in VBA, ma esso non \u00e8 il linguaggio di programmazione pi\u00f9 funzionale per trattare dei dati.<\/p>\n<p>Quasi tutti noi abbiamo avuto a che fare ai tempi dell\u2019universit\u00e0 con MatLab, il software principe per le operazioni matematiche e per lavorare coi numeri. Purtroppo, esso \u00e8 un software commerciale e come tale ha una licenza con un costo non indifferente.<\/p>\n<p>Per fortuna, esiste anche la versione open-source e gratuita: \u201cPython\u201d. Esso, inoltre, \u00e8 un linguaggio di programmazione completo. All\u2019interno di esso, infatti, possono essere implementati diversi \u201cmoduli\u201d, creati direttamente e liberamente dai programmatori di tutto il mondo. La parte pi\u00f9 complicata risulta quella di trovare il modulo che sia correttamente implementato e che faccia effettivamente al caso nostro.<\/p>\n<p>Per quando riguarda l\u2019analisi dei dati, consiglio vivamente di utilizzare il modulo \u201cNumPy\u201d. Con esso, \u00e8 possibile calcolare diversi valori statistici di una gran mole di dati.<\/p>\n<p>Inoltre, Python pu\u00f2 essere utilizzato anche per creare dei grafici complessi, sia in 2D che in 3D (ma anche in 4D e 5D, utilizzando le forme e le trasparenze), ma anche creando dei grafici animati, sotto forma di video e animazioni.<\/p>\n<p>Per fortuna, da luglio, Windows ha implementato in Excel la possibilit\u00e0 di utilizzare i comandi di Python direttamente nei fogli di calcolo. Inizialmente, questa opportunit\u00e0 verr\u00e0 implementata solo in Excel 365, ma si spera che in futuro venga data indipendentemente dalla licenza. In pratica, sar\u00e0 possibile richiamare i comandi di Python direttamente nelle celle di calcolo, semplicemente digitando \u201c=PY\u201d nella cella desiderata.<\/p>\n<p>Sicuramente potr\u00e0 essere un metodo pi\u00f9 semplice per effettuare analisi dati e creare grafici, ma penso che alla fine convenga crearsi direttamente i propri script, visto la facilit\u00e0 con cui si pu\u00f2 imparare e usare Python.<\/p>\n<h5><strong>Strumenti utili<\/strong><\/h5>\n<p>Ovviamente non \u00e8 sempre semplice costruire degli script o delle macro per noi ingegneri meccanici. Per fortuna, esistono diversi strumenti che ci possono aiutare.<\/p>\n<p>\u00c8 possibile trovare diversi script gi\u00e0 completi e testati su siti di condivisione di codice, come per esempio Github (github.com). Esso \u00e8 principalmente utilizzato da sviluppatori che caricano il codice sorgente di programmi e lo rendono scaricabile e migliorabile da altre persone. Questi ultimi possono scaricare e utilizzare il codice, segnalare errori o richiedere delle modifiche e implementazioni. Basta effettuare delle ricerche per trovare centinaia di script da utilizzare o da cui partire per implementare il proprio.<\/p>\n<p>Inoltre, \u00e8 sempre possibile creare un progetto da zero e invitare altre persone a implementarlo. Questo metodo \u00e8 molto utile se lo script che si vuole creare \u00e8 piuttosto complesso, ma si ritiene che possa interessare a molti. Ovviamente, il progetto sar\u00e0 visibile a tutti, con i relativi problemi riguardanti la gestione dei segreti industriali.<\/p>\n<p>Sulla mia pagina, per esempio, (<a href=\"https:\/\/github.com\/Carlopasquinucci\">https:\/\/github.com\/Carlopasquinucci<\/a>) ci sono diversi script utili per creare o gestire i file di openFoam, liberamente consultabili e utilizzabili da chiunque.<\/p>\n<p>Un altro strumento sicuramente molto utile \u00e8 Chat-GPT, sia nella sua versione gratuita che ovviamente in quella migliorata a pagamento. \u00c8 possibile chiedere all\u2019intelligenza artificiale di scrivere un codice o una macro per noi. Essendo un prodotto generato dall\u2019intelligenza artificiale, bisogna utilizzarlo con molta cautela, soprattutto per macro in software poco diffusi. Per esperienza personale posso assicurare che spesso esso si \u201cinventa\u201d comandi non esistenti. \u00c8 comunque utile per capire quale passaggi logici utilizzare per scrivere lo script. D\u2019altro canto, bisogna spezzare una lancia a favore di Chat-GPT. I codici presenti in questo articolo sono stati scritti direttamente da chat-GPT (e ovviamente controllati e testati). Come potete vedere anche negli esempi riportati, esso crea un codice e commentandolo, rendendo sicuramente pi\u00f9 intuibile la logica sottostante.<\/p>\n<p>Per quanto riguarda, invece, la risoluzione dei problemi, vorrei segnalare l\u2019esistenza del sito \u201cStack Overflow\u201d (stackoverflow.com). Esso \u00e8 un forum in cui \u00e8 possibile effettuare delle domande e ricevere comenti e risposte da utenti, generalmente da ingegneri informatici o informatici puri, in maniera completamente gratuita. Ovviamente, \u00e8 possibile anche visualizzare le domande di altri utenti e quindi pi\u00f9 o meno facilmente trovare le risposte e capire come scrivere il nostro codice o perch\u00e9 il suo comportamento non \u00e8 quello desiderato. Conviene utilizzare questo servizio quando ci si imbatte in errori o in comportamenti anomali e quindi \u00e8 possibile circostanziare la domanda a poche righe di codice.<\/p>\n<h5><strong>Conclusione<\/strong><\/h5>\n<p>In questo articolo, abbiamo visto brevemente come noi ingegneri meccanici possiamo approcciarci al mondo della programmazione e utilizzare queste conoscenze per automatizzare il nostro lavoro e quindi essere pi\u00f9 produttivi. Ovviamente, non potremo mai essere efficienti come un programmatore esperto, ma per lo meno, possiamo comprendere le macro create dai software e gli script presenti magari su appositi siti e modificarli per far loro effettuare automaticamente delle operazioni specifiche ma ripetitive.<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/div>\n<p>L&#8217;articolo <a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/introduzione-alla-programmazione-per-ingegneri-meccanici\/\">Introduzione alla programmazione per ingegneri meccanici<\/a> sembra essere il primo su <a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/\">Il Progettista Industriale<\/a>.<\/p>\n<\/div>\n<p><a href=\"https:\/\/www.ilprogettistaindustriale.it\/introduzione-alla-programmazione-per-ingegneri-meccanici\/?utm_source=rss&#038;utm_medium=rss&#038;utm_campaign=introduzione-alla-programmazione-per-ingegneri-meccanici\">Vai alla fonte.<\/a><\/p>\n<p>Autore: Emanuela Bianchi<\/p>\n<p class=\"wpematico_credit\"><small>Powered by <a href=\"http:\/\/www.wpematico.com\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">WPeMatico<\/a><\/small><\/p>\n<p><strong>_________________________________<\/strong><\/p>\n<p><strong>CFD FEA Service SRL<\/strong> &egrave; una societ&agrave; di servizi che offre <em>consulenza<\/em> e <em>formazione<\/em> in ambito <strong>ingegneria<\/strong> e <strong>IT<\/strong>. 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