مهندسی معکوس

[millan 1272]

مهندسی معکوس

 

مهندسی معکوس چیست ؟

 

بی‌شک شناخت محصول و درک عوامل موثر در مشخصه‌های آن ، اولین پیش‌نیاز بهبود کیفیت و نوآوری است که لازمه آن درک مهندسی از مبانی عملکردی قطعه است .

فرایند بازخوانی یک بخش‎‎‎‏ ، زیر مجموعه یا کالا بدون کمک طرحها و اسناد و مدلهای کامپیوتری آنان را مهندسی معکوس می‌نامیم . مهندسی معکوس برای بازیابی و تشخیص اجزای متشکله یک محصول ، بویژه در صورت عدم دسترسی به طراحی اولیه کاربرد داشته و برای نگهداری ، گسترش و توسعه امکانات موجود و مهندسی مجدد مورداستفاده قرار می‌گیرد .

 

این روش ، روش پذیرفته‌شده‌ای برای کشورهای در حال توسعه بشمار می‌رود . در این فرایند ابتدا میزان کمبود اطلاعات فنی برای پشتیبانی از تولید یک محصول معین می‌شود ؛ سپس با انجام یک کار تیمی منسجم ، متشکل از متخصصان و محققان رشته‌های مختلف علوم پایه به همراه مدیریت و سازماندهی مناسب تشکیلات تحقیقاتی و توسعه‌ای (R&D) سعی می‌شود مدارک و نقشه‌های خاص طراحی محصول به دست آید ؛ با درنظر گرفتن مشخصات ، هدف و شرایط طراحی محصول ، استانداردهای ملی و رایج و همچنین پوشش دادن نقاط مجهول و ناشناخته سعی می‌شود مراحل نمونه‌سازی و نیمه‌صنعتی و در صورت لزوم ساخت و تولید محصول ، انجام گردد .

 

برای مثال هنگامیکه یک خودرو به بازار می‏آید رقیبان آن شرکت تولیدی ، مدلی از خودرو را تهیه کرده و آن را جداسازی میکنند (Disassembling) تا طرز کار و چگونگی ساخت آن را ببینند و از تکنیکهای آن در تولیدات خود استفاده کنند ؛ یا در مهندسی راه و ساختمان از طرح پلها و ساختمانهای قدیمی که هنوز پابرجا باقی مانده‏اند کپی گرفته می‌شود و در مورد چگونگی ساخت آنها ، مواد اولیه استفاده شده و علل سالم ماندن آن تحقیق می‌شود تا در طرحهای خود برای استحکام بیشتر استفاده کنند .

 

در بعضی موارد طراحان ، شکلی از ایده‏هایشان را با استفاده از گچ ، سفال و ... نشان می‌دهند (ساخت ماکت) که نیازی به اندازه‏گیری دقیق ندارد ؛ این در حالیست که مدل کامپیوتری (CAD) نیاز به اندازه‏گیری دقیق قسمتهای مختلف دارد و تا زمانی که این اندازه‏ها دقیق نباشند وارد کردن آن در CAD بسیار دشوار و حتی ناممکن است ؛ زیرا هیچ تضمینی وجود ندارد که مدل ارائه شده در CAD و مدلهای ساخته شده بعدی با مدل اولیه مطابقت داشته باشند . مهندسی معکوس راه حلی برای این مشکل دارد :

 

از نطر مهندسی معکوس در این حالت مدل فیزیکی یک منبع اطلاعاتی مناسب برای مدل CAD است . در این حالت با استفاده از ابعاد سه‌بعدی و اسکنرهای لیزری و سطح‏نگارها با در نظر گرفتن ابعاد فیزیکی‌ ، جنس ماده تشکیل دهنده و دیگر جنبه‏ها یک مدل و الگوی پارامتری بدست می‏آید ؛ سپس این مدل به CAD فرستاده می‌شود و تغییرات نهایی روی آن انجام می‌شود و سپس به دستگاه‏های برش و تولید (CAM) فرستاده می‌شود که CAM این قسمت فیزیکی را تولید می‌نماید .

 

پس می‌توان گفت که مهندسی معکوس با کالا آغاز می‌شود و به فرایند طراحی می‌رسد و این دقیقا مخالف مسیر روش تولید (Product Definition Statement = PDS) است و به همین علت آن را مهندسی معکوس نامیده‏اند . به وسیله این روش بیشترین اطلاعات ممکن درباره‏ ایده‏های مختلف طراحی که برای تولید یک کالا استفاده می‌شود بدست می‏آید . بدین وسیله هم می‌توان کالا را دوباره تولید کرد و هم می‌توان از ایده‏های مفید آن برای تولید کالایی جدید بهره برد . همین امر باعث شده که مهندسی معکوس به یکی از شاخه‏های مهم مهندسی تبدیل گردد و همواره نگاهها به سوی تولیدات وارد شده به بازار جلب شود .

 

در گام آتی از مزایا و دستاوردهای مهندسی معکوس سخن خواهیم گفت ...

 

 

 

 

 

در بیان مزایا و دستاوردهای مهندسی معکوس به چه مواردی می‌توان اشاره نمود ؟

 

مهندسی معکوس یکی از روشهای دسترسی به دانش فنی است . لازمه اجرای این روش وجود نمونه‌هایی از محصول است که مبنای کار تحقیقات قرار می‌گیرد ؛ در این روش برای دستیابی به دانش فنی به برون‌فکنی اطلاعات فنی از طریق تجزیه محصول متوسل می‌شویم که اصطلاحا کشف کردن دانش فنی نامیده می‌شود . در این فرایند کارشناسان مربوطه ، مشخصات ، هدف و شرایط طراحی محصول را درنظر گرفته و سعی در ساخت و تولید محصول طبق استانداردهای ملی و رایج خود دارند و نقاط مجهول و ناشناخته مساله را نیز با درایت و بررسیهای کارشناسی و تحقیقاتی پوشش می‌دهند ، بدون اینکه از ابتدا درگیر جزئیات فنی و طراحی محصول شده باشند . شاید بتوان از مهندسی معکوس به عنوان کپی‌برداری آگاهانه از یک محصول نام برد ،‌ روشی که عده‌ای از کشورهای شرق آسیا و نیز تعدادی از کشورهای اروپایی بعد از جنگ جهانی دوم عملا پیاده کردند و در حال حاضر جزء کشورهای پیشرفته و صنعتی محسوب می شوند .

 

مزایا و دستاوردهای مهندسی معکوس را می‌توان در موارد ذیل خلاصه نمود :

 

1 - ایجاد توانایی و تقویت تکنیکی - فناوری ساخت از طریق شناخت و درک کامل محصول (اخذ دانش فنی محصول) و بوجود آوردن اعتمادبه‌نفس در مهندسان و کارشناسان صنعت در مواجهه با صنایع و فن‌آوری‌های وارداتی .

 

2 - امکان طراحی یک محصول بهنگام ، در سطح استانداردهای جهانی با کشف راههای جدید بهبود و توسعه محصول در جهت ارضای نیازهای مشتری همانند عملکرد بهتر ، افزودن ویژگیهای مطلوب و رفع نواقص محصول ؛ همچنین ارضای نیازهای بازار مثل تغییر فناوری یا بهبود آن و کاهش هزینه .

 

3 - ایجاد توان بالقوه جهت جذب ، به هنگام انتقال فناوری‌های پیشرفته در عرصه جهانی .

 

4 - تربیت نیروی متخصص موردنیاز در صنایع استراتژیک .

 

5 - بوجود آوردن قدمهای سیستماتیک برای کمک به درک و مستندسازی طراحی و فرایند طراحی .

 

6 - امکان الگوبرداری رقابتی در جهت درک محصولات رقبا و توسعه بهتر محصولات خود .

 

7 - امکان انجام مهندسی مجدد با استفاده از دانش فنی اخذ شده بوسیله مهندسی معکوس .

 

مهندسی معکوس در زمینه‌های مختلف سخت‌افزاری و نرم‌افزاری از جمله برای غلبه بر عیبها یا گسترش تواناییهای دستگاههای موجود ، تهیه قطعات یدکی و ایجاد مراکز تعمیر و نگهداری دستگاههای پیشرفته ، به عنوان ابزاری برای یادگیری ، ابزاری برای ساختن محصولات جدید و سازگار که از محصولات موجود در بازار ارزانتر باشند ، ابزاری برای رقابت ، برای بالا بردن کارایی نرم‌افزارها مورداستفاده قرار می‌گیرد و در حیطه‌های سخت‌افزار و نرم‌افزار رایانه‌ای نیز اهمیت ویژه‌ای دارد .

 

در گام آتی شرح مختصری از متدولوژی مهندسی معکوس و فرایند کلی آن بیان خواهد شد ...

 

[millan 1272]

با متدولوژی مهندسی معکوس آشناتر شویم !

 

مهندسی معکوس یکی از روشهاییست که شرکتها با بکارگیری آن ، فرایند تکوین محصول خود را سرعت می‌بخشند . این روش بویژه در کشورهای درحال‌توسعه که از نظر دانش طراحی محصول و فناوری تولید عقب‌تر از کشورهای پیشرفته هستند ، پاسخی به افزایش توان طراحی و تسریع فرایند تکوین است .

 

ایجاد یک روش منطقی و سیستماتیک برای تعیین میزان کمبود اطلاعات فنی برای پشتیبانی از تولید یک محصول و سپس انجام یک کار تیمی منسجم برای تکمیل این اطلاعات ، مجموعه عملیاتی است که در فرایند مهندسی معکوس بوقوع می‌پیوندد . سطحی از اطلاعات فنی موردنیاز که کلیه تلاشها در راستای تشخیص میزان کمبود آن و سپس رفع این کمبود اطلاعاتی است ، بسته اطلاعات فنی (Technical Data Package) نامیده می‌شود .

 

به رغم ظرافت و نیاز به دقت بسیار زیاد در مهندسی معکوس ، کاهش زمان عملیات امری بسیار مهم در این زمینه است . در اینجا شرح مختصری از فرایند کلی مهندسی معکوس و متدولوژی آن بیان می‌کنیم :

 

مرحله اول - تجزیه‌وتحلیل عملکردی - اقتصادی :

 

این فعالیت شامل 2 بخش است :

 

الف - هدف‌گذاری و جمع‌آوری اطلاعات :

 

در این مرحله توسعه محصول ، رفع عیب محصول و خودکفایی معرفی و سپس هدف از انجام پروژه درمورد هر یک تبیین می‌شود . هدف از فاز جمع‌آوری اطلاعات این است که کلیه مستندات جمع‌آوری شده و تولید اطلاعات و مستندات فنی در حین اجرای مهندسی معکوس آسان گردد .

 

با روشهایی چون شناسایی موارد مشابه ، جمع‌آوری اطلاعات در زمینه تولیدکنندگان و مورد بررسی قراردادن قطعات و مجموعه‌های مونتاژی یک سطح بالاتر که اطلاعات موجود در مورد عوامل خروجی و ورودی ، قطعات مجاور و مصرف نهایی را مشخص می سازد ، مشخصات و توضیحات مربوط به خرید قطعات ، فهرست قطعات و شماتیکها که اطلاعات اولیه برای بررسی پیکربندی یک قطعه و یا یک مجموعه را در اختیار قرار می‌دهند ، می‌توان بسته اطلاعات فنی را بدست آورد . طبیعی است که با طبقه‌بندی سطح اطلاعاتی در فرایندهای مهندسی ، این فعالیت جامع‌تر و سیستماتیک‌تر انجام می‌شود و از دوباره‌کاریهای احتمالی جلوگیری و در هزینه‌ها صرفه‌جویی به عمل خواهد آمد .

 

ب - ارزیابی اطلاعات و برنامه‌ریزی : هدف از انجام این فاز ، مشخص کردن سطح اطلاعات ناقص موردنیاز و نیز تخمین هزینه انجام مهندسی معکوس است . باتوجه به این سطح تخمین زده شده ، برآوردهای اولیه روی تخصصها ، آزمایشات ، تجهیزات و مواردی ازین دست برای اجرای مهندسی معکوس صورت می‌گیرد و پس از تخمین هزینه ، تخصیص منابع و برآورد زمان معقول برای تولید این اطلاعات در جهت کامل کردن بسته اطلاعات فنی ، نمودار گانت اجرایی پروژه ارائه می‌شود و یک نقشه برای روند کار حاصل می‌آید .

 

مرحله دوم - آنالیز عملکرد و دمونتاژ مورد :

 

هر مـــوردی می‌تواند متشکل از چند جزء (مکانیسم‌ها و اجزای مختلف) باشد که هر یک وظیفه خاصی را بر عهده دارند و برایند آنها وظیفه موردنظر را برای مورد بوجود می آورد . در این مرحله از فرایند ، تیم مهندسی معکوس باید بتواند پارامترها و مشخصه‌های مهم ورودی و خروجی هر جزء را شناسایی کند ؛ پس از شناسایی اجزاء و ورودی و خروجیهای آن (با استفاده از قضاوت مهندسی ، طراحی آزمایشات ، شبیه‌سازی رایانه‌ای و ...) باید عملکرد اجزاء با مدارک فنی موجود ممیزی شود تا مغایرتهای آن مشخص شود (فاز FCA یا ممیزی عملکرد فنی اجزاء) . در ادامه اطلاعات فنی موردنیاز اجزاء ازطریق آزمایش استخراج می‌شود (فاز PCA یا ممیزی فیزیکی اجزاء) . تفکیک و مونتاژ اجزاء ، درصورتیکه قابل‌تجزیه به اجزای سطح پایین‌تر باشند می‌تواند تا رسیدن به سطح قطعه ادامه یابد تا اینکه یک سطح برای مونتاژ بیان شود . درتفکیک بایـــد وظیفه عملکردی اجزای پایین‌تر شناسایی شود تا ممیزی عملکرد فنی اجزاء و ممیزی فیزیکی اجزاء بر روی آنها نیز صورت گیرد .

 

در انتهای این مرحله بسته‌های اطلاعات فنی که طی عملیات ممیزی عملکرد فنی اجزاء و ممیزی فیزیکی اجزاء ایجاد و تکمیل شده‌اند پس از صحه‌گذاری ، اطلاعات لازم درباره تهیه نقشه‌های سطح یک (که چگونگی حرکت مکانیسمها و انتقال عملکرد به اجزای دیگر را کاملا مشخص می کنند) را فراهم خواهندآورد .

 

[millan 1272]

مرحله سوم - آنالیز سخت‌افزاری و نرم‌افزاری :

 

این فعالیت که مهمترین بخش مهندسی معکوس است شامل موارد زیر است :

 

الف) آنالیز مواد : با آنالیز شیمیایی و متالورژیک ، مطالعه لایه‌های سطحی ، اندازه‌گیری خواص مکانیکی ، بررسیهای ساختاری و عیوب انجام می‌گیرد .

 

ب) بررسی فرایند ساخت : باتوجه به نوع سطوح فیزیکی در قطعه ، فرایند ممکن برای تولید این سطوح ، بررسی تنشهای سطحی و ساختار میکروسکوپی و اندازه گیری بعضی از ویژگیهای غیـــربحرانی مانند صافی سطح که به طور فرعی در تشخیص فرایند ساخت کمک می کند ، انجام می‌شود .

 

ج) آنالیز ابعادی : که مشتمل بر مراحلی چون اندازه‌گیری ابعادی ، آنالیز تلرانس و آنالیز حساسیت است .

 

د) آنالیز الکتریکی - الکترونیکی درصورت نیاز : باتوجه به مشخصه‌های خروجی مدار ، مسیر مدارها ، مواد ، روشهای زدودن پوششها ، اتصالات موردنیاز برای تولید مجدد مورد بررسی قرار می‌گیرند . نتایج حاصل از این قسمت در نقشه‌های سطح دو ثبت و ترسیم می شوند .

 

مرحله چهارم - بهبود محصول و آنالیز ارزش :

 

با استفاده از اطلاعات جدید تهیه شده هنگام فرایند و انجام بازنگری مهندسی ارزشی در کاندیداهای درنظر گرفته شده برای مهندسی معکوس ، می‌توان برخی از حوزه‌های پرهزینه مثل عیوب طراحی ، طراحی اضافی ، عملکرد بهبود ، محدودیتهای بیش از حد در مورد تلرانسها ، نیازمندیهای بیش از اندازه برای عملکردها و مواردی این چنینی را آشکار و آنها را قبل از تکمیل فرایند اصلاح کرد .

 

مرحله پنجم - برنامه‌ریزی فرایند تولید و تهیه ملزومات تضمین کیفیت :

 

در این مرحله کلیه بسته‌های اطلاعاتی که تاکنون کامل شده از دیدگاه قابلیت تولید و فرایندهای ساخت موردتوجه قرار می‌گیرند ؛ به طور خلاصه خروجی این مرحله به ایجاد نقشه‌های سطح سه منجر می‌شود که ملزومات ضروری و موردنیاز واحدهای طراحی ، مهندسی ، ساخت و کنترل کیفیت را برای دستیابی یا ساخت آیتم موردنظر شامل می‌شود .

 

به طورکلی نقشه‌های سطح سه نتیجه فرایند مهندسی معکوس بوده که شامل کلیه پارامترهای مستندسازی شده لازم جهت تولید یک آیتم خواهند بود و هدف از انجام آن تصدیق و تایید دقت بسته اطلاعات فنی برای پشتیبانی از تولید قطعات است تا از این طریق اطمینان کافی از صحت و دقت و کامل بودن نقشه‌ها و مشخصه‌های ایجاد شده توسط فرایند مهندسی معکوس حاصل شود .

 

مرحله ششم - تهیه مستندات نهایی :

 

درهنگام ساخت و تست محصول تولیدی در فاز تولید نمونــــه ، بسیاری از نقشه‌های مهندسی و رویه‌های تست چندین بار بازنگری و اصلاح می‌شوند که تمام سطوح بازنگری شده از سطح صفر تا آخرین نتایج باید در بسته اطلاعات فنی قرار داده شوند ؛ با اضافه شدن اطلاعات بدست آمده از بازرسی‌ها و اطمینان کیفیتِ نمونه‌های تولید شده به بسته اطلاعات فنی ، یک بستـــه اطلاعات فنی کامل شده بدست می‌آید و پس از مطابقت با استانداردهای بسته‌های اطلاعات فنی ، در انتها یک بسته اطلاعات فنی نهایی کامل در ارتباط با محصول که هدف فراینـــــد مهندسی معکوس است ، بدست می‌آید .