مهندسی معکوس

[Yuhana 12780]

بی‌شك شناخت محصول و درك عوامل موثر در مشخصه‌های آن ، اولین پیش‌نیاز بهبود كیفیت و نوآوری است كه لازمه آن درك مهندسی از مبانی عملكردی قطعه است .

فرایند بازخوانی یك بخش‎‎‎‏ ، زیر مجموعه یا كالا بدون كمك طرحها و اسناد و مدلهای كامپیوتری آنان را مهندسی معكوس می‌نامیم . مهندسی معكوس برای بازیابی و تشخیص اجزای متشكله یك محصول ، بویژه در صورت عدم دسترسی به طراحی اولیه كاربرد داشته و برای نگهداری ، گسترش و توسعه امكانات موجود و مهندسی مجدد مورداستفاده قرار می‌گیرد .

این روش ، روش پذیرفته‌شده‌ای برای كشورهای در حال توسعه بشمار می‌رود . در این فرایند ابتدا میزان كمبود اطلاعات فنی برای پشتیبانی از تولید یك محصول معین می‌شود ؛ سپس با انجام یك كار تیمی منسجم ، متشكل از متخصصان و محققان رشته‌های مختلف علوم پایه به همراه مدیریت و سازماندهی مناسب تشكیلات تحقیقاتی و توسعه‌ای (R&D) سعی می‌شود مدارك 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 هنگامیكه یك خودرو به بازار می‏آید رقیبان آن شركت تولیدی ، مدلی از خودرو را تهیه كرده و آن را جداسازی میكنند (Disassembling) تا طرز كار و چگونگی ساخت آن را ببینند و از تكنیكهای آن در تولیدات خود استفاده كنند ؛ یا در مهندسی راه و ساختمان از طرح پلها و ساختمانهای قدیمی كه هنوز پابرجا باقی مانده‏اند كپی گرفته می‌شود و در مورد چگونگی ساخت آنها ، مواد اولیه استفاده شده و علل سالم ماندن آن تحقیق می‌شود تا در طرحهای خود برای استحكام بیشتر استفاده كنند .

در بعضی موارد طراحان ، شكلی از ایده‏هایشان را با استفاده از گچ ، سفال و ... نشان می‌دهند (ساخت ماكت) كه نیازی به اندازه‏گیری دقیق ندارد ؛ این در حالیست كه مدل كامپیوتری (CAD) نیاز به اندازه‏گیری دقیق قسمتهای مختلف دارد و تا زمانی كه این اندازه‏ها دقیق نباشند وارد كردن آن در CAD بسیار دشوار و حتی ناممكن است ؛ زیرا هیچ تضمینی وجود ندارد كه مدل ارائه شده در CAD و مدلهای ساخته شده بعدی با مدل اولیه مطابقت داشته باشند . مهندسی معكوس راه حلی برای این مشكل دارد :

از نطر مهندسی معكوس در این حالت مدل فیزیكی یك منبع اطلاعاتی مناسب برای مدل CAD است . در این حالت با استفاده از ابعاد سه‌بعدی و اسكنرهای لیزری و سطح‏نگارها با در نظر گرفتن ابعاد فیزیكی‌ ، جنس ماده تشكیل دهنده و دیگر جنبه‏ها یك 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 كه CAM این قسمت فیزیكی را تولید می‌نماید .

پس می‌توان گفت كه مهندسی معكوس با كالا 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 معكوس نامیده‏اند . به وسیله این روش بیشترین اطلاعات ممكن درباره‏ ایده‏های مختلف طراحی كه برای تولید یك كالا استفاده می‌شود بدست می‏آید . بدین وسیله هم می‌توان كالا را دوباره تولید كرد و هم می‌توان از ایده‏های مفید آن برای تولید كالایی جدید بهره برد . همین امر باعث شده كه مهندسی معكوس به یكی از شاخه‏های مهم مهندسی تبدیل گردد و همواره نگاهها به سوی تولیدات وارد شده به بازار جلب شود .

[Yuhana 12780]

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

 

مهندسی معكوس یكی از روشهای دسترسی به دانش فنی است . لازمه اجرای این روش وجود نمونه‌هایی از محصول است كه مبنای كار تحقیقات قرار می‌گیرد ؛ در این روش برای دستیابی به دانش فنی به برون‌فكنی اطلاعات فنی از طریق تجزیه محصول متوسل می‌شویم كه اصطلاحا كشف كردن دانش فنی نامیده می‌شود . در این فرایند كارشناسان 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 كارشناسی و تحقیقاتی پوشش می‌دهند ، بدون اینكه از ابتدا درگیر جزئیات فنی و طراحی محصول شده باشند . شاید بتوان از مهندسی معكوس به عنوان كپی‌برداری آگاهانه از یك محصول نام برد ،‌ روشی كه عده‌ای از كشورهای شرق آسیا و نیز تعدادی از كشورهای اروپایی بعد از جنگ جهانی دوم عملا پیاده كردند و در حال حاضر جزء كشورهای پیشرفته و صنعتی محسوب می شوند .

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

1 - ایجاد توانایی و تقویت تكنیكی - فناوری ساخت از طریق شناخت و درك كامل محصول (اخذ دانش فنی محصول) و بوجود آوردن اعتمادبه‌نفس در مهندسان و كارشناسان صنعت در مواجهه با صنایع و فن‌آوری‌های وارداتی .

2 - امكان طراحی یك محصول بهنگام ، در سطح استانداردهای جهانی با كشف راههای جدید بهبود و توسعه محصول در جهت ارضای نیازهای مشتری همانند عملكرد بهتر ، افزودن ویژگیهای مطلوب و رفع نواقص محصول ؛ همچنین ارضای نیازهای بازار مثل تغییر فناوری یا بهبود آن و كاهش هزینه .

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

4 - تربیت نیروی متخصص موردنیاز در صنایع استراتژیك .

5 - بوجود آوردن قدمهای سیستماتیك برای كمك به درك و مستندسازی طراحی و فرایند طراحی .

6 - امكان الگوبرداری رقابتی در جهت درك محصولات رقبا و توسعه بهتر محصولات خود .

7 - امكان انجام مهندسی مجدد با استفاده از دانش فنی اخذ شده بوسیله مهندسی معكوس .

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

[Yuhana 12780]

متدولوژی مهندسی معکوس

 

مهندسی معكوس یكی از روشهاییست كه شركتها با بكارگیری آن ، فرایند تكوین محصول خود را سرعت می‌بخشند . این روش بویژه در كشورهای درحال‌توسعه كه از نظر دانش طراحی محصول و فناوری تولید عقب‌تر از كشورهای پیشرفته هستند ، پاسخی به افزایش توان طراحی و تسریع فرایند تكوین است .

ایجاد یك روش منطقی و سیستماتیك برای تعیین میزان كمبود اطلاعات فنی برای پشتیبانی از تولید یك محصول و سپس انجام یك كار تیمی منسجم برای تكمیل این اطلاعات ، مجموعه عملیاتی است كه در فرایند مهندسی معكوس بوقوع می‌پیوندد . سطحی از اطلاعات فنی موردنیاز كه كلیه تلاشها در راستای تشخیص میزان كمبود آن و سپس رفع این كمبود اطلاعاتی است ، بسته اطلاعات فنی (Technical Data Package) نامیده می‌شود .

به رغم ظرافت و نیاز به دقت بسیار زیاد در مهندسی معكوس ، كاهش زمان عملیات امری بسیار مهم در این زمینه است . در اینجا شرح مختصری از فرایند كلی مهندسی معكوس و متدولوژی آن بیان می‌كنیم :

مرحله اول - تجزیه‌وتحلیل عملكردی - اقتصادی :

این فعالیت شامل 2 بخش است :

الف - هدف‌گذاری و جمع‌آوری اطلاعات : در این مرحله توسعه محصول ، رفع عیب محصول و خودكفایی معرفی و سپس هدف از انجام پروژه درمورد هر یك تبیین می‌شود . هدف از فاز جمع‌آوری اطلاعات این است كه كلیه مستندات جمع‌آوری شده و تولید اطلاعات و مستندات فنی در حین اجرای مهندسی معكوس آسان گردد .

با روشهایی چون شناسایی موارد مشابه ، جمع‌آوری اطلاعات در زمینه تولیدكنندگان و مورد بررسی قراردادن قطعات و مجموعه‌های مونتاژی یك سطح بالاتر كه 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 شماتیكها كه اطلاعات اولیه برای بررسی پیكربندی یك قطعه و یا یك مجموعه را در اختیار قرار می‌دهند ، می‌توان بسته اطلاعات فنی را بدست آورد . طبیعی است كه با طبقه‌بندی سطح اطلاعاتی در فرایندهای مهندسی ، این فعالیت جامع‌تر و سیستماتیك‌تر انجام می‌شود و از دوباره‌كاریهای احتمالی جلوگیری و در هزینه‌ها صرفه‌جویی به عمل خواهد آمد .

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

مرحله دوم - آنالیز عملكرد و دمونتاژ مورد :

هر مـــوردی می‌تواند متشكل از چند جزء (مكانیسم‌ها و اجزای مختلف) باشد كه هر یك وظیفه خاصی را بر عهده دارند و برایند آنها وظیفه موردنظر را برای مورد بوجود می آورد . در این مرحله از فرایند ، تیم مهندسی معكوس باید بتواند پارامترها و مشخصه‌های مهم ورودی و خروجی هر جزء را شناسایی كند ؛ پس از شناسایی اجزاء و ورودی و خروجیهای آن (با استفاده از قضاوت مهندسی ، طراحی آزمایشات ، شبیه‌سازی رایانه‌ای و ...) باید عملكرد اجزاء با مدارك فنی موجود ممیزی شود تا مغایرتهای آن مشخص شود (فاز FCA یا ممیزی عملكرد فنی اجزاء) . در ادامه اطلاعات فنی موردنیاز اجزاء ازطریق آزمایش استخراج می‌شود (فاز PCA یا ممیزی فیزیكی اجزاء) . تفكیك و مونتاژ اجزاء ، درصورتیكه قابل‌تجزیه به اجزای سطح پایین‌تر باشند می‌تواند تا رسیدن به سطح قطعه ادامه یابد تا اینكه یك سطح برای مونتاژ بیان شود . درتفكیك بایـــد وظیفه عملكردی اجزای پایین‌تر شناسایی شود تا ممیزی عملكرد فنی اجزاء و ممیزی فیزیكی اجزاء بر روی آنها نیز صورت گیرد .

در انتهای این مرحله بسته‌های اطلاعات فنی كه طی عملیات ممیزی عملكرد فنی اجزاء و ممیزی فیزیكی اجزاء ایجاد و تكمیل شده‌اند پس از صحه‌گذاری ، اطلاعات لازم درباره تهیه نقشه‌های سطح یك (كه چگونگی حركت مكانیسمها و انتقال عملكرد به اجزای دیگر را كاملا مشخص می كنند) را فراهم خواهندآورد .

مرحله سوم - آنالیز سخت‌افزاری و نرم‌افزاری :

این فعالیت كه مهمترین بخش مهندسی معكوس است شامل موارد زیر است :

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

ب) بررسی فرایند ساخت : باتوجه به نوع سطوح فیزیكی در قطعه ، فرایند ممكن برای تولید این سطوح ، بررسی تنشهای سطحی و ساختار میكروسكوپی و اندازه گیری بعضی از ویژگیهای غیـــربحرانی مانند صافی سطح كه به طور فرعی در تشخیص فرایند ساخت كمك می كند ، انجام می‌شود .

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

د) آنالیز الكتریكی - الكترونیكی 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 كاندیداهای درنظر گرفته شده برای مهندسی معكوس ، می‌توان برخی از حوزه‌های پرهزینه مثل عیوب طراحی ، طراحی اضافی ، عملكرد بهبود ، محدودیتهای بیش از حد در مورد تلرانسها ، نیازمندیهای بیش از اندازه برای عملكردها و مواردی این چنینی را آشكار و آنها را قبل از تكمیل فرایند اصلاح كرد .

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

در این مرحله كلیه بسته‌های اطلاعاتی كه تاكنون كامل شده از دیدگاه قابلیت تولید و فرایندهای ساخت موردتوجه قرار می‌گیرند ؛ به طور خلاصه خروجی این مرحله به ایجاد نقشه‌های سطح سه منجر می‌شود كه ملزومات ضروری و موردنیاز واحدهای طراحی ، مهندسی ، ساخت و كنترل كیفیت را برای دستیابی یا ساخت آیتم موردنظر شامل می‌شود .

به طوركلی نقشه‌های سطح سه نتیجه فرایند مهندسی معكوس بوده كه شامل كلیه پارامترهای مستندسازی شده لازم جهت تولید یك 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 كافی از صحت و دقت و كامل بودن نقشه‌ها و مشخصه‌های ایجاد شده توسط فرایند مهندسی معكوس 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 كه 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 كیفیتِ نمونه‌های تولید شده به بسته اطلاعات فنی ، یك بستـــه اطلاعات فنی كامل شده بدست می‌آید و پس از مطابقت با استانداردهای بسته‌های اطلاعات فنی ، در انتها یك بسته اطلاعات فنی نهایی كامل در ارتباط با محصول كه هدف فراینـــــد مهندسی معكوس است ، بدست می‌آید .