تحقیق درباره مهندسي معكوس

بي‌شك شناخت محصول و درك عوامل موثر در مشخصه‌هاي آن ، اولين پيش‌نياز بهبود كيفيت و نوآوري است كه لازمه آن درك مهندسي از مباني عملكردي قطعه است .

فرايند بازخواني يك بخش‎‎‎‏ ، زير مجموعه يا كالا بدون كمك طرحها و اسناد و مدلهاي كامپيوتري آنان را مهندسي معكوس مي‌ناميم . مهندسي معكوس براي بازيابي و تشخيص اجزاي متشكله يك محصول ، بويژه در صورت عدم دسترسي به طراحي اوليه كاربرد داشته و براي نگهداري ، گسترش و توسعه امكانات موجود و مهندسي مجدد مورداستفاده قرار مي‌گيرد .

اين روش ، روش پذيرفته‌شده‌اي براي كشورهاي در حال توسعه بشمار مي‌رود . در اين فرايند ابتدا ميزان كمبود اطلاعات فني براي پشتيباني از توليد يك محصول معين مي‌شود ؛ سپس با انجام يك كار تيمي منسجم ، متشكل از متخصصان و محققان رشته‌هاي مختلف علوم پايه به همراه مديريت و سازماندهي مناسب تشكيلات تحقيقاتي و توسعه‌اي (R&D) سعي مي‌شود مدارك و نقشه‌هاي خاص طراحي محصول به دست آيد ؛ با درنظر گرفتن مشخصات ، هدف و شرايط طراحي محصول ، استانداردهاي ملي و رايج و همچنين پوشش دادن نقاط مجهول و ناشناخته سعي مي‌شود مراحل نمونه‌سازي و نيمه‌صنعتي و در صورت لزوم ساخت و توليد محصول ، انجام گردد .

براي مثال هنگاميكه يك خودرو به بازار مي‏آيد رقيبان آن شركت توليدي ، مدلي از خودرو را تهيه كرده و آن را جداسازي ميكنند (Disassembling) تا طرز كار و چگونگي ساخت آن را ببينند و از تكنيكهاي آن در توليدات خود استفاده كنند ؛ يا در مهندسي راه و ساختمان از طرح پلها و ساختمانهاي قديمي كه هنوز پابرجا باقي مانده‏اند كپي گرفته مي‌شود و در مورد چگونگي ساخت آنها ، مواد اوليه استفاده شده و علل سالم ماندن آن تحقيق مي‌شود تا در طرحهاي خود براي استحكام بيشتر استفاده كنند .

در بعضي موارد طراحان ، شكلي از ايده‏هايشان را با استفاده از گچ ، سفال و ... نشان مي‌دهند (ساخت ماكت) كه نيازي به اندازه‏گيري دقيق ندارد ؛ اين در حاليست  كه مدل كامپيوتري (CAD) نياز به اندازه‏گيري دقيق قسمتهاي مختلف دارد و تا زماني كه اين اندازه‏ها دقيق نباشند وارد كردن آن در CAD بسيار دشوار و حتي ناممكن است ؛ زيرا هيچ تضميني وجود ندارد كه مدل ارائه شده در CAD و مدلهاي ساخته شده بعدي با مدل اوليه مطابقت داشته باشند . مهندسي معكوس راه حلي براي اين مشكل دارد :

 از نطر مهندسي معكوس در اين حالت مدل فيزيكي يك منبع اطلاعاتي مناسب براي مدل CAD است . در اين حالت با استفاده از ابعاد سه‌بعدي  و اسكنرهاي ليزري و سطح‏نگارها با در نظر گرفتن ابعاد فيزيكي‌ ، جنس ماده تشكيل دهنده و ديگر جنبه‏ها يك مدل و الگوي  پارامتري  بدست مي‏آيد ؛ سپس اين مدل به CAD فرستاده مي‌شود و تغييرات نهايي روي آن انجام مي‌شود و سپس به دستگاه‏هاي برش و توليد (CAM) فرستاده مي‌شود كه CAM اين قسمت فيزيكي را توليد مي‌نمايد .

پس مي‌توان گفت كه مهندسي معكوس با كالا آغاز مي‌شود و به فرايند طراحي مي‌رسد و اين دقيقا مخالف مسير روش توليد (Product Definition Statement = PDS) است و به همين علت آن را مهندسي معكوس ناميده ‏اند . به وسيله اين روش بيشترين اطلاعات ممكن درباره‏ ايده‏هاي مختلف طراحي كه براي توليد يك كالا استفاده مي‌شود بدست مي‏آيد . بدين وسيله هم مي‌توان كالا را دوباره توليد كرد و هم مي‌توان از ايده‏هاي مفيد آن براي توليد كالايي جديد بهره برد . همين امر باعث شده كه مهندسي معكوس به يكي از شاخه‏هاي مهم مهندسي تبديل گردد و همواره نگاهها به سوي توليدات وارد شده به بازار جلب شود .

در گام آتي از مزايا و دستاوردهاي مهندسي معكوس سخن خواهيم گفت ...

در بيان مزايا و دستاوردهاي مهندسي معكوس به چه مواردي مي‌توان اشاره نمود ؟

مهندسي معكوس يكي از روشهاي دسترسي به دانش فني است . لازمه اجراي اين روش وجود نمونه‌هايي از محصول است كه مبناي كار تحقيقات قرار مي‌گيرد ؛ در اين روش براي دستيابي به دانش فني به برون‌فكني اطلاعات فني از طريق تجزيه محصول متوسل مي‌شويم كه اصطلاحا كشف كردن دانش فني ناميده مي‌شود . در اين فرايند كارشناسان مربوطه ، مشخصات ، هدف و شرايط طراحي محصول را درنظر گرفته و سعي در ساخت و توليد محصول طبق استانداردهاي ملي و رايج خود دارند و نقاط مجهول و ناشناخته مساله را نيز با درايت و بررسيهاي كارشناسي و تحقيقاتي پوشش مي‌دهند ، بدون اينكه از ابتدا درگير جزئيات فني و طراحي محصول شده باشند . شايد بتوان از مهندسي معكوس به عنوان كپي‌برداري آگاهانه از يك محصول نام برد ،‌ روشي كه عده‌اي از كشورهاي شرق آسيا و نيز تعدادي از كشورهاي اروپايي بعد از جنگ جهاني دوم عملا پياده كردند و در حال حاضر جزء كشورهاي پيشرفته و صنعتي محسوب مي شوند .

مزايا و دستاوردهاي مهندسي معكوس را مي‌توان در موارد ذيل خلاصه نمود :

1 - ايجاد توانايي و تقويت تكنيكي - فناوري ساخت از طريق شناخت و درك كامل محصول (اخذ دانش فني محصول) و بوجود آوردن اعتمادبه‌نفس در مهندسان و كارشناسان صنعت در مواجهه با صنايع و فن‌آوري‌هاي وارداتي .

2 - امكان طراحي يك محصول بهنگام ، در سطح استانداردهاي جهاني با كشف راههاي جديد بهبود و توسعه محصول در جهت ارضاي نيازهاي مشتري همانند عملكرد بهتر ، افزودن ويژگيهاي مطلوب و رفع نواقص محصول ؛ همچنين ارضاي نيازهاي بازار مثل تغيير فناوري يا بهبود آن و كاهش هزينه .

3 - ايجاد توان بالقوه جهت جذب ، به هنگام انتقال فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه جهاني .

4 - تربيت نيروي متخصص موردنياز در صنايع استراتژيك .

5 - بوجود آوردن قدمهاي سيستماتيك براي كمك به درك و مستندسازي طراحي و فرايند طراحي .

6 - امكان الگوبرداري رقابتي در جهت درك محصولات رقبا و توسعه بهتر محصولات خود .

7 - امكان انجام مهندسي مجدد با استفاده از دانش فني اخذ شده بوسيله مهندسي معكوس .

مهندسي معكوس در زمينه‌هاي مختلف سخت‌افزاري و نرم‌افزاري از جمله براي غلبه بر عيبها يا گسترش تواناييهاي دستگاههاي موجود ، تهيه قطعات يدكي و ايجاد مراكز تعمير و نگهداري دستگاههاي پيشرفته ، به عنوان ابزاري براي يادگيري ، ابزاري براي ساختن محصولات جديد و سازگار كه از محصولات موجود در بازار ارزانتر باشند ، ابزاري براي رقابت ، براي بالا بردن كارايي نرم‌افزارها مورداستفاده قرار مي‌گيرد و در حيطه‌هاي سخت‌افزار و نرم‌افزار رايانه‌اي نيز اهميت ويژه‌اي دارد .

در گام آتي شرح مختصري از متدولوژي مهندسي معكوس و فرايند كلي آن بيان خواهد شد ...

گام چهل و هشتم

با متدولوژي مهندسي معكوس آشناتر شويم !

مهندسي معكوس يكي از روشهاييست كه شركتها با بكارگيري آن ، فرايند تكوين محصول خود را سرعت مي‌بخشند . اين روش بويژه در كشورهاي درحال‌توسعه كه از نظر دانش طراحي محصول و فناوري توليد عقب‌تر از كشورهاي پيشرفته هستند ، پاسخي به افزايش توان طراحي و تسريع فرايند تكوين است .

ايجاد يك روش منطقي و سيستماتيك براي تعيين ميزان كمبود اطلاعات فني براي پشتيباني از توليد يك محصول و سپس انجام يك كار تيمي منسجم براي تكميل اين اطلاعات ، مجموعه عملياتي است كه در فرايند مهندسي معكوس بوقوع مي‌پيوندد . سطحي از اطلاعات فني موردنياز كه كليه تلاشها در راستاي تشخيص ميزان كمبود آن و سپس رفع اين كمبود اطلاعاتي است ، بسته اطلاعات فني (Technical Data Package) ناميده مي‌شود .

به رغم ظرافت و نياز به دقت بسيار زياد در مهندسي معكوس ، كاهش زمان عمليات امري بسيار مهم در اين زمينه است . در اينجا شرح مختصري از فرايند كلي مهندسي معكوس و متدولوژي آن بيان مي‌كنيم :

مرحله اول - تجزيه‌وتحليل عملكردي - اقتصادي :

اين فعاليت شامل 2 بخش است :

الف - هدف‌گذاري و جمع‌آوري اطلاعات : در اين مرحله توسعه محصول ، رفع عيب محصول و خودكفايي معرفي و سپس هدف از انجام پروژه درمورد هر يك تبيين مي‌شود . هدف از فاز جمع‌آوري اطلاعات اين است كه كليه مستندات جمع‌آوري شده و توليد اطلاعات و مستندات فني در حين اجراي مهندسي معكوس آسان گردد .

با روشهايي چون شناسايي موارد مشابه ، جمع‌آوري اطلاعات در زمينه توليدكنندگان و مورد بررسي قراردادن قطعات و مجموعه‌هاي مونتاژي يك سطح بالاتر كه اطلاعات موجود در مورد عوامل خروجي و ورودي ، قطعات مجاور و مصرف نهايي را مشخص مي سازد ، مشخصات و توضيحات مربوط به خريد قطعات ، فهرست قطعات و شماتيكها كه اطلاعات اوليه براي بررسي پيكربندي يك قطعه و يا يك مجموعه را در اختيار قرار مي‌دهند ، مي‌توان بسته اطلاعات فني را بدست آورد . طبيعي است كه با طبقه‌بندي سطح اطلاعاتي در فرايندهاي مهندسي ، اين فعاليت جامع‌تر و سيستماتيك‌تر انجام مي‌شود و از دوباره‌كاريهاي احتمالي جلوگيري و در هزينه‌ها صرفه‌جويي به عمل خواهد آمد .

ب - ارزيابي اطلاعات و برنامه‌ريزي : هدف از انجام اين فاز ، مشخص كردن سطح اطلاعات ناقص موردنياز و نيز تخمين هزينه انجام مهندسي معكوس است . باتوجه به اين سطح تخمين زده شده ، برآوردهاي اوليه روي تخصصها ، آزمايشات ، تجهيزات و مواردي ازين دست براي اجراي مهندسي معكوس صورت مي‌گيرد و پس از تخمين هزينه ، تخصيص منابع و برآورد زمان معقول براي توليد اين اطلاعات در جهت كامل كردن بسته اطلاعات فني ، نمودار گانت اجرايي پروژه ارائه مي‌شود و يك نقشه براي روند كار حاصل مي‌آيد .

مرحله دوم - آناليز عملكرد و دمونتاژ مورد :

 هر مـــوردي مي‌تواند متشكل از چند جزء (مكانيسم‌ها و اجزاي مختلف) باشد كه هر يك وظيفه خاصي را بر عهده دارند و برايند آنها وظيفه موردنظر را براي مورد بوجود مي آورد . در اين مرحله از فرايند ، تيم مهندسي معكوس بايد بتواند پارامترها و مشخصه‌هاي مهم ورودي و خروجي هر جزء را شناسايي كند ؛ پس از شناسايي اجزاء و ورودي و خروجيهاي آن (با استفاده از قضاوت مهندسي ، طراحي آزمايشات ، شبيه‌سازي رايانه‌اي و ...) بايد عملكرد اجزاء با مدارك فني موجود مميزي شود تا مغايرتهاي آن مشخص شود (فاز FCA يا مميزي عملكرد فني اجزاء) . در ادامه اطلاعات فني موردنياز اجزاء ازطريق آزمايش استخراج مي‌شود  (فاز PCA يا مميزي فيزيكي اجزاء) . تفكيك و مونتاژ اجزاء ، درصورتيكه قابل‌تجزيه به اجزاي سطح پايين‌تر باشند مي‌تواند تا رسيدن به سطح قطعه ادامه يابد تا اينكه يك سطح براي مونتاژ بيان شود . درتفكيك بايـــد وظيفه عملكردي اجزاي پايين‌تر شناسايي شود تا مميزي عملكرد فني اجزاء و مميزي فيزيكي اجزاء بر روي آنها نيز صورت گيرد .

در انتهاي اين مرحله بسته‌هاي اطلاعات فني كه طي عمليات مميزي عملكرد فني اجزاء و مميزي فيزيكي اجزاء ايجاد و تكميل شده‌اند پس از صحه‌گذاري ، اطلاعات لازم درباره تهيه نقشه‌هاي سطح يك (كه چگونگي حركت مكانيسمها و انتقال عملكرد به اجزاي ديگر را كاملا مشخص مي كنند) را فراهم خواهندآورد .

مرحله سوم - آناليز سخت‌افزاري و نرم‌افزاري :

اين فعاليت كه مهمترين بخش مهندسي معكوس است شامل موارد زير است :

الف) آناليز مواد : با آناليز شيميايي و متالورژيك ، مطالعه لايه‌هاي سطحي ، اندازه‌گيري خواص مكانيكي ، بررسيهاي ساختاري و عيوب انجام مي‌گيرد .

ب) بررسي فرايند ساخت : باتوجه به نوع سطوح فيزيكي در قطعه ، فرايند ممكن براي توليد اين سطوح ، بررسي تنشهاي سطحي و ساختار ميكروسكوپي و اندازه گيري بعضي از ويژگيهاي غيـــربحراني مانند صافي سطح كه به طور فرعي در تشخيص فرايند ساخت كمك مي كند ، انجام مي‌شود .

ج) آناليز ابعادي : كه مشتمل بر مراحلي چون اندازه‌گيري ابعادي ، آناليز تلرانس و آناليز حساسيت است .

د) آناليز الكتريكي - الكترونيكي درصورت نياز : باتوجه به مشخصه‌هاي خروجي مدار ، مسير مدارها ، مواد ، روشهاي زدودن پوششها ، اتصالات موردنياز براي توليد مجدد مورد بررسي قرار مي‌گيرند . نتايج حاصل از اين قسمت در نقشه‌هاي سطح دو ثبت و ترسيم مي شوند .

مرحله چهارم - بهبود محصول و آناليز ارزش :

با استفاده از اطلاعات جديد تهيه شده هنگام فرايند و انجام بازنگري مهندسي ارزشي در كانديداهاي درنظر گرفته شده براي مهندسي معكوس ، مي‌توان برخي از حوزه‌هاي پرهزينه مثل عيوب طراحي ، طراحي اضافي ، عملكرد بهبود ، محدوديتهاي بيش از حد در مورد تلرانسها ، نيازمنديهاي بيش از اندازه براي عملكردها و مواردي اين چنيني را آشكار و آنها را قبل از تكميل فرايند اصلاح كرد .

مرحله پنجم - برنامه‌ريزي فرايند توليد و تهيه ملزومات تضمين كيفيت :

در اين مرحله كليه بسته‌هاي اطلاعاتي كه تاكنون كامل شده از ديدگاه قابليت توليد و فرايندهاي ساخت موردتوجه قرار مي‌گيرند ؛ به طور خلاصه خروجي اين مرحله به ايجاد نقشه‌هاي سطح سه منجر مي‌شود كه ملزومات ضروري و موردنياز واحدهاي طراحي ، مهندسي ، ساخت و كنترل كيفيت را براي دستيابي يا ساخت آيتم موردنظر شامل مي‌شود .

به طوركلي نقشه‌هاي سطح سه نتيجه فرايند مهندسي معكوس بوده كه شامل كليه پارامترهاي مستندسازي شده لازم جهت توليد يك آيتم خواهند بود و هدف از انجام آن تصديق و تاييد دقت بسته اطلاعات فني براي پشتيباني از توليد قطعات است تا از اين طريق اطمينان كافي از صحت و دقت و كامل بودن نقشه‌ها و مشخصه‌هاي ايجاد شده توسط فرايند مهندسي معكوس حاصل شود .

مرحله ششم - تهيه مستندات نهايي :

درهنگام ساخت و تست محصول توليدي در فاز توليد نمونــــه ، بسياري از نقشه‌هاي مهندسي و رويه‌هاي تست چندين بار بازنگري و اصلاح مي‌شوند كه تمام سطوح بازنگري شده از سطح صفر تا آخرين نتايج بايد در بسته اطلاعات فني قرار داده شوند ؛ با اضافه شدن اطلاعات بدست آمده از بازرسي‌ها و اطمينان كيفيتِ نمونه‌هاي توليد شده به بسته اطلاعات فني ، يك بستـــه اطلاعات فني كامل شده بدست مي‌آيد و پس از مطابقت با استانداردهاي بسته‌هاي اطلاعات فني ، در انتها يك بسته اطلاعات فني نهايي كامل در ارتباط با محصول كه هدف فراينـــــد مهندسي معكوس است ، بدست مي‌آيد .