مهندسی معکوس

مهندسی معکوس یا Reverse Engineering به فرآیند تحلیل و ساخت مجدد یک قطعه موجود بدون در دست داشتن دانش فنی آن گفته می‌شود. این فرآیند برای بازیابی و تشخیص اجزای متشکله یک محصول که طراحی اولیه آن در دسترس نیست، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حقیقت هدف از مهندسی معکوس، کشف نحوه کار یک محصول یا سیستم و دانش فنی تولید و یا طراحی آن است. دلایل مختلفی برای انجام این کار وجود دارد. مهندسی معکوس برای یادگیری نحوه کار یک قطعه، بازسازی آن و یا ایجاد یک قطعه مشابه بهبود یافته نسبت به آن استفاده می‌شود.

در این فرآیند بمنظور پشتیبانی از تولید یک محصول، در ابتدا میزان کمبود اطلاعات فنی مشخص می‌شود. سپس مدارک و نقشه‌های مختص طراحی محصول توسط یک تیم حرفه‌ای که از متخصصان و محققان رشته‌های مختلف علوم پایه تشکیل شده‌اند، به دست می‌آید. با درنظر گرفتن مشخصات، هدف و شرایط طراحی محصول با توجه به استانداردهای ملی و رایج، مراحل نمونه سازی و در صورت لزوم ساخت و تولید محصول، انجام می‌گردد.

برای مثال هنگامی که خودروی جدیدی به بازار می‌آید، رقیبان آن شرکت تولیدی، مدلی از خودرو را تهیه کرده و آن را تفکیک می‌کنند (Disassembling) تا چگونگی ساخت و نحوه کار آن را مورد بررسی قرار دهند و از تکنیک‌های بکار رفته در آن، در تولیدات خود استفاده کنند و یا در مهندسی راه و ساختمان از طرح‌ها و پله‌های قدیمی که هنوز سالم و پابرجا باقیمانده‌اند، کپی گرفته می‌شود تا در مورد چگونگی ساخت، مواد اولیه استفاده شده و علت سالم ماندن آن تحقیق ‌شود و در طرح‌های بعدی خود بمنظور افزایش استحکام محصولات استفاده کنند.

زمانی که یک قطعه صنعتی مثل گیربس عملکرد مناسبی دارد و همه چی به درستی کار می‌کند شرکتی که قصد تولید محصول مشابه را دارد بجای تولید از صفر، می‌تواند با مهندسی معکوس این سیستم و تفکیک آن به قطعات کوچک‌تر، به دانش فنی تولید این محصول دست یابد.

در چنین مواردی معمولا ماکت محصول که نیاز به اندازه گیری دقیق ندارد ساخته می‌شود. این در حالیست که برای ساخت مدل کامپیوتری (CAD) باید اندازه‌گیری دقیقی از قسمت‌های مختلف انجام داد. درصورتی که اندازه‌ها دقیق و درست نباشد، هیچ تضمینی برای مطابقت مدل طراحی شده و ساخته شده با مدل اولیه، نخواهد داشت. در چنین شرایطی مهندسی معکوس راه حل مناسبی برای رفع این مشکل را دارد:

از نظر مهندسی معکوس، یک منبع اطلاعاتی مناسب برای ساخت مدل کامپیوتری، داشتن یک مدل فیزیکی است. در این حالت با استفاده از ابعاد سه‌بعدی و اسکنرهای لیزری و سطح‏ نگارها و همچنین 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 شده و تغییرات نهایی روی آن انجام می‌شود و به دستگاه‏‌های برش و تولید (CAM) ارسال می‌شود؛ در نهایت این قسمت فیزیکی توسط CAM تولید می‌شود.

پس می‌توان به این نتیجه رسید که آغاز کار مهندسی معکوس با محصول بوده و به فرآیند طراحی می‌رسد و این دقیقا در جهت عکس مسیر تولید یک محصول (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. همچنین می‌توان کالا را دوباره تولید کرد و هم می‌توان از ایده‏‌های مفید آن برای تولید کالایی جدید بهره برد. همین امر مهندسی معکوس را به یکی از شاخه‏‌های اصلی مهندسی تبدیل کرده است.

دلایل استفاده از مهندسی معکوس

قطعات قدیمی

یک روش ضروری و مهم جهت کسب اطلاعات لازم برای تولید مجدد محصول موجود، مهندسی معکوس می‌باشد. در واقع از این روش برای قطعاتی که هیچگونه اطلاعاتی از نقشه‌های ساخت آن‌ها موجود نیست و سال‌ها پیش طراحی و ساخته شده‌اند، استفاده می‌شود.

اشیا باستانی و خاص

زمانی که قطعه شکل هندسی منظمی ندارد و هیچ اطلاعاتی در مورد شکل آن از جمله ابعاد در دسترس نمی‌باشد، در چنین مواردی ممکن است استفاده از مدل سازی در برنامه‌ای مانند CAD همراه با خطا و انحراف باشد؛ اینجاست که مهندسی معکوس بر اساس مدل فیزیکی از بروز چنین خطاهایی اجتناب می‌نماید.
همچنین با استفاده از مهندسی معکوس می‌توان دستگاه‌های قدیمی را با بهبود قطعات و سیستم به تجهیزات محاسباتی جدید متصل کرد. از مهمترین مزایای مهندسی معکوس کوتاه تر نمودن چرخه تولید محصول است که در نتیجه این فرآیند، سرعت عرضه محصول به بازار رقابتی، افزایش می‌یابد.

آشنایی با متدولوژی مهندسی معکوس قطعات صنعتی

مهندسی معکوس یکی از روش‌هایی است که شرکت‌ها بمنظور  افزایش فرآیند تولید محصول خود از آن استفاده می‌کنند. در واقع مهندسی معکوس فرآیند کشف اصول فن آوری یک محصول یا سیستم از طریق تجزیه و تحلیل ساختار، عملکرد و رفتار آن است. 
به‌طور عمده مهندسی معکوس در تولید تجهیزات تجاری و نظامی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف این امر دستیابی به المان‌های طراحی محصول موجود، بدون در دست داشتن دانش فنی کافی در زمینه تولید آن محصول و استفاده از تکنیک‌های مشابه در محصول جدید می‌باشد.

مراحل فرآیند مهندسی معکوس قطعات صنعتی و متدولوژی آن

مرحله اول: تجزیه ‌و تحلیل عملکردی -  اقتصادی

در نخستین مرحله، هدف پروژه تعیین شده و مستندات لازم جهت اجرای پروژه جمع آوری می‌شود. سپس بر اساس این اطلاعات، زمان و هزینه تخمین زده می‌شود.

مرحله دوم: آنالیز عملکرد و دمونتاژ مورد

مرحله دوم شامل شناسایی مشخصه‌ها و ویژگی های مهم ورودی و خروجی هر جز است که از طریق آزمایش و شبیه سازی به دست می‌آید. استخراج اطلاعات فنی اجزا، گام بعدی در این مرحله است که کمک می کند تفکیک اجزا به سطوح پایین تر تا رسیدن به سطح قطعه راحت‌تر صورت گیرد و نقشه سطح یک تهیه شود.

مرحله سوم: آنالیز سخت‌افزاری و نرم‌افزاری(مهمترین بخش مهندسی معکوس)

در این مرحله آنالیزهای مختلف اعم از آنالیز مواد، ابعادی، الکتریکی، الکترونیکی و بررسی فرآیند ساخت صورت می‌گیرد تا تمام مشخصه های نرم افزاری و سخت افزاری محصول مورد بررسی، شناسایی  شود.

مرحله چهارم: بهبود محصول و آنالیز ارزش

چهارمین مرحله از مهندسی معکوس شامل بهبودهایی بر طراحی اصلی محصول مانند عیوب طراحی، بهبود عملکرد، محدودیت های بیش از حد در مورد تلرانس ها و ... است که  توسط مهندسی ارزش صورت می پذیرد.

مرحله پنجم: برنامه‌ریزی فرایند تولید و تهیه ملزومات تضمین کیفیت

هدف از این مرحله اطمینان کافی از صحت، دقت و کامل بودن نقشه‌ها است که منتج به ایجاد نقشه‌های سطح سه بمنظور تعیین نیازمندی‌ واحدهای طراحی، مهندسی، ساخت و کنترل کیفیت می‌شود.

مرحله ششم: تهیه مستندات نهایی

در فاز تولید نمونه، بسیاری از نقشه‌های مهندسی و رویه‌های تست در زمان ساخت و تست محصول تولیدی به صورت مکرر بازبینی می‌شود. پس از انجام بازرسی‌ها تمامی نتایج سطوح بازنگری شده، در بسته فنی قرار داده می‌شود. در  ادامه پس از انجام بازرسی کیفی نمونه‌های تولید شده در نهایت یک بسته کامل اطلاعات فنی که با هدف فرآیند مهندسی معکوس است، به دست می‌آید.

مزایای مهندسی معکوس قطعات صنعتی

1. با این فرآیند می‌توان محصول صنعتی را بومی سازی نمود. همچنین در طولانی مدت امکان صرفه جویی و کاهش هزینه‌های واردات محصول وجود دارد.
2. تقویت توانایی طراحی محصول با کسب دانش فنی
3. افزایش اعتماد به نفس متخصصین در انجام پروژه های مشابه
4. گسترش بازار و تولید محصول با کیفیت جهانی
5. تولید محصول بهبود یافته نسبت به نسخه اصلی و در نتیجه کسب رضایت مشتری 
6. ایجاد زمینه برای انتقال فناوری‌های پیشرفته
7. ارتقای سطح کیفی متخصصین و کارشناسان
8. استفاده از دانش فنی کسب شده در مهندسی مجدد 

معایب مهندسی معکوس قطعات صنعتی

1. ساخت و تولید محصول جدید با مهندسی معکوس می‌تواند هزینه بر و در برخی موارد کسل کننده باشد.
2. ممکن است برخی وسایل مورد نیاز برای ساخت در بازار موجود نبوده و یا کمیاب باشند.
3. برخی از اقلام ممکن است دارای پیچیدگی زیادی بوده و فرایند مهندسی معکوس را با مشکل مواجه نماید.
4. تکنولوژی به دست آمده از طریق مهندسی معکوس را نمی‌توان در رزومه شرکت ثبت کرد.
5. مهندسی معکوس در مورد تکنولوژی شرکت های دیگر غیر قانونی است و ممکن است مشکلات حقوقی را در پی داشته باشد.

امروزه، برخی از مهندسان از فناوری اسکن سه بعدی برای انجام این نوع اندازه گیری‌ها استفاده می‌کنند. مهندسان می‌توانند با استفاده از این اسکنرها، مشخصات دقیق محصول را به دست آورده و این اطلاعات را در پایگاه داده خود به طور خودکار وارد کنند.

فناوری‌های اسکن سه بعدی شامل موارد زیر است:

• ماشین های اندازه گیری مختصات (CMM)
• اسکنرهای توموگرافی رایانه ای صنعتی (CT)
• اسکنرهای لیزری
• دیجیتایزرهای ساختاری نور

پس از اتمام جمع آوری و ثبت تمام اطلاعات مربوط به محصول، حال نوبت آن رسیده است که از این داده‌ها برای ایجاد نقشه‌های طراحی به وسیله کامپیوتر استفاده گردد. اینکار بمنظور تجزیه، تحلیل و توسعه داده‌ها انجام می‌شود.