مهندسی معکوس

دکتر سیدمحمدحسین حجتی

مهندس عباس طالب بیدختی

 چکیده
طی سالهای اخیر مقوله ای چون توسعه بازار و صادرات ازجمله مواردی بوده که بزرگترین دغدغه خاطر مدیران ارشد سازمانهای مهندسی و تولیدی را به خود اختصاص داده است. سوالی که همیشه مطرح بوده، این است که چگونه می‌توان درکوتاهترین زمان فاصله خودرا با کشورهای پیشرفته کاهش داد و در بازرگانی جهانی سهم مناسبی داشت؟ بررسی کشورهایی که مانند کشور ما فناوری را به مرور زمان به دست نیاورده و در مقطعی از زمان سعی در احاطه یافتن بر آن داشته اند، نشان می دهد که در اولین گام، اقدام به استفاده گسترده از روش مهندسی معکوس جهت درک اولیه محصولات و سپس ساخت و ارتقای آنها باتوجه به نیازهای خود روش مناسبی است. اشاعه ونظارت برحسن اجرای فرایند سیستماتیک مهندسی معکوس و به کارگیری ابزارها و تکنیک های مهندسی در این فرایند نیز می تواند تاثیر بسزایی در دستیابی به دانش فنی محصولات تولیدی (که اکنون به دلیل عدم به کارگیری به صورت سیستماتیک، محقق نشده) درکمترین زمان و با حداقل هزینه، داشته باشد.

در این مقاله ضمن بیان استراتژی های مختلف فناوری، جایگاه تحقیق و توسعه در دستیابی به آنها و سپس انتخاب استراتژی مهندسی معکوس به عنوان یک راه مناسب پیشرفت برای کشورهای درحال توسعه، متدولوژی این سیستم به صورت خلاصه ارائه شده است.

مقدمه
بی شک شناخت محصول و درک عوامل موثر در مشخصه های آن، اولین پیش نیاز بهبود کیفیت و نوآوری است که لازمه آن درک مهندسی از مبانی عملکردی قطعه است.

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 (RE-ENGINEERING) مورداستفاده قرار می گیرد.

این روش ، روش پذیرفته ای برای کشورهای درحال توسعه به شمار می رود. در این فرایند ابتدا میزان کمبود اطلاعات فنی برای پشتیبانی از تولید یک محصول معین می شود. سپس با انجام یک کار تیمی منسجم، متشکل از متخصصان و محققان رشته های مختلف علوم پایه به همراه مدیریت و سازماندهی مناسب تشکیلات تحقیقاتی و توسعه ای (R&D) سعی می شود مدارک و نقشه های 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 می شود مراحل نمونه سازی و نیمه صنعتی و در صورت لزوم ساخت و تولید محصول، انجام گردد.

فعالیتهای تحقیق و توسعه به مفهوم عام همیشه دو محصول را به همراه داشته است: یکی دانش و معلومات و دیگری فناوری و فن. نقش فعالیتهای تحقیق و توسعه در ایجاد فناوری تاحدی است که اندیشمندان گفته اند فناوری محصولی است که درکارخانجات تحقیق و توسعه تولید شده است.

فناوری شاه کلید توسعه ونیرومندترین عامل تحول اقتصادی در جوامع است. در اطلس فناوری فناوری ترکیب پیچیده ای از چهار عنصر، به شرح زیر معرفی گردیده است.

1 - سخت افزار و ماشین آلات؛
2 - دانش فنی یا ابزار اطلاعاتی؛
3 - توانائیها شامل مهارتها وابتکارات انسانی؛
4 - سازماندهی و مدیریت فناوری شامل مکانیسم هایی که برای تسهیل درادغام موثر عناصر بالا موردنیاز است. حال که اهمیت فناوری در توسعه ملی و نقش تحقیق و توسعه در دستیابی به فناوری مورد یادآوری قرار گرفت به بیان مراحل عمر فناوری ها می پردازیم.

 سیکل عمر هر فناوری شامل این مراحل است:

مرحله طراحی؛
مرحله معرفی؛
مرحله رشد؛
مرحله بلوغ و اشباع؛
مرحله افول.

استراتژی های دستیابی به فناوری و محصولات

اصولاً برای دستیابی به فناوری به عنوان یک محصول صنعتی راههای گوناگونی وجود دارد که هر کشوری در هریک از زمینه های صنعتی باتوجه به ساختار علمی و صنعتی خود و میزان خوداتکایی در زمینه های علوم و فنون، میزان دسترسی به منابع ارزی موردنیاز، مواد اولیه داخلی، نوع و کیفیت نیروهای متخصص، روابط سیاسی بین المللی و منطقه ای، آنها را به کار می بندد. در زیر انواع مهم استراتژی های دستیابی به محصول جدید و فناوری موردنظر را بیان می کنیم:

1 - استراتژی نوآوری و طراحی تا تولید محصول از طریق فعالیتهای تحقیق تا تولید؛

2 - استراتژی توسعه فناوری؛

3 - استراتژی کپی سازی ومهندسی معکوس؛

4 - استراتژی انتخاب، انتقال و بومی کردن فناوری؛

5 - استراتژی استفاده موثر از امکانات و فناوری موجود؛

6 - استراتژی خرید کارخانه و پروسه تولید به صورت تحویل کامل؛

7 - استراتژی خرید کالا و فناوری موردنظر.

ضرورت شناخت رفتار فناوری برای انتخاب استراتژی مناسب: یکی از تصمیم گیریهای استراتژیک در زمینه دستیابی به یک محصول و یا فناوری، انتخاب مناسبترین روش دستیابی به آن است که این تصمیم گیری به مرحله رشد و توسعه آن محصــــول یا فناوری (در مهد شکل گیری و پیدایش و تکامل آن فناوری) بستگی شدیدی دارد. مثلاً اگر یک فناوری در مهد پیدایش خود (کشور اولیه) در مرحله معرفی باشد، اقدام برای دستیابی به آن ازطریق انتقال فناوری کاری نسنجیده است. همچنین اگر محصول در مهد پیدایش خود در مرحله افول بوده و فناوری برتری جایگزین آن شده باشد، اقدام برای دستیابی به محصول اولی ازطریق همین استراتژی، کاری مخاطره آمیز است.

اصولاً اقدام برای انتقال فناوری درمورد محصولاتی که در مهد پیدایش خویش مرحله معرفی را سپری کرده و در مرحله رشد هستند برای کشورهای درحال توسعه معقول تر است. در این صورت اقدام یک کشور درحال توسعه برای دستیابی به عین این محصول یا فناوری ازطریق استراتژی تحقیق تا تولید، امری غیراقتصادی و غیرعاقلانه خواهدبود مگرآنکه اهدافی مانند تقویت پایه های علمی و فنی کشور مطرح باشد که بازهم انتخاب این استراتژی احتمالاً امری مطلوب نخواهدبود. هرچه درجه تکامل یک فناوری بیشتر باشد تا قبل ازمرحله افول و منسوخ شدن، استراتژی خرید محصول و فناوری مقرون به صرفه تر خواهدبود.

استراتژی موردنظر در این مقاله بنابر نیازهای تکنولوژیک کشورهای درحال توسعه مانند ایران وجبران این خلاء تکنولوژیک با کشورهای پیشرفته با بیشترین سرعت، استراتژی مهندسی معکوس است که در ادامه به بیان متدولوژی آن خواهیم پرداخت.

 متدولوژی مهندسی معکوس

مهندسی معکوس یکی از روشهایی است که شرکتها با به کارگیری آن، فرایند تکوین محصول خود را سرعت می بخشند. این روش در کشورهای درحال توسعه چون ایران که ازنظر دانش طراحی محصول و فناوری تولید عقب تر 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 به وقوع می پیوندد. 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=TDP) نامیده می شود.

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 می شود:

 مرحله اول - تجزیه وتحلیل عملکردی / اقتصادی: این فعالیت شامل 2 بخش است:

الف - هدف گذاری و جمع آوری اطلاعات: در این مرحله توسعه محصول، رفع عیب محصول و خودکفایی معرفی و سپس هدف از انجام پروژه درمورد هریک تبیین می شود. هدف از فاز جمع آوری اطلاعات این است که کلیه مستندات جمع آوری شده و تولید اطلاعات و مستندات فنی درحین اجرای مهندسی معکوس آسان گردد.

با روشهایی چون شناسایی موردهای مشابه، جمع آوری اطلاعات در زمینه تولیدکنندگان و موردبررسی قراردادن قطعات و مجموعه های مونتاژی یک سطح بالاتر که اطلاعات موجود درمورد عوامل خروجی و ورودی، قطعات مجاور و مصرف نهایی را مشخص می سازد، مشخصات و توضیحات مربوط به خرید قطعات، فهرست قطعات و شماتیک ها که اطلاعات اولیه برای بررسی پیکربندی یک قطعه و یا یک مجموعه را دراختیار قرار می دهند می توان بسته اطلاعات فنــــی را به دست آورد. طبیعی است که با طبقه بندی سطح اطلاعاتی در فرایندهای مهندسی، این فعالیت جامع تر و سیستماتیک تر انجام می شود و از دوباره کاریهای احتمالی جلوگیری و در هزینه ها صرفه جویی به عمل خواهدآمد.

ب - ارزیابی اطلاعات و برنامه ریزی: 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 تخصص ها، آزمایشات، تجهیزات و... برای اجرای مهندسی معکوس صورت می‌گیرد و پس ازتخمین هزینه، تخصیص منابع و برآورد زمان معقول برای تولید این اطلاعات برای کامل کردن بسته اطلاعات فنی، نمودار گانت اجرایی پروژه ارائه می شود و یک نقشه برای روند کار حاصل می آید.

 مرحله دوم - آنالیز عملکرد و دمونتاژ مورد: هر مـــوردی می تواند متشکل از چند جزء (مکانیسم ها و اجزای مختلف) باشد که هریک وظیفه خاصی را برعهده دارند و برآیند آنها وظیفه موردنظر را برای مورد به وجود می آورد. و در این مرحله از فرایند، تیم مهندسی معکوس باید بتواند پارامترها و مشخصه های 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، شبیه سازی رایانه ای و...)، باید عملکرد اجزاء با مدارک فنی موجود ممیزی شود تا مغایرتهای آن مشخص شود (FUNCTIONAL CONFIGURATION AUDIT= فاز FCA = ممیزی عملکرد فنی اجزاء). درادامه اطلاعات فنی موردنیاز اجزاء ازطریق آزمایش استخراج می شود. (فاز PCA یا ممیزی فیزیکی اجزاء (PHYSICAL CONFIGURATION AUDIT) تفکیک و مونتاژ اجزاء، درصورتی که قابل تجزیه به اجزای سطح پایین تر باشـــد، می تواند تا رسیدن به سطح قطعه ادامه یابد تا اینکه یک سطح برای مونتاژ بیان شود. درتفکیک بایـــد وظیفه عملکردی اجزای پایین تر شناسایی شود تا ممیزی عملکرد فنی اجزاء و ممیزی فیزیکی اجزاء بر روی آنها نیز صورت گیرد.

در انتهای این مرحله بسته های اطلاعات فنی که طی عملیات ممیزی عملکرد فنی اجزاء و ممیزی فیزیکی اجزاء ایجاد و تکمیل شده اند پس از صحه گذاری، اطلاعات لازم درباره تهیه نقشه های سطح یک (که چگونگی حرکت مکانیسمها و انتقال عملکرد به اجزای دیگر را کاملاً مشخص می کنند) را فراهم خواهندآورد.

 مرحلــــــــه سوم - آنالیز سخت افزاری و نرم افزاری:

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

الف) آنالیز مواد: با آنالیز شیمیایی و متالورژیک، مطالعه لایه های سطحی، اندازه گیری خواص مکانیکی، بررسیهای ساختاری و عیوب انجام می گیرد؛

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 طورفرعی در تشخیص فرایند ساخت کمک می کند، انجام می شود.

ج) آنالیز ابعادی: که مشتمل بر مراحلی چون اندازه گیری ابعادی، آنالیز تلرانس و آنالیز حساسیت است؛

د) آنالیز الکتریکی - الکترونیکی درصورت نیاز: باتوجه به مشخصه های خروجی مدار، مسیر مدارها، مواد، روشهای زدودن پوششها، اتصالات موردنیاز برای تولید مجدد.

نتایج حاصل از این قسمت در نقشه های سطح 2 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 درنظرگرفته شده برای مهندسی معکوس می توان برخی از حوزه های پرهزینه مثل عیوب طراحی، طراحی اضافی، عملکرد بهبود، محدودیتهای بیش از حد درمورد تلرانس ها، نیازمندیهای بیش از اندازه برای عملکردها و... را آشکار و آنها را قبل از تکمیل فرایند اصلاح کرد.

 مرحله پنجم - برنامه ریزی فرایند تولید و تهیه ملزومات تضمین کیفیت: در این مرحله کلیه بسته های اطلاعاتی که تاکنون کامل شده از دیدگاه قابلیت تولید و فرایندهای ساخت موردتوجه قرار می گیرند. به طور خلاصه خروجی این مرحله به ایجاد نقشه های سطح 3 منجرمی شود که ملزومات ضروری و موردنیاز واحدهای طراحی، مهندسی، ساخت وکنترل کیفیت را برای دستیابی یا ساخت آیتم موردنظر شامل می شود.

به طورکلی نقشه های سطح 3 نتیجه فرایند مهندسی معکوس بوده که شامل کلیه پارامترهای مستندسازی شده لازم جهت تولید یک آیتم خواهندبود 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 نقشه ها و مشخصه های 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 نقشه های مهندسی و رویه های تست، چندین بار بازنگری و اصلاح می شوند که تمام سطوح بازنگری شده از سطح صفر تا آخرین نتایج باید در بسته اطلاعات فنی قرار داده شوند. با اضافه شدن اطلاعات به دست آمده از بازرسی ها و اطمینان کیفیت نمونه های تولیدشده، به بسته اطلاعات فنی، یک بستـــه اطلاعات فنی کامل شده به دست می آیـــد و پس از مطابقت با استانداردهای بسته های اطلاعات فنی در انتها یک بسته اطلاعات فنی نهایی کامل در ارتباط با محصول که هدف فراینـــــد مهندسی معکوس است، به دست می آید.

 مزایا و دستاوردهای مهندسی معکوس

1 - ایجاد توانایی و تقویت تکنیکی - فناوری ساخت ازطریق شناخت و درک کامل محصول (اخذ دانش فنی محصول) و به وجود آوردن اعتماد به نفس د رمهندسان و کارشناسان صنعت در مواجهه با صنایع و فناوری های داخلی؛

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

3 - ایجاد توان بالقوه جهت جذب، درانتقال فناوری های پیشرفته؛

4 - تربیت نیروی متخصص موردنیاز در صنایع استراتژیک؛
5 - به وجود آوردن قدمهای سیستماتیک برای کمک به درک و مستندسازی طراحی و فرایند طراحی؛

6 - امکان الگوبرداری رقابتی درجهت درک محصولات رقبا و توسعه بهتر محصولات خود؛

7 - امکان انجام مهندسی مجدد با استفاده از دانش فنی اخذشده به وسیله مهندسی معکوس.

 نتیجه گیری

مهندسی معکوس یکی از روشهای دسترسی به دانش فنی است. لازمه اجرای این روش وجود نمونه هایی از محصول است که مبنای کار تحقیقات قرار می‌گیرد. در این روش برای دستیابی به دانش فنی به برون فکنی اطلاعات فنی از طریق تجزیه محصول متوسل می شویم که اصطلاحاً کشف کردن (DEFAKTAGE) دانش فنی نامیده می شود. 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 مسئله را نیز با درایت و بررسیهــــای کارشناسی و تحقیقات پوشش می دهند، بدون اینکه از ابتدا درگیر جزئیات فنی و طراحی محصول شده باشند. شاید بتوان از مهندسی معکوس به عنوان کپی برداری آگــــاهانه از یک محصول نام برد،‌روشی که عده ای از کشورهای شرق آسیا و اروپا بعداز جنگ جهانی دوم عملاً پیاده کردند و درحال حاضر جزء کشورهای پیشرفته و صنعتی محسوب می شوند.

درهر صورت تجربه های مفیدی که در دهه اخیر با حمایت طرح اعطای کمکهای فنی و تکنولوژیک به صنایع به وسیله تامین سرمایه ارزان و حمایتهای دولتی ازطریق سیاستگذاری مناسب مالیاتی و... روی موضوعها و محصولات مختلف در کشور صورت گرفته، همه مؤید بهره وری و مثمرثمربودن این استراتژی در پاسخ به نیازهای کشور است. نکته جالب اینکـــه کارشناسان داخلی با چنین تجربه هایی اعتماد به نفس و جسارت فنی لازم برای مواجهه با کارشناسان خارجی در مرحله انتقال فناوری پیدا می کنند و بدیهی است در این صورت، شرایط جذب کامل مراحل انتقال فناوری، شناختن نقاط کور فنی و علمی صنایع داخلی و سعی در برطرف کردن آن، جهت دادن صحیح به انتقال فناوری، مشاوره با مسئولان در راستای تصمیم گیری و عقد قراردادهای تولید و مشارکت با شرکتهای خارجی و... فراهم خواهدآمد.

از مهندسی معکوس در زمینه های مختلف سخت افزاری و نرم افزاری ازجمله: 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 ارزان تر باشند، ابزاری برای رقابت، برای بالابردن کارآیی نرم افزارها، مورداستفاده قرار می گیرد و در حیطه های سخت افـــزار و نرم افزار رایانه ای اهمیت ویژه ای دارد.

 

منابع:
1 - اخوان، امیرناصر مروری بر کپی سازی و مهندسی معکوس صنایع هوایی، شماره 77، آبان 7

2 - پاک نظر، ثریا مهندسی معکوس روشی برای تولید محصولات جدید وب، شماره 24، خرداد 81

3 - جایگاه و نقش فعالیتهای تحقیق در استراتژیهای دستیابی به تکنولوژی موردنیاز کشور پیام پولاد، شماره 10، مهر 73

4 - سیدحسینی سیدمحمد - ناظمی جمشید توسعه ساختارهای مهندسی و تکوین محصول در صنعت مجله علمی پژوهشی اقتصاد و مدیریت، شماره 46، پاییز 79

5 - فتحی علیرضا مهندسی معکوس کارآفرین، شماره 9، مهر و آبان 80

6 - مهندسی معکوس راهی برای احاطه برمبانی طراحی، پیام ایران خودرو، شماره 46، مرداد 79

7 - مهندسی معکوس (یک ضرورت)، شرکت خدمات علمی صنعتی استان تهران، صنعت خودرو، شماره 22، مهر 78
8 - ناطق محمدجواد تامین سرمایه ارزان به عنوان یکی از روشهای موثر حمایتی دولت از توسعه تکنولوژی ملی، صنعت و توسعه، شماره 16، مهر و آبان 76

9 - هلالی، حسن مهندسی معکوس اطلاعات علمی، شماره 2، آذر 73