DISEÑO PARA MANUFACTURA, INGENIERÍA CONCURRENTE

E INGENIERIA INVERSA

Steven Urbano Montes 1 * Felipe López Lasso1 **

1Estudiante Diseño Mecánico I, Programa Ingeniería Mecánica

Universidad Autónoma de Occidente Cali, Colombia,

stevenur@hotmail.com*pipeline_55@hotmail.com**

Resumen

El presente artículo contiene una consulta realizada acerca de las diferentes estrategias de diseño que se utilizan actualmente para la producción de un bien o servicio. Ingeniería inversa, ingeniería concurrente y diseño para manufactura son métodos de diseño, objetos de estudio en el presente documento, que buscan optimizar los procesos de producción, y brindarle al ingeniero ciertas herramientas que contribuyan al mejoramiento de la calidad de los productos desarrollados a partir de un proceso de diseño.

DESIGN FOR MANUFACTURING, CONCURRENT ENGINEERING

AND REVERSE ENGINEERING

Abstract

This article contains a survey done on the different design strategies that are currently used for the production of a good or service. Reverse engineering, concurrent engineering and design for manufacturing are methods of design, objects of study in this paper, seeking to optimize production processes, and provide the engineer certain tools that contribute to improving the quality of developed products from a design process.

1. INTRODUCCIÓN

Para el proceso de diseño en ingeniería, existen diferentes técnicas y métodos formales que contribuyen a la producción de un bien o un servicio.

Herramientas como la ingeniería inversa, la ingeniería concurrente y el diseño para la manufactura son partes importantes del proceso de diseño, pues ayudan al ingeniero a direccionar de forma adecuada la elaboración del producto desde diferentes puntos de vista. Por ejemplo un ingeniero puede desarrollar ingeniería inversa en el análisis de un producto o servicio existente, y descubrir cómo puede mejorarlo para incrementar la calidad de vida del usuario. De la misma forma, en el marco de la ingeniería concurrente, el mismo ingeniero podría asignar tareas específicas a grupos de trabajo interdisciplinarios que encaminen su labor al mismo objetivo, apoyándose en el uso de herramientas computacionales. Finalmente, todo el proceso de diseño mencionado debe estar enfocado a la manufactura y producción de un bien o servicio; de este modo, las diferentes estrategias de diseño interactúan con el diseño para manufactura, en sentido que es en esta etapa que el diseño cobra vida, funcionalidad y valor; de tal forma de que llegue a un usuario con los menores costos, la mayor calidad, excelente funcionamiento, y que incremente la calidad de vida de su usuario final.

El objetivo principal del presente artículo es el de exponer y evaluar las diferentes estrategias y métodos de diseño, para encontrar la forma de aplicarlas a futuros proyectos de ingeniería que se vayan a llevar

a cabo. Con base en esta información, dichos proyectos deberán garantizar que el producto o servicio diseñado habrá sido objeto de un estudio detallado y un diseño óptimo por parte de ingenieros que desarrollaron de manera parcial o total una o todas las estrategias de diseño planteadas.

2. DISEÑO PARA MANUFACTURA

El diseño para manufactura es una parte importante en el proceso de diseño; pues es en esta que se definen las relaciones funcionales de las partes del producto para que formen un todo. En el diseño para la manufactura se incluyen aspectos y actividades determinantes para la producción del bien o servicio objeto de diseño:

Selección de los materiales. Geometría de las partes. Acabados superficiales. Tolerancias. Técnicas de ensamble.

Debido a que el éxito de la ingeniería del diseño depende de un producto exitoso, el diseño para la manufactura debe estar

enfocado en la obtención de un producto funcionalmente excelente y de bajos costos de producción. Esto se logra con una adecuada implementación del ya mencionado diseño para la manufactura, pues este es la mejor forma de combinar

eficazmente personas, información, máquinas, materiales y energía para la planificación de un proceso.

La capacidad de manufactura en el proceso de diseño depende de ciertos factores, principios y pautas:

Tabla No. 1: Principios y pautas generales en el diseño para capacidad de Manufactura [1]

El diseño para la manufactura está ligado inseparablemente al diseño para ensamble. Son denominados DFM/A (Design for Manufacturing and Assembly) y no incluyen solo aspectos de capacidad de manufactura, sino también aplicación de pruebas, comercialización, capacidad de servicio y mantenimiento del producto.

El DFM/A tiene siete beneficios principales, que lo hacen una herramienta muy útil al ser implementada adecuadamente en el proceso de diseño[1]:

1. Menor tiempo para llevar el producto al mercado.

2. Transición sin dificultades hacia la producción.

3. Menos componentes en el producto final.

4. Ensamble más fácil.5. Menores costos de producción.6. Mayor calidad del producto.7. Mayor satisfacción de los clientes.

3. INGENIERÍA CONCURRENTE (IC)

Figura 1. Trabajo en Equipo.

Desde el punto de vista de una empresa industrial, que tiene como objetivo el

mejoramiento de la calidad de vida del usuario final, la Ingeniería Concurrente se define como una “filosofía de trabajo basada en sistemas de información y fundamentada en la idea de convergencia, simultaneidad o concurrencia de la información contenida en todo el ciclo de vida de un producto sobre el diseño del mismo.” [2]

El concepto de Ingeniería Concurrente surge en Japón en la década de los 80’s bajo la concepción de que el trabajo de diseño no es una tarea unipersonal, al contrario, es una tarea de equipo; por tal motivo las decisiones se toman en grupos de trabajo y en función de la información que aporta cada una de las personas involucradas.

La ingeniería concurrente, es también llamada ingeniería simultánea; y en su entorno se involucran elementos y actividades de diseño como las que expone la Figura 2.

Figura 2. Concepto Ingeniería Concurrente. [2]

De manera más clara, este concepto puede ser explicado suponiendo un caso cualquiera de diseño en el que se tiene gran cantidad de

información por manejar, y actividades por llevar a cabo. A raíz de esto, surge la necesitad de la concurrencia o convergencia de un grupo de personas encaminadas a un mismo objetivo, desde un área específica de trabajo, en la que cada una aporta un “algo” al diseño; de este modo, y con la ayuda de herramientas de información hay un mejor flujo, manejo y ejecución de la información dentro del proyecto de diseño.

Entendida la definición de ingeniería concurrente, es importante mencionar que su implementación tiene un objetivo claro dentro del trabajo de diseño. Dicho objetivo consiste en el diseño de productos y servicios totalmente funcionales, estéticamente agradables, con un tiempo de elaboración corto, al mínimo costo, y que contribuya al mejoramiento de la calidad de vida de sus usuarios. En otras palabras; los objetivos específicos pretendidos en la implementación de la ingeniería concurrente son:

1. Acortar los tiempos de desarrollo de los productos.

2. Elevar la productividad.3. Aumentar la flexibilidad.4. Mejor utilización de los recursos.5. Productos de alta calidad.6. Reducción en los costos de desarrollo

de los productos.7. Establecer conocimiento y cultura de

Ingeniería Concurrente.8. Integrar los departamentos de la

empresa.9. Asegurar el cumplimiento de los

requerimientos y expectativas del cliente.

Los beneficios que tiene la ingeniería concurrente van desde la reducción de tiempos y costos de producción, hasta el mejoramiento de la calidad y el servicio. Debido a sus beneficios, la ingeniería concurrente, actualmente conocida como ingeniería corporativa, ha evolucionado de la mano con las herramientas de información, y hoy en día es posible llevar a cabo procesos de diseño desarrollados por personas que se encuentran en diferentes partes del mundo; pero que pueden ver los mismos planos en los mismos sistemas de diseño asistido, pueden estudiar los mismos documentos, y pueden interactuar cara a cara vía internet.

Para una adecuada implementación de la ingeniería concurrente, se debe trabajar sobre los siguientes ámbitos dentro de la empresa.

1. Modelado de los procesos. Es una técnica importante para observar cómo funciona y cómo fluye la información a lo largo del proceso de diseño.

2. Arquitectura de los sistemas de información. Dichos sistemas deben estar bien diseñados de tal forma que haya una adecuada comunicación entre las personas involucradas en el proceso.

3. Creación de equipos interdisciplinarios.4. Uso de métodos formales de diseño de

ingeniería.5. Utilización de herramientas asistidas

por computador.

En resumen, el concepto, objetivo, filosofía y beneficios de la implementación de la

ingeniería concurrente se pueden observar de forma resumida en la Figura 3.

Figura 3. Ingeniería Concurrente. [3]

4. INGENIERÍA INVERSA

Como es conocido, la ingeniería es el estudio y disciplina que permite desarrollarle soluciones a los problemas existentes en la sociedad, y normalmente el desarrollo de dichas soluciones parte de cero. Sin embargo, muy pocos conocen acerca de la contraparte de esta disciplina, la Ingeniería Inversa.

El objetivo de la ingeniería inversa es el desarrollo de soluciones a problemas, a partir de algún producto o tecnología ya desarrollada, la cual resuelve el mismo problema parcialmente, pero de la que no se conoce su funcionamiento a fondo.

4.1 Nacimiento e Historia de la Ingeniería Inversa

Antes de abordar de manera detallada lo que es la ingeniería inversa y sus aplicaciones, es importante conocer cómo surgió este tipo de disciplina.

La ingeniería inversa es tan antigua como la ingeniería, y su surgimiento puede remontarse a los principios del comercio, ya que cuando un producto llegaba a una región proveniente de otra, sus habitantes se encargaban de examinar y analizar este producto con el fin de entender las bases de su funcionamiento, y así desarrollar sus propios productos con mejoras en la calidad y funcionalidad.

Cuando se presentó la Revolución Industrial, la ingeniería inversa tuvo un crecimiento enorme en la comunidad de los diseñadores e inventores, pues estos no podían descuidar los desarrollos e innovaciones llevadas a cabo por los demás, ya que de esta manera era como lograban sus mejoras y éxito en el mercado. Gracias a lo anterior, en este periodo también surgen las leyes de los patentes, el copyright, los derechos reservados y otros proyectos de protección a la propiedad intelectual.

Para citar un ejemplo, cabe mencionar que la prosperidad tecnológica e industrial que logró Japón, se dio gracias al desarrollo de la ingeniería inversa, la cual empezaron a aplicar y perfeccionaron desde la Segunda Guerra Mundial, cuando incautaban insumos y maquinaria de guerra para analizarlas y mejorar las propias (Ver Figura 4).

Figura 4. Avión derribado durante la II Guerra Mundial [4]

Y aunque en la actualidad la práctica de la ingeniería inversa no se vea con buenos ojos, y existan restricciones y prohibiciones que la limiten; no se puede negar que su práctica incita al desarrollo tecnológico de las industrias y por ende de las sociedades. [5]

4.2 Definición de Ingeniería Inversa y Aplicaciones

Ahora que ya se mencionó el objetivo principal de la ingeniería inversa y su historia, se puede dar una definición más clara de lo que es. La ingeniería inversa es una técnica de rediseño, es decir, es un proceso de diseño que se puede aplicar a un producto, prototipo o concepto existente; y que emplea una variedad de metodologías para diseccionar y entender el producto. (Ver Figura 5 y 6).

Dicho de una manera más puntual, la ingeniería inversa comienza el proceso de rediseño de un producto, mediante la observación, desensamble, análisis y documentación de factores como su funcionalidad, forma, principios físicos, manufacturabilidad, entre otras. Con lo anterior debidamente realizado, se logrará entender y conocer el estado del producto.

Figura 6. Disección de una CPU [6]

Figura 5. Disección de un arma de fuego

En la industria, la disección de productos junto con el benchmarking son procesos muy utilizados para mejorar el diseño, calidad y desempeño de los productos propios. El proceso de disección también es bastante utilizado en la educación universitaria para mejorar las habilidades de los estudiantes en diseño de ingeniería.

Y aunque el propósito general de aplicar la ingeniería inversa es el rediseño, también puede haber otros motivos o razones para utilizarla como:

Benchmarking : Permite comparar un conjunto de productos minuciosamente con el fin de jerarquizarlos siguiendo una serie de criterios.

Evaluación y estudio crítico del producto de un competidor: En el mercado, también es posible que se utilice la ingeniería inversa para analizar el producto de la competencia para establecer si se ha violado una patente; o para basarse en él y modificarlo para uso propio.

Mejoramiento de la calidad : Este incentivo se basa en la evaluación de mejoras en la calidad y perfeccionamiento, y se puede dar a nivel de subsistema, configuración, componente o perimétrico.

Reducción de Costos : Aquí se busca identificar que piezas se pueden modificar ya sea en material, forma o tamaño para que los costos de producción sean menores.

Simplemente para entender su funcionamiento: Una última posible

motivación es sencillamente la curiosidad de saber cómo y por qué funciona un producto. [7]

4.3 Ramas Donde se Aplica la Ingeniería Inversa:

Cada rama de la ingeniería de alguna u otra forma ha aplicado la ingeniería inversa. A continuación se citarán algunos ejemplos:

- En la Ingeniería Química se podría, por medio de un análisis espectográfico de los componentes de una substancia (que podría ser un medicamento), crear una substancia similar que cumpla con su función de una manera más eficiente.

- En la Ingeniería Mecánica, por medio del desensamblado de un mecanismo se pueden ver las partes y elementos que lo componen, así como sus propiedades. De esta manera el ingeniero está en la capacidad de “clonarlo”.

- En la ingeniería naval y aeronáutica también se podría obtener información valiosa de las tecnologías de otros ejércitos con el solo hecho de analizar una de sus aeronaves o embarcaciones. En esta rama vale citar un ejemplo, donde un submarino ruso se hundió y las autoridades de ese país se opusieron a la ayuda internacional en el rescate, pues se presenta un caso de “celos” y hermetismo con respecto a las tecnologías clasificadas. (Ver Figura 7)

Figura 7. Rescate de submarino nuclear ruso [8]

- En la Ingeniería Informática también es muy empleada la ingeniería inversa, tanto que se ha dividido en dos categorías: La ingeniería inversa de hardware y la ingeniería inversa de software.

5. CONCLUSIONES

Existen diversas estrategias de diseño para lograr una exitosa producción de un bien o servicio. Las estrategias estudiadas en este articulo coinciden en un objetivo claro, obtener un mejoramiento de la calidad de los productos desarrollados a partir de un proceso de diseño. En el caso particular de la Ingenieria Inversa, el objetivo lo logra mediante un minucioso análisis a productos ya existentes para identificar la clave de su funcionamiento y conocer donde puede tener falencias.En cuanto a la Ingeniería Concurrente, este objetivo es alcanzado mediante un trabajo en equipo e interdisciplinar, que lograr una mayor eficiencia y calidad.Por último, el Diseño para Manufactura cumple con el objetivo a través de un estudio muy cuidadoso con respecto a la

funcionalidad y relación de cada uno de los componentes del producto final.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Diseño para Manufactura y Ensamble. Capítulo I. Tecnología Mecánica II. Universidad Mayor de San Simón

[2] María del Mar Espinosa. La ingeniería concurrente, una filosofía actual con plenas perspectivas de futuro. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales – UNED – Madrid.

[3] Ingeniería Concuerrente [en línea] <http://picses.eu/keyword/ingenieria%20concurrente/>[citado el 11 de Agosto de 2010]

[4] Victoria de Dien Bien Phu [en línea] < http://vietnam.vnanet.vn/Internet/es-ES/49/130/46/21091/5/2009/Page=6/Default.aspx >[citado el 10 de Agosto de 2010]

[5] Jorge E. Alvarez. Ingeniería Inversa y Criptoanálisis. México.

[6] Desensamble [en línea] <http://lbshion22.blogspot.com/2009_11_01_archive.html >[citado el 10 de Agosto de 2010]

[7] G. Torres Ch. Ingeniería Inversa: Una Herramienta para la Iniciación al Diseño. Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Tecnológica de Pereira. 2008.

[8] Los Restos del Submarino Kursk [en línea] <http://www.microsiervos.com/archivo/mundoreal/restos-submarino-kursk.html >[citado el 10 de Agosto de 2010]