UNIDAD 4 DISEÑO OPTIMO(reciente)

UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO

ÍNDICE

INTRODUCCIÒN………………………………………………………………………….……………..2

4.1. FUNDAMENTOS DE DISEÑO ÓPTIMO CONTEMPLANDO NORMAS Y ESTANDARES…………….……………3

4.2. TECNICAS DE OPTIMIZACIÓN……………….………………………………………………………10

4.3. DISEÑO ÓPTIMO DE ELEMENTOS MECANICOS(EJES, ENGRANES, ETC.)………………………………….17

4.4. REDISEÑO……………………………………………………………………..………...………..27

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4.5. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÌA IVERSA……………………………….……….………….………36

INTRODUCCIÒN

El diseño de sistemas mecánicos de calidad debe basarse en un amplio conocimiento de la teoría del cálculo de fuerzas, dibujo aplicado a la ingeniería y de diversos estándares y recomendaciones existentes en la particular área de diseño, así como de la propia experiencia del diseñador. Actualmente las computadoras suelen asistir el proceso de creación de cualquier equipo mecánico complejo, tanto en la primera etapa del diseño (CAD), como en la última de la manufactura (CAM). En el caso del diseño y manufactura de sistemas mecánicos complejos, el proceso de diseño debería fundamentarse en un modelo computarizado especialmente desarrollado de la estructura mecánica.

El diseño de ingeniería mecánica incluye el diseño mecánico, pero es un estudio de mayor amplitud que abarca todas las disciplinas de la ingeniería mecánica, incluso las ciencias térmicas y de los fluidos. A parte de las ciencias fundamentales se requieren, las bases del diseño de ingeniería mecánica son las mismas que las del diseño mecánico

En el diseño de componentes mecánicos se encuentran frecuentemente cambios de geometría no uniformes que junto con las inclusiones y defectos dentro de los materiales pueden dar lugar a un incremento en el valor de los esfuerzos. La distribución de estos esfuerzos en piezas con geometría compleja se puede predecir y es deseable optimizar las zonas en donde estos se concentran.

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4.1. FUNDAMENTOS DE DISEÑO ÓPTIMO CONTEMPLANDO NORMAS Y ESTÁNDARES.

El TERMINO DISEÑO

Diseñar (o idear) es formular un plan para satisfacer una necesidad. En principio, una necesidad que habrá de ser satisfecha puede estar bien determinada. A continuación se dan dos ejemplos de necesidades apropiadamente definida.

¿Cómo es posible obtener grandes cantidades de energía en forma limpia, segura y económica sin utilizar combustibles fósiles y sin causar daño alguno a la superficie terrestre?

¡Este mecanismo esta causando problemas!, y ha tenido ya ocho desperfectos en las últimas seis semanas. Haga usted algo al respecto.

Por otra parte, la necesidad que deberá satisfacer puede estar tan confusa e indefinida que se requiera un esfuerzo mental considerable para anunciarla claramente como un problema que demanda solución. Los siguientes son dos ejemplos:

Muchísimas personas perecen en accidentes de aviación. En las grandes ciudades hay demasiados automóviles en las calles y las

avenidas.

Este segundo tipo de caso de diseño está caracterizado por el hecho de que la necesidad ni el problema a resolver han sido identificados. Obsérvese también que el caso puede implicar muchos problemas.

Es posible además clasificar el diseño. Por ejemplo:

Diseño

De vestuario De interiores de casas De carreteras De paisajes De edificios De barcos De puentes Por computadora De sistemas de calefacción De máquinas

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En ingeniería De procesos

EL DISEÑO EN INGENIERÍA MECÁNICA

El diseño mecánico es el diseño de objetos y sistemas de naturaleza mecánica; piezas, estructuras, mecanismos, maquinas y dispositivos e instrumentos diversos. En su mayor parte, el diseño mecánico hace uso delas matemáticas, las ciencias de uso de materiales y las ciencias mecánicas aplicadas a la ingeniería.

El diseño de ingeniería mecánica incluye el diseño mecánico, pero es un estudio de mayor amplitud que abarca todas las disciplinas de la ingeniería mecánica, incluso las ciencias térmicas y de los fluidos. A parte de las ciencias fundamentales se requieren, las bases del diseño de ingeniería mecánica que son las mismas que las del diseño mecánico y, por, consiguiente, éste es el enfoque que se utilizará en el presente texto.

FASES DEL DISEÑO

El proceso total de diseño es el temas de este capitulo. ¿Cómo empieza? ¿Simplemente llega un ingeniero a su escritorio y se sienta ante una hoja de papel en blanco? ¿Qué hace después de que se le ocurren algunas ideas? ¿Qué factores determinan o influyen en las decisiones que se deben tomar? Por último, ¿Cómo termina este proceso de diseño?

A menudo se describe el proceso total de diseño- desde que empieza hasta que termina como se muestra en la figura 1. Principia con la identificación de una necesidad y con una decisión de hacer algo al respecto. Después de muchas iteraciones, el proceso finaliza con la presentación de los planes para satisfacer tal necesidad. En las secciones siguientes se examinarán en detalle estos pasos del proceso de diseño.

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FIG.1 EJEMPLO DE UN PROCESO DE DISEÑO

IDENTIFICACIÓN DE NECESIDADES Y DEFINICIÓN DE PROBLEMAS

A veces, pero no siempre, el diseño comienza cuando un ingeniero se da cuenta de una necesidad y decide hacer algo al respecto. Generalmente la necesidad no es evidente. Por ejemplo, la necesidad de hace algo con respecto a una máquina empacadora de alimentos pudiera detectarse por nivel de ruido, por la vibración en el peso de los paquetes y por ligeras, pero perceptibles, alteraciones en la calidad del empaque o la envoltura.

CONSIDERACIONES O FACTORES DE DISEÑO

A veces, la resistencia de un elemento es muy importante para determinar la configuración geométrica y las dimensiones que tendrá dicho elemento, en tal caso se dice que la resistencia es un factor importante de diseño.

La expresión factor de diseño significa alguna característica o consideración que influye en le diseño de algún elemento o, quizá, en todo el sistema. Por lo general se tiene que tomar en cuentas varias de esos factores en un caso de diseño determinado. En ocasiones, alguno de esos factores será crítico y, si se satisfacen sus condiciones, ya no será necesario considerar los demás. Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los factores siguientes:

Resistencia Confiabilidad Condiciones térmicas Corrosión Desgaste Fricción o rozamiento Procesamiento Utilidad Costo Seguridad Peso Ruido Estilización forma Tamaño flexibilidad Control Rigidez acabado de superficies Lubricación

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Mantenimiento Volumen

Algunos de estos factores se refieren directamente a las dimensiones, al material, al procesamiento o procesos de fabricación o bien, a la unión o ensamble de los elementos del sistema. Otros se relacionan con la configuración total del sistema.

SELECCIÓN DE MATERIALES

Actualmente existe disponible una gran variedad de materiales cada uno con sus propias características, aplicaciones, ventajas y limitaciones. Los siguientes son los tipos generales de materiales usados actualmente en la manufactura ya sea individualmente o combinados.

Materiales ferrosos. Al carbón, aleados, inoxidables, aceros para herramientas.

Aleaciones y materiales no ferrosos. Aluminio, magnesio, cobre, níquel, titanio, superaleaciones, materiales refractarios, berilio, zirconio.

Cerámicos. Vidrios, grafito, diamante.

Materiales compuestos. Plásticos reforzados, compuestos con matriz metálica o cerámica, estructuras de panal.

CÓDIGOS Y NORMAS ( ESTÁNDARES EN LA SELECCIÓN DE MATERIALES)

AluminiumAssociation (AA)

American Gear Manufactures Association (AGMA)

American Institute of Steel Construction (AISC)

American Iron an Steel Institute (AISI)

American National Standards Institute (ANSI)

American Society of Mechanical Engineers (ASME)

American Society of Metals (ASM)

American Society of Testing and Materials (ASTM)

American WeldingSociety (AWS)

Anti-Friction Bearing Manufactures Association (AFBMA)

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Industrial FastenersInstitute (IFI)

National Bureau of Standards (NBS)

Society of Automotive Engineers (SAE)

Relación Entre Diseño Y Manufactura

El diseño y la manufactura están muy relacionados. No deben verse como disciplinas separadas. Cada parte o componente debe diseñarse no solamente cumpliendo los requerimientos y especificaciones de diseño, sino también que se puedan fabricar con relativa facilidad y economía. Este enfoque, llamado diseño para la manufactura (DesignforManufacturing DFM) mejora la productividad y permite una manufactura competitiva.

Una vez que las partes individuales se han manufacturado, deben ser ensambladas para formar el producto final. Esto debe hacerse con facilidad, rapidez y bajo costo. La siguiente figura muestra algunos ejemplos donde el diseño no favorece el ensamble y la manera de corregirlo.

REDISEÑO DE PARTES PARA EL ENSAMBLE AUTOMÁTICO

Adicionalmente, en algunos casos, el desensamble debe poder hacerse con facilidad y economía para dar servicio, mantenimiento o el reciclaje de sus componentes. Actualmente existen paquetes computacionales que permiten el ensamble virtual, o sea en la computadora, donde se pueden detectar posibles

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anomalías durante el ensamble o desensamble de productos antes de manufacturarse.

Criterios De Falla

Al diseñar elementos mecánicos que resistan las fallas se debe estar seguro de que los esfuerzos internos no rebasan la resistencia del material. Si el que se empleará es dúctil, entonces lo que más interesa es la resistencia de fluencia, ya que una deformación permanente sería considerada como falla; sin embargo, existen excepciones a esta regla.

Muchos de los materiales más frágiles o quebradizos, como los hierros colados, no poseen un punto de fluencia, así que debe utilizarse la resistencia última como criterio de falla. Al diseñar elementos que han de hacerse de material frágil, también es necesario recordar que la resistencia última a la compresión es mucho mayor que a la tensión. Las resistencias de los materiales dúctiles son casi las mismas a tensión que a compresión. Por lo general, se considera que esto ocurrirá en el diseño a menos que se posea información contraria..

Diseño Con Nuevos Materiales

Es conveniente dividir las aplicaciones de los nuevos materiales en categorías aeroespaciales y no aeroespaciales. En la primera categoría, es deseable tener bajas densidades conjuntamente con pequeños valores de conductividad y expansión térmica, altos niveles de resistencia y rigidez. El desempeño es más importante que el costo.

Aplicaciones Aeroespaciales

Cerca del 95 % de las partes visibles en el interior de la cabina del Boeing 757 y 767 son fabricadas de materiales no convencionales. Similarmente, se ha visto un incremento de materiales compuestos en helicópteros para la defensa. El uso de materiales compuestos en estructuras aéreas resulta en ahorros de energía. El consumo de combustible es proporcional al peso de las estructuras aéreas. Aplicaciones de aluminio reforzado con fibras se han observado en estructuras espaciales bajo condiciones ambientales muy severas, por ejemplo en el telescopio Hubble. El uso de compuestos con matriz cerámica puede llevar a mejoras potenciales de aviones, helicópteros, misiles, módulos reentrantes de cohetes y otros vehículos espaciales donde se manejan temperaturas del orden de 1600 °C.

Aplicaciones No Aeroespaciales

Materiales compuestos reforzados con fibras de carbón y de vidrio son ordinariamente empleados en construcciones civiles y marinas así como en artículos deportivos.

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La industria automotriz también está haciendo un uso cada vez mayor de materiales compuestos con matriz polimérica, cerámica y metálica. Otra área donde los materiales compuestos con matriz cerámica han encontrado aplicaciones es en herramientas de corte. Insertos para herramientas de corte hechas de carburo de silicio reforzado con segmentos de fibras de alúmina se emplean para el maquinado de alta velocidad de superlaciones.

ORGANISMOS DE NORMALIZACION

En la tabla que se presenta a continuación, se indican los organismos de normalización de varias naciones que tienen que ver en el formalismo del diseño.

PAIS ABREVIATURA DE LA NORMA

ORGANISMO NORMALIZADOR

Internacional

ISO Organización Internacional de Normalización.

España UNE Instituto de Racionalización y Normalización.

Alemania DIN Comité de Normas Alemán.

Rusia GOST Organismo Nacional de Normalización Soviético.

Francia NF Asociación Francesa de Normas.

Inglaterra BSI Instituto de normalización Ingles.

Italia UNI Ente Nacional Italiano de Unificación.

América USASI Instituto de Normalización para los Estados de América.

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4.2. TÉCNICAS DE OPTIMIZACIÓN

Las técnicas de optimización, conjuntamente con los sistemas informáticos, se han convertido en una poderosa herramienta para el diagnóstico y solución de múltiples problemas complejos, presentes en las ciencias de la administración, convirtiéndose en elemento decisivo, que aporta elementos importantes en la toma de decisiones.El diseño óptimo de un elemento mecánico es la selección del material y de los valores de los parámetros geométricos independientes, con el objetivo explícito de minimizar un efecto indeseable o de maximizar un requerí miento funcional, teniendo en cuenta que el elemento satisfaga otros requerimientos funcionales y que otros efectos indeseables sean mantenidos dentro de sus limites tolerables. Una vez se seleccionen el "objetivo explícito" y las variables independientes, se procede a ensamblar el modelo que describa cómo se relacionan las variables del problema y cómo el criterio de rendimiento es influenciado por las variables independientes. En principio, los estudios de optimización pueden llevarse a cabo por experimentación directa con el sistema. Así, las variables independientes del sistema o proceso pueden fijarse en valores seleccionados, el sistema puede operar en estas condiciones y se puede evaluar el índice de rendimiento del sistema utilizando el rendimiento observado. Después tendría que utilizarse la metodología de optimización para predecir opciones mejoradas de los valores de las variables independientes y continuar de esta manera los experimentos.

En la práctica la mayor parte de los estudios de optimización se efectúan con ayuda de un modelo, que es una representación matemática simplificada del sistema real. Se utilizan modelos porque es muy costoso, lento y arriesgado usar el sistema real para llevar a cabo el estudio. Comúnmente se utilizan modelos en ingeniería de diseño, porque ofrecen la forma más barata y rápida de estudiar los efectos de cambios en variables clave del diseño sobre el rendimiento del sistema.

En años recientes, en el campo de Ingeniería Mecánica se ha manifestado una tendencia hacia requerimientos más estrictos de diseño que respondan a los nuevos estándares y normas nacionales e internacionales. Esto conlleva a la necesidad de crear sistemas mecánicos más modernos y complejos de sistemas mecánicos que utilicen nuevos y mejores materiales, con el objeto de obtener mejorar su desempeño y reducir su costo. La línea de investigación está asociada con el tópico de investigación "Optimación de sistemas mecánicos" como se muestra en la siguiente figura.

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El tópico de investigación “Optimación de Sistemas Mecánicos” está dividida en dos sub-tópicos: “Comportamiento Estático y Dinámico de Sistemas Mecánicos” y “Modificación de Propiedades de Sistemas Mecánicos”, los cuales se establecieron para responder a la necesidad de analizar conjunta y/o separadamente una amplia variedad de problemas existentes en el proceso de diseño, construcción o rediseño de máquinas y sistemas mecánicos, con sus elementos y uniones. Se abordan temáticas relacionadas con el análisis estático y dinámico de sistemas mecánicos, que han incluido estudios de elementos deformables en uniones mecánicas y de fenómenos de vibración, amortiguamiento, esfuerzos y deformaciones, como los causados por el impacto de componentes mecánicos; también se han abordado problemas de tribología (lubricantes) como lo son el desgaste, la fricción y los ajustes de componentes mecánicos.

Con base en la organización actual del trabajo de investigación en el Departamento, es posible realizar contribuciones en campos complejos tales como el análisis y diseño de líneas tecnológicas, sistemas dinámicos, tribología y biomecánica.

En el trabajo de investigación, los investigadores y alumnos diseñan y construyen los sistemas experimentales que permiten determinar el comportamiento estático y dinámico de diferentes tipos de uniones de sistemas mecánicos, máquinas y mecanismos en distintas condiciones de operación. Normalmente se realiza la investigación en una serie de etapas, iniciando con modelos simples de elementos o sistemas mecánicos y posteriormente incrementando la complejidad del modelo, hasta aproximarse lo más posible a condiciones reales de operación. De esta

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manera los estudiantes pueden conocer no sólo los aspectos teóricos de los problemas atacados, sino también sus aspectos prácticos.

La experimentación comúnmente requiere diseñar estrategias de medición, diseñar y construir piezas y bancos de prueba, desarrollar sistemas para la adquisición de datos e idear métodos para la interpretación de resultados experimentales. En la actualidad, la línea de Optimación de Sistemas Mecánicos ha profundizado en el uso del método de elementos finitos, ya que es una técnica versátil con amplias posibilidades de aplicación en problemas referentes a los procesos de diseño y rediseño de máquinas y de sus componentes.

Mediante el análisis de vibraciones se estudia también el comportamiento dinámico de componentes de máquinas y estructuras. Aplicaciones de importancia para la industria, como lo son el balanceo de rotores, la validación de modelos numéricos de componentes de máquinas a través de pruebas de vibración y análisis modal, la medición de niveles de vibración y la optimación de componentes de máquinas con base en sus características dinámicas, constituyen la base para el trabajo de investigación en el área de vibraciones mecánicas.

En esta línea de investigación, en apoyo a la industria nacional, también se trabaja en proyectos que desarrollan conocimiento experimental para el recubrimiento de superficies de equipo industrial expuesto a condiciones térmicas o de abrasión

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extremas. Mediante las técnicas desarrolladas se espera prolongar la vida útil de estos equipos y minimizar los tiempos muertos derivados de fallas.

EJEMPLO DE UN DISEÑO OPTIMIZADO

Un área novedosa de aplicación de las investigaciones del Departamento, en la cual se utilizan elementos de las diversas disciplinas cultivadas en el grupo de Diseño Mecánico, es el diseño de elementos protésicos para cadera y rodilla, entre otros. Este trabajo ha involucrado desarrollos relacionados con la modificación de las propiedades superficiales de materiales y el diseño de nuevas estructuras.

Metodología de las Técnicas de Optimización

Las Técnicas de optimizaciónde procesos y productos,aparecen en los años 50, a partir de entonces comienza a desarrollarse la metodología para su utilización.Esta metodología se sustenta en los siguientes supuestos:

alternativa en las decisiones; posibilidades de crear una base informática; posibilidades mínimas de nopoder aplicar los resultados.

En este proceso existe una secuencia de pasos para llegar a la obtención de los objetivos propuestos:

observación e identificación del problema; formulación general; construcción del modelo;

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generación de una solución; prueba y evaluación de la solución; implantación; perfeccionamiento y desarrollo.

No es conveniente saltar ningún paso.

Observación

Se analiza el fenómeno como tal, las interrelaciones que tiene, las posibles variables, el sistema organizativo bajo el cual se encuentra el fenómeno, se escuchan los criterios de expertos, se analiza el cumplimiento de las premisas fundamentales de las técnicas de optimización, que son:

Alternativa de decisión.Condiciones de linealidad o no. (Es viable o no)Máximas condiciones organizativas. (lleva una secuencia lógica)

Se define conceptualmente cuál es el problema a resolver, se enuncian los objetivos y se establecen hipótesis, se consulta la bibliografía especializada. Se realizan contactos inter-especialistas y por último se elabora una ficha con un pequeño historial resumen de toda la observación realizada.

Formulación

Es un problema secuencial, se empieza con una formulación inicial basado en lo anterior y se perfecciona en la medida en que se plantea el problema y se obtienen las primeras soluciones. Muchas veces el análisis del resultado incide en la formulación. Ésta tiene dos aspectos: general y concreto.

La formulación general se utiliza en publicaciones científicas, en ponencias y eventos.

Un ejemplo de formulación concreta son los estudios de casos y los informes de tesis así como los informes ejecutivos que se entregan a los directivos de empresas una vez culminado el trabajo o el boceto.

La formulación del problema consta de los siguientes aspectos:

a) Fenómeno que se aborda o parámetros de diseño.

b) Lugar y tiempo.

c) Pequeña descripción de lo que se quiere lograr.

d) Posibilidades de obtener la información y de solucionar el problema.

e) Los objetivos principales y secundarios

Planteamiento Matemático

Es una respuesta a la formulación del problema

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I) Planteamiento Matemático General.

El planteamiento matemático general consta de índices, variables, parámetros, restricciones y función objetiva.

Este planteamiento se utiliza en publicaciones, eventos, o cuando se tiene una idea de cómo se podrá modelar un fenómeno dado o condiciones de operación del producto o pieza. El aspecto de las variables, restricciones y función objetivo se trata bajo los mismos lineamientos del planteamiento concreto de trabajo.

Los parámetros se definen con la misma rigurosidad que las variables (cualitativa y cuantitativamente). Los índices reflejan las diferentes combinaciones que se pueden dar con las variables.

II) Planteamiento Matemático.

Se utiliza en el proceso de aplicación y al igual que la formulación es secuencial. Puede ser corregido o perfeccionado cuándo se tiene la solución del problema.

Consta de tres momentos:

a) Definición de la variable.- Puede hacerse una a una o de forma general (si la cantidad de variables a definir es grande), y a su vez incluye tres aspectos:

Aspecto cualitativo: ¿qué es la variable?Aspecto cuantitativo: ¿en qué unidad se mide?Parámetros de operación: ¿Cómo se espera que funcione?

La variable representa el elemento incógnito en el problema.

Este momento es esencial en el planteamiento del problema, pues una mala definición de las variables repercute en la solución y proporciona un disparate.

b) Planteamiento de las restricciones utilización del MEF. – Lo fundamental de este paso es cuidar la homogeneidad que debe existir entre el término de la funcionalidad y la expresión de un diseño optimo, la cual está compuesta por varios elementos, los que deben ser homogéneos, para que al sumarse permita un producto o pieza funcional.

c) Planteamiento de la función objetivo. – Debe reflejar de una forma clara el objetivo del problema. Si es máximo o si es mínimo en muchos casos su planteamiento es relativamente fácil, en otros se llega a través de una secuencia de expresiones matemáticas, que finalmente deben hacerse corresponder con el objetivo deseado.

Solución, análisis y corrección de resultados

Teniendo en cuenta el desarrollo de los sistemas informáticos, es posible acceder fácilmente a software profesionales para dar solución a los modelosmatemáticos diseñados. De igual manera, diseñar sistemas mecánicos especiales es otra práctica común en estos tiempos. En este sentido, este punto se ha ido por encima de la formulación y del planteamiento. Una vez obtenida la solución se requiere hacer determinadas comprobaciones que confirmen los resultados. Estas

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comprobaciones repercuten en la formulación y planteamiento del problema y en la verificación de los parámetros utilizados, los cuales ya han sido determinados previamente mediante una base informática preestablecida, es decir; mediante la estadísticas del diseño.

Validación

En la práctica se lleva a cabo mediante la implementación y simulaciones de parámetros físicos y mecánicos se desarrollan simulando algunos de los componentes del sistema bajo estudio, y utilizando como herramienta de simulación los resultados obtenidos destacando que la pieza o producto tenga un comportamiento esperado como en la vida real.

Introducción de resultados

La introducción implica la estrategia o acción en el sistema que ha sido modelado y que va a tener en cuenta los resultados obtenidos. Claro que la dinámica productiva muchas veces en muy rápida pero para introducir los resultados en la práctica se hacen necesario su seguimiento de manera que se pueda corregir cualquier alteración que surja en el proceso.

Una de las herramientasmás poderosas para realizar la selección de la mejor alternativa esla conocida como "teoría de optimización", con la cual es posibledeterminar el mejor casosin probar realmente todoslos casos posibles.

Un elemento mecánico es definido mediante la especificación completa de sus materiales y geometría. El material se puede definir por propiedades explícitas (módulo de elasticidad, densidad) y por algunas otras propiedades que no pueden ser modeladas matemáticamente (mecanizado, restricciones de tamaños están-dar). Por otra parte, la geometría puede ser definida únicamente a partir de ciertos parámetros geométricos independientes.

Al hacer un análisis del proceso de diseño de elementos mecánicos, se encuentra que las ecuaciones de diseño generalmente expresan, ya sea los requerimientos funcionales o los efectos indeseables, en términos de los parámetros. Una de las características más importantes que debe tener el profesional del próximo siglo es su alta capacidad para tomar decisiones adecuadas. En diseño, generalmente el estudiante y el profesional recién egresado buscan en sus libros de texto soluciones a problemas semejantes al que están enfrentados para "extrapolarlas" a su problema real, y se enfrentan con grandes dificultades cuando ven que las condiciones reales son diferentes a las académicas. Esto motiva a plantear un cuestionamiento serio a la metodología y alcances de la enseñanza del diseño mecánico: ¿Se están entregando herramientas adecuadas para que el futuro ingeniero pueda tomar decisiones acertadas al enfrentar situaciones reales?

Entendiendo como función básica del ingeniero la de diseñar elementos y sistemas nuevos, mejores, más eficientes y menos costosos, así como proyectar planes y procedimientos para mejorar el funcionamiento de los sistemas existentes, se puede afirmar que es necesario complementar la formación actual

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del estudiante de ingeniería mecánica brindando herramientas para hacer selecciones adecuadas dentro de un universo de alternativas.

Todo elemento mecánico debe satisfacer ciertos requerimientos funcionales de la estructura o de la máquina en donde será montado. Por definición, un requerimiento funcional es una condición que debe ser satisfecha por el elemento si se espera que la máquina funcione adecuadamente. Los requerimientos funcionales pueden ser positivos y generalmente especificados (efectos deseables) o negativos y general-mente implicados (efectos indeseables).Por definición, un diseño adecuado consiste en la selección de los materiales y los valores de los parámetros geométricos independientes para un elemento mecánico, de tal forma que este satisfaga sus requerimientos funcionales y mantenga dentro de márgenes tolerables los efectos indeseables. El diseño adecuado, generalmente implica la técnica de prueba-error, debido a que el objetivo de diseño es tan amplio que resulta en un infinito número de posibles soluciones.

En muchos casos se podría considerar un diseño adecuado como óptimo. Esto sucede en aquellos casos donde los efectos indeseables están relativamente lejos de sus límites de tolerancia, y donde el costo del diseño es minimizado por la aplicación de métodos de prueba -error, usando la experiencia y el buen juicio con algún análisis simple si es necesario. Por ejemplo, no será necesario gastar mucho tiempo o esfuerzo diseñando un tornillo para colocarlo en un mueble sencillo; sin embargo, si el tornillo debe ser usado en grandes cantidades en un avión, donde el peso es un factor importante, sí resulta necesario hacer un esfuerzo para diseñar el elemento con base en el mínimo peso.

A pesar de que el diseño adecuado de un elemento mecánico haya resultado en un comportamiento satisfactorio de una máquina por muchos años, en muchos casos un estudio de su diseño óptimo resultará en ahorros invaluables o en un apreciable mejoramiento del comportamiento o de la calidad del elemento. Esto permite afirmar que el sólo hecho de que un diseño sea adecuado no es criterio suficiente para descartar la posibilidad de realizar un estudio de optimización. También hay casos en los que la aplicación de las técnicas de diseño adecuado no permite una solución a un problema, debido a ciertas limitaciones prácticas, lo cual conduce equivocadamente a la conclusión de que no es posible el diseño. Estas dos últimas situaciones pueden ser abordadas desde el punto de vista del diseño óptimo.

4.3. DISEÑO ÓPTIMO DE ELEMENTOS MECANICOS TÍPICOS

El diseño de sistemas mecánicos de calidad debe basarse en un amplio

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conocimiento de la teoría del cálculo de fuerzas, dibujo aplicado a la ingeniería y de diversos estándares y recomendaciones existentes en la particular área de diseño, así como de la propia experiencia del diseñador. Actualmente las computadoras suelen asistir el proceso de creación de cualquier equipo mecánico complejo, tanto en la primera etapa del diseño (CAD), como en la última de la manufactura (CAM). En el caso del diseño y manufactura de sistemas mecánicos complejos, el proceso de diseño debería fundamentarse en un modelo computarizado especialmente desarrollado de la estructura mecánica.

A continuación se describe una muestra de diseño de un dispositivo mecánico típico, como es una caja de engranes, integralmente asistido por computadora, pero el mismo procedimiento se puede aplicar para análisis y optimización de todas las partes de cada estructura mecánica.

El proceso de diseño computarizado, se muestra la Figura 1.

Fig. 1: El proceso de diseño computarizado

Un método de diseño de este tipo está basado en el desarrollo del modelo computarizado del sistema mecánico. La estructura de una caja reductora de velocidades se considera como un sistema dinámico y el modelo de esta estructura puede ser elaborado utilizando un software de simulación.

El software de simulación utilizado para modelación de sistemas mecánicos

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http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=s0718-07642004000400003&script=sci_arttext#img01


tiene que cumplir los siguientes requerimientos:

El modelo debe ser legible, El cambio de parámetros debe ser fácil, El modelo debe permitir la simulación y optimización de los parámetros, Los resultados deben ser presentados en forma gráfica y numérica, El modelo permite usar solo valores estándar, como número de dientes, pasos diametrales, materiales y otros, que son muy importantes en los casos de diseño de sistemas mecánicos, El software tiene que aceptar los funciones gráficas durante el proceso de cálculo que permite emplear los resultados del análisis tal y como las recomendaciones empíricas, La transferencia de los resultados a otro software, como, por ejemplo AutoCAD, debe ser posible.

Asimismo este programa de modelación está integrado adicionalmente con AutoCAD el cual junto con rutinas de AutoLisp, elabora el dibujo automático de ensamble en dos dimensiones, en cualquiera de las etapas del desarrollo del diseño.

En esta etapa del desarrollo del diseño se realiza una optimización de todo el sistema mecánico de acuerdo con los criterios de optimización establecidos.

El diseño óptimo de las partes de sistema mecánico se realiza a través de la transferencia de los cálculos y parámetros obtenidos de Powersim a un sistema de CAD (en este caso a Solid Works) y con esto se realiza el diseño automático de partes utilizando el método de modelación de sólidos.

Este dibujo tridimensional se transfiere a un software de Elementos Finitos (como ALGOR, NASTRAN u otros) y crea una malla automática para analizar esfuerzos y deformaciones reales incluyendo también efectos de concentración de esfuerzos. La optimización de los sistemas, tanto como de partes de la estructura mecánica se realiza mediante cambios de los parámetros mecánicos y geométricos ya que el método computacional presentado está basado en diseño paramétrico.

DESARROLLO DEL MODELO POR COMPUTADORA

Para desarrollo del modelo por computadora de la caja de engranes se ha utilizado el softwarePowersim.

En este software se usan los elementos principales mostrados en la Figura 2.

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A continuación se describen las funciones de los elementos de la Figura 2:

Fig. 2: Simbología dentro de Powersim.

Constante - contiene valores fijos.Variable - contiene cálculos basados en elementos ligados con estas. Puede también contener funciones lógicas o funciones matemáticas. Función gráfica – contiene una gráfica en dos dimensiones. Liga entre elementos – permite el flujo de información entre los símbolos. Nivel– genera números para iteraciones controladas por Flujo con cambioy Nube los cuales originan los flujos.

En el proceso de creación del modelo sea en el caso de una caja de engranes, se tienen los pasos:

Desarrollo del modelo cinemático para la selección de número de dientes,Desarrollo del modelo dinámico para el calculo de fuerzas y momentos,Cálculo y selección de ejes y rodamientos.

A pesar de que las etapas de cálculos son seguidas unas de otras, es recomendable desarrollar un modelo separado para cada una de las etapas. La Figura 3 muestra un ejemplo del modelo cinemático de Powersim para determinar el número de dientes (Switek et al., 2004).

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Fig. 3: El modelo de Powersim para determinar de número de dientes.

Los modelos en computadora de Powersim, fueron desarrollados para todos los pasos de diseño del reductor de velocidad (Switek y Orea, 1998). Por ejemplo, la Figura 4 muestra el cuadro de diálogo en la etapa del diseño de ejes. Las variables de diseño asumen las distancias "a", "b", "c" y "d" y el modelo de Powersim calcula las fuerzas que actúan sobre los engranes, así como la flexión, momentos de torsión y las fuerzas compartidas que actúan a lo largo de los ejes (Stocker,1992; Shigley, 1990).

Véase el siguiente link fabricación de engranes.

http://www.youtube.com/watch?v=vaKF4sZfRCs

http://www.youtube.com/watch?v=Uu8vsIt9dmU

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Fig. 4: El cuadro de diálogo del diseño de ejes.

Dentro del programa se utilizan las propiedades de los materiales, valores estándares como sería el número de dientes, paso diametral, diámetros de ejes y rodamientos, dimensiones de cuñas, anillos de sujeción y otros. Además se verifica que los esfuerzos y características geométricas cumplan también con ciertos requerimientos.

Powersimpermite varias formas de comunicarse con otros programas como procesadores de palabras y hojas de cálculo (Switek y Oviedo, 2000; Switek y Majewski, 1995; Acosta y Carranco, 1999). Cuando se termina la simulación en Powersim y se logra un diseño óptimo y se genera un archivo de texto con todos los resultados en programa especial que fue realizado en el lenguaje AutoLisp (Smith y Gesner, 1991) abre el archivo de texto y lee su contenido. Los resultados actuales de la simulación pueden ser observados por el diseñador mediante el dibujo automático creado en AutoCAD que está equipado a su vez con el lenguaje de programación de AutoLisp. La Figura 5 muestra dos vistas del dibujo de ensamble del reductor de velocidad en su etapa final, dibujado por medio de AutoCAD y el cual puede ser traspolado como un sólido por medio de solidwork.

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Fig. 5: Dibujo automático del ensamble.

ANÁLISIS Y OPTIMIZACIÓN DE PARTES

Otra forma en que Powersim permite la comunicación con otros programas es gracias a la gran flexibilidad que este tiene y es que los parámetros geométricos y datos necesarios para el diseño de ejes pueden ser colocados en una hoja de cálculo (tabla de Excel) con la cual se puede realizar una geometría tridimensional del eje (Switek et al., 2002). Esto conel fin de poder someterlo a un análisis en el Método de los Elementos Finitos (MEF) y determinar si los esfuerzos que se generan debido a los momentos torsores, las cargas y condiciones a los que está sometido son las ideales para este diseño o si es necesario hacer una optimización de éste.

Este diseño puede ser modificado directamente mediante la variación de los parámetros delimitados y contemplados en la tabla creada en Excel, modificaciones que el programa es capaz de reconocer para luego actualizar la geometría del eje, y la tabla referida será la internase de datos entre el programa Powersim y la geometría del eje parametrizado.

El procedimiento a seguir para la optimización y análisis de partes sería la siguiente:

Una vez que se tienen todos los parámetros geométricos y datos necesarios para el diseño del eje como (longitudes, diámetros, cuñeros y radios) se procede a elaborar la geometría tridimensional del eje en el programa de CAD Solid Works.

Se realiza la tabla de diseño, es decir se introducen todos estos parámetros en una hoja de cálculo para realizar los cambios en cualquier momento sin la

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necesidad de redibujar el eje.

Se importa la geometría al programa de los elementos finitos y se introducen las propiedades de los elementos tipo sólido, el material y los elementos finitos de tipo tetraédricos con nodos centrales, esto para tener un manejo y distribución más precisa.

Una vez que se tienen ingresados estos parámetros, se realiza un enmallado automático del eje como se muestra en la Figura 6.

Fig. 6: Enmallado automático

Después de haber sometido al eje a un primer proceso de enmallado, se observó que era necesario disponer de una mayor cantidad de puntos de control sobre las zonas de influencia de los concentradores, es decir, en las entalladuras y canales chaveteros, con el propósito de tener una transición gradual del enmallado entre las zonas de mayor y menor densidad.

Con tal fin se decidió descomponer el modelo en partes para así tener un mejor control y precisión de las densidades de elementos y nodos.

En base al criterio expuesto se propuso la división de la geometría en diferentes partes, en la figura 7 se muestran las partes referidas a los canales chaveteros y entalladuras en donde se aprecia el sólido en forma de anillo que servirá para tener un mayor control del enmallado de la región.

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Fig. 7: Descomposición del modelo.

Para elaborar el modelo se recurrió al uso de la simetría para el eje y para cada anillo. Los dos canales chaveteros, estos quedaron inscritos en un cubo como se muestra en las figuras anteriores y dichas partes servirán para realizar el ensamble de un eje conteniendo las zonas consideradas críticas como se muestra en la Fig. 8.

Fig. 8: Ensamble del eje.

Una vez que se tiene el modelo descompuesto en partes se procedió al enmallado de los sólidos que requieren mayor densidad y homogeneidad, como chaveteros y anillos, con el fin de poder tener el mejor control posible sobre estos elementos, es decir controlar al máximo la densidad y distribución de los elementos con el fin de disminuir los problemas que se puedan generar por falta de homogeneidad. El último elemento geométrico a enmallar es el cuerpo principal del sólido del eje, aquí se deben de controlar principalmente los bordes que van a coincidir con los sólidos correspondientes a los canales chaveteros y los anillos con el fin de garantizar una buena fusión y una adecuada transición entre los respectivos nodos.

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Fig. 9: Enmallado controlado.

El siguiente paso es establecer las condiciones de frontera, entiéndase por condiciones de borde a las restricciones de movimiento o restricciones de los grados de libertad que se aplican a ciertos puntos del eje. Es importante que las condiciones de frontera definidas simulen lo mejor posible las restricciones del elemento estudiado.

Fig. 10: Distribución de esfuerzos Von Mises en eje y chumacera.

Las condiciones de frontera del eje simulan el apoyo de los rodamientos y la fuerza opositora del engranaje a través de la chaveta. Cabe recalcar que para la realización una correcta simulación algunas fuerzas de reacción deben ser simuladas mediante restricciones, puesto que el modelo debe ser estáticamente definido.

-En el caso estudiado se ha tenido que simular el efecto que ejercen los

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rodamientos sobre el eje, debido a que los mismos (rodamientos de contacto angular de una hilera de bolas) restringen el desplazamiento axial y los giros. Para simular la interacción de los rodamientos sobre el eje se ha usado como condición de frontera un anillo de restricciones referenciado a un sistema de eje coordenado cilíndrico, cuyo eje z es coaxial al eje mismo, que solo permite desplazamientos tangenciales y de esta forma deja libre el giro axial.

- La otra condición de frontera definida es la referida a la reacción presente en el cuñero de transmisión. Para simular el efecto del torque del engranaje transmitido mediante la chaveta, se aplicó una restricción en una de las caras del canal cuñero, la cual restringe el desplazamiento de los elementos de forma tangencial.

- El sistema de cargas definido fue de carácter estático, estas fueron aplicadas a manera de una presión constante en una de las caras del cuñero, se ha consideró que toda la fuerza se transmite directamente sobre esa área.

Con todos los datos expuestos el eje se somete a análisis, para este se ha utilizado la teoría de falla de Von Mises debido a que el eje está sometido a esfuerzos combinados (esfuerzos normales y cortantes) y la teoría del máximo esfuerzo cortante (Tresca), debido a que los esfuerzos son principalmente cortantes.

Después de haber sometido el eje a análisis y comprobar los resultados obtenidos, se demuestra que los rangos de esfuerzos obtenidos por la simulación están dentro de los rangos admisibles y permiten afirmar que el modelo es racional y los resultados aceptables.

4.4. REDISEÑOANTECEDENTES.-

El concepto de rediseño tiene la ventaja de contener a la palabra diseño, es decir, se retiene la dimensión individual y creadora de la palabra diseño mientras que, al mismo tiempo, mediante el prefijo re, enfatiza que el proceso individual creativo se caracteriza por los cambios, las mejoras y las nuevas combinaciones de soluciones ya existentes. De esta forma, el concepto nos recuerda que todo producto complejo que es mejorado abarca una gran cantidad de soluciones inteligentes con las que han contribuido diseñadores anteriores, y que el último diseñador adopta, hace propia y construye a partir de ellas. En otras palabras, el concepto de rediseño subraya el hecho de que –en el proceso y en el producto– el diseño siempre contiene una dimensión colectiva, cooperativa y acumulativa.

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El término “rediseño” no es nuevo; hace tiempo que es utilizado en distintos contextos de diseño aunque con un significado diferente, y muchas veces opuesto, al que se propone aquí. Mientras que este artículo argumenta a favor de una perspectiva en el que el diseño emerge como una subcategoría en un proceso sin fin de diseño, el concepto de rediseño hoy es utilizado exactamente en el sentido contrario. Diseñadores industriales dentro y fuera de las escuelas de diseño han utilizado la palabra rediseño desde hace mucho para describir tareas de diseño apuntando a la actualización visual de soluciones ya existentes. De esta forma, contrasta con el término diseño, que es visto como la búsqueda de soluciones que aún no existen. Durante los últimos diez o veinte años, la palabra rediseño ha sido utilizada en diversos contextos, por ejemplo, en la teoría del management empresarial y más recientemente en el diseño web. Aquí también, la palabra es utilizada en el sentido de los cambios en productos y sistemas existentes –en contraste al término diseño utilizado en el sentido de idear productos o sistemas que aún no existen.

Este uso establecido del término rediseño en contraste con nuevo diseño sin duda produce una distinción útil y práctica, especialmente con respecto a los clientes. Es útil en todas las situaciones en los que los diseñadores desean distinguir entre las soluciones que una empresa u organización ya tiene y necesita mejorar, y aquellas que la organización planea adquirir y quedesde el punto de vista de una empresa debe ser desarrollada desde cero. Sin embargo, desde la perspectiva de la teoría del diseño y de la historia del diseño, esta distinción es confusa ya que crea la engañosa impresión de los diseñadores construyen sobre soluciones anteriores solamente en algunas situaciones, mientras que en el diseño, este no es el caso.

El concepto de rediseño: Una nueva perspectiva en torno a problemas viejos

Si vemos al diseño como rediseño, podríamos asumir que esas primeras herramientas no fueron inventadas sino descubiertas, es decir, no fueron fabricadas, sino que fueron encontradas. “Herramienta” es una palabra que designa los medios que utilizamos para llegar a un objetivo; estos medios primero fueron encontrados y luego utilizados, después adaptados, y más tarde fabricados especialmente para la ocasión. La cuestión de quién fue la mente brillante y creativa que invento, por ejemplo, la rueda, sólo surge entonces y es significativo siempre y cuando asumamos que los artefactos son el resultado del diseño en el sentido de una creación ab-novo. Pero si adoptamos la perspectiva del rediseño, es decir, si damos por sentado que la funcionalidad de nuestros artefactos siempre es el resultado de mejoras que se dan de a poco a las herramientas disponiblessean esas herramientas basadas en objetos naturales o artefactos

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anterioresel origen de cualquier artefacto inteligente es entonces mucho más fácil de comprender. Esto se aplica tanto a las mejoras funcionales como a las innovaciones estéticas. Si miramos al diseño desde la perspectiva del rediseño, podemos asumir que cuando el humano empezó a producir artefactos, la situación era bastante parecida a la de los estudiantes de diseño en realidad todos nosotros hoy. Los humanos que vivían hace, digamos, 20.000 años atrás, eran como nosotros, nacieron a una situación en la que estaban rodeados por una infinidad de objetos que les fueron útiles de una u otra manera, aunque no del todo satisfactorios para sus objetivos. En este sentido, no somos demasiado diferentes a nuestros antepasados: a pesar de que hoy estamos rodeados de herramientas altamente especializadas, sus productores y sus usuarios sienten que tienen todavía gran potencial para mejorarlas.

Diseñar un producto, es aplicar la creatividad y los conocimientos, para determinar cómo producir un "algo" no existente, que después se lleva a la realidad. Re-diseñar, es cuando respecto de ese algo, se tiene la finalidad de mejorarlo (ya sea en funcionamiento, costo, tamaño, etc.), lo innovas (alteras, introduciendo novedades), incorporando ideas nuevas y/o tecnologías emergentes (de reciente creación), o con materiales más baratos. En otras palabras, es crear productos "nuevos" partiendo de productos ya creados, que cumplen funciones similares, pero que fueron diseñados y fabricados con tecnologías decadentes, obsolescentes o en vías de extinción.

DEFINICIÓN FORMAL DE REINGENIERÍA

Estamos entrando en el nuevo siglo, con compañías que funcionaron en el XX con diseños administrativos del siglo XIX. Necesitamos algo enteramente distinto.

Ante un nuevo contexto, surgen nuevas modalidades de administración, entre ellas está la reingeniería, fundamentada en la premisa de que no son los productos, sino los procesos que los crean los que llevan a las empresas al éxito a la larga. Los buenos productos no hacen ganadores; los ganadores hacen buenos productos. Lo que tienen que hacer las compañías es organizarse en torno al proceso.

Las operaciones fragmentadas situadas en departamentos especializados, hacen que nadie esté en situación de darse cuenta de un cambio significativo, o si se da cuenta, no puede hacer nada al respecto, por que sale de su radio de acción, de su jurisdicción o de su responsabilidad. Esto es consecuencia de un concepto equivocado de administración organizacional.

Un proceso de negocios es un conjunto de actividades que reciben uno o más insumos para crear un producto de valor para el cliente.

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Reingeniería significa volver a empezar arrancando de nuevo; reingeniería no es hacer más con menos, es con menos dar más al cliente. El objetivo es hacer lo que ya estamos haciendo, pero hacerlo mejor, trabajar más inteligentemente.

Es rediseñar los procesos de manera que estos no estén fragmentados. Entonces la compañía se las podrá arreglar sin burocracias e ineficiencias.

Propiamente hablando: "reingeniería es la revisión fundamental y el rediseño radical de procesos para alcanzar mejoras espectaculares en medidas críticas y actuales de rendimiento, tales como costos, calidad, servicio y rapidez".

Detrás de la palabra reingeniería, existe un nuevo modelo de negocios y un conjunto correspondiente de técnicas que los ejecutivos y los gerentes tendrán que emplear para reinventar sus compañías.

Bajo el pensamiento tradicional de la administración muchas de las tareas que realizaban los empleados nada tenía que ver con satisfacer las necesidades de los clientes. Muchas de esas tareas se ejecutaban para satisfacer exigencias internas de la propia organización de la empresa.

En el ambiente de hoy nada es constante ni previsible, ni crecimiento del mercado, ni demanda de los clientes, ni ciclo de vida de los productos.

Tres fuerzas, por separado y en combinación, están impulsando a las compañías a penetrar cada vez más profundamente en un territorio que para la mayoría de los ejecutivos y administradores es desconocido. Estas fuerzas son: clientes, competencia y cambio.

HACIA LA REINGENIERÍA

Recordemos que son los procesos y no las organizaciones los sujetos a reingeniería.

Es una parte difícil dado que normalmente podemos identificar todos los elementos dentro de una organización pero no así los procesos, podemos hablar del departamento de compras y sus procedimientos, pero pocas veces hablamos de un proceso de compras que involucra a varios departamentos y que por definición debería tener un solo encargado.

Para identificar y entender mejor los procesos, se les pueden poner nombres que indiquen su estado inicial y final:

Manufactura: proceso de aprovisionamiento a despacho.

Desarrollo de producto: de concepto a prototipo.

Ventas: de comprador potencial a pedido.

Despacho de pedidos: de pedido a pago.

Servicio: de indagación a resolución.

Para seleccionar un proceso a rediseñar podemos considerar los siguientes aspectos:

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http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/elciclo/elciclo.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/napro/napro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/ofertaydemanda/ofertaydemanda.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/mercado/mercado.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/empre/empre.shtml


http://www.monografias.com/Administracion_y_Finanzas/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/juti/juti.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtml


¿QUE SE VA A REDISEÑAR?(EJEMPLO DE UN PRODUCTO O SERVICIO)

Tienen dificultades en tener un producto final. Formas de identificarlos son:

Extenso intercambio de información, redundancia de datos, tecleo repetido. Es causado por la fragmentación arbitraria de un proceso natural. El flujo de información debe reducirse a productos terminados, y no reprocesarse la información en cada unidad a partir de la información recibida.Inventarios, reservas y otros activos. Existen debido a incertidumbres en los procesos internos y externos. Estas reservas no solo suelen ser de materiales, también son de personal o recursos financieros. Es necesario planear junto con proveedores y clientes las necesidades para no contar con recursos ociosos.Alta relación de comprobación y control con valor agregado. Fragmentación. Existen procesos internos que no dan valor agregado al producto pero si afectan su costo y calidad final.Repetición de trabajo. Retroinformación inadecuada a lo largo de las cadenas. A menudo el problema se corrige al final del proceso regresando el producto al inicio sin indicar incluso cual fue el problema encontrado y cuando se detectó.Complejidad, excepciones y casos especiales. Acumulación a una base sencilla. A un proceso sencillo inicial le creamos excepciones y casos especiales a medida que surgen otros problemas, en reingeniería es necesario rescatar el proceso inicial y crear otro proceso para cada caso especial que surja.

TIPOS DE CAMBIOS QUE OCURREN AL REDISEÑAR LOS PROCESOS

Para llevar a cabo la reingeniería de procesos se han identificado los siguientes roles:

Líder.Dueño o responsable del proceso.Equipo de reingeniería.Comité directivo."Zar" de reingeniería.

El Líder

Es un alto ejecutivo que respalda, autoriza y motiva el esfuerzo total de reingeniería. Debe tener la autoridad suficiente para que persuada a la gente de aceptar los cambios radicales que implica la reingeniería. Sin este líder el proceso de reingeniería queda en buenos propósitos sin llegar a culminarse como se espera.

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http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANT

http://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costo

http://www.monografias.com/trabajos14/control/control.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/lacali/lacali.shtml#influencia

http://www.monografias.com/trabajos11/fuper/fuper.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/contabm/contabm.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtml


Debe mantener el objetivo final del proceso, necesita la visión para reinventar la empresa bajo nuevos esquemas competitivos, mantiene comunicados a empleados y directivos de los propósitos a lograr, así como los avances logrados.

Designa a quienes serán los dueños de los procesos y asigna la responsabilidad de los avances en el rendimiento.

Gerente de área responsable de un proceso específico y del esfuerzo de ingeniería correspondiente.

En las empresas tradicionales no se piensa en función de procesos, se departamentalizan las funciones, con lo que se ponen fronteras organizacionales a los procesos.

Los procesos deben de identificarse lo más pronto posible, asignar un líder y este a los dueños de los procesos.

Es importante que los dueños de procesos tengan aceptación de los compañeros con los que van a trabajar, aceptar los procesos de cambio que trae la reingeniería, y su función principal es vigilar y motivar la realización de la reingeniería.

El oficio de los dueños no termina cuándo se completa el proyecto de reingeniería, cuándo se tiene el compromiso de estar orientado a procesos, cada proceso sigue ocupando de un dueño que se responsabilice de su ejecución.

Dueño del proceso

Formado por un grupo de individuos dedicados a rediseñar un proceso o producto específico, con capacidad de diagnosticar el proceso actual, supervisar su reingeniería y su ejecución.

Es el encargado de realizar el trabajo pesado de producir ideas, planes y convertirlos en realidades.

Cabe mencionar que un equipo solo puede trabajar con un proceso a la vez, de tal manera que se debe formar un equipo por cada proceso que se está trabajando.

El equipo debe tener entre 5 y 10 integrantes, máximo, de los cuales una parte debe de conocer el proceso a fondo, pero por poco tiempo para que no lo acepten como algo normal, y otra parte debe ser formada con personal ajeno al proceso, pudiendo ser gente de fuera de la empresa, que lo pueda cuestionar y proponer alternativas.

Equipo de reingeniería.

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Cuerpo formulador de políticas, compuesto de altos administradores que desarrollan la estrategia global de la organización y supervisan su progreso, normalmente incluye a los dueños de proceso.

Puede estar o no presente en el proceso, da orden de prioridad, opinan sobre cuestiones que van más allá de los procesos y proyectos en particular.

Comité directivo.

"Zar" de la reingeniería.

Es el responsable de desarrollar técnicas e instrumentos de reingeniería y de lograr sinergia entre los distintos proyectos en la empresa.

Se encarga de la administración directa coordinando todas las actividades de reingeniería que se encuentren en marcha; apoya y capacita a los dueños de proceso y equipos de reingeniería.

ROLES DE LA REINGENIERÍA

Lamentablemente, a pesar de los muchos casos de éxito presentados, muchas compañías que inician la reingeniería no logran nada. Terminan sus esfuerzos precisamente en donde comenzaron, sin haber hecho ningún cambio significativo, sin haber alcanzado ninguna mejora importante en rendimiento y fomentando más bien el escepticismo de los empleados con otro programa ineficaz de mejoramiento del negocio o producto.

A continuación se presenta la mayor parte de los errores comunes que llevan a las empresas a fracasar en reingeniería:

Tratar de corregir un proceso o producto en lugar de cambiarlo

Aunque los procesos o productos existentes, sean la causa de los problemas de una empresa, son familiares; la organización se siente cómoda con ellos. La infraestructura en que se sustentan ya esta instalada. Parece mucho más fácil y sensato tratar de mejorarlos que descartarlos del todo y empezar otra vez. El mejoramiento incremental es el camino de menor resistencia en la mayoría de las organizaciones. También es la manera más segura de fracasar en la reingeniería de las empresas.

Innovar es también el resultado de procesos o productos bien diseñados, no una cosa en sí misma.

La falla esta en no adoptar una perspectiva orientada a los procesos o productos en el negocio.

No concentrarse en los procesos o productos.

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http://www.monografias.com/trabajos37/la-moda/la-moda.shtml


http://www.monografias.com/trabajos12/pmbok/pmbok.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/henrym/henrym.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/poli/poli.shtml


Un esfuerzo de reingeniería, genera cambio de muchas clases. Hay que rediseñar las definiciones de oficios, las estructuras organizacionales, los sistemas administrativos, es decir todo lo que se relaciona con procesos o diseño de productos.

Hasta los gerentes que ansían una radical reingeniería de procesos o productos se asustan ante la magnitud de los cambios que para ello se requiere. Precisamente lo que significa rediseñar es rehacer la compañía los servicios y productos.

No olvidarse de todo lo que no sea ingeniería de procesos, productos y servicios.

La gente necesita alguna razón para dar buen rendimiento dentro de los procesos rediseñados. La administración tiene que motivar a los empleados para que se pongan a la altura de las circunstancias apoyando los nuevos valores y creencias que los procesos, productos y servicios exigen.

Se tiene que poner atención a lo que está pasando en la mente del personal al igual que lo que ocurre en sus escritorios. Los cambios que requieren modificaciones de actitudes no son aceptados con facilidad se tienen que cultivar los valores requeridos recompensando la conducta que los demuestra. Los altos administradores tienen que dar charlas a cerca de estos nuevos valores y al mismo tiempo demostrar su dedicación a ellos mediante su comportamiento personal.

La reingeniería tiene que romper fronteras, no reforzarlas. Tiene que sentirse destructiva no cómoda.

Insistir en que la reingeniería es fácil es insistir en que no es ingeniería.

Limitar de ante mano la definición del problema y el alcance del esfuerzo de reingeniería

Las características culturales dominantes en una compañía pueden inhibir o frustrar un esfuerzo de ingeniería antes de que comience. Las compañías cuya orientación a corto plazo las mantiene enfocadas exclusivamente en los resultados trimestrales encontrarán difícil extender su visión a los más amplios horizontes de la reingeniería. Los ejecutivos tienen la obligación de superar esas barreras.

Dejar que las culturas y las actitudes corporativas existentes impidan que empiece la reingeniería

Hay dos razones para que los empleados de primera línea y los mandos medios no estén en capacidad de iniciar y ejecutar un esfuerzo de reingeniería que tenga éxito.

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http://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/conducta/conducta.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/deficitsuperavit/deficitsuperavit.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/reing/reing.shtml


La primera es que los que están cerca de las líneas del frente carecen de la amplía perspectiva que exige la reingeniería. La segunda razón es que todo proceso comercial necesariamente cruza fronteras organizacionales.

Si un cambio radical surge desde abajo, puede que le pongan resistencia y lo ahoguen. Solo un liderazgo vigoroso y que venga de arriba inducirá a aceptar las transformaciones que la reingeniería produce.

Tratar de que la reingeniería se haga de abajo para arriba

El liderazgo de la alta administración es un indispensable requisito previo del éxito pero no cualquier alto administrador sirve para el caso. El líder tiene que ser alguien que entienda la reingeniería y este plenamente comprometida con ella debe además, orientarse a las operaciones y apreciar la relación que hay entre el desempeño operativo y los resultados finales. La antigüedad y la autoridad no son suficientes; igualmente críticas son la comprensión y una actitud mental adecuada.

Confiar el liderazgo a una persona que no entiende de reingeniería

Una compañía no puede alcanzar las enormes ventajas de rendimiento que promete la reingeniería sin invertir en su programa, y los componentes más importantes son el tiempo y la atención de los mejores de la empresa. La reingeniería no se les puede confiar a los semicompetentes.

Asignar recursos insuficientes también les indica a los empleados que la administración no les concede mucha importancia al esfuerzo de reingeniería, y los incita a no hacer caso de ella o a oponerle resistencia, esperando que no haya de pasar mucho tiempo sin que pierda impulso y desaparezca.

Escatimar los recursos destinados a la reingeniería

Si las compañías no ponen la reingeniería a la cabeza de su agenda, es preferible que prescindan del todo de ella. Faltando el interés constante de la administración, la resistencia y la inercia harán que el proyecto se pare. El personal solo se reconcilia con la inevitabilidad de la reingeniería cuando reconoce que la administración está comprometida a fondo, que se concentra en ella y le presta atención regular y constante.

No distinguir la reingeniería de otros programas de mejora

La reingeniería no solo es rediseñar. También hay que convertir los nuevos diseños en realidad. La diferencia entre los ganadores y los perdedores no suele estar en la calidad de sus respectivas ideas sino en lo que hacen con ellas. Para los perdedores, la reingeniería nunca pasa de la fase ideológica a la ejecución.

Concentrarse exclusivamente en diseño

No se puede hacer una tortilla sin romper los huevos. Sería grato decir que la reingeniería es un programa en que sólo se gana, pero sería una mentira. La reingeniería no les reporta ventaja a todos. Algunos empleados perderán sus

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empleos y otros no quedarán contentos con sus nuevos oficios. Tratar de complacer a todos es una empresa imposible, que sólo aplazará la ejecución de la reingeniería para el futuro.

Tratar de hacer la reingeniería sin volver a alguien desdichado

Los empleados siempre opondrán resistencia, es una reacción inevitable cuando se emprende un cambio de grandes proporciones. El primer pasó para hacerle frente y esperarla y no dejar que entorpezca el esfuerzo.

La verdadera razón de que la reingeniería no tenga éxito es la falta de previsión de la administración que no planifica de antemano para hacer frente a la inevitable resistencia que la reingeniería encontrara.

Dar marcha atrás cuando se encuentra resistencia

Prolongar demasiado el esfuerzo

La reingeniería produce tensiones en toda la compañía y prolongarla durante mucho tiempo aumenta la incomodidad para todos. Un tiempo justo de 12 meses deben ser suficientes para pasar de la pro acción a la entrega de un proceso rediseñado. Si se tarda más, la gente se impacienta, se confunde y se distrae. Llegará a la conclusión de que se trata de otro programa fraudulento y el esfuerzo fracasará.

Por todo lo enunciado anteriormente hay más motivos de fracaso porque la gente tiene una gran habilidad para encontrar nuevas maneras de abandonar un proyecto, pero en todos los motivos vistos, hemos encontrado un factor común y es el papel que desempeña la alta administración. Si la reingeniería fracasa sea cualquiera la causa inmediata, los altos administradores no entendieron bien la reingeniería ó padecen la falta de liderazgo.

4.5. INTRODUCCIÒN A LA INGENIERIA INVERSA.IntroducciónMuchas de las tareas y actividades que se presentan en las empresas, talescomo el mantenimiento de maquinaria, innovaciones tecnológicas, sustituciónde partes y componentes, entre otras, requieren del uso de metodologías quepermitan obtener información útil y fidedigna por medio de la cual sea posibleresolver problemas. Una de las metodologías usadas para tal fin es llamadaIngeniería Inversa. A menudo confundida con la piratería, la Ingeniería Inversa, se define como aquel proceso analítico-sintético que buscadeterminar las características y/o funciones de un sistema, una máquina o unproducto o una parte de un componente o un subsistema. El propósito de laingeniería inversa es determinar un modelo de un objeto o producto o sistemade referencia.Por otro lado, la Ingeniería Inversa ha sido utilizada desde la época primitivadel ser humano, en el copiado de herramientas, métodos de caza, métodos desiembra

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y cosecha, etc. En la segunda guerra mundial los aliados usaronIngeniería Inversa de alto nivel para poder ser competitivos con relación a latecnología alemana. En muchos aspectos la guerra fue ganada por el hecho deconocer, duplicar y mejorar las tecnologías que día a día desarrollaban losalemanes. En cuanto a estrategia de innovación tecnológica se refiere, lospaíses asiáticos (China, Japón) son claros ejemplos de haber usado a laIngeniería Inversa como método de desarrollo tecnológico, esto es, al duplicar ymejorar sistemas, máquinas y procesos.En este sentido, la Ingeniería Inversa tiene un antecedente histórico y unaJustificación tecnológica. Para el caso de la Educación en Ingeniería, laIngeniería Inversa puede usarse para motivar y potenciar el desarrollo demuchas materias o áreas del conocimiento, por ejemplo la Metrología, obien áreas como la metalurgia mecánica, mantenimiento industrial, entre otras,puesto que la Ingeniería Inversa requiere de la integración de diversos camposdel conocimientos, herramientas computacionales y experimentales,instrumentos, maquinaria, dispositivos, etc. Por lo tanto, no es lo mismoobtener las medidas de una pieza en forma tradicional que hacerlo desde laperspectiva de la Ingeniería Inversa, o bien obtener las propiedades mecánicasde una pieza en la materia de Mecánica de Materiales que hacerlo desde elcontexto de la Ingeniería Inversa.

El objetivo de la ingeniería inversa es obtener información o un diseño a partir de un producto accesible al público, con el fin de determinar de qué está hecho, qué lo hace funcionar y cómo fue fabricado.

Hoy en día (principios del siglo XXI), los productos más comúnmente sometidos a ingeniería inversa son los programas de computadoras y los componentes

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http://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Software


electrónicos, pero, en realidad, cualquier producto puede ser objeto de un análisis de Ingeniería Inversa.

El método se denomina así porque avanza en dirección opuesta a las tareas habituales de ingeniería, que consisten en utilizar datos técnicos para elaborar un producto determinado. En general, si el producto u otro material que fue sometido a la ingeniería inversa fue obtenido en forma apropiada, entonces el proceso es legítimo y legal. De la misma forma, pueden fabricarse y distribuirse, legalmente, los productos genéricos creados a partir de la información obtenida de la ingeniería inversa, como es el caso de algunos proyectos de Software libre ampliamente conocidos.

La ingeniería inversa es un método de resolución. Aplicar ingeniería inversa a algo supone profundizar en el estudio de su funcionamiento, hasta el punto de que podamos llegar a entender, modificar y mejorar dicho modo de funcionamiento.

Pero este término no sólo se aplica al software, sino que también se considera ingeniería inversa el estudio de todo tipo de elementos (por ejemplo, equipos electrónicos, micro controladores, u objeto fabril de cualquier clase). Diríamos, más bien, que la ingeniería inversa antecede al nacimiento del software, tratándose de una posibilidad a disposición de las empresas para la producción de bienes mediante copiado desde el mismo surgimiento de la ingeniería.

En el caso concreto del software, se conoce por ingeniería inversa a la actividad que se ocupa de descubrir cómo funciona un programa, función o característica de cuyo código fuente no se dispone, hasta el punto de poder modificar ese código o generar código propio que cumpla las mismas funciones. La gran mayoría del software de pago incluye en su licencia una prohibición expresa de aplicar ingeniería inversa a su código, con el intento de evitar que se pueda modificar su código y que así los usuarios tengan que pagar si quieren usarlo.

Proceso de la ing. Inversa.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Software_de_pago

http://es.wikipedia.org/wiki/Software

http://es.wikipedia.org/wiki/Software_libre

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nico


Beneficios de Ingeniería Inversa

La aplicación de ingeniería inversa nunca cambia la funcionalidad del software sino que permite obtener productos que indican cómo se ha construido el mismo. Permite obtener los siguientes beneficios: Reducir la complejidad del sistema: al intentar comprender el software se facilita su mantenimiento y la complejidad existente disminuye. Generar diferentes alternativas: del punto de partida del proceso, principalmente código fuente, se generan representaciones gráficas lo que facilita su comprensión. Recuperar y/o actualizar la información perdida (cambios que no se documentaron en su momento): en la evolución del sistema se realizan cambios que no se suele actualizar en las representaciones de nivel de abstracción más alto, para lo cual se utiliza la recuperación de diseño. Detectar efectos laterales: los cambios que se puedan realizar en un sistema puede conducirnos a que surjan efectos no deseados, esta serie de anomalías puede ser detectados por la ingeniería inversa. Facilitar la reutilización: por medio de la ingeniería inversa se pueden detectar componentes de posible reutilización de sistemas existentes, pudiendo aumentar la productividad, reducir los costes y los riesgos de mantenimiento. La finalidad de la ingeniería inversa es la de desentrañar los misterios y secretos de los sistemas o productos en uso a partir del código. Para ello, se emplean una serie de herramientas que extraen información de los datos, procedimientos y arquitectura del sistema existente.

Tipos de Ingeniería Inversa

La ingeniería inversa puede ser de varios tipos: Ingeniería inversa de datos: Se aplica sobre algún código de bases datos (aplicación, código SQL, etc) para obtener los modelos relacionales o sobre el modelo relacional para obtener el diagrama entidad-relación Ingeniería inversa de lógica o de proceso: Cuando la ingeniería inversa se aplica sobre código de un programa para averiguar su lógica o sobre cualquier documento de diseño para obtener documentos de análisis o de requisitos. Ingeniería inversa de interfaces de usuario: Se aplica con objeto de mantener la lógica interna del programa para obtener los modelos y especificaciones que sirvieron de base para la construcción de la misma, con objeto de tomarlas como punto de partida en procesos de ingeniería directa que permitan modificar dicha interfaz.

Ingeniería inversa y diseño de nuevos productos

Lo que la industria necesita

La ingeniería inversa es un proceso basado en el análisis y la recreación del diseño de un producto, con el uso de piezas físicas como punto de partida. Durante el proceso de diseño de nuevos productos, se crean modelos en arcilla y diferentes tipos de prototipos, a efectos de probar, evaluar y validar el diseño

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conceptual. Dicho proceso con frecuencia es iterativo e involucra varias modificaciones del diseño original. Por esta razón, la ingeniería inversa puede ser una valiosa solución para extraer las dimensiones de modelos hechos a mano, modelos de arcilla y prototipos, en particular los de formas libres. También se puede capturar la geometría 3D de objetos existentes para incorporar algunas de sus características en el diseño del nuevo producto. Además, una solución basada en barridos 3D también puede convertirse en una poderosa herramienta para conservar el registro y archivar las distintas iteraciones del diseño.

Barrido o digitalización en 3d para la manipulación del diseño.

Este es un equipo tamaño mini, pero ilustra perfectamente de que estamos hablando. Un aparato que pasándolo sobre la geometría que queremos obtener, realizar un CAD en 3D en el ordenador, a este se le llama digitalización.

Por otro lado, la Ingeniería Inversa tiene una metodología la cual está asociada Con su definición. Por ejemplo, las siguientes fases están relacionadas con ladefinición de Ingeniería Inversa descrita en, esto es:

1) Fase 1: Conocimiento preliminar del objeto de referencia A.2) Fase 2: Diseño de un plan de investigación.3) Fase 3: Aplicación del plan al objeto de referencia.4) Fase 4: Sintetizar la información generada por el plan, generar el modeloB y demostrar que B ∼A (Equivalencias entre el modelo y el objeto dereferencia).5) Fase 5: Caracterizar el modelo B.6) Fase 6: Usar B para diversos propósitos.

Dichas fases pueden ser descritas en pasos, esto es:1) Se presenta A2) Se definen las referencias (CFR).3) Se definen los objetivos (COE).4) Con CFR y COE, se diseña el proceso de la investigación.5) El producto del diseño del paso 4) es un plan o programa de

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Investigación operativa (P).6) Se aplica P al objeto A.7) El resultado del paso 6) es información de A.8) Se considera el paso 3) y con los resultados del paso 7) se genera B.9) B es un modelo.10) Se verifica, según el paso 3), si B es equivalente a A.11) Se dan las conclusiones.12) Se revalúa B.13) B es aplicable.El método descrito anteriormente puede ser aplicado al duplicado de partes y componentes. Algunas ventajas relacionadas con este método se describen acontinuación:1) El método da orden al proceso de la Ingeniería Inversa.2) El diseño del plan de investigación es esencial para el desarrollo deprogramas y procedimientos por medio de los cuales se caracteriza alobjeto de referencia y, posteriormente, al duplicado o modelo obtenido.3) El método propone que debe haber indicadores que determinen laequivalencia entre el objeto real y el reproducido.4) El método no solo es aplicable al duplicado de partes y componentes sino que también propone la innovación de mismo.Por otro lado, uno de los pasos fundamentales de la Ingeniería Inversa es eldiseño del plan de investigación o mejor dicho, el diseño de los programas yprocedimientos para caracterizar y evaluar, tanto al objeto de estudio, como asu duplicado. Los programas de investigación se dividen ensintéticos y analíticos.Los programas analíticos son todos aquellos programas, procedimientos ymétodos que tienen por objetivo conocer o determinar las propiedades ycaracterísticas del objeto de referencia. Por otro lado, los programas de síntesisson todos aquellos programas que tienen por objetivo utilizar la informaciónderivada de los programas de análisis para conocer primeramente a los objetosde referencia, y posteriormente, reproducirlos o mejorarlos. Los objetivosprincipales de los programas analíticos son los siguientes:1) Obtener datos e información fidedigna, funcional y objetiva del objeto dereferencia.2) Transformar los datos en modelo de información manejables.Cabe mencionar que en los programas de síntesis la información que viene delanálisis del objeto de estudio a menudo no es suficiente y debe sercomplementada y además, tales programas responden al rediseño de nuevosproductos, duplicado y manufacturas, partiendo de la base de la informaciónobtenida de los programas de análisis. Por ejemplo, las medicionesdimensionales, los programas de análisis de propiedades mecánicas ycaracterización de materiales son ejemplos de programas analíticos, en tanto,los programas de CAD, CAM, CAE o los procesos de manufactura, sonprogramas de síntesis.

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Aplicaciones:

> Diseño conceptual

Formas no analíticasRediseño de antiguos modelos

> Análisis de fabricación y funcionalidad:

CAE, realizando diferentes tipos de ensayos previosa la fabricación.CAM, pensando en la fabricación automatizada.

> Ingeniería colaborativa.

Eficacia a la hora de trabajar con modelos digitales

> Desarrollo rápido y avanzado

Materialización rápida de prototipos, patrones ypiezas.

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Herramientas para la Ingeniería Inversa de software.

Los DepuradoresUn depurador es un programa que se utiliza para controlar otros programas. Permite avanzar paso a paso por el código, rastrear fallos, establecer puntos de control y observar las variables y el estado de la memoria en un momento dado del programa que se esté depurando. Los depuradores son muy valiosos a la hora de determinar el flujo lógico del programa. Un punto de ruptura (breakpoint) es una instrucción al depurador que permite parar la ejecución del programa cuando cierta condición se cumpla. Por ejemplo, cuando un programa accede a cierta variable, o llama a cierta función de la API, el depurador puede parar la ejecución del programa. Algunos depuradores de Windows son: OllyDbg → es un potente depurador con un motor de ensamblado y desensamblado integrado. Tiene numerosas otras características incluyendo un precio de 0 $. Muy útil para parcheado, desensamblado y depuración. WinDBG → es una pieza de software gratuita de Microsoft que puede ser usada para depuración local en modo usuario, o incluso depuración remota en modo kernel.

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Las Herramientas de Inyección de FallosLas herramientas que pueden proporcionar entradas malformadas con formato inadecuado a procesos del software objetivo para provocar errores son una clase de herramientas de inserción de fallos. Los errores del programa pueden ser analizados para determinar si los errores existen en el software objetivo. Algunos fallos tienen implicaciones en la seguridad, como los fallos que permiten un acceso directo del asaltante al ordenador principal o red. Hay herramientas de inyección de fallos basados en el anfitrión que funcionan como depuradores y pueden alterar las condiciones del programa para observar los resultados y también están los inyectores basados en redes que manipulan el tráfico de la red para determinar el efecto en el aparato receptor.

Los DesensambladoresSe trata de una herramienta que convierte código máquina en lenguaje ensamblador. El lenguaje ensamblador es una forma legible para los humanos del código máquina. Los desensambladores revelan que instrucciones máquinas son usadas en el código. El código máquina normalmente es específico para una arquitectura dada del hardware. De forma que los desensambladores son escritor expresamente para la arquitectura del hardware del software a desensamblar. Algunos ejemplos de desensambladores son:IDA Pro → es un desensamblador profesional extremadamente potente. La parte mala es su elevado precio. PE Explorer → es un desensamblador que “se centra en facilidad de uso, claridad y navegación”. No es tan completo como IDA Pro, pero tiene un precio más bajo. IDA Pro Freeware 4.1 → se comporta casi como IDA Pro, pero solo desensambla código para procesadores Intel x86 y solo funciona en Windows. BastardDisassembler → es un potente y programable desensamblador para Linux y FreeBSD. Ciasdis → esta herramienta basada en Forth permite construir conocimiento sobre un cuerpo de código de manera interactiva e incremental. Es único en que todo el código desensamblado puede ser re-ensamblado exactamente al mismo código.

Los compiladores Inversos o DecompiladoresUn decompilador es una herramienta que transforma código en ensamblador o código máquina en código fuente en lenguaje de alto nivel. También existen decompiladores que transforman lenguaje intermedio en código fuente en lenguaje de alto nivel. Estas herramientas son sumamente útiles para determinar la lógica a nivel superior como bucles o declaraciones if-then de los programas que son descompilados. Los decompiladores son parecidos a los desensambladores pero llevan el proceso un importante paso más allá. Algunosdecompiladores pueden ser:DCCDecompiler → es una excelente perspectiva teórica a la des compilación, pero el descompilador sólo soporta programas MSDOS. Boomerang Decompiler Project → es un intento de construir un potente descompilador para varias máquinas y lenguajes. Reverse EngineeringCompiler (REC) → es un potente “descompilador” que descompila código ensamblador a una representación del código semejante a C. El código está a medio camino entre ensamblador y C, pero es mucho más legible que el ensamblador puro.

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Las Herramientas CASELas herramientas de ingeniería de sistemas asistida por ordenador (Computer-AidedSystemsEngineering – CASE) aplican la tecnología informática a las actividades, las técnicas y las metodologías propias de desarrollo de sistemas para automatizar o apoyar una o más fases del ciclo de vida del desarrollo de sistemas. En el caso de la ingeniería inversa generalmente este tipo de herramientas suelen englobar una o más de las anteriores junto con otras que mejoran el rendimiento y la eficiencia.

Estrategias de ingeniería inversa:

Aproximación DirectaSon aquellos casos donde el problema puede expresarse con ecuaciones matemáticas y puede ser resuelto exactamente como solución de un problema variacional..La sistemática de trabajo es la siguiente: El diseñador define un modelo y un conjunto de restricciones, como son la continuidad de las diferentes derivadas; el sistema le permite evaluar el modelo a través de diferentes herramientas de interrogación (por ejemplo, con el cálculo de líneas de sombra, líneas sobre las cuales, las discontinuidades de la segunda derivada, quedan claramente reflejadas). Si en la evaluación se detectan imperfecciones, el diseñador puede definir nuevas líneas de sombra, a partir de las cuales el sistema plantea un problema variacional y calcula una nueva superficie que las satisface [4], [5].La aproximación directa tiene las ventajas de dar exactamente el resultado deseado, pero no es siempre aplicable, el sistema puede no tener solución, o los resultados obtenidos pueden ser demasiado duros (modificación excesiva de la superficie) para el uso industrial.

Aproximación con optimización (modelo holístico)En oposición a lo anterior, el modelo holístico de ingeniería inversa siempre ofrece una solución; este modelo representa el cálculo de la mejor solución de acuerdo con las restricciones definidas, aunque ésta puede diferir de lo deseado de forma significativa. El método consiste en cerrar un bucle de optimización: Partiendo de un modelo inicial con unas restricciones, y, usando un lazo de retroalimentación y un criterio de similitud, el sistema calcula una posible solución (Fig. 3).

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Fig. 3 Bucle de optimización.

Esta función es muy útil en los sistemas CAx, ya que la modificación de superficies es una característica importante de la geometría asistida por ordenador para ajustar requerimientos estéticos globales o locales, restricciones de ingeniería, o para estudiar el comportamiento mecánico. Una operación de modificación en un proceso de diseño tiene que satisfacer los criterios introducidos mientras mantiene o mejora la calidad de la forma original. Por ejemplo, en general, las superficies en los sistemas de CAx están definidas a trozos y cada trozo se conecta a los demás con un orden de continuidad dado que tendría que conservarse o mejorarse.Para desarrollar el bucle es necesario un algoritmo que permita la acción elemental de forma directa (forward branch). Tal algoritmo está implementado como un componente del programa que permite la modificación de una área de n-lados de un trozo de una superficie definida, mientras mantiene las restricciones de continuidad Gk a lo largo de los bordes del dominio, así como en su interior.Un punto interesante del proyecto es la definición del criterio de similitud, necesario para valorar los resultados y retroalimentar el bucle, este criterio ha estado escogido a partir de la información dada por los usuarios finales. En estos momentos se utiliza un criterio basado en la integral de los cuadrados de las derivadas y de las curvaturas.

APLICACIONES DE LA INGENIERÍA INVERSA:

Análisis del comportamiento de piezas. (Resistencia, deformaciones, efecto de vibraciones, temperatura…).Fabricación de moldes. A partir del digitalizado de la pieza a obtener con el molde, se generan las superficies en un sistema CAD y se obtienen los programas de cn para fabricar el molde con un sistema CAM.Styling. Mejorar y reproducir un modelo inicial obtenido por medios manuales. (Imposición de simetrías, radios de unión… al modelo CAD).

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Marketing industrial: El marketing de productos industriales presenta algunas peculiaridades en comparación con el marketing de servicios y el de productos de consumo. Los productos industriales son adquiridos por profesionales que se rigen por criterios objetivos a la hora de tomar una decisión de compra. Por tanto, el marketing tiene que ir orientado a resaltar las prestaciones técnicas del producto en relación a su precio de venta. En este sentido, son muy apreciadas por los compradores las especificaciones técnicas del mismo: velocidad, consumo, potencia, resistencia, etc. Muchas veces, éstas se acompañan con estadísticas, gráficos o diagramas que hacen más fácil su comprensión.

Ejemplos de aplicación de la Ingeniería InversaEn esta sección se presentan algunos ejemplos de aplicación del método de laIngeniería Inversa fueron aplicados 4programas de la Ingeniería Inversa para modelar una pieza industrial. Losprogramas fueron los siguientes:1) Programa dimensional.2) Programa de dibujo en CAD.3) Programa de análisis de elemento finito.4) Programa de manufactura CAM y fabricación.

La figura 1 muestra el objeto de referencia y la figura 2 el plano de fabricaciónObtenido de la aplicación del programa de mediciones.

Figura 1. Objeto de referencia o por duplicar

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http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_de_materiales

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Consumo

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especificaci%C3%B3n_t%C3%A9cnica&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especificaci%C3%B3n_t%C3%A9cnica&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Marketing

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Producto_industrial&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Producto_de_consumo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Marketing_de_servicios&action=edit&redlink=1


Figura 2. Plano de fabricaciónLa figura 3 muestra la salida gráfica del espécimen estudiado en el softwareALGOR para análisis de elemento finito.

Figura 3. Análisis por elemento finitoFinalmente, la figura 4 muestra la salida gráfica de la simulación en CNC de lapieza y la figura 5 muestra el duplicado generado por un proceso de electroerosionado.

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Figura 4. Simulación de la fabricación

Figura 5. Duplicado fabricado por un proceso de electroerosionadoPor otro lado, se desarrolló el proceso de la Ingeniería Inversa a unapieza didáctica usando el método descrito. La figura 6 muestra la piezadidáctica a la cual se le realizó un proceso de medición con una máquina decoordenadas.

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Figura 6. Pieza didácticaTambién, las figuras 7 y 8 muestran los modelos de la pieza mostrada en lafigura 6 desarrollados en Autocad y Mastercam.

Figura 7. Modelo en CAD de la pieza.

Figura 8. Modelo en CAMLa figura 9 muestra el duplicado, obtenido por medio de una máquina CNC.

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Figura 9. DuplicadoCabe mencionar que se hicieron pruebas de dimensionalidad al duplicadousando aparatos de medición convencionales.

CONCLUSIONES

1) La Ingeniería Inversa es una metodología que es útil para caracterizaren forma sistemática las propiedades físicas de piezas reales, con lafinalidad de reproducirlas y/o mejorarlas.2) Es necesario transferir la metodología de la Ingeniería Inversa al sectorindustrial para que se realicen mejores duplicados, esto es, pasar de losprocedimientos mayormente empíricos a procedimientos guiados pormarco teóricos.3) La Ingeniería Inversa debe ser enseñada de manera formal en lasUniversidades, puesto que se utiliza en las muchas aplicacionesindustriales. Incluso la Ingeniería Inversa puede usarse para potenciar ymotivar la enseñanza de la Ingeniería, ya que su aplicación exige unaamplia integración de diversos campos del conocimiento.4) Es necesario seguir desarrollado más métodos y procedimientos quepermitan sistematizar aún más la metodología de la Ingeniería Inversa.

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UNIDAD 4 DISEÑO OPTIMO(reciente)