UNIDAD 4 DISEÑO OPTIMO(reciente)

UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMOJuchitán Oax. 05/11/2012 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 4.5. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÌA IVERSA……………………………….……….………….………36 1 UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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. 2 UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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 En ingeniería De procesos 3 UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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. FIG.1 EJEMPLO DE UN PROCESO DE DISEÑO 4 Por lo general se tiene que tomar en cuentas varias de esos factores en un caso de diseño determinado. la resistencia de un elemento es muy importante para determinar la configuración geométrica y las dimensiones que tendrá dicho elemento. quizá. por la vibración en el peso de los paquetes y por ligeras. la necesidad de hace algo con respecto a una máquina empacadora de alimentos pudiera detectarse por nivel de ruido. CONSIDERACIONES O FACTORES DE DISEÑO A veces. si se satisfacen sus condiciones. 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 Mantenimiento Volumen 5 . en todo el sistema. La expresión factor de diseño significa alguna característica o consideración que influye en le diseño de algún elemento o. pero perceptibles. el diseño comienza cuando un ingeniero se da cuenta de una necesidad y decide hacer algo al respecto. alteraciones en la calidad del empaque o la envoltura. en tal caso se dice que la resistencia es un factor importante de diseño. ya no será necesario considerar los demás. En ocasiones. Por ejemplo. Por ejemplo. Generalmente la necesidad no es evidente. alguno de esos factores será crítico y. pero no siempre.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO IDENTIFICACIÓN DE NECESIDADES Y DEFINICIÓN DE PROBLEMAS A veces. titanio. Otros se relacionan con la configuración total del sistema. aleados. níquel. Aleaciones y materiales no ferrosos. Al carbón. Los siguientes son los tipos generales de materiales usados actualmente en la manufactura ya sea individualmente o combinados. aplicaciones. diamante. zirconio. Plásticos reforzados. Aluminio. materiales refractarios. al procesamiento o procesos de fabricación o bien. a la unión o ensamble de los elementos del sistema. grafito. superaleaciones. berilio. aceros para herramientas. ventajas y limitaciones. Cerámicos.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Algunos de estos factores se refieren directamente a las dimensiones. Materiales compuestos. 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) Industrial FastenersInstitute (IFI) 6 .  Materiales ferrosos. Vidrios. magnesio. SELECCIÓN DE MATERIALES Actualmente existe disponible una gran variedad de materiales cada uno con sus propias características. compuestos con matriz metálica o cerámica. al material. inoxidables. cobre. 7 . el desensamble debe poder hacerse con facilidad y economía para dar servicio. Este enfoque. Cada parte o componente debe diseñarse no solamente cumpliendo los requerimientos y especificaciones de diseño. rapidez y bajo costo. donde se pueden detectar posibles anomalías durante el ensamble o desensamble de productos antes de manufacturarse. No deben verse como disciplinas separadas. La siguiente figura muestra algunos ejemplos donde el diseño no favorece el ensamble y la manera de corregirlo. Una vez que las partes individuales se han manufacturado. o sea en la computadora. deben ser ensambladas para formar el producto final. mantenimiento o el reciclaje de sus componentes.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO   National Bureau of Standards (NBS) Society of Automotive Engineers (SAE) Relación Entre Diseño Y Manufactura El diseño y la manufactura están muy relacionados. Actualmente existen paquetes computacionales que permiten el ensamble virtual. REDISEÑO DE PARTES PARA EL ENSAMBLE AUTOMÁTICO Adicionalmente. Esto debe hacerse con facilidad. llamado diseño para la manufactura (DesignforManufacturing DFM) mejora la productividad y permite una manufactura competitiva. en algunos casos. sino también que se puedan fabricar con relativa facilidad y economía. se considera que esto ocurrirá en el diseño a menos que se posea información contraria. módulos reentrantes de cohetes y otros vehículos espaciales donde se manejan temperaturas del orden de 1600 °C. En la primera categoría. La industria automotriz también está haciendo un uso cada vez mayor de materiales compuestos con matriz polimérica. 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. no poseen un punto de fluencia. como los hierros colados. Las resistencias de los materiales dúctiles son casi las mismas a tensión que a compresión. así que debe utilizarse la resistencia última como criterio de falla. Similarmente. El uso de compuestos con matriz cerámica puede llevar a mejoras potenciales de aviones. Si el que se empleará es dúctil.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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. Diseño Con Nuevos Materiales Es conveniente dividir las aplicaciones de los nuevos materiales en categorías aeroespaciales y no aeroespaciales. Al diseñar elementos que han de hacerse de material frágil. Muchos de los materiales más frágiles o quebradizos.. El uso de materiales compuestos en estructuras aéreas resulta en ahorros de energía. El desempeño es más importante que el costo. entonces lo que más interesa es la resistencia de fluencia. ya que una deformación permanente sería considerada como falla. se ha visto un incremento de materiales compuestos en helicópteros para la defensa. Por lo general. cerámica y metálica. también es necesario recordar que la resistencia última a la compresión es mucho mayor que a la tensión. sin embargo. 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. El consumo de combustible es proporcional al peso de las estructuras aéreas. helicópteros. es deseable tener bajas densidades conjuntamente con pequeños valores de conductividad y expansión térmica. Aplicaciones de aluminio reforzado con fibras se han observado en estructuras espaciales bajo condiciones ambientales muy severas. existen excepciones a esta regla. altos niveles de resistencia y rigidez. Otra área 8 . por ejemplo en el telescopio Hubble. misiles. Comité de Normas Alemán. ORGANISMOS DE NORMALIZACION En la tabla que se presenta a continuación. Organismo Nacional de Normalización Soviético. PAIS ABREVIATURA DE LA NORMA ISO ORGANISMO NORMALIZADOR Internacional Organización Internacional de Normalización. España Alemania Rusia Francia Inglaterra Italia América UNE DIN GOST NF BSI UNI USASI 9 .UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO donde los materiales compuestos con matriz cerámica han encontrado aplicaciones es en herramientas de corte. Instituto de Racionalización y Normalización. Ente Nacional Italiano de Unificación. 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. Instituto de normalización Ingles. Instituto de Normalización para los Estados de América. se indican los organismos de normalización de varias naciones que tienen que ver en el formalismo del diseño. Asociación Francesa de Normas. teniendo en cuenta que el elemento satisfaga otros requerimientos funcionales y que otros efectos indeseables sean mantenidos dentro de sus limites tolerables. La línea de investigación está asociada con el tópico de investigación "Optimación de sistemas mecánicos" como se muestra en la siguiente figura. porque ofrecen la forma más barata y rápida de estudiar los efectos de cambios en variables clave del diseño sobre el rendimiento del sistema. Comúnmente se utilizan modelos en ingeniería de diseño. que es una representación matemática simplificada del sistema real. convirtiéndose en elemento decisivo.2. el sistema puede operar en estas condiciones y se puede evaluar el índice de rendimiento del sistema utilizando el rendimiento observado. con el objeto de obtener mejorar su desempeño y reducir su costo. con el objetivo explícito de minimizar un efecto indeseable o de maximizar un requerí miento funcional. 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. lento y arriesgado usar el sistema real para llevar a cabo el estudio. presentes en las ciencias de la administración. los estudios de optimización pueden llevarse a cabo por experimentación directa con el sistema.El diseño óptimo de un elemento mecánico es la selección del material y de los valores de los parámetros geométricos independientes. Esto conlleva a la necesidad de crear sistemas mecánicos más modernos y complejos de sistemas mecánicos que utilicen nuevos y mejores materiales. En la práctica la mayor parte de los estudios de optimización se efectúan con ayuda de un modelo. Así. Se utilizan modelos porque es muy costoso. Una vez se seleccionen el "objetivo explícito" y las variables independientes. las variables independientes del sistema o proceso pueden fijarse en valores seleccionados. 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 años recientes.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 4. 10 . TÉCNICAS DE OPTIMIZACIÓN Las técnicas de optimización. En principio. se han convertido en una poderosa herramienta para el diagnóstico y solución de múltiples problemas complejos. que aporta elementos importantes en la toma de decisiones. 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. conjuntamente con los sistemas informáticos. Se abordan temáticas relacionadas con el análisis estático y dinámico de sistemas mecánicos. la fricción y los ajustes de componentes mecánicos. sistemas dinámicos. que han incluido estudios de elementos deformables en uniones mecánicas y de fenómenos de vibración. En el trabajo de investigación. con sus elementos y uniones. 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. 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. amortiguamiento. hasta aproximarse lo más posible a condiciones reales de operación. también se han abordado problemas de tribología (lubricantes) como lo son el desgaste. construcción o rediseño de máquinas y sistemas mecánicos.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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”. iniciando con modelos simples de elementos o sistemas mecánicos y posteriormente incrementando la complejidad del modelo. máquinas y mecanismos en distintas condiciones de operación. es posible realizar contribuciones en campos complejos tales como el análisis y diseño de líneas tecnológicas. De esta 11 . como los causados por el impacto de componentes mecánicos. esfuerzos y deformaciones. Con base en la organización actual del trabajo de investigación en el Departamento. tribología y biomecánica. Normalmente se realiza la investigación en una serie de etapas. como lo son el balanceo de rotores. Mediante el análisis de vibraciones se estudia también el comportamiento dinámico de componentes de máquinas y estructuras. en apoyo a la industria nacional. Aplicaciones de importancia para la industria. 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. constituyen la base para el trabajo de investigación en el área de vibraciones mecánicas. diseñar y construir piezas y bancos de prueba. La experimentación comúnmente requiere diseñar estrategias de medición. sino también sus aspectos prácticos. la medición de niveles de vibración y la optimación de componentes de máquinas con base en sus características dinámicas. En esta línea de investigación. también se trabaja en proyectos que desarrollan conocimiento experimental para el recubrimiento de superficies de equipo industrial expuesto a condiciones térmicas o de abrasión 12 . desarrollar sistemas para la adquisición de datos e idear métodos para la interpretación de resultados experimentales. la línea de Optimación de Sistemas Mecánicos ha profundizado en el uso del método de elementos finitos.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO manera los estudiantes pueden conocer no sólo los aspectos teóricos de los problemas atacados. En la actualidad. la validación de modelos numéricos de componentes de máquinas a través de pruebas de vibración y análisis modal. 13 . Este trabajo ha involucrado desarrollos relacionados con la modificación de las propiedades superficiales de materiales y el diseño de nuevas estructuras. en la cual se utilizan elementos de las diversas disciplinas cultivadas en el grupo de Diseño Mecánico.Esta metodología se sustenta en los siguientes supuestos:    alternativa en las decisiones. es el diseño de elementos protésicos para cadera y rodilla. Metodología de las Técnicas de Optimización Las Técnicas de optimizaciónde procesos y productos. construcción del modelo. posibilidades de crear una base informática. a partir de entonces comienza a desarrollarse la metodología para su utilización. formulación general.aparecen en los años 50. posibilidades mínimas de nopoder aplicar los resultados. EJEMPLO DE UN DISEÑO OPTIMIZADO Un área novedosa de aplicación de las investigaciones del Departamento. Mediante las técnicas desarrolladas se espera prolongar la vida útil de estos equipos y minimizar los tiempos muertos derivados de fallas. En este proceso existe una secuencia de pasos para llegar a la obtención de los objetivos propuestos:    observación e identificación del problema. entre otros.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO extremas. UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO     generación de una solución. 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. e) Los objetivos principales y secundarios Planteamiento Matemático Es una respuesta a la formulación del problema 14 . 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. que son: Alternativa de decisión. Ésta tiene dos aspectos: general y concreto. se escuchan los criterios de expertos. las posibles variables. prueba y evaluación de la solución. se analiza el cumplimiento de las premisas fundamentales de las técnicas de optimización. Muchas veces el análisis del resultado incide en la formulación. implantación. se enuncian los objetivos y se establecen hipótesis. (Es viable o no) Máximas condiciones organizativas. las interrelaciones que tiene. Condiciones de linealidad o no. La formulación del problema consta de los siguientes aspectos: a) Fenómeno que se aborda o parámetros de diseño. se consulta la bibliografía especializada. No es conveniente saltar ningún paso. c) Pequeña descripción de lo que se quiere lograr. Se realizan contactos inter-especialistas y por último se elabora una ficha con un pequeño historial resumen de toda la observación realizada. perfeccionamiento y desarrollo. b) Lugar y tiempo. el sistema organizativo bajo el cual se encuentra el fenómeno. en ponencias y eventos. d) Posibilidades de obtener la información y de solucionar el problema. La formulación general se utiliza en publicaciones científicas. Formulación Es un problema secuencial. (lleva una secuencia lógica) Se define conceptualmente cuál es el problema a resolver. Observación Se analiza el fenómeno como tal. eventos. la cual está compuesta por varios elementos. Los parámetros se definen con la misma rigurosidad que las variables (cualitativa y cuantitativamente). en otros se llega a través de una secuencia de expresiones matemáticas. El aspecto de las variables.Puede hacerse una a una o de forma general (si la cantidad de variables a definir es grande). pues una mala definición de las variables repercute en la solución y proporciona un disparate.. Este planteamiento se utiliza en publicaciones. Los índices reflejan las diferentes combinaciones que se pueden dar con las variables. – 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. Estas 15 . o cuando se tiene una idea de cómo se podrá modelar un fenómeno dado o condiciones de operación del producto o pieza. que finalmente deben hacerse corresponder con el objetivo deseado. De igual manera. b) Planteamiento de las restricciones utilización del MEF. El planteamiento matemático general consta de índices. Solución. este punto se ha ido por encima de la formulación y del planteamiento. Puede ser corregido o perfeccionado cuándo se tiene la solución del problema. análisis y corrección de resultados Teniendo en cuenta el desarrollo de los sistemas informáticos. parámetros. es posible acceder fácilmente a software profesionales para dar solución a los modelosmatemáticos diseñados. c) Planteamiento de la función objetivo. 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. Si es máximo o si es mínimo en muchos casos su planteamiento es relativamente fácil. – Debe reflejar de una forma clara el objetivo del problema. para que al sumarse permita un producto o pieza funcional. II) Planteamiento Matemático. Una vez obtenida la solución se requiere hacer determinadas comprobaciones que confirmen los resultados. En este sentido.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO I) Planteamiento Matemático General. los que deben ser homogéneos. Se utiliza en el proceso de aplicación y al igual que la formulación es secuencial. restricciones y función objetiva. diseñar sistemas mecánicos especiales es otra práctica común en estos tiempos. Consta de tres momentos: a) Definición de la variable. variables. Este momento es esencial en el planteamiento del problema. restricciones y función objetivo se trata bajo los mismos lineamientos del planteamiento concreto de trabajo. mediante la estadísticas del diseño. mejores. 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. la geometría puede ser definida únicamente a partir de ciertos parámetros geométricos independientes. los cuales ya han sido determinados previamente mediante una base informática preestablecida. Por otra parte. y utilizando como herramienta de simulación los resultados obtenidos destacando que la pieza o producto tenga un comportamiento esperado como en la vida real. 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. se puede afirmar que es necesario complementar la formación actual 16 . y se enfrentan con grandes dificultades cuando ven que las condiciones reales son diferentes a las académicas. ya sea los requerimientos funcionales o los efectos indeseables. Un elemento mecánico es definido mediante la especificación completa de sus materiales y geometría. más eficientes y menos costosos. Una de las herramientasmás poderosas para realizar la selección de la mejor alternativa esla conocida como "teoría de optimización". se encuentra que las ecuaciones de diseño generalmente expresan. restricciones de tamaños estándar). 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. densidad) y por algunas otras propiedades que no pueden ser modeladas matemáticamente (mecanizado. 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. es decir. En diseño.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO comprobaciones repercuten en la formulación y planteamiento del problema y en la verificación de los parámetros utilizados. 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. 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. El material se puede definir por propiedades explícitas (módulo de elasticidad. con la cual es posibledeterminar el mejor casosin probar realmente todoslos casos posibles. Al hacer un análisis del proceso de diseño de elementos mecánicos. así como proyectar planes y procedimientos para mejorar el funcionamiento de los sistemas existentes. de tal forma que este satisfaga sus requerimientos funcionales y mantenga dentro de márgenes tolerables los efectos indeseables. donde el peso es un factor importante.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO del estudiante de ingeniería mecánica brindando herramientas para hacer selecciones adecuadas dentro de un universo de alternativas. 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. Por definición. no será necesario gastar mucho tiempo o esfuerzo diseñando un tornillo para colocarlo en un mueble sencillo. un diseño adecuado consiste en la selección de los materiales y los valores de los parámetros geométricos independientes para un elemento mecánico. y donde el costo del diseño es minimizado por la aplicación de métodos de prueba -error. 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. debido a ciertas limitaciones prácticas.3.Por definición. lo cual conduce equivocadamente a la conclusión de que no es posible el diseño. generalmente implica la técnica de prueba-error. Por ejemplo. Los requerimientos funcionales pueden ser positivos y generalmente especificados (efectos deseables) o negativos y general-mente implicados (efectos indeseables). 4. usando la experiencia y el buen juicio con algún análisis simple si es necesario. También hay casos en los que la aplicación de las técnicas de diseño adecuado no permite una solución a un problema. DISEÑO ÓPTIMO DE ELEMENTOS MECANICOS TÍPICOS 17 . Estas dos últimas situaciones pueden ser abordadas desde el punto de vista del diseño óptimo. sin embargo. A pesar de que el diseño adecuado de un elemento mecánico haya resultado en un comportamiento satisfactorio de una máquina por muchos años. El diseño adecuado. Todo elemento mecánico debe satisfacer ciertos requerimientos funcionales de la estructura o de la máquina en donde será montado. un requerimiento funcional es una condición que debe ser satisfecha por el elemento si se espera que la máquina funcione adecuadamente. si el tornillo debe ser usado en grandes cantidades en un avión. sí resulta necesario hacer un esfuerzo para diseñar el elemento con base en el mínimo peso. 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 sucede en aquellos casos donde los efectos indeseables están relativamente lejos de sus límites de tolerancia. tanto en la primera etapa del diseño (CAD). así como de la propia experiencia del diseñador. integralmente asistido por computadora. El software de simulación utilizado para modelación de sistemas mecánicos tiene 18 . pero el mismo procedimiento se puede aplicar para análisis y optimización de todas las partes de cada estructura mecánica. dibujo aplicado a la ingeniería y de diversos estándares y recomendaciones existentes en la particular área de diseño. 1: El proceso de diseño computarizado Un método de diseño de este tipo está basado en el desarrollo del modelo computarizado del sistema mecánico. el proceso de diseño debería fundamentarse en un modelo computarizado especialmente desarrollado de la estructura mecánica. Fig.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO El diseño de sistemas mecánicos de calidad debe basarse en un amplio conocimiento de la teoría del cálculo de fuerzas. como en la última de la manufactura (CAM). 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 proceso de diseño computarizado. como es una caja de engranes. se muestra la Figura 1. Actualmente las computadoras suelen asistir el proceso de creación de cualquier equipo mecánico complejo. A continuación se describe una muestra de diseño de un dispositivo mecánico típico. En el caso del diseño y manufactura de sistemas mecánicos complejos. 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 cambio de parámetros debe ser fácil. 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. elabora el dibujo automático de ensamble en dos dimensiones. por ejemplo AutoCAD.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO que cumplir los siguientes requerimientos: El modelo debe ser legible. como número de dientes. Asimismo este programa de modelación está integrado adicionalmente con AutoCAD el cual junto con rutinas de AutoLisp. como. La optimización de los sistemas. 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. pasos diametrales. El modelo permite usar solo valores estándar. La transferencia de los resultados a otro software. debe ser posible. El modelo debe permitir la simulación y optimización de los parámetros. Los resultados deben ser presentados en forma gráfica y numérica. NASTRAN u otros) y crea una malla automática para analizar esfuerzos y deformaciones reales incluyendo también efectos de concentración de esfuerzos. materiales y otros. A continuación se describen las funciones de los elementos de la Figura 2: 19 . 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. que son muy importantes en los casos de diseño de sistemas mecánicos. en cualquiera de las etapas del desarrollo del diseño. En este software se usan los elementos principales mostrados en la Figura 2. Este dibujo tridimensional se transfiere a un software de Elementos Finitos (como ALGOR. DESARROLLO DEL MODELO POR COMPUTADORA Para desarrollo del modelo por computadora de la caja de engranes se ha utilizado el softwarePowersim. 2: Simbología dentro de Powersim. 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.contiene cálculos basados en elementos ligados con estas. En el proceso de creación del modelo sea en el caso de una caja de engranes. Función gráfica – contiene una gráfica en dos dimensiones. Constante . 20 . Desarrollo del modelo dinámico para el calculo de fuerzas y momentos.Variable . A pesar de que las etapas de cálculos son seguidas unas de otras.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Fig. 2004). Puede también contener funciones lógicas o funciones matemáticas. La Figura 3 muestra un ejemplo del modelo cinemático de Powersim para determinar el número de dientes (Switek et al. es recomendable desarrollar un modelo separado para cada una de las etapas. Cálculo y selección de ejes y rodamientos. se tienen los pasos: Desarrollo del modelo cinemático para la selección de número de dientes.contiene valores fijos.. UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Fig. Por ejemplo. 1998). Shigley.1992. Las variables de diseño asumen las distancias "a". 1990). http://www. momentos de torsión y las fuerzas compartidas que actúan a lo largo de los ejes (Stocker.youtube.com/watch?v=vaKF4sZfRCs http://www. la Figura 4 muestra el cuadro de diálogo en la etapa del diseño de ejes. así como la flexión.com/watch?v=Uu8vsIt9dmU 21 .youtube. Véase el siguiente link fabricación de engranes. 3: El modelo de Powersim para determinar de número de dientes. "c" y "d" y el modelo de Powersim calcula las fuerzas que actúan sobre los engranes. fueron desarrollados para todos los pasos de diseño del reductor de velocidad (Switek y Orea. Los modelos en computadora de Powersim. "b". UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Fig. Acosta y Carranco. 2000. 4: El cuadro de diálogo del diseño de ejes. valores estándares como sería el número de dientes. Powersimpermite varias formas de comunicarse con otros programas como procesadores de palabras y hojas de cálculo (Switek y Oviedo. paso diametral. diámetros de ejes y rodamientos. 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. 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. 1995. anillos de sujeción y otros. La Figura 5 muestra dos vistas del dibujo de ensamble del reductor de velocidad en su etapa final. dimensiones de cuñas. 1991) abre el archivo de texto y lee su contenido. dibujado por medio de AutoCAD y el cual puede ser traspolado como un sólido por medio de solidwork. Dentro del programa se utilizan las propiedades de los materiales. 22 . Además se verifica que los esfuerzos y características geométricas cumplan también con ciertos requerimientos. Switek y Majewski. 1999). modificaciones que el programa es capaz de reconocer para luego actualizar la geometría del eje. diámetros. 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. 5: Dibujo automático del ensamble. 2002). es decir se introducen todos estos parámetros en una hoja de cálculo para realizar los cambios en cualquier momento sin la necesidad de redibujar el eje. Este diseño puede ser modificado directamente mediante la variación de los parámetros delimitados y contemplados en la tabla creada en Excel. las cargas y condiciones a los que está sometido son las ideales para este diseño o si es necesario hacer una optimización de éste. 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. 23 . 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. y la tabla referida será la internase de datos entre el programa Powersim y la geometría del eje parametrizado. Se realiza la tabla de diseño.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Fig. cuñeros y radios) se procede a elaborar la geometría tridimensional del eje en el programa de CAD Solid Works.. Fig. Una vez que se tienen ingresados estos parámetros. el material y los elementos finitos de tipo tetraédricos con nodos centrales.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Se importa la geometría al programa de los elementos finitos y se introducen las propiedades de los elementos tipo sólido. es decir. en las entalladuras y canales chaveteros. se realiza un enmallado automático del eje como se muestra en la Figura 6. En base al criterio expuesto se propuso la división de la geometría en diferentes partes. se observó que era necesario disponer de una mayor cantidad de puntos de control sobre las zonas de influencia de los concentradores. 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. con el propósito de tener una transición gradual del enmallado entre las zonas de mayor y menor densidad. 24 . esto para tener un manejo y distribución más precisa. 6: Enmallado automático Después de haber sometido al eje a un primer proceso de enmallado. 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. 8: Ensamble del eje. 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. como chaveteros y anillos. 7: Descomposición del modelo. Fig. Una vez que se tiene el modelo descompuesto en partes se procedió al enmallado de los sólidos que requieren mayor densidad y homogeneidad.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Fig. 8. aquí se deben de controlar principalmente los bordes 25 . 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. con el fin de poder tener el mejor control posible sobre estos elementos. Para elaborar el modelo se recurrió al uso de la simetría para el eje y para cada anillo. 10: Distribución de esfuerzos Von Mises en eje y chumacera. 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. 9: Enmallado controlado. 26 . Es importante que las condiciones de frontera definidas simulen lo mejor posible las restricciones del elemento estudiado. Fig. El siguiente paso es establecer las condiciones de frontera. Fig.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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. Después de haber sometido el eje a análisis y comprobar los resultados obtenidos. debido a que los esfuerzos son principalmente cortantes. Para simular el efecto del torque del engranaje transmitido mediante la chaveta.El concepto de rediseño tiene la ventaja de contener a la palabra diseño. al mismo tiempo. enfatiza que el proceso individual creativo se caracteriza por los cambios. puesto que el modelo debe ser estáticamente definido. REDISEÑO ANTECEDENTES.El sistema de cargas definido fue de carácter estático. 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). 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. cuyo eje z es coaxial al eje mismo. mediante el prefijo re. Cabe recalcar que para la realización una correcta simulación algunas fuerzas de reacción deben ser simuladas mediante restricciones. De esta forma. debido a que los mismos (rodamientos de contacto angular de una hilera de bolas) restringen el desplazamiento axial y los giros. el concepto nos recuerda que todo 27 . .4. . estas fueron aplicadas a manera de una presión constante en una de las caras del cuñero. es decir. -En el caso estudiado se ha tenido que simular el efecto que ejercen los rodamientos sobre el eje. Con todos los datos expuestos el eje se somete a análisis. las mejoras y las nuevas combinaciones de soluciones ya existentes. se ha consideró que toda la fuerza se transmite directamente sobre esa área. que solo permite desplazamientos tangenciales y de esta forma deja libre el giro axial. 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. la cual restringe el desplazamiento de los elementos de forma tangencial.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Las condiciones de frontera del eje simulan el apoyo de los rodamientos y la fuerza opositora del engranaje a través de la chaveta. se retiene la dimensión individual y creadora de la palabra diseño mientras que.La otra condición de frontera definida es la referida a la reacción presente en el cuñero de transmisión. se aplicó una restricción en una de las caras del canal cuñero. 4. cooperativa y acumulativa. 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. Sin embargo. Este uso establecido del término rediseño en contraste con nuevo diseño sin duda produce una distinción útil y práctica. En otras palabras. no fueron fabricadas. estos medios primero fueron encontrados y luego utilizados. La cuestión de quién fue la mente brillante y creativa que invento. 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. “Herramienta” es una palabra que designa los medios que utilizamos para llegar a un objetivo. hace tiempo que es utilizado en distintos contextos de diseño aunque con un significado diferente. el concepto de rediseño subraya el hecho de que –en el proceso y en el producto– el diseño siempre contiene una dimensión colectiva. por ejemplo.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO producto complejo que es mejorado abarca una gran cantidad de soluciones inteligentes con las que han contribuido diseñadores anteriores. la rueda. al que se propone aquí. la palabra rediseño ha sido utilizada en diversos contextos. por ejemplo. es decir. mientras que en el diseño. y que el último diseñador adopta. Durante los últimos diez o veinte años. este no es el caso. podríamos asumir que esas primeras herramientas no fueron inventadas sino descubiertas. y aquellas que la organización planea adquirir y quedesde el punto de vista de una empresa debe ser desarrollada desde cero. sino que fueron encontradas. que es visto como la búsqueda de soluciones que aún no existen. Aquí también. especialmente con respecto a los clientes. El concepto de rediseño: Una nueva perspectiva en torno a problemas viejos Si vemos al diseño como rediseño. El término “rediseño” no es nuevo. y más tarde fabricados especialmente para la ocasión. después adaptados. el concepto de rediseño hoy es utilizado exactamente en el sentido contrario. y muchas veces opuesto. esta distinción es confusa ya que crea la engañosa impresión de los diseñadores construyen sobre soluciones anteriores solamente en algunas situaciones. De esta forma. 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. hace propia y construye a partir de ellas. desde la perspectiva de la teoría del diseño y de la historia del diseño. en la teoría del management empresarial y más recientemente en el diseño web. sólo surge entonces y es significativo 28 . contrasta con el término diseño. 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. Necesitamos algo enteramente distinto. pero que fueron diseñados y fabricados con tecnologías decadentes. o con materiales más baratos. hacen que nadie esté en situación de darse cuenta de un cambio significativo. podemos asumir que cuando el humano empezó a producir artefactos. Diseñar un producto. etc. para determinar cómo producir un "algo" no existente. los ganadores hacen buenos productos. con compañías que funcionaron en el XX con diseños administrativos del siglo XIX. Los buenos productos no hacen ganadores. es crear productos "nuevos" partiendo de productos ya creados. de 29 . la situación era bastante parecida a la de los estudiantes de diseño en realidad todos nosotros hoy. Ante un nuevo contexto. obsolescentes o en vías de extinción. incorporando ideas nuevas y/o tecnologías emergentes (de reciente creación).UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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. En otras palabras. por que sale de su radio de acción. aunque no del todo satisfactorios para sus objetivos. nacieron a una situación en la que estaban rodeados por una infinidad de objetos que les fueron útiles de una u otra manera.). se tiene la finalidad de mejorarlo (ya sea en funcionamiento. surgen nuevas modalidades de administración. costo. no somos demasiado diferentes a nuestros antepasados: a pesar de que hoy estamos rodeados de herramientas altamente especializadas. Rediseñar. tamaño. sino los procesos que los crean los que llevan a las empresas al éxito a la larga. 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 anterioresel origen de cualquier artefacto inteligente es entonces mucho más fácil de comprender. digamos. que cumplen funciones similares. En este sentido. 20. es cuando respecto de ese algo. Si miramos al diseño desde la perspectiva del rediseño. Esto se aplica tanto a las mejoras funcionales como a las innovaciones estéticas. o si se da cuenta. Lo que tienen que hacer las compañías es organizarse en torno al proceso. no puede hacer nada al respecto. entre ellas está la reingeniería. DEFINICIÓN FORMAL DE REINGENIERÍA Estamos entrando en el nuevo siglo. lo innovas (alteras. Las operaciones fragmentadas situadas en departamentos especializados. sus productores y sus usuarios sienten que tienen todavía gran potencial para mejorarlas. eran como nosotros. es aplicar la creatividad y los conocimientos. Los humanos que vivían hace. fundamentada en la premisa de que no son los productos. que después se lleva a la realidad.000 años atrás. es decir. introduciendo novedades). calidad. Detrás de la palabra reingeniería. pero pocas veces hablamos de un proceso de compras que involucra a varios departamentos y que por definición debería tener un solo encargado. Ventas: de comprador potencial a pedido. por separado y en combinación. Desarrollo de producto: de concepto a prototipo. Tres fuerzas. El objetivo es hacer lo que ya estamos haciendo. Propiamente hablando: "reingeniería es la revisión fundamental y el rediseño radical de procesos para alcanzar mejoras espectaculares en medidas críticas y actuales de rendimiento. 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. tales como costos. 30 . trabajar más inteligentemente. se les pueden poner nombres que indiquen su estado inicial y final: Manufactura: proceso de aprovisionamiento a despacho.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO su jurisdicción o de su responsabilidad. ni ciclo de vida de los productos. Entonces la compañía se las podrá arreglar sin burocracias e ineficiencias. En el ambiente de hoy nada es constante ni previsible. ni demanda de los clientes. 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. HACIA LA REINGENIERÍA Recordemos que son los procesos y no las organizaciones los sujetos a reingeniería. competencia y cambio. Es rediseñar los procesos de manera que estos no estén fragmentados. Para identificar y entender mejor los procesos. podemos hablar del departamento de compras y sus procedimientos. Reingeniería significa volver a empezar arrancando de nuevo. Muchas de esas tareas se ejecutaban para satisfacer exigencias internas de la propia organización de la empresa. es con menos dar más al cliente. Es una parte difícil dado que normalmente podemos identificar todos los elementos dentro de una organización pero no así los procesos. servicio y rapidez". 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. ni crecimiento del mercado. Un proceso de negocios es un conjunto de actividades que reciben uno o más insumos para crear un producto de valor para el cliente. reingeniería no es hacer más con menos. pero hacerlo mejor. Estas fuerzas son: clientes. Esto es consecuencia de un concepto equivocado de administración organizacional. reservas y otros activos. Servicio: de indagación a resolución. "Zar" de reingeniería. 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. Es necesario planear junto con proveedores y clientes las necesidades para no contar con recursos ociosos. Existen debido a incertidumbres en los procesos internos y externos. Repetición de trabajo.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Despacho de pedidos: de pedido a pago. Formas de identificarlos son: Extenso intercambio de información. en reingeniería es necesario rescatar el proceso inicial y crear otro proceso para cada caso especial que surja. El flujo de información debe reducirse a productos terminados. tecleo repetido. Inventarios. Dueño o responsable del proceso. Estas reservas no solo suelen ser de materiales. también son de personal o recursos financieros. Comité directivo. excepciones y casos especiales. redundancia de datos. Existen procesos internos que no dan valor agregado al producto pero si afectan su costo y calidad final. Acumulación a una base sencilla. Retroinformación inadecuada a lo largo de las cadenas. A un proceso sencillo inicial le creamos excepciones y casos especiales a medida que surgen otros problemas. Para seleccionar un proceso a rediseñar podemos considerar los siguientes aspectos: ¿QUE SE VA A REDISEÑAR?(EJEMPLO DE UN PRODUCTO O SERVICIO) Tienen dificultades en tener un producto final. TIPOS DE CAMBIOS QUE OCURREN AL REDISEÑAR LOS PROCESOS Para llevar a cabo la reingeniería de procesos se han identificado los siguientes roles: Líder. y no reprocesarse la información en cada unidad a partir de la información recibida. Equipo de reingeniería. Complejidad. El Líder 31 . Alta relación de comprobación y control con valor agregado. Es causado por la fragmentación arbitraria de un proceso natural. Fragmentación. Cabe mencionar que un equipo solo puede trabajar con un proceso a la vez. mantiene comunicados a empleados y directivos de los propósitos a lograr. cuándo se tiene el compromiso de estar orientado a procesos. cada proceso sigue ocupando de un dueño que se responsabilice de su ejecución. Los procesos deben de identificarse lo más pronto posible. de los cuales una parte debe de conocer el proceso a fondo. Debe mantener el objetivo final del proceso. asignar un líder y este a los dueños de los procesos. pudiendo ser gente de fuera de la empresa. Debe tener la autoridad suficiente para que persuada a la gente de aceptar los cambios radicales que implica la reingeniería. de tal manera que se debe formar un equipo por cada proceso que se está trabajando. Es el encargado de realizar el trabajo pesado de producir ideas. que lo pueda cuestionar y proponer alternativas. autoriza y motiva el esfuerzo total de reingeniería. necesita la visión para reinventar la empresa bajo nuevos esquemas competitivos.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Es un alto ejecutivo que respalda. y su función principal es vigilar y motivar la realización de la reingeniería. El equipo debe tener entre 5 y 10 integrantes. Dueño del proceso Formado por un grupo de individuos dedicados a rediseñar un proceso o producto específico. El oficio de los dueños no termina cuándo se completa el proyecto de reingeniería. con capacidad de diagnosticar el proceso actual. En las empresas tradicionales no se piensa en función de procesos. se departamentalizan las funciones. planes y convertirlos en realidades. así como los avances logrados. 32 . Gerente de área responsable de un proceso específico y del esfuerzo de ingeniería correspondiente. con lo que se ponen fronteras organizacionales a los procesos. pero por poco tiempo para que no lo acepten como algo normal. máximo. Sin este líder el proceso de reingeniería queda en buenos propósitos sin llegar a culminarse como se espera. supervisar su reingeniería y su ejecución. Designa a quienes serán los dueños de los procesos y asigna la responsabilidad de los avances en el rendimiento. y otra parte debe ser formada con personal ajeno al proceso. aceptar los procesos de cambio que trae la reingeniería. Es importante que los dueños de procesos tengan aceptación de los compañeros con los que van a trabajar. Es el responsable de desarrollar técnicas e instrumentos de reingeniería y de lograr sinergia entre los distintos proyectos en la empresa. la organización se siente cómoda con ellos. sin haber hecho ningún cambio significativo. son familiares. Parece mucho más fácil y sensato tratar de mejorarlos que descartarlos del todo y empezar otra vez. compuesto de altos administradores que desarrollan la estrategia global de la organización y supervisan su progreso. normalmente incluye a los dueños de proceso. da orden de prioridad. Puede estar o no presente en el proceso. ROLES DE LA REINGENIERÍA Lamentablemente. Comité directivo. 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. "Zar" de la reingeniería. sean la causa de los problemas de una empresa.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Equipo de reingeniería. opinan sobre cuestiones que van más allá de los procesos y proyectos en particular. muchas compañías que inician la reingeniería no logran nada. 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. apoya y capacita a los dueños de proceso y equipos de reingeniería. El mejoramiento incremental es el camino de menor resistencia en la mayoría de las organizaciones. La infraestructura en que se sustentan ya esta instalada. no una cosa en sí misma. a pesar de los muchos casos de éxito presentados. 33 . Terminan sus esfuerzos precisamente en donde comenzaron. 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. Se encarga de la administración directa coordinando todas las actividades de reingeniería que se encuentren en marcha. Cuerpo formulador de políticas. Insistir en que la reingeniería es fácil es insistir en que no es ingeniería. 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. Se tiene que poner atención a lo que está pasando en la mente del personal al igual que lo que ocurre en sus escritorios. productos y servicios. productos y servicios exigen. las estructuras organizacionales. 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. Tiene que sentirse destructiva no cómoda. Dejar que las culturas y las actitudes corporativas existentes impidan que empiece la reingeniería 34 . La reingeniería tiene que romper fronteras. No olvidarse de todo lo que no sea ingeniería de procesos. 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. los sistemas administrativos. 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. Los ejecutivos tienen la obligación de superar esas barreras. 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.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO La falla esta en no adoptar una perspectiva orientada a los procesos o productos en el negocio. La gente necesita alguna razón para dar buen rendimiento dentro de los procesos rediseñados. No concentrarse en los procesos o productos. Precisamente lo que significa rediseñar es rehacer la compañía los servicios y productos. 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. es decir todo lo que se relaciona con procesos o diseño de productos. Hay que rediseñar las definiciones de oficios. genera cambio de muchas clases. no reforzarlas. Un esfuerzo de reingeniería. Asignar recursos insuficientes también les indica a los empleados que la administración no les concede mucha importancia al esfuerzo de reingeniería. La primera es que los que están cerca de las líneas del frente carecen de la amplía perspectiva que exige la reingeniería. Para los perdedores. La segunda razón es que todo proceso comercial necesariamente cruza fronteras organizacionales. Si un cambio radical surge desde abajo. igualmente críticas son la comprensión y una actitud mental adecuada. La antigüedad y la autoridad no son suficientes. 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. Solo un liderazgo vigoroso y que venga de arriba inducirá a aceptar las transformaciones que la reingeniería produce. El personal solo se reconcilia con la inevitabilidad de la reingeniería cuando reconoce que la administración está comprometida a fondo. puede que le pongan resistencia y lo ahoguen. que se concentra en ella y le presta atención regular y constante. Concentrarse exclusivamente en diseño 35 . 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. la reingeniería nunca pasa de la fase ideológica a la ejecución. es preferible que prescindan del todo de ella. El líder tiene que ser alguien que entienda la reingeniería y este plenamente comprometida con ella debe además. Faltando el interés constante de la administración. y los componentes más importantes son el tiempo y la atención de los mejores de la empresa.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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. La reingeniería no se les puede confiar a los semicompetentes. 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. No distinguir la reingeniería de otros programas de mejora La reingeniería no solo es rediseñar. y los incita a no hacer caso de ella o a oponerle resistencia. orientarse a las operaciones y apreciar la relación que hay entre el desempeño operativo y los resultados finales. la resistencia y la inercia harán que el proyecto se pare. 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. También hay que convertir los nuevos diseños en realidad. talescomo el mantenimiento de maquinaria.5. Si se tarda más. la Ingeniería Inversa. innovaciones tecnológicas. Llegará a la conclusión de que se trata de otro programa fraudulento y el esfuerzo fracasará. 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. los altos administradores no entendieron bien la reingeniería ó padecen la falta de liderazgo. Si la reingeniería fracasa sea cualquiera la causa inmediata. INTRODUCCIÒN A LA INGENIERIA INVERSA. sustituciónde partes y componentes. A menudo confundida con la piratería. 4. es una reacción inevitable cuando se emprende un cambio de grandes proporciones. Un tiempo justo de 12 meses deben ser suficientes para pasar de la pro acción a la entrega de un proceso rediseñado. pero en todos los motivos vistos. Introducción Muchas de las tareas y actividades que se presentan en las empresas. Tratar de hacer la reingeniería sin volver a alguien desdichado Los empleados siempre opondrán resistencia. hemos encontrado un factor común y es el papel que desempeña la alta administración. Tratar de complacer a todos es una empresa imposible. 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. El primer pasó para hacerle frente y esperarla y no dejar que entorpezca el esfuerzo. se define como aquel 36 . la gente se impacienta. se confunde y se distrae. requieren del uso de metodologías quepermitan obtener información útil y fidedigna por medio de la cual sea posibleresolver problemas. Algunos empleados perderán sus empleos y otros no quedarán contentos con sus nuevos oficios.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO No se puede hacer una tortilla sin romper los huevos. entre otras. Una de las metodologías usadas para tal fin es llamadaIngeniería Inversa. 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. La reingeniería no les reporta ventaja a todos. que sólo aplazará la ejecución de la reingeniería para el futuro. Sería grato decir que la reingeniería es un programa en que sólo se gana. pero sería una mentira. instrumentos. En cuanto a estrategia de innovación tecnológica se refiere. por ejemplo la Metrología. obien áreas como la metalurgia mecánica. lospaíses asiáticos (China. esto es. Por lo tanto. al duplicar ymejorar sistemas. la Ingeniería Inversa tiene un antecedente histórico y unaJustificación tecnológica. máquinas y procesos.puesto que la Ingeniería Inversa requiere de la integración de diversos camposdel conocimientos. Para el caso de la Educación en Ingeniería. Japón) son claros ejemplos de haber usado a laIngeniería Inversa como método de desarrollo tecnológico. métodos de caza. métodos desiembra y cosecha. 37 . mantenimiento industrial. no es lo mismoobtener las medidas de una pieza en forma tradicional que hacerlo desde laperspectiva de la Ingeniería Inversa. El propósito de laingeniería inversa es determinar un modelo de un objeto o producto o sistemade referencia. etc. En este sentido. etc. entre otras.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO proceso analítico-sintético que buscadeterminar las características y/o funciones de un sistema. duplicar y mejorar las tecnologías que día a día desarrollaban losalemanes. laIngeniería Inversa puede usarse para motivar y potenciar el desarrollo demuchas materias o áreas del conocimiento. dispositivos. la Ingeniería Inversa ha sido utilizada desde la época primitivadel ser humano. Por otro lado. o bien obtener las propiedades mecánicasde una pieza en la materia de Mecánica de Materiales que hacerlo desde elcontexto de la Ingeniería Inversa. maquinaria. En muchos aspectos la guerra fue ganada por el hecho deconocer. En la segunda guerra mundial los aliados usaronIngeniería Inversa de alto nivel para poder ser competitivos con relación a latecnología alemana. en el copiado de herramientas. herramientas computacionales y experimentales. una máquina o unproducto o una parte de un componente o un subsistema. que consisten en utilizar datos técnicos para elaborar un producto determinado. entonces el proceso es legítimo y legal. 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. equipos electrónicos. u objeto fabril de cualquier clase). función o característica de cuyo código fuente no se dispone. Diríamos. si el producto u otro material que fue sometido a la ingeniería inversa fue obtenido en forma apropiada. qué lo hace funcionar y cómo fue fabricado. con el fin de determinar de qué está hecho. La ingeniería inversa es un método de resolución. hasta el punto de poder modificar ese código o generar código propio que cumpla las mismas funciones. pueden fabricarse y distribuirse. los productos genéricos creados a partir de la información obtenida de la ingeniería inversa. 38 . cualquier producto puede ser objeto de un análisis de Ingeniería Inversa. De la misma forma.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO El objetivo de la ingeniería inversa es obtener información o un diseño a partir de un producto accesible al público. La gran mayoría del software de pago incluye en su licencia una prohibición expresa de aplicar ingeniería inversa a su código. más bien. En general. En el caso concreto del software. en realidad. modificar y mejorar dicho modo de funcionamiento. hasta el punto de que podamos llegar a entender. pero. sino que también se considera ingeniería inversa el estudio de todo tipo de elementos (por ejemplo. Aplicar ingeniería inversa a algo supone profundizar en el estudio de su funcionamiento. Hoy en día (principios del siglo XXI). legalmente. El método se denomina así porque avanza en dirección opuesta a las tareas habituales de ingeniería. como es el caso de algunos proyectos de Software libre ampliamente conocidos. micro controladores. con el intento de evitar que se pueda modificar su código y que así los usuarios tengan que pagar si quieren usarlo. los productos más comúnmente sometidos a ingeniería inversa son los programas de computadoras y los componentes electrónicos. Pero este término no sólo se aplica al software. se conoce por ingeniería inversa a la actividad que se ocupa de descubrir cómo funciona un programa. 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. reducir los costes y los riesgos de mantenimiento. 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. Permite obtener los siguientes beneficios: Reducir la complejidad del sistema: al intentar comprender el software se facilita su mantenimiento y la complejidad existente disminuye. procedimientos y arquitectura del sistema existente. Facilitar la reutilización: por medio de la ingeniería inversa se pueden detectar componentes de posible reutilización de sistemas existentes. 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 39 . código SQL.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Proceso de la ing. para lo cual se utiliza la recuperación de diseño. Inversa. se generan representaciones gráficas lo que facilita su comprensión. Generar diferentes alternativas: del punto de partida del proceso. 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. se emplean una serie de herramientas que extraen información de los datos. principalmente código fuente. Para ello. esta serie de anomalías puede ser detectados por la ingeniería inversa. 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. Detectar efectos laterales: los cambios que se puedan realizar en un sistema puede conducirnos a que surjan efectos no deseados. pudiendo aumentar la productividad. con objeto de tomarlas como punto de partida en procesos de ingeniería directa que permitan modificar dicha interfaz. en particular los de formas libres. Además. realizar un CAD en 3D en el ordenador. evaluar y validar el diseño conceptual. a este se le llama digitalización. También se puede capturar la geometría 3D de objetos existentes para incorporar algunas de sus características en el diseño del nuevo producto. con el uso de piezas físicas como punto de partida. Un aparato que pasándolo sobre la geometría que queremos obtener. Este es un equipo tamaño mini. Dicho proceso con frecuencia es iterativo e involucra varias modificaciones del diseño original. 40 . se crean modelos en arcilla y diferentes tipos de prototipos. una solución basada en barridos 3D también puede convertirse en una poderosa herramienta para conservar el registro y archivar las distintas iteraciones del diseño. modelos de arcilla y prototipos. pero ilustra perfectamente de que estamos hablando. Por esta razón.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO 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. la ingeniería inversa puede ser una valiosa solución para extraer las dimensiones de modelos hechos a mano. Barrido o digitalización en 3d para la manipulación del diseño. a efectos de probar. Durante el proceso de diseño de nuevos productos. 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. 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. según el paso 3). 8) Se considera el paso 3) y con los resultados del paso 7) se genera B. Los programas de investigación se dividen ensintéticos y analíticos. procedimientos ymétodos que tienen por objetivo conocer o determinar las propiedades ycaracterísticas del objeto de referencia. posteriormente. 6) Fase 6: Usar B para diversos propósitos. como asu duplicado. Algunas ventajas relacionadas con este método se describen acontinuación: 1) El método da orden al proceso de la Ingeniería Inversa. 5) Fase 5: Caracterizar el modelo B. 4) Fase 4: Sintetizar la información generada por el plan. Los programas analíticos son todos aquellos programas. Por otro lado. la Ingeniería Inversa tiene una metodología la cual está asociada Con su definición. 3) Se definen los objetivos (COE).UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Por otro lado. se diseña el proceso de la investigación. 6) Se aplica P al objeto A. 11) Se dan las conclusiones. 9) B es un modelo. 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. 12) Se revalúa B. las siguientes fases están relacionadas con ladefinición de Ingeniería Inversa descrita en. esto es: 1) Se presenta A 2) Se definen las referencias (CFR). al duplicado o modelo obtenido. esto es: 1) Fase 1: Conocimiento preliminar del objeto de referencia A. 13) B es aplicable. tanto al objeto de estudio. 2) Fase 2: Diseño de un plan de investigación. Por ejemplo. los programas de síntesisson todos aquellos 41 . 3) El método propone que debe haber indicadores que determinen laequivalencia entre el objeto real y el reproducido. uno de los pasos fundamentales de la Ingeniería Inversa es eldiseño del plan de investigación o mejor dicho. 7) El resultado del paso 6) es información de A. Por otro lado. si B es equivalente a A. generar el modelo B y demostrar que B ∼A (Equivalencias entre el modelo y el objeto dereferencia). 5) El producto del diseño del paso 4) es un plan o programa de Investigación operativa (P). el diseño de los programas yprocedimientos para caracterizar y evaluar. 10) Se verifica. 3) Fase 3: Aplicación del plan al objeto de referencia. 4) El método no solo es aplicable al duplicado de partes y componentes sino que también propone la innovación de mismo. 4) Con CFR y COE. Dichas fases pueden ser descritas en pasos. El método descrito anteriormente puede ser aplicado al duplicado de partes y componentes. funcional y objetiva del objeto dereferencia. Por ejemplo. Los objetivosprincipales de los programas analíticos son los siguientes: 1) Obtener datos e información fidedigna.los programas de CAD. duplicado y manufacturas. tales programas responden al rediseño de nuevosproductos. reproducirlos o mejorarlos. sonprogramas de síntesis.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO programas que tienen por objetivo utilizar la informaciónderivada de los programas de análisis para conocer primeramente a los objetosde referencia. 2) Transformar los datos en modelo de información manejables. los programas de análisis de propiedades mecánicas ycaracterización de materiales son ejemplos de programas analíticos. partiendo de la base de la informaciónobtenida de los programas de análisis. y posteriormente. CAE o los procesos de manufactura. 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. las medicionesdimensionales. Aplicaciones: > Diseño conceptual 42 . CAM. en tanto. Herramientas para la Ingeniería Inversa de software. realizando diferentes tipos de ensayos previosa la fabricación. > Ingeniería colaborativa. Los Depuradores 43 . pensando en la fabricación automatizada.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Formas no analíticas Rediseño de antiguos modelos > Análisis de fabricación y funcionalidad: CAE. CAM. Eficacia a la hora de trabajar con modelos digitales > Desarrollo rápido y avanzado Materialización rápida de prototipos. patrones ypiezas. pero tiene un precio más bajo. o incluso depuración remota en modo kernel. pero solo desensambla código para procesadores Intel x86 y solo funciona en Windows. Algunos ejemplos de desensambladores son:IDA Pro → es un desensamblador profesional extremadamente potente. Algunos fallos tienen implicaciones en la seguridad. Los errores del programa pueden ser analizados para determinar si los errores existen en el software objetivo. BastardDisassembler → es un potente y programable desen samblador para Linux y FreeBSD. El código máquina normalmente es específico para una arquitectura dada del hardware. claridad y navegación”. o llama a cierta función de la API. cuando un programa accede a cierta variable. desensamblado y depuración. Es único en que todo el código desensamblado puede ser re-ensamblado exactamente al mismo código. La parte mala es su elevado precio. rastrear fallos. No es tan completo como IDA Pro. Permite avanzar paso a paso por el código.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Un depurador es un programa que se utiliza para controlar otros programas. Muy útil para parcheado. Ciasdis → esta herramienta basada en Forth permite construir conocimiento sobre un cuerpo de código de manera interactiva e incremental. Los depuradores son muy valiosos a la hora de determinar el flujo lógico del programa. Por ejemplo. WinDBG → es una pieza de software gratuita de Microsoft que puede ser usada para depuración local en modo usuario. 44 . De forma que los desensambladores son escritor expresamente para la arquitectura del hardware del software a desensamblar. Los desensambladores revelan que instrucciones máquinas son usadas en el código. IDA Pro Freeware 4. el depurador puede parar la ejecución del programa. PE Explorer → es un desensamblador que “se centra en facilidad de uso. 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. El lenguaje ensamblador es una forma legible para los humanos del código máquina. Un punto de ruptura (breakpoint) es una instrucción al depurador que permite parar la ejecución del programa cuando cierta condición se cumpla. establecer puntos de control y observar las variables y el estado de la memoria en un momento dado del programa que se esté depurando. Las Herramientas de Inyección de Fallos Las 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. Tiene numerosas otras características incluyendo un precio de 0 $.1 → se comporta casi como IDA Pro. como los fallos que permiten un acceso directo del asaltante al ordenador principal o red. Algunos depuradores de Windows son: OllyDbg → es un potente depurador con un motor de ensamblado y desensamblado integrado. Los Desensambladores Se trata de una herramienta que convierte código máquina en lenguaje ensamblador. como son la continuidad de las diferentes derivadas. 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. Las Herramientas CASE Las herramientas de ingeniería de sistemas asistida por ordenador (ComputerAidedSystemsEngineering – CASE) aplican la tecnología informática a las actividades. el sistema puede no tener solución. También existen decompiladores que transforman lenguaje intermedio en código fuente en lenguaje de alto nivel. pero no es siempre aplicable. a partir de las cuales el sistema plantea un problema variacional y calcula una nueva superficie que las satisface [4]. el sistema le permite evaluar el modelo a través de diferentes herramientas de interrogación (por ejemplo.. Aproximación con optimización (modelo holístico) 45 . el diseñador puede definir nuevas líneas de sombra. pero el descompilador sólo soporta programas MSDOS. las discontinuidades de la segunda derivada. La aproximación directa tiene las ventajas de dar exactamente el resultado deseado. [5]. líneas sobre las cuales. Los decompiladores son parecidos a los desensambladores pero llevan el proceso un importante paso más allá. Boomerang Decompiler Project → es un intento de construir un potente descompilador para varias máquinas y lenguajes.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Los compiladores Inversos o Decompiladores Un decompilador es una herramienta que transforma código en ensamblador o código máquina en código fuente en lenguaje de alto nivel. Si en la evaluación se detectan imperfecciones. El código está a medio camino entre ensamblador y C. Algunosdecompiladores pueden ser:DCCDecompiler → es una excelente perspectiva teórica a la des compilación. Estas herramientas son sumamente útiles para determinar la lógica a nivel superior como bucles o declaraciones if-then de los programas que son descompilados. 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. quedan claramente reflejadas). La sistemática de trabajo es la siguiente: El diseñador define un modelo y un conjunto de restricciones. con el cálculo de líneas de sombra. Reverse EngineeringCompiler (REC) → es un potente “descompilador” que descompila código ensamblador a una representación del código semejante a C. pero es mucho más legible que el ensamblador puro. o los resultados obtenidos pueden ser demasiado duros (modificación excesiva de la superficie) para el uso industrial. Estrategias de ingeniería inversa: Aproximación Directa Son aquellos casos donde el problema puede expresarse con ecuaciones matemáticas y puede ser resuelto exactamente como solución de un problema variacional. APLICACIONES DE LA INGENIERÍA INVERSA: 46 . mientras mantiene las restricciones de continuidad Gk a lo largo de los bordes del dominio. y. ya que la modificación de superficies es una característica importante de la geometría asistida por ordenador para ajustar requerimientos estéticos globales o locales. El método consiste en cerrar un bucle de optimización: Partiendo de un modelo inicial con unas restricciones. 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. Fig. 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. Esta función es muy útil en los sistemas CAx. 3 Bucle de optimización. Por ejemplo. así como en su interior. Un punto interesante del proyecto es la definición del criterio de similitud. o para estudiar el comportamiento mecánico. Para desarrollar el bucle es necesario un algoritmo que permita la acción elemental de forma directa (forward branch). necesario para valorar los resultados y retroalimentar el bucle. el sistema calcula una posible solución (Fig. 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.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO En oposición a lo anterior. en general. el modelo holístico de ingeniería inversa siempre ofrece una solución. 3). 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. restricciones de ingeniería. usando un lazo de retroalimentación y un criterio de similitud. Tal algoritmo está implementado como un componente del programa que permite la modificación de una área de nlados de un trozo de una superficie definida. éstas se acompañan con estadísticas. deformaciones. Styling. resistencia. Muchas veces. Figura 1. el marketing tiene que ir orientado a resaltar las prestaciones técnicas del producto en relación a su precio de venta. gráficos o diagramas que hacen más fácil su comprensión. se generan las superficies en un sistema CAD y se obtienen los programas de cn para fabricar el molde con un sistema CAM. Objeto de referencia o por duplicar 47 . Losprogramas fueron los siguientes: 1) Programa dimensional. Los productos industriales son adquiridos por profesionales que se rigen por criterios objetivos a la hora de tomar una decisión de compra. Por tanto. Marketing industrial: El marketing de productos industriales presenta algunas peculiaridades en comparación con el marketing de servicios y el de productos de consumo. son muy apreciadas por los compradores las especificaciones técnicas del mismo: velocidad. (Resistencia. 4) Programa de manufactura CAM y fabricación. Ejemplos de aplicación de la Ingeniería Inversa En 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. potencia. temperatura…). La figura 1 muestra el objeto de referencia y la figura 2 el plano de fabricaciónObtenido de la aplicación del programa de mediciones. radios de unión… al modelo CAD).UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Análisis del comportamiento de piezas. efecto de vibraciones. En este sentido. 3) Programa de análisis de elemento finito. consumo. Mejorar y reproducir un modelo inicial obtenido por medios manuales. Fabricación de moldes. etc. A partir del digitalizado de la pieza a obtener con el molde. (Imposición de simetrías. 2) Programa de dibujo en CAD. Análisis por elemento finito Finalmente.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Figura 2. 48 . Figura 3. Plano de fabricación La figura 3 muestra la salida gráfica del espécimen estudiado en el softwareALGOR para análisis de elemento finito. 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. Duplicado fabricado por un proceso de electroerosionado Por otro lado. Simulación de la fabricación Figura 5. La figura 6 muestra la piezadidáctica a la cual se le realizó un proceso de medición con una máquina decoordenadas. 49 .UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Figura 4. se desarrolló el proceso de la Ingeniería Inversa a unapieza didáctica usando el método descrito. 50 . obtenido por medio de una máquina CNC. Modelo en CAD de la pieza. Figura 8. Pieza didáctica También. las figuras 7 y 8 muestran los modelos de la pieza mostrada en lafigura 6 desarrollados en Autocad y Mastercam.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Figura 6. Modelo en CAM La figura 9 muestra el duplicado. Figura 7. 4) Es necesario seguir desarrollado más métodos y procedimientos quepermitan sistematizar aún más la metodología de la Ingeniería Inversa. 3) La Ingeniería Inversa debe ser enseñada de manera formal en lasUniversidades. 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. 51 . Duplicado Cabe mencionar que se hicieron pruebas de dimensionalidad al duplicadousando aparatos de medición convencionales. ya que su aplicación exige unaamplia integración de diversos campos del conocimiento. Incluso la Ingeniería Inversa puede usarse para potenciar ymotivar la enseñanza de la Ingeniería. puesto que se utiliza en las muchas aplicacionesindustriales.UNIDAD IV DISEÑO ÓPTIMO Figura 9. esto es. pasar de losprocedimientos mayormente empíricos a procedimientos guiados pormarco teóricos. 2) Es necesario transferir la metodología de la Ingeniería Inversa al sectorindustrial para que se realicen mejores duplicados.