مهندسی معکوس در کتیا به چه معناست و چه کاربردی دارد؟

افزایش تنوع محصولات نیاز به کاهش زمان طراحی و ساخت را به ارمغان آورده است.

پس از آن، یک عامل مهم در کاهش زمان طراحی، تولید خانواده‌ای از قطعات اجزای محصول مورد بررسی است.

استفاده از تکنیک مهندسی معکوس، امکان دیجیتالی کردن محصول موجود با استفاده از تجهیزات اسکن سه بعدی را فراهم می‌کند.

استفاده از سیستم‌های متعدد برای توسعه محصولات دیجیتال از نمونه‌های اولیه فیزیکی پیچیده و پرهزینه است که منجر به تأخیر در توسعه محصول می‌شود.

شرکت‌ها برای دستیابی به ROI سریع به محیط‌ های بصری نیاز دارند که ارگونومیک و کاملاً یکپارچه باشند.

در این مقاله به بررسی مهندسی معکوس در کتیا، هدف، کاربرد مهندسی معکوس، قابلیت‌های مهندسی معکوس در کتیا، مراحل مهندسی معکوس در کتیا، مزایا و چالش‌های آن خواهیم پرداخت.

1# مهندسی معکوس در کتیا چیست؟

CATIA یکی از نرم افزارهای پیشرو در ارائه راه حل‌های مهندسی به کمک کامپیوتر است.

این نرم افزار در صنایع متعدد در سراسر جهان برای پیش ‌بینی سریع و دقیق مدل‌های CAD استفاده می‌شود.

این نرم افزار شامل چندین ابزار برای طراحی محصول است و گزینه‌های مختلفی را به منظور بهبود در فرآیند توسعه محصول ارائه می‌دهد.

این روش، تقسیم اَبَر نقاطی را که قبلاً به دست آمده بود، به اجزای مستقل فرض می‌کند.

هر جزء شناسایی شده، تحت تأثیر پارامترهایی با مقادیر پیش فرض قرار می‌گیرد.

کل این مرحله از پارامترسازی با استفاده از بسته نرم افزاری CATIA انجام می‌شود.

با استفاده از این اجزا، خانواده قطعات محصول مورد مطالعه طراحی شده است.

هدف از پارامترسازی، به دست آوردن طیف وسیعی از اجزا، با اشکال و ابعاد مختلف با اصلاح پارامترهایی است که آنها را تعریف می‌کنند.

CATIA نمونه سازی دیجیتال از جمله تجزیه و تحلیل و شبیه سازی را برای طراحی و اعتبارسنجی کیفیت و عملکرد در تمام مراحل طراحی امکان پذیر می‌کند.

بنابراین CATIA Reverse Engineering یا مهندسی معکوس در کتیا مخفف مدل‌های با کیفیت و قابل اعتماد است؛ زیرا بینش عظیمی را در مورد عوامل کلیدی در کیفیت و عملکرد در اوایل مرحله توسعه محصول ارائه می‌دهد.

مهندسی معکوس در کتیا امکان ثبت سریع اشکال فیزیکی را به منظور بهبود سبک آنها فراهم کرده و مدل مجازی سه بعدی را به مرجع طراحی تبدیل می‌کند.

این امر فناوری‌های قدرتمندی را در محیط CATIA ارائه کرده که به راحتی می‌تواند ابرهای نقاط را دستکاری کرده و به سرعت آنها را به شکل‌های سطح سه بعدی با کیفیت تبدیل کند.

1-1# مهندسی معکوس چیست؟

مهندسی معکوس عمل جدا کردن یک جسم برای مشاهده نحوه عملکرد آن است.

اساساً برای تجزیه و تحلیل و به دست آوردن دانش در مورد نحوه کار یک چیز انجام می‌شود؛ اما اغلب برای کپی کردن یا تقویت شیء، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بسیاری از موارد را می‌توان مهندسی معکوس کرد، از جمله:

• نرم افزار
• ماشین‌های فیزیکی
• فناوری نظامی
• عملکردهای بیولوژیکی مرتبط با نحوه عملکرد ژن‌ها

عمل مهندسی معکوس که برای سخت افزار و نرم افزار کامپیوتر اعمال می‌شود، از صنایع قدیمی گرفته شده است.

مهندسی معکوس نرم افزار روی کد ماشین برنامه متمرکز است، یعنی رشته ای از 0 و 1 که به پردازنده منطقی ارسال می‌شود.

عبارات زبان برنامه برای تبدیل کد ماشین به کد منبع اصلی استفاده می‌شوند.

بسته به فناوری، دانش به‌ دست‌ آمده در طول مهندسی معکوس می‌تواند برای استفاده مجدد از اشیای منسوخ، انجام تجزیه و تحلیل امنیتی و کسب مزیت رقابتی یا صرفاً برای آموزش به کسی در مورد نحوه کارکرد چیزی مورد استفاده قرار گیرد.

مهم نیست که دانش چگونه استفاده یا به چه چیزی مربوط می‌شود، مهندسی معکوس فرآیند به دست آوردن آن دانش از یک شیء تمام شده است.

2# هدف از مهندسی معکوس در کتیا چیست؟

هدف از مهندسی معکوس در کتیا این است که بفهمیم یک شی یا سیستم چگونه کار می‌کند.

دلایل مختلفی برای این کار وجود دارد.

مهندسی معکوس در کتیا را می‌توان برای یادگیری نحوه عملکرد یک مورد و بازسازی شیء یا ایجاد یک شیء مشابه با پیشرفت‌های اضافه استفاده کرد.

اغلب هدف نرم‌ افزار یا سخت‌ افزار مهندسی معکوس، یافتن راهی برای ایجاد یک محصول مشابه با هزینه کمتر است یا به دلیل این که محصول اصلی دیگر در دسترس نیست.

مهندسی معکوس در کتیا در فناوری اطلاعات همچنین برای رسیدگی به مسائل مربوط به سازگاری و کارکرد سخت ‌افزار یا نرم ‌افزار با سایر سخت ‌افزارها، نرم ‌افزارها یا سیستم‌ عامل‌هایی که در ابتدا با آنها سازگار نبودند، استفاده می‌شود.

3# کاربردهای رایج مهندسی معکوس

مهندسی معکوس در شرایط تولید امروزی کاربردهای زیادی دارد.

این نوع مهندسی در صنایع و برنامه‌های کاربردی ضروری است و به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا از هر دستگاهی بیشترین بهره را ببرند.

برخی از کاربردهای رایج مهندسی معکوس عبارت اند از:

• نرم افزار: مهندسی معکوس می‌تواند در جداسازی نرم افزار یا تطبیق برنامه‌ها از یک ریزپردازنده به ریزپردازنده دیگر مفید باشد.
  همچنین ممکن است به شکل بازسازی کد منبع گم شده باشد.
  مطالعه نحوه انجام وظایف یک برنامه و بهبود آن عملکرد نیز از دیگر کاربردهای مهندسی معکوس است.
• سخت افزار کامپیوتر: زمانی که قطعات اصلی تجهیزات قدیمی دیگر در دسترس نیستند، مهندسی معکوس اغلب برای ایجاد سخت افزار جایگزین استفاده می‌شود.
  همین فرآیند در مورد مواردی مانند PCB و مدارهای مجتمع نیز اعمال می‌شود.
• دستگاه‌های پزشکی: اجزای موجود در دستگاه‌های پزشکی ممکن است به منظور تأمین تجهیزات قدیمی یا تخصصی نیاز به مهندسی معکوس داشته باشند.
  همچنین در تولید دارو ضروری بوده و مطمئن می‌شود که ماشین آلات با دقت مورد نیاز کار می‌کنند.
• هوا – فضا: صنعت هوا – فضا هنگام ساخت هواپیما و تجهیزات مرتبط، به قطعات بسیار پیچیده متکی است.
  مهندسی معکوس تضمین می‌کند که هر قطعه با تلرانس‌های محکم مورد نیاز ساخته می‌شود، مهم نیست که هندسه‌ها چقدر پیچیده باشند.

از دیگر کاربردهای مهندسی معکوس را در ادامه بررسی خواهیم کرد.

1-3# تعویض قطعات قدیمی

تعویض قطعات قدیمی یکی از رایج ترین کاربردهای مهندسی معکوس است که شامل بررسی و بازتولید اجزای ماشین‌های بزرگتر برای فعال نگه داشتن آنها است.

به عنوان مثال، یک کارخانه ممکن است، دارای یک محفظه موتور بزرگ باشد که کل سیستم نوار نقاله را در طول شیفت کاری هر روز روشن نگه می‌دارد.

گاهی یکی از قطعات ماشین فرسوده شده و نیاز به تعویض دارد.

در حالی که کارخانه می‌تواند، سرمایه گذاری هنگفتی در یک سیستم نوار نقاله جدید داشته باشد، حفظ تجهیزات مشابه و جایگزینی قسمت معیوب ترجیح داده می‌شود.

با مهندسی معکوس، می‌توان از یک اسکنر سه بعدی برای تکرار طراحی قسمت معیوب به صورت دیجیتالی استفاده کرد.

سپس یک کپی جدید از کامپوننت ایجاد و نصب کرد.

2-3# خدمات یا تعمیر قطعات

اگر یک قطعه قدیمی یا یک مؤلفه که OEM از آن پشتیبانی نمی‌کند، نیاز به تعمیر یا سرویس دارد، درک نحوه عملکرد محصول مفید است.

این دانش می‌تواند به تکمیل دقیق و کارآمد تعمیر کمک کند.

اگر هیچ سند طراحی در دسترس نباشد، یک شرکت ممکن است از مهندسی معکوس برای ایجاد آنها استفاده کند.

سپس می‌توان از این اطلاعات برای اطلاع از نحوه تعمیر یا سرویس قطعه استفاده کرد.

داده‌هایی که از مهندسی معکوس به ‌دست می‌آیند، می‌توانند کمک کنند تا مشخص شود، کدام اجزا را برای رفع یک مشکل باید جایگزین کرد.

همچنین می‌توانند روند تعمیر را در درک بهتر نحوه دسترسی، حذف و جایگزینی یک قطعه خاص بهبود بخشند.

3-3# تجزیه و تحلیل شکست

تکنیک‌های مهندسی معکوس می‌توانند در تحلیل شکست، بسیار ارزشمند باشند.

اگر دستگاهی از کار بیفتد، ممکن است، لازم باشد آن را جدا کرده یا فایل‌های طراحی را بررسی کنید تا علت آن را مشخص کنید.

می‌توان از این اطلاعات برای تعمیر یا بهبود محصول، حفظ یا بهبود عملکرد آن استفاده کرد.

بررسی محصول می‌تواند قطعات آسیب دیده یا طرح‌های معیوب را نشان دهد.

تجزیه و تحلیل فایل‌های طراحی دیجیتال ایجاد شده از طریق مهندسی معکوس می‌تواند ایرادات را آشکار و برنامه را برای تعمیر قطعه اعلام کند.

4-3# بهبود قطعات

از مهندسی معکوس نیز برای بهبود قطعات استفاده می‌شود.

ممکن است لازم باشد، پس از انجام تجزیه و تحلیل خرابی، یک جزء را تغییر داده یا یک قطعه خاص فقط نیاز به ارتقا داشته باشد.

اگر هیچ قطعه جایگزینی در بازار موجود نیست، می‌توان قطعه را مهندسی معکوس کرده تا یک کپی از طرح اصلی ایجاد شود. سپس، طراحی را برای بهبود عملکرد تغییر داد.

اگر ماشینی به اتصالات قوی ‌تر یا تقویت‌ کننده‌های جوش نیاز داشته باشد، قطعات معیوب برای اندازه‌ گیری‌ها بررسی می‌شوند و با افزایش ضخامت یا استفاده از فلزات قوی ‌تر دوباره طراحی می‌شوند.

از طریق مهندسی معکوس، می‌توان تعیین کرد که کدام ابعاد باید حفظ شوند و کدام جنبه‌ها را می‌توان تغییر داد.

اگر بتوان دو یا چند قسمت را در یک جزء واحد و کاربردی‌تر ترکیب کرد، مهندسی معکوس می‌تواند این واقعیت را آشکار کند.

4# قابلیت‌های مهندسی معکوس در کتیا

از جمله قابلیت‌های مهندسی معکوس در کتیا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• واردات و صادرات ابر نقاط در قالب‌های مختلف استاندارد
• ابزارهای هوشمند و پیشرفته برای دستکاری تعاملی ابر نقاط
• ایجاد شبکه قدرتمند از ابر نقاط
• ایجاد آسان منحنی‌ها و سطوح روی مش‌ها
• بررسی تراز و انحراف قوی برای فرآیندهای بازرسی
• مدل ساز چند ضلعی قدرتمند برای مدل سازی بی نظیر خاک رس مجازی
• تولید سطح خودکار از مش
• ایجاد آسان مش‌های بسته از جامدات و سطوح برای نمونه سازی سریع
• طراحی و شبیه سازی کار ساخت و ساز در زمینه زمین

5# مراحل مهندسی معکوس در کتیا

مراحل مهندسی معکوس در کتیا به‌ صورت کلی به بخش‌های زیر تقسیم می‌شود:

1. وارد کردن داده‌ها
2. اصلاح ابر نقاط
3. ایجاد مش
4. پردازش مش
5. تعمیر مش
6. ایجاد سطوح
7. ساخت قسمت

که در ادامه به بررسی هر یک خواهیم پرداخت.

1-5# وارد کردن داده‌ها

از Import برای بارگیری داده‌های نقطه ای از یک فایل استفاده کنید.

بسته به نوع فایل مورد استفاده، گزینه‌ها متفاوت خواهد بود.

در مورد STL ها، این امکان وجود دارد که به صورت خودکار مش‌ها را هنگام وارد کردن، ایجاد کنید.

اگر می‌دانید که مش قبلاً تصفیه شده و کیفیت خوبی دارد این کار مفید است.

2-5# اصلاح ابر نقاط

اغلب اوقات، ابرهای نقطه بسیار متراکم بوده و حاوی داده های بیشتری از حد نیاز هستند.

از دستوراتی مانند Filter و Remove برای کاهش تعداد نقاط استفاده کنید.

این امر به عملکرد کلی کمک می‌کند و همچنین می‌تواند به سطوح صاف‌تر و تمیزتری بیانجامد.

3-5# ایجاد مش

یک مش از ابر نقاط ساخته شده است.

Mesh Creation ابر نقطه فعلی را می‌گیرد و آن را به یک مش قابل استفاده تبدیل می‌کند.

از این مش در ساخت سریع سطح (surface) برای ایجاد سطوح استفاده خواهد شد.

4-5# پردازش مش

مدل در ویرایشگر شکل دیجیتالی بارگذاری می‌شود.

برای وارد کردن یک مدل سه بعدی به ویرایشگر شکل دیجیتالی (DSE) در CATIA، مراحل زیر را دنبال کنید:

1. CATIA را راه اندازی کرده و یک سند جدید باز کنید.
2. روی File > Open کلیک کنید.
3. مدل سه بعدی را که می‌خواهید وارد کنید، پیدا کرده و روی Open کلیک کنید.
4. در قسمت Format قالب مدل سه بعدی را که وارد می‌‎کنید، انتخاب کنید.
5. در تب Scan Data Parameters، پارامترهای داده‌های اسکن را مشخص کنید.
6. روی Open کلیک کنید.

گردش کار شامل استفاده از بازسازی سریع سطح، برای تعریف صفحات در مکان مورد نظر است و پس از آن اشیا در Generative Shape Design بازسازی می‌شوند.

5-5# تعمیر مش

اغلب، مش تولیدشده با مشکلاتی روبه‌رو می‌شود.

این سوراخ‌ها می‌توانند به سادگی سوراخ‌های کوچکی باشند که باید پر شوند یا می‌توانند از مثلث‌هایی در جهت‌های اشتباه گرفته تا وجه‌های معکوس متغیر باشند.

به شکل معمول، با Mesh Cleaner شروع کرده و آن را برای رفع مشکلات اصلی اجرا کنید.

ممکن است لازم باشد این فرآیند چند بار تکرار شود.

در صورت وجود شکاف در مش، از Fill Holes می‌توان برای پر کردن خودکار این منافذ استفاده کرد.

یا می‌توان از ایجاد مثلث تعاملی برای پر کردن دستی این شکاف‌ها با رسم مثلث‌های مورد نیاز استفاده کرد.

بسیار مهم است که مش نهایی هیچ گونه تغییر شکلی نداشته باشد.

اگر این گونه باشد، نمی‌توان آن را به سطح CATIA تبدیل کرد.

6-5# ایجاد سطوح

پس از ایجاد مش، به میز کار Quick Surface Reconstruction بروید.

از ابزار Automatic Surface می‌توان برای تولید سریع سطحی که با شکل مشبک DSE مطابقت دارد، استفاده کرد.

بسته به هدف نهایی، این امر ممکن است، برای به دست آوردن یک سطح قابل استفاده کافی باشد.

گزینه‌های دیگر عبارت اند از PowerFit که برای تطبیق با سطوح داخل منحنی استفاده می‌شود یا Basic Shapes.

از شبکه‌های منحنی و سطحی می‌توان برای تولید سطوحی شبیه به چند بخش استفاده کرد.

از طرف دیگر، ممکن است راحت‌‎تر از ایجاد سطوح به‌ صورت مستقیم صرف نظر کرده و به جای آن، منحنی‌های مشخصه را روی مش با منحنی‌های سه بعدی ردیابی کنید.

سپس با استفاده از Generative Shape Design یک سطح CATIA با کیفیت از این منحنی‌ها ایجاد کنید.

7-5# ساخت قسمت

پس از ایجاد سطوح QSR، می‌توان از آنها در هر یک از میز کارهای استاندارد CATIA استفاده کرد.

سپس به سطوح خودکار متصل شوند تا پوسته مدل نهایی ایجاد شود.

گاهی اوقات، به سادگی سطح خودکار را بگیرید و با استفاده از Close Surface در طراحی قطعه، آن را به یک جامد تبدیل کنید.

برای این مورد، یک جامد از سطح متصل در مرحله قبل تولید خواهد شد. از این بخش، هر دستور استاندارد Part Design، مانند:

• Pad
• Pocket
• Hole
• Chamfer
• مواردی از این قبیل

را می‌توان برای:

• اصلاح
• تغییر دادن
• به روز رسانی
• طراحی مجدد

این بخش استفاده کرد.

6# مزایای استفاده از مهندسی معکوس در کتیا

مزایای استفاده از مهندسی معکوس در کتیا عبارت اند از:

• یکپارچگی محیط طراحی CATIA، به کاهش هزینه‌های پروژه و ساده سازی موارد تکراری طراحی کمک می‌کند.
• دستکاری انعطاف‌پذیر ابرهای نقاط و مش‌ها به منظور بهینه سازی تعریف اشکال دیجیتالی شده خواهد بود.
• محیط بصری مجسمه سازی، به ویژه برای متخصصان غیر از CAD مناسب است.
• فرآیند بازرسی قوی برای بهبود کیفیت مدل‌های دیجیتالی قبل از بازسازی سطح است.
• آزادی واقعی را برای مهندسان فراهم می‌کند تا بتوانند، مدل‌های خود را در هر زمان تغییر دهند.
• مدل ‌سازی و برنامه ‌ریزی فعالیت‌های زمینی، مدل‌ سازی درجا ساخت و ساز را فعال می‌کند.

7# چالش‌های حقوقی و اخلاقی با مهندسی معکوس

مهندسی معکوس روشی قانونی برای یادگیری در مورد یک محصول بوده، تا زمانی که نسخه اصلی به صورت قانونی به دست آمده باشد.

مهندسی معکوس یک محصول دارای اختراع عموماً تحت قانون دفاع از اسرار تجاری قانونی بوده؛ اما در شرایطی قانونی بودن آن مشکوک است.

صاحبان پتنت علیه هر کسی که از اختراعات آنها کپی می‌کند، می‌توانند به قانون متوسل شوند.

نرم افزار مهندسی معکوس برای کپی کردن یک برنامه ممکن است، نقض قانون حق چاپ باشد.

برخی از مجوزهای نرم افزاری به صورت خاص مهندسی معکوس را ممنوع می‌کنند.

سایر قراردادها می‌توانند استفاده از مهندسی معکوس را برای دسترسی به کد محدود کنند.

اقدامات حفاظتی فناوری (TPM)، مانند رمزهای عبور، رمزگذاری و دستگاه‌های کنترل دسترسی، اغلب برای کنترل دسترسی به نرم‌ افزار و سایر محتوای دیجیتال دارای حق چاپ استفاده می‌شوند.

قوانین مختلف مربوط به مهندسی معکوس شامل موارد زیر است:

• ثبت اختراع
• کپی رایت و استفاده منصفانه
• اسرار تجاری
• مقررات ضد دور زدن قانون حق چاپ هزاره دیجیتال
• حفظ حریم خصوصی ارتباطات الکترونیکی
• هر قانون قراردادی خاص برای محصول مورد نظر

هنگامی که یک چالش مهندسی معکوس به دادگاه وارد می‌شود، مالک اصلی شیء، سیستم یا مالکیت معنوی باید ثابت کند که آن شیء را ایجاد کرده یا مالک حق اختراع یا حق چاپ است.

شخص یا سازمانی که مهندسی معکوس را انجام می‌دهد، باید ثابت کند که اطلاعات را از راه‌های قانونی به دست آورده است.

یکی از راه‌های مهندسی معکوس و توسعه یک محصول نرم‌ افزاری جدید برای جلوگیری از نقض حق چاپ، استفاده از تکنیک دیوار اخلاقی است که در آن دو گروه مجزا از برنامه‌ نویسان روی پروژه کار می‌کنند و مطمئن می‌شوند که نسخه اصلی مستقیماً کپی نمی‌شود.

مهندسی معکوس حوزه پیچیده اخلاق و قانون است. گسترش فناوری اطلاعات در بسیاری از بخش‌های زندگی روزمره آن را پیچیده ‌تر می‌کند.