DISECCIÓN DE PRODUCTOS: UNA HERRAMIENTA PARA LA FORMACIÓN DELINGENIERO

7/30/2019 DISECCIN DE PRODUCTOS: UNA HERRAMIENTA PARA LA FORMACIN DELINGENIERO

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Scientia et Technica Ao XVI, No 44, Abril de 2010. Universidad Tecnolgica de Pereira. ISSN 0122-1701 49

Fecha de Recepcin: Enero 26 de 2010.

Fecha de Aceptacin: Mayo 25 de 2010.

DISECCIN DE PRODUCTOS: UNA HERRAMIENTA PARA LA FORMACIN DEL

INGENIERO.

Products dissection: a tool for the engineer's formation

RESUMENEn este documento se presenta una visin prctica de la diseccin de productos

para su aplicacin real y efectiva en las aulas de clase o en otros espacios de

formacin en las universidades Colombianas. Basada en la experiencia adquirida

con la realizacin de ejercicios utilizados para la formacin en el semillero de

investigacin en diseo y reconversin de maquinaria, DIREMA, se propone una

metodologa para la diseccin de productos de ingeniera en el aula de clase.

PALABRAS CLAVES: Aulas de clase, diseccin de productos, diseo,

ingeniera inversa.

ABSTRACTA practical vision of the product dissection is presented in this document in

order to its real and effective application in the class classrooms or in other

formation spaces in the Colombian universities. Based on the acquired

experience with the realization of exercises used for the formation in the youth

research group in design and reconversion of machines (DIREMA), a

methodology for the dissection of engineering products in the classroom is

propose.

KEYWORDS:Classroom, design, products dissection, reverse engineering.

GIOVANNI TORRES CHARRY

ngeniero Mecnico, M. Sc.

rofesor Asistente

niversidad Tecnolgica de Pereira

[email protected]

1. INTRODUCCINDesde hace varias dcadas se ha venido incrementando el

inters en proveer tanto actividades intelectuales como

fsicas para anclar la prctica y el conocimiento de

ingeniera en las mentes de los estudiantes; la diseccin

de productos o ingeniera inversa se ha utilizado

satisfactoriamente para ayudar a los estudiantes a

identificar relaciones entre fundamentos de ingeniera y

el diseo de equipos. La diseccin puede tambin ser

utilizada para incrementar el conocimiento del proceso de

diseo, para ensear sobre la evaluacin competitiva y el

benchmarking1.

La diseccin de productos provee actividades prcticaspara acoplar los principios de ingeniera con las

actividades denominadas aprender haciendo

fomentando el desarrollo de la curiosidad, la proficiencia

y habilidad manual, caractersticas deseables en un

ingeniero. En este artculo se presenta una visin prctica

1La definicin de Benchmarking apropiada aqu es la de David Kearns(Chief Executive Officer, Xerox Corp.): el benchmarking es un proceso

continuo de evaluacin de los productos, servicios y mtodos, con

respecto a los de los competidores ms eficientes o a las empresas

reconocidas como lderes.

de la diseccin de productos para su aplicacin real y

efectiva en las aulas de clase o en otros espacios de

formacin en las universidades Colombianas. Los

resultados presentados estn asociados a la experiencia

adquirida con la realizacin de ejercicios de diseccin

guas utilizados para la formacin en diseo en el

semillero de investigacin DIREMA2.

2. INGENIERA INVERSALa ingeniera inversa (diseccin de productos) es una

metodologa de rediseo. Esto significa que es un

proceso de diseo que puede ser aplicado a un productoexistente, a un prototipo o un concepto detallado. Este es

un proceso que utiliza una variedad de tcnicas en forma

de modelos, esquemas, pautas y teoras normativas para

diseccionar y entender completamente un producto [1].

Formulada concisamente, la ingeniera inversa inicia el

proceso de rediseo de un producto, donde este es

observado, desensamblado, analizado y documentado en

trminos de su funcionalidad, forma, principios fsicos,

manufacturabilidad y ensamblibilidad. La intencin de

2 DIREMA, semillero de investigacin en diseo y reconversin demquinas. Universidad Tecnolgica de Pereira.


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este proceso es entender y representar completamente el

estado actual del producto [2].

La diseccin de productos y el benchmarking son

procedimientos comnmente empleados en la industria

para mejorar el diseo de un producto y para producir

una calidad de desempeo superior [3]. Cuando se aplicaen la universidad en las carreras de pregrado, estos

procedimientos puede mejorar el proceso de la enseanza

del diseo de ingeniera.

Aunque la ingeniera inversa es extensamente utilizada

para propsitos de rediseo, puede tambin ser utilizada

por otras razones, mencionemos al menos cinco posibles

motivaciones detrs de la ingeniera inversa de un

producto: (1) Benchmarking, (2) evaluacin y estudio

crtico del producto de un competidor, (3) mejoramiento

de la calidad, (4) reduccin de costos, y (5) simplemente

para entender su funcionamiento.

Hacer ingeniera inversa con el propsito de

benchmarking permite comparar un grupo de productosdetalladamente; generalmente esta comparacin es

realizada de tal manera que estos puedan ser

jerarquizados de acuerdo a un conjunto de criterios. A

menudo la ingeniera inversa es utilizada para estudiar el

producto de un competidor por razones diferentes al

benchmarking, como por ejemplo para determinar si se

ha violado alguna patente, o si se tiene inters en clonar o

modificar un producto o su aspecto para uso propio. Otro

incentivo para realizar ingeniera inversa a un producto es

la valoracin de mejoras en la calidad o reduccin decostos; estas evoluciones pueden ser: a) al nivel de

subsistema (adaptable), b) configuracin (adaptable), c)

componente (variante) o d) perimtrico (variante). Unaltima posible motivacin para realizar un proceso de

ingeniera inversa a un producto puede ser solo para

entenderlo.

La ingeniera inversa involucra el metdico desarme y

ensamble de un dispositivo, teniendo cuidado de

documentar, evaluar, y reportar sobre el estudio de su

funcin.

2.1. Objetivos de la diseccin2.1.1. AcadmicosLos objetivos acadmicos para diseccionar productos

pueden encontrarse al responder la pregunta: Por qu

diseccionar objetos?

Para arreglarlos Por curiosidad Para aprender a partir de xitos y fallas reales de

ingeniera.

Para conocer como est hecho el objeto, de talmanera que se puede documentar el diseo y

duplicarlo (Ingeniera inversa) o para mejorarlo

(rediseo).

Para desarrollar habilidades de razonamientovisual y aptitud mecnica bsica.

2.1.2. Objetivos de diseccionar productos de consumoo industriales

Para determinar cmo funcionan, como fueronhechos y como pueden ser mejorados

Explicar su funcionamiento aplicando principiosfsicos apropiados

Benchmarking, anlisis competitivo Comparardiferentes alternativas de diseo, estimar costos,

evaluar la competencia.

3. METODOLOGIA PARA LAIMPLEMENTACIN DE EJERCICIOS DEDISECCIN DE PRODUCTOS EN EL AULADE CLASE

Todas las caractersticas y ventajas de la diseccin de

productos mencionadas previamente motivaron su

utilizacin dentro de la fase de formacin de los

integrantes de DIREMA. La metodologa que se presentaa continuacin est basada en la experiencia adquirida

con la realizacin de ejercicios de diseccin en DIREMA

y puede ser reproducida para proyectar y realizar

prcticas de diseccin de productos con objetivos

acadmicos en los estudiantes de ingeniera de los

primeros semestres; la filosofa de esta metodologa est

basada en la utilizada por Sheppard [4].

Es conveniente mencionar que las prcticas deben ser

establecidas por los profesores pero pueden ser dirigidas

por monitores, estudiantes de semestres avanzados,

quienes se basarn en las guas establecidas para cada

prctica; la eleccin de estos monitores debe sercuidadosa ya que sern ellos quienes guiarn y

controlarn la realizacin de los ejercicios.

3.1. PrerrequisitosLos prerrequisitos hacen referencia a la necesidad, desde

el punto de vista acadmico, de realizar actividades

previas al ejercicio de diseccin de tal manera que

posibiliten un mejor desarrollo y aprovechamiento de la

prctica. Estos prerrequisitos pueden ser: la realizacin

de lecturas, asistir a clases o charlas, la visualizacin de

videos, la visita a sitios web o experimentacin con el

objeto antes de su diseccin.

Para una prctica efectiva el principal prerrequisito es laexistencia en los estudiantes de curiosidad y deseo de

explorar el diseo, sin embargo sin temor a equivocacin

se puede decir que estos prerrequisitos los cumplen la

mayora de los estudiantes de ingeniera de los primerossemestres.

Los prerrequisitos deben ser establecidos y

documentados claramente en las guas de la prctica,

indicando el tipo y su ubicacin.

3.2. PropsitoDebe haber claridad por parte tanto del profesor, como

del monitor y de los estudiantes acerca de los objetivos

que se desean alcanzar en la realizacin de la prctica.


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A manera de ejemplo, en una prctica propia de

ingeniera mecnica, el propsito del ejercicio es dar a los

participantes una experiencia de manos a la obra con

ejemplos concretos de diferentes principios de ingeniera:

Diseo para ensamble, sistemas de movimiento,

transferencia de calor, sistemas dinmicos,consideraciones de rigidez, anlisis competitivo, etc.

3.3. IntroduccinEn este parte se deber hacer una breve descripcin del

objeto, para que sirve, su importancia en uso y para el

ejercicio de diseccin. Esta introduccin unida a las

actividades previas, si existieran, terminarn por

clarificar algunos aspectos de la prctica que pudieran no

ser claros an.

3.4. LogsticaEs muy importante para el desarrollo de la prctica que se

tengan disponibles todos los elementos requeridos parasu ejecucin. Se deber hacer una lista de las

herramientas y los materiales que se necesitan; de igual

manera se especificar el tiempo disponible para

completar el ejercicio, de esta manera el estudiante podr

centrarse en el trabajo sin dispersarse, cosa que puede ser

muy comn en este tipo de actividades.

3.5. SeguridadUn aspecto trascendental y que en ocasiones no se tiene

en cuenta o es tratado sin la debida importancia, es laseguridad. Esta involucra tanto los elementos de

proteccin, como su uso y el comportamiento mismo de

los estudiantes durante la actividad. Es importante que semencionen y se exijan estos elementos, su uso y un

comportamiento apropiado toda vez que algunas

prcticas pueden incluir elementos elctricos, cortantes, o

que generan calor, entre otros, y si no se tiene el debido

cuidado pueden sobrevenir accidentes que consiguen

daar los equipos o lesionar a los participantes.

3.6. Procedimiento de diseccinEl procedimiento de diseccin debe ser lo ms claro

posible de tal manera que la intervencin de los

monitores sea mnima en su explicacin.

Antes de empezar es una buena prctica, que cada equipo

asigne a uno de sus miembros el rol de administrador del

manejo de las partes. El administrador de las partes ser

el responsable de mantener la pista de todas las partes a

medida de que se desensambla el objeto. Esta es una

tarea vital, debido a que el objeto debe ser ensamblado al

finalizar el ejercicio.

Los estudiantes debern seguir los pasos que se describen

en la gua para completar el ejercicio. Al final de cada

gua se establecen unas preguntas que sern respondidas

y devueltas al final del ejercicio. Se pueden tambin

hacer preguntas en el procedimiento, la intencin es

estimular la discusin; para estas preguntas no es

necesario que se devuelvan las respuestas.

Los monitores debern realizar la diseccin antes y tener

un apropiado conocimiento tcnico, de tal manera que

estn en capacidad de resolver todas las inquietudes que

surjan en cualquier momento durante el ejercicio.

3.7. Discusin grupalAunque se incluye aqu, la discusin grupal puede

realizarse o no; la recomendacin es que se efecte en la

sesin siguiente al ejercicio de diseccin. Esta discusin

permitir socializar los diferentes puntos de vista en la

interpretacin de los resultados de la diseccin y las

propuestas de mejora que surjan en cada equipo.

4. DISECCIN DE UN DESTORNILLADORINALAMBRICO3

En este numeral se muestra, a manera de ejemplo, la

gua establecida para la diseccin de un destornilladorelctrico, obsrvese que en ella se han documentado

todos los requisitos previamente mencionados en la

metodologa.

Figura 1. Destornillador inalmbrico a diseccionar

Ttulo: Diseccin de un destornillador elctrico

PrerrequisitosEste ejercicio est proyectado para su realizacin por

parte de estudiantes de primeros semestres de ingeniera

mecnica y por todo aquel que sienta curiosidad y deseosde explorar el diseo y construccin de un destornillador

elctrico.

PropsitoEl propsito del ejercicio es dar a los participantes una

experiencia de manos a la obra con un ejemploconcreto que involucra los siguientes principios de

ingeniera: Diseo para ensamble, sistemas de

movimiento, sistemas dinmicos, consideraciones de

rigidez, energa y potencia.

IntroduccinEste ejercicio involucra la diseccin de un destornillador

a batera (inalmbrico) marca Uno, ref. 5D24. La batera

3 Este es un ejemplo con el cual se presenta la metodologa seguida yque puede servir como base para la generacin de guas de diseccin de

otros elementos; los resultados de se presentan en un informe interno de

DIREMA.


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es de 2.4 V y su motor puede girar a 250 rpm4. Este

objeto a pesar de que aqu se le ha llamado

destornillador, sirve para atornillar y destornillar

diferentes tipos de tornillo toda vez que en su cabezote

puede aceptar diferentes tipos de puntas y que su giro es

reversible.La realizacin del ejercicio involucra el desensamble y

ensamble del objeto, dejndolo en iguales condiciones de

operacin y desempeo. Al final del ejercicio se espera

que los participantes interioricen algunos principios de

transformacin de fuerzas y movimientos, diseo de

ensamble, materiales y el uso de elementos comerciales.

LogsticaLa realizacin del ejercicio toma 2 horas para ser

completado y requiere de las siguientes herramientas:

Juego de destornilladores de estra. Cautn. Pinzas para anillos de retencin segger Soldadura de estao. Tornillo para madera. Un trozo de madera Pao. Una bata u overol, para que proteja su ropa.

SeguridadEsta prctica no involucra el uso de herramientas

potencialmente peligrosas, por lo tanto lo ms importante

para su realizacin es mantener limpia el rea de trabajo

y asegurarse que las piezas estn colocadas en un lugar

seguro.Evite el encendido involuntario del destornillador, est

atento a lo que hace y utilice su sentido comn.

Procedimiento de diseccinEl ejercicio de diseccin est planeado para ser realizado

por equipos de mximo 4 personas.

Antes de empezar cada equipo nombrar a uno desus miembros como el responsable del manejo de las

partes; este ser el responsable de mantener la pista

de todas las partes a medida que se desensambla el

destornillador. Recuerde que el destornillador debe

volver a armarse y funcionar como lo haca antes de

ser diseccionado. Siga los pasos que se presentan a continuacin para

completar el ejercicio:

Paso 1. Examine el exterior del destornillador Examine por completo el destornillador, trate de

establecer caractersticas como peso, apariencia,color, textura, como se siente en las manos, etc.

o Examine el destornilladoro Mrelo, tquelo, levntelo.

4Datos tomados de la caja del producto.

o Describa el destornillador Color,peso, textura, como se siente en sus

manos

Haga una lista con todos los componentesvisibles en su exterior.

o Identifique las partes que se ven porfuera del destornillador

o Cul es el nombre de cada parteo Cul es la funcin de cada parte? (las

que puede ver)

o Cuantas partes hay? (las que puede ver) Parte de esta informacin puede ser consolidada

en la siguiente tabla5:

No Componente Material/Manufactura Funcin

Tabla 1. Partes externas del destornillador

Haga funcionar el destornilladoro Como se acciona, como se puede

controlar?

o Utilice el destornillador, tome untornillo y aplquelo sobre una

superficie de madera, ahora squelo

(desatornllelo). Para poder utilizar el

destornillador asegrese de que este se

encuentra con suficiente carga.

Ahora que lo ha visto funcionar, como cree quetrabaja? - Haga una hiptesis de cmo trabaja eldestornillador.

o Que funciones necesitan ser ejecutadaso Que partes al interior piensa que

realizan dichas funciones Escriba

esto seguido a las funciones que acaba

de listar.o Cuantas partes cree que hay adentro?o Como estn ubicadas y relacionadas las

partes al interior?

o Si queda tiempo, dibuje como cree quese ve el destornillador por dentro

asegrese de etiquetar las partes que

dibuje. Parte de esta informacin puede ser consolidada

en la siguiente tabla:


Tabla 2. Partes internas del destornillador, supuestas.

5 Las tablas se muestran aqu con pocas filas, sin embargo losparticipantes de la prctica debern adecuar la tabla a sus necesidades.


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Paso 2. Inspeccin del interior del destornilladorAqu se configura el inicio del ejercicio de diseccin

propiamente dicho.

Como est el destornillador ensamblado?Utilice un destornillador apropiado y remueva

los elementos que mantienen unidas las

carcasas. Recomendacin de seguridad y

cuidado: el objeto debe servir y quedar en

buenas condiciones para los compaeros del

prximo semestre.

Abra el destornillador, separe una de lascarcasas. Mire lo que hay dentro, es esto lo

que usted pens que debera ser?

Hay ms o menos partes de las que pens? Que es lo ms sorprendente que vio? Nombre todas las diferentes funciones que usted

ve que se estaban ejecutando. Que partes estn

ejecutando estas funciones Escriba esto en

seguida de las funciones que list (si no sabe los

nombres, pregntele al monitor)

Explore el destornillador.Las funciones que el destornillador ejecuta

pueden ser divididas en subsistemas. Cada

subsistema ejecuta una diferente funcin.

La funcin del subsistema es ejecutada por

una o ms partes.

o Cules cree que son los subsistemas delobjeto? (recuerde que un subsistema es

solo un grupo de partes que realizan

una funcin particular) De nuevo, complete la tabla de componentes,

manufactura y funcin para todos los

componentes en el interior del destornillador.

Haga un dibujo del interior en donde se puedanubicar las partes


Tabla 3. Partes internas del destornillador, existentes.

Procedimiento de diseccin, recuerde mantenerla pista de todas las partes a medida que se

desensambla el destornillador, esto requerir

mantener un orden, una buena prctica es ir

colocando los elementos sobre la mesa en la

misma posicin relativa en la que fueron

desarmados.o En este momento debe estar observando

el interior del destornillador - todos

los elementos del interior se

encuentran dispuestos de tal manera

que no requieren ms elementos de

sujecin

o Retire todos los componentes de lacarcasa (ensamblados), tenga cuidado

de no arrancar los cables que unen los

diferentes sistemas. Deben quedar las

carcasas libres de cualquier elemento.

o Utilizando el cautn, elimine lasoldadura que mantiene unidas las pilas

y el conector del adaptador de corriente

elctrica. Asegrese de marcar la

posicin de conexin de los cables.

o Utilizando el cautn, elimine lasoldadura que mantiene unidas las pilas

y el interruptor. Asegrese de marcar

la posicin de conexin de los cables.

o Utilizando el cautn, elimine lasoldadura que mantiene unido el

interruptor y el motor. Asegrese de

marcar la posicin de conexin de los

cables.o Desensamble del motoreductor, separe

el motor elctrico del reductor, para eso

utilice nicamente las manos aplicando

una pequea fuerza de flexin. Que ve?

Como cree que funciona el reductor?

o Desensamble del reductor. Utilizandoun destornillador de pala pequeo retire

los piones de la parte frontal y el

soporte de los piones. Trate de no

eliminar la grasa que encontrar en

ellos. Retire los piones de la parte

posterior.

o Desensamble del conjunto boquilla-reductor. Utilizando la pinza paraanillos de retencin extraiga el anillo

de retencin externa que se encuentra

entre la carcasa del motoreductor y la

boquilla. El monitor le mostrar como

hacerlo.

Retire la arandela metlica y empuje la

boquilla para retirarla de la carcasa.

Ahora que ya se ha efectuado completamente ladiseccin, explique en sus palabras como

funciona el destornillador:

o Que funciones se ejecutan.o

Cuantas bateras hay?o Como estn las bateras unidas entre si?o Porque hay cables de diferente color?o Cmo funciona el motor? Qu tipo de

energa est entrando y de qu tipo

sale?

o Cmo funciona el motoreductor,explique. Que hacen los piones?

o Como se mantiene los piones en suposicin?

o Porque hay grasa?o Explique el destornillador; con su

equipo, utilizando diferentes colores

dibuje los subsistemas que hay dentro


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del destornillador, nombre las partes y

diga que hacen los subsistemas.

o Que aspectos le llamaron la atencin.o Qu cosas cree que se pueden mejorar

(ensamble, materiales, etc.)

Paso 3. Ensamble el destornilladorSiga los pasos previos en sentido inverso para

ensamblar el destornillador.

Asegrese que todos los elementos se encuentran en su

posicin, los tornillos estn bien ajustados y que el

destornillador an trabaja! - en lo posible agregue grasa

al motoreductor para suplir la que puede haberse

perdido en el desensamble.

Paso 4. Discusin grupalPara la prxima sesin prepare un resumen de su

interpretacin del funcionamiento del destornillador,

describa el flujo de energa y proponga los cambios quemejoraran el diseo, tenga en cuenta que estas mejoras

pueden ser en los materiales, suministro de energa,

ensamble y disposicin de los elementos, etc.

Los cuatro pasos anteriores configuran el ejemplo de

ejercicio de diseccin del destornillador elctrico

propuesto para ser realizado por estudiantes de quinto

semestre de ingeniera mecnica, integrantes de

DIREMA. Como se mencion previamente, el

procedimiento presentado no es una camisa de fuerza

pero trata de involucrar los aspectos mnimos necesarios

en la planeacin de un ejercicio de diseccin.

5. CONCLUSIONES Y SUGERENCIASLa diseccin de productos puede ser aplicada en la

universidad en las carreras de pregrado para mejorar el

proceso de la enseanza del diseo de ingeniera ya que

provee actividades prcticas para acoplar los principios

de ingeniera con las actividades denominadas aprender

haciendo fomentando el desarrollo de la curiosidad, la

proficiencia y habilidad manual en los estudiantes de

ingeniera. Esta tcnica puede ser aplicada a estudiantes

de los primeros semestres, tal como se hizo aqu, o a

estudiantes de semestres superiores en los cuales el

enfoque ser diferente en razn del mayor conocimiento

tcnico que tienen sus participantes, en este caso puede

utilizarse para incrementar el conocimiento del proceso

de diseo, para ensear sobre la evaluacin competitiva y

el benchmarking.

La ingeniera inversa puede ser el inicio del proceso de

rediseo de un producto, donde este es observado,

desensamblado, analizado y documentado en trminos

de su funcionalidad, forma, principios fsicos,

manufacturabilidad y ensamblibilidad, entre otros.

La diseccin de productos es una prctica que debe ser

planeada apropiadamente para que se puedan obtener los

resultados deseados, ya sean estos de ndole acadmicos

o industriales, en este orden de ideas se requiere que sean

formulados unos objetivos claros, se establezcan guas

apropiadas, se realice el alistamiento de los elementos de

logstica y, lo ms importante, que exista curiosidad y el

deseo de explorar los productos por parte de los

participantes.

6. BIBLIOGRAFA[1] D. L. Lefever, and K. L. Wood. Design for assembly

techniques in reverse engineering and redesign,

Proceedings of the ASME Design Engineering

technical conferences and design theory

methodology conference, August 18-22, 1996,

Irvine, California.

[2] K. N. Otto and K. L. Wood. Product evolution: A

reverse engineering and redesign methodology,Research in Engineering Design, Vol. 10 pp.226-43.

[3] A. Hande, W. He, N. Barakat, and M Carroll.

Product dissection: An important tool for a first

year introduction to engineering course project.

ASEE North Central Section 2005 Conference, Ohio

Northern University, Ada, OH, April 7-8, 2005.

[4] S. D. Sheppard, and M. Regan. Dissection of a

power drill, Stanford University, Expanding your

horizons, 1993.

[5] S. D. Sheppard. Mechanical dissection: Anexperience in how things work, Stanford

University, 1992.

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