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MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO Tema 5a. Educación en Ingeniería: Metodología del diseño y planos de fabricación. “El método del diseño y de la ingeniería inversa en el desarrollo de planos de fabricación: una contribución a la enseñanza de la ingeniería mecánica” Eusebio Jiménez López a* , Mario Acosta Flores b , Juan José Delfín Vázquez, Baldomero Lucero Velásquez c , Saúl René Ontiveros Moroyoqui d . a CIAAM de la Universidad Tecnológica del Sur de Sonora-ULSA Noroeste- IIMM, Dr. Norman E. Borlaug, Km. 14 S/N, Valle del Yaqui, Cd. Obregón, Sonora, CP. 85095, México. b Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Av. Universidad 1001 Col. Chamilpa, Cuernavaca, Morelos, CP. 62209,México. c Instituto Tecnológico Superior de Cajeme, Carretera Internacional a Nogales km2, Col. Amaneceres, Cd. Obregón, Sonora., CP. 85024, México. d Universidad Tecnológica de Nogales, Ave. Universidad 271, Col. Universitaria, Nogales, Sonora., CP. 84097, México. *Eusebio Jiménez López,. Dirección de correo electrónico: [email protected] R E S U M E N La documentación en el diseño mecánico es una tarea crucial y necesaria para la fabricación de máquinas y componentes, mejorar diseños, optimizar la manufactura y automatizar la información geométrica y no geométrica de piezas. Los planos de fabricación representan uno de los documentos más importantes en el diseño, la fabricación y el mantenimiento de piezas y maquinaria, y es necesario que los alumnos de Ingeniería Mecánica sean capaces de generarlos e interpretarlos correctamente. Este artículo presenta una discusión acerca de los planos de fabricación que puede ser útil para la formación de los alumnos de ingeniería. Se presenta una clasificación de los planos de fabricación desde la perspectiva del diseño directo, que parte de los requerimientos de un cliente hasta su transferencia industrial. El problema de la interpretación de los planos de fabricación se discute desde la perspectiva de la Ingeniería Inversa. Adicionalmente, se presentan algunos procedimientos utilizados para la medición sistemática de partes y componentes como apoyo a la generación de los planos de fabricación. Palabras Clave: Diseño, Ingeniería Inversa, Planos de Fabricación. A B S T R A C T Documentation in the mechanical design is a crucial and necessary task for the manufacture of machines and components, to improve designs, to optimize the manufacture and to automate the geometric and non-geometric information of pieces. Manufacturing plans represent one of the most important documents in the design, manufacture and maintenance of parts and machinery, and it is necessary that students of mechanical engineering are able to generate and interpret them correctly. This article presents a discussion about fabrication plans that may be useful for the training of engineering students. It presents a classification of the manufacture plans from the perspective of the direct design, that starts from the requirements of a client until its industrial transference. The problem of the interpretation of the manufacture plans is discussed from the perspective of Reverse Engineering. Additionally, some procedures used for the systematic measurement of parts and components are presented as support for the generation of the manufacturing drawings. Keywords: Design, Reverse Engineering, Manufacturing Plans 1. Introducción El contexto actual está caracterizado por una economía globalizada que ha venido a replantear el papel de todas las áreas de formación universitaria, incluyendo la Ingeniería. En tal contexto se consideran como exitosos aquellos estudiantes que desarrollan habilidades y destrezas relativas a la capacidad de comunicación, el trabajo en equipo, el aprendizaje continuo, el manejo de diferentes idiomas, el uso de tecnologías digitales y el poseer un espíritu flexible, creativo e innovador que permita el liderazgo [1]. La globalización ha generado un mundo complejo, volátil, pasajero, ambiguo y cada vez más articulado como un todo. Esto hace que la búsqueda de solución a los problemas, seccionándolos en sus “partes elementales”, podría ser improcedente, inútil o hasta imposible. Es por lo anterior que la formación de profesionales a nivel universitario, incluidos los ingenieros, convendría darse desde una perspectiva holística apoyada en distintas heurísticas por cuanto la solución de problemas puede y debe considerar distintas alternativas, así como un manejo creativo, imaginativo, pero sobre todo ingenioso, lo que ISSN 2448-5551 EM 37 Derechos Reservados © 2017, SOMIM

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MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO

Tema 5a. Educación en Ingeniería: Metodología del diseño y planos de fabricación.

“El método del diseño y de la ingeniería inversa en el desarrollo de planos de fabricación: una contribución a la enseñanza de la ingeniería mecánica”

Eusebio Jiménez Lópeza*, Mario Acosta Floresb, Juan José Delfín Vázquez, Baldomero Lucero

Velásquezc, Saúl René Ontiveros Moroyoquid.

aCIAAM de la Universidad Tecnológica del Sur de Sonora-ULSA Noroeste- IIMM, Dr. Norman E. Borlaug, Km. 14 S/N, Valle del Yaqui, Cd. Obregón,

Sonora, CP. 85095, México. bUniversidad Autónoma del Estado de Morelos, Av. Universidad 1001 Col. Chamilpa, Cuernavaca, Morelos, CP. 62209,México. cInstituto Tecnológico Superior de Cajeme, Carretera Internacional a Nogales km2, Col. Amaneceres, Cd. Obregón, Sonora., CP. 85024, México.

dUniversidad Tecnológica de Nogales, Ave. Universidad 271, Col. Universitaria, Nogales, Sonora., CP. 84097, México.

*Eusebio Jiménez López,. Dirección de correo electrónico: [email protected]

R E S U M E N

La documentación en el diseño mecánico es una tarea crucial y necesaria para la fabricación de máquinas y componentes,

mejorar diseños, optimizar la manufactura y automatizar la información geométrica y no geométrica de piezas. Los planos

de fabricación representan uno de los documentos más importantes en el diseño, la fabricación y el mantenimiento de

piezas y maquinaria, y es necesario que los alumnos de Ingeniería Mecánica sean capaces de generarlos e interpretarlos

correctamente. Este artículo presenta una discusión acerca de los planos de fabricación que puede ser útil para la formación

de los alumnos de ingeniería. Se presenta una clasificación de los planos de fabricación desde la perspectiva del diseño

directo, que parte de los requerimientos de un cliente hasta su transferencia industrial. El problema de la interpretación de

los planos de fabricación se discute desde la perspectiva de la Ingeniería Inversa. Adicionalmente, se presentan algunos

procedimientos utilizados para la medición sistemática de partes y componentes como apoyo a la generación de los planos

de fabricación.

Palabras Clave: Diseño, Ingeniería Inversa, Planos de Fabricación.

A B S T R A C T

Documentation in the mechanical design is a crucial and necessary task for the manufacture of machines and components,

to improve designs, to optimize the manufacture and to automate the geometric and non-geometric information of pieces.

Manufacturing plans represent one of the most important documents in the design, manufacture and maintenance of parts

and machinery, and it is necessary that students of mechanical engineering are able to generate and interpret them correctly.

This article presents a discussion about fabrication plans that may be useful for the training of engineering students. It

presents a classification of the manufacture plans from the perspective of the direct design, that starts from the requirements

of a client until its industrial transference. The problem of the interpretation of the manufacture plans is discussed from

the perspective of Reverse Engineering. Additionally, some procedures used for the systematic measurement of parts and

components are presented as support for the generation of the manufacturing drawings.

Keywords: Design, Reverse Engineering, Manufacturing Plans

1. Introducción

El contexto actual está caracterizado por una economía

globalizada que ha venido a replantear el papel de todas las

áreas de formación universitaria, incluyendo la Ingeniería.

En tal contexto se consideran como exitosos aquellos

estudiantes que desarrollan habilidades y destrezas relativas

a la capacidad de comunicación, el trabajo en equipo, el

aprendizaje continuo, el manejo de diferentes idiomas, el

uso de tecnologías digitales y el poseer un espíritu flexible,

creativo e innovador que permita el liderazgo [1].

La globalización ha generado un mundo complejo,

volátil, pasajero, ambiguo y cada vez más articulado como

un todo. Esto hace que la búsqueda de solución a los

problemas, seccionándolos en sus “partes elementales”,

podría ser improcedente, inútil o hasta imposible. Es por lo

anterior que la formación de profesionales a nivel

universitario, incluidos los ingenieros, convendría darse

desde una perspectiva holística apoyada en distintas

heurísticas por cuanto la solución de problemas puede y

debe considerar distintas alternativas, así como un manejo

creativo, imaginativo, pero sobre todo ingenioso, lo que

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implica no aferrarse dogmáticamente a determinados

recursos y métodos, debido a que las distintas disciplinas del

conocimiento están entrecruzados y no existen

conocimientos puros. Una muestra de lo anterior es que las

matemáticas y las ciencias naturales que constituyen la base

de sustentación de la Ingeniería, no existen de manera

exclusiva para ella, o son diferentes a las requeridas por otras

disciplinas, como la economía [2].

Para trabajar bajo las actuales problemáticas y contextos

complejos a los que se enfrentan los ingenieros, en diversos

países se ha implementado el enfoque por competencias. El

desarrollo de las competencias requiere de un modelo

educativo que centre sus esfuerzos en la formación integral

del educando partiendo de la realidad que ofrecen los

contextos social y natural en que vive, de manera tal que las

distintas disciplinas propicien la generación del

conocimiento a partir de actividades de aprendizaje que

tomen en cuenta la cotidianeidad a través de la búsqueda de

soluciones a los problemas que se enfrentan. Lo anterior

demanda la implementación de un modelo educativo en el

que se pueda recurrir a procesos heurísticos que posibiliten

el abordaje de los problemas desde distintos ángulos y con

el aporte de distintas disciplinas. De esta manera, al

combinar una visión holística de los problemas y una

heurística para su abordaje se hace posible proponer

soluciones creativas y novedosas [2].

Por otro lado, el enfoque por competencias se ha

implementado en el sistema educativo nacional mexicano

(universidades públicas y privadas), incluyendo las

ingenierías. Sin embargo, ha habido resistencias razonables

por parte de un sector amplio de los docentes y de los

alumnos que no permiten evaluar los impactos positivos y

negativos de dicho enfoque. Lo cierto es que la SEP

(Secretaría de Educación Pública) ha impuesto como

política educativa de mediano y largo plazo el enfoque por

competencias, por lo que es necesario crear conocimiento en

torno a tal enfoque para apoyar a los profesores y evitar

confusiones en el alumnado de ingeniería.

En el caso de la Ingeniería Mecánica, los temas de

ingeniería y diseño de componentes, partes y máquinas,

pueden ser apoyados con materiales didácticos re-

configurables o con nuevo conocimiento, de tal forma que

sea posible engrosar los recursos utilizados en clases en

beneficio de profesores y alumnos, pues en el modelo por

competencias los libros de texto no representan el principal

o único recurso didáctico.

En este artículo se presenta una discusión de algunos

temas centrales relacionados con los planos de fabricación,

los cuales representan quizás los documentos técnicos más

importantes del proceso del diseño. A pesar de que en la

literatura existe diversa información sobre los planos de

fabricación lo cierto es que las definiciones disponibles no

permiten sistematizar con claridad una clasificación formal

de dichos planos. La importancia de la discusión se centra

en identificar la trayectoria de la información geométrica y

no geométrica que se genera desde el proceso de diseño

directo y desde el proceso de la ingeniería inversa que son

los dos métodos más tradicionales para desarrollar

componentes, piezas y máquinas.

2. Problemáticas en el sur de Sonora.

En las universidades del sur de Sonora se forman alumnos

de ingeniería bajo los enfoques tradicionales y por el

enfoque por competencias. Independientemente de cual

enfoque se trate, para el caso de las carreras de ingeniería,

como la Mecánica, Mecatrónica, Industrial y de

Manufactura, se han detectado los siguientes problemas en

temas de diseño, fabricación y metrología:

1) En el tema de los planos de fabricación los alumnos

tienen problemas en la generación y la

interpretación de los mismos.

2) No siguen un proceso metodológico adecuado a la

hora de realizar diseños y la fabricación de

productos.

3) Las competencias en Metrología dimensional no

son las adecuadas.

Los problemas relacionados con los planos de fabricación

se traducen en [4]:

1) Errores en lotes de piezas fabricadas por errores de

interpretación de dimensiones o tolerancias.

2) Pérdida de tiempo en la fabricación de

componentes, al interpretar planos de fabricación

vagos y/o ambiguos.

3) Hay pocas aplicaciones de la metodología del

diseño para manufactura.

4) Los diseños de partes y componentes presentan

defectos debido a una mala documentación de la

información geométrica y de manufactura.

5) Las hojas de procesos (documentos que indican

operaciones de fabricación, herramientas,

materiales, etc), presentan información incompleta

al interpretar información de planos de diseño en

lugar de planos de fabricación para manufactura.

6) Los planos de fabricación a menudo no están

normados.

El resolver las problemáticas arriba mencionadas daría un

soporte técnico especializado a las empresas y clústeres

automotrices ubicados en el estado de Sonora.

ISSN 2448-5551 EM 38 Derechos Reservados © 2017, SOMIM

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3. Algunas consideraciones sobre los planos de

fabricación.

Los planos de fabricación son documentos especializados

que combinan información geométrica y no geométrica de

partes y componentes para algún propósito en específico.

Generalmente se han utilizado los planos de fabricación para

la interpretación de la información y generar la planeación

de la manufactura de piezas y componentes [3].

Los planos de fabricación representan quizás, los

documentos más importantes del proceso del diseño, pues

en ellos se encuentran las ideas sistematizadas del diseñador

y la información geométrica y de manufactura de las partes

y los productos. Los planos de fabricación representan por

un lado, la documentación de las tecnologías (de productos)

y, por otro lado, al diseño en términos de manufactura. El

plano de fabricación se puede considerar como una de las

representaciones del diseño cuya finalidad es hacer realidad

la idea concebida, analizada y probada intelectualmente. Por

ello, los planos de fabricación son quizás la representación

más especializada del proceso del diseño, pues para su

desarrollo, se requieren las más altas consideraciones del

diseño combinadas con consideraciones de manufactura,

puesto que no puede haber diseño sin consideraciones

manufactura [4].

Los planos de fabricación representan el diseño de un

producto en términos de manufactura, por ello, su desarrollo

debe ser realizado en forma sistemática, esto es, siguiendo

una definición o un conjunto de principios. No existe una

definición única de los planos de fabricación, ya que es

común identificarlos como dibujos técnicos. Una definición

formal de plano de fabricación es la siguiente:

Un plano de fabricación es una representación

esquemática física o digital del diseño de una parte o un

conjunto de partes que pueden estar interrelacionadas entre

sí, en términos de manufactura [5]. Dicha representación

contiene información geométrica y no geométrica de las

partes y componentes, además, debe cumplir con las

siguientes consideraciones:

1) La información geométrica y no geométrica (de

manufactura, costos, etc), debe ser clara y lo más

explícita posible.

2) La información debe ser objetiva (Esencialidad,

grado de importancia de la información, otros).

3) La información debe estar completa, finita y bien

definida.

4) La información debe estar normada.

5) La información debe estar libre de vaguedades y

ambigüedades.

Esta definición es rigurosa en el sentido de que le impone

restricciones a los planos. Por ejemplo, en esta definición

toda representación que no esté normada no es plano de

fabricación. Sin embargo, en la realidad existen diversas

representaciones que no cumplen con las restricciones de la

definición. La objetividad de un plano es exigida en el

sentido de que la información esencial debe ser la misma

independientemente del observador o interpretador. La

información descrita en los planos de fabricación tiene

asociada dos grandes familias [6]:

1) Información geométrica y dimensional.

2) Información de manufactura (fabricación).

La primera familia integra información geométrica como

arcos, líneas, cuadrados, círculos, conos, paralelepípedos,

etc e información dimensional (unidades de medida). La

segunda familia integra información relacionada con los

materiales y la manufactura (procesos de fabricación en

general). Es importante y necesario que los alumnos de

ingeniería partan de una definición formal de planos de

fabricación equivalente a la definición común de planos

relacionada con el dibujo técnico, y sobre todo que tengan la

capacidad de comprender la enorme importancia que tienen

los planos en la ingeniería y el diseño. La base de los planos

de fabricación es el dibujo técnico, pero no es todo, pues es

necesario incorporar información de manufactura y sobre

todo normatividades, y deben cumplirse las consideraciones

de la definición.

4. Los planos de fabricación y el proceso de diseño.

La documentación del desarrollo tecnológico es crucial para

la competitividad de las empresas. Durante el proceso del

diseño se genera diversa información valiosa que puede

almacenarse en archivos digitales o bien mediante dibujos o

planos de fabricación. Es necesario buscar un mecanismo

para sistematizar la documentación de los diseños en

términos de planos de fabricación y para ello se utilizará la

metodología del diseño, cuyos pasos o guías han sido

propuestos por diversos investigadores [7, 8]. Sin embargo,

en este artículo será utilizada la presentada en [9], cuyos

pasos son los siguientes:

1) Análisis de los requerimientos del cliente.

2) Diseño conceptual.

3) Cuerpo del diseño.

4) Diseño a detalle.

5) Fabricación y ensamble.

6) Pruebas y validación.

7) Transferencia industrial.

8) Análisis del ciclo de vida.

9) Innovación tecnológica.

Los planos de fabricación pueden clasificarse de la

manera siguiente [9]:

Representaciones primarias de la idea: bosquejos,

ideas escritas y representaciones no formales.

ISSN 2448-5551 EM 39 Derechos Reservados © 2017, SOMIM

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MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO

Representaciones de la idea de la primera

formalización: bosquejos semi-dimensionales y

representaciones semi-formales.

Representaciones de la segunda formalización:

Representaciones del cuerpo del diseño: Hojas de

cálculo, planos semi-formales y planos formales.

Representaciones del prototipo: planos

reconfigurados, planos finales.

Representaciones de la máquina transferida: Planos

finales, planos de mantenimientos y/o planos de

ensamble.

Representaciones de actualización de la tecnología:

planos mejorados.

Representaciones de la innovación: Planos con

cambios mayores.

El proceso de la elaboración de los planos de fabricación

se genera desde el momento en que se presenta una

necesidad hasta que el producto cumple con su ciclo de vida.

En todo ese proceso los planos de fabricación se van

reformando, actualizando y complementando. La

clasificación de planos descrita anteriormente se relaciona

con el proceso del diseño descrito en [12] y está relacionada

con la generación de planos de fabricación. La Tabla 1

muestra la relación de las fases del diseño descrita en [9] con

la clasificación de los planos de fabricación y la Figura A.1

(ver Apéndice A) muestra un plano de fabricación formal.

Fases

generales

del diseño

Fases de la

metodología

Tipo de plano de

fabricación

Descripción Producto o semi-

producto

Fase 1 Análisis de los

requerimientos

del cliente

Representaciones

primarias de la idea.

Ideas, ideas extendidas,

búsqueda de propuestas, dibujo a

mano alzada, representaciones

computacionales de la idea,

representaciones básicas del

producto.

Bosquejos, ideas escritas y

representaciones no formales.

Fase 2 Diseño

conceptual

Representaciones

de la idea de la

primera

formalización

Ideas maduras, modelado de

sólidos, prototipos escalados,

primeros cálculos, bosquejos

acotados y con materiales.

Bosquejos semi-

dimensionales y

representaciones semi-formales.

Fase 2 Cuerpo del

diseño

Representaciones

de la segunda

formalización

Cálculo de materiales, de

variables cinemáticas, dinámicas,

dimensionamientos,

simulaciones, modelos en

sólidos.

Hojas de cálculo y semi-

planos.

Fase 2 Diseño a detalle Representaciones

de la segunda

formalización

Detalle de pieza, conexiones

básicas, formalización de los

bosquejos, introducción de

normas de dibujo y de

manufactura, planos

formalizados.

Planos de fabricación

formales.

Fase 2 Fabricación y

ensamble

Representaciones

del prototipo

Fabricación de piezas y

componentes según los planos y

ensambles según los planos,

desarrollo del primer prototipo

formal.

Planos reconfigurados

Fase 2 Pruebas y

validación

Representaciones

del prototipo

Pruebas al prototipo,

calibraciones y definición de

parámetros operacionales.

Planos finales

Fase 2 Transferencia

tecnológica

Representaciones

de la máquina

transferida

Planos de instalación, planos de

mantenimiento y planos finales.

Planos finales, planos de

mantenimientos y/o planos

de ensamble.

Fase 2 Análisis del

ciclo de vida

Representaciones

de actualización de

la tecnología

Mejora continua de la máquina e

innovaciones pequeñas.

Planos mejorados

Fase 3 Innovación

tecnológica

Representaciones

de la innovación.

Cambios mayores en el diseño de

la máquina, mejoras

considerables o cambio radical

de producto.

Planos con cambios

mayores

Tabla 1. Los planos de fabricación durante el proceso del diseño

ISSN 2448-5551 EM 40 Derechos Reservados © 2017, SOMIM

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Para el caso de la interpretación de los planos de fabricación

se deben tener tres aspectos [9]:

1) La naturaleza de la aplicación de la información

generada de la interpretación.

2) El conocimiento esencial base para generar la

interpretación que depende de la naturaleza de la

aplicación.

3) La creatividad del interpretador.

En relación con la naturaleza de aplicación, queda claro

que no es lo mismo interpretar un plano de fabricación para

aspectos de fabricación que interpretar un plano para efecto

de mantenimiento, ensamble o ingeniería inversa. En cuanto

al conocimiento es importante aclarar que entre más

conocimiento se tenga del área de aplicación, más se facilita

la interpretación, y finalmente, la creatividad del

interpretador es clave, puesto que es la parte humana que

sistematiza la observación, en este caso, de los planos de

fabricación.

4.1. Procedimiento para la generación de planos de

fabricación según las fases del diseño directo.

Una guía o método que ayude a la generación de planos de

fabricación relacionada con las fases del diseño de equipos

originales es la siguiente [4]:

1) Desarrollar esquemas o bocetos de la idea del

diseño o producto ya sea en papel o en sistemas de

cómputo.

2) Desarrollar esquemas o bocetos utilizando

información más completa y representativa de

diseños, formas gráficas y materiales del producto.

3) Desarrollar todos los cálculos, representaciones,

procesos y simulaciones necesarias para verificar si

el diseño conceptual propuesto debe ser tomado en

cuenta o no, y levantar hojas de cálculo de variables

y selección de materiales.

4) Incorporar todos los detalles necesarios para

completar el diseño faltante, introducir normas de

dibujo, materiales y procesos y desarrollar

formalmente los necesarios para la fabricación del

prototipo.

5) Utilizar los planos de fabricación para fabricar y

ensamblar (si es necesario) un prototipo.

6) Ajustar la información geométrica y no geométrica

de los planos de fabricación en caso de ser

necesario debido a consideraciones de fabricación

o de diseño.

7) Realizar las pruebas, validaciones, verificaciones y

calibraciones al prototipo y reajustar la

información generada en los planos para

transformar el prototipo en una máquina o parte

transferible a la industria.

8) Desarrollar los planos de ensamble, de operación

(en caso de una máquina) y de mantenimiento (si

es una máquina).

9) Desarrollar un informe técnico de la transferencia

que incluya todos los planos finales.

10) Realizar un chequeo periódico a la parte o máquina

transferida para coleccionar información que

permita corregir errores o consideraciones no

previstas en el diseño y realizar mejoras a los

planos de fabricación, ensamble y mantenimiento.

11) Realizar investigaciones acerca de innovaciones en

el mercado del producto y proponer cambios o

mejoras profundas. Se deben generar nuevos

planos.

5. Los planos de fabricación y el proceso de la

ingeniería inversa.

La Ingeniería Inversa es otra metodología que se utiliza para

el diseño de componentes, partes y máquinas, con la

diferencia de que a menudo se parte de un diseño o parte

física, y entre muchos objetivos de este proceso está el de

mejorar las piezas o bien hacer rediseños. El proceso de la

Ingeniería Inversa, al igual que el proceso de diseño

(también llamado diseño directo), genera información, pues

en particular, la Ingeniería Inversa tiene como objetivo

principal generar información geométrica y no geométrica

de los objetos de referencia.

Por otro lado, al igual que el proceso de diseño directo, la

Ingeniería Inversa tiene diferentes definiciones propuestas

por diversos autores [10, 11]. Sin embargo, en este artículo

se utilizará la siguiente:

La ingeniería inversa es la aplicación sistemática de un

proceso analítico - sintético guiado con el cual se busca

determinar las características, propiedades y/o funciones de

un sistema, una máquina o un producto o una parte de un

componente o un subsistema [5]. Su propósito principal es

determinar cuando menos un modelo o una característica

de un objeto o producto o sistema de referencia cuya

información sea limitada, esté incompleta o no exista.

Las fases de la ingeniería inversa son [14]:

Fase 1: Conocimiento preliminar del objeto de

referencia A.

Fase 2: Diseño de un plan de investigación.

Fase 3: Aplicación del plan al objeto de referencia.

Fase 4: Sintetizar la información generada por el

plan, generar el modelo B y demostrar que B ∼ A

(equivalencias entre A y B).

Fase 5: Caracterizar el modelo B.

Fase 6: Usar B para diversos propósitos.

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La Ingeniería Inversa se realiza por medio de programas

o procedimientos de investigación [12]. La extracción y el

procesamiento de la información dimensional para el caso

de partes y componentes se realizan mediante cinco

procedimientos [13]:

1) Del análisis preliminar a la generación de

primitivas.

2) De la selección de los aparatos de medición al

proceso de calibración de los instrumentos.

3) Operación de medición.

4) Del análisis de los datos a la representación de la

información (representación de datos estadísticos).

5) Validación de la información.

Una vez obtenida la información, tanto geométrica como

no geométrica (de materiales y procesos que no se incluyen

en los procedimientos), se procede a representarla de la

manera siguiente:

1) De la interpretación de la información validada a la

generación de primitivas geométricas.

2) De las primitivas geométricas a la normalización de

la información en planos de fabricación.

La información de los planos de fabricación se utiliza para

crear y validar los duplicados. Los procedimientos

relacionados son:

1) De la interpretación de los planos de fabricación a

la generación del duplicado.

2) De la interpretación del duplicado a las pruebas de

equivalencia.

6. Planteamiento de los problemas de la generación y la

interpretación de los planos de fabricación.

Es posible plantear dos problemáticas relacionadas con los

planos de fabricación [9]:

1) El problema de la generación de planos de

fabricación.

2) El problema de la interpretación de planos de

fabricación.

El planteamiento de dichos problemas está acotado según

las siguientes consideraciones:

1) La formulación se basa en la naturaleza de la

aplicación relacionada con el diseño, la fabricación

y el modelado de productos de partes, componentes

y máquinas.

2) No se presentan criterios acerca de la creatividad

del diseñador e interpretador.

6.1. El problema de la generación de planos fabricación.

Considérese el siguiente problema:

Dada una necesidad, idea extendida o requerimiento

tecnológico, encuentre un conjunto de representaciones

esquemáticas o modelos técnicos relacionados con el diseño

y la fabricación del producto, máquina o sistema

(soluciones de la necesidad), tal que se satisfagan las

consideraciones siguientes:

1) La representación puede ser física o digital.

2) La representación debe ser funcional (útiles para

diversos propósitos en el sentido de las fases del

diseño).

3) Las representaciones deben integrar cuando menos

información de diseño y/o manufactura.

4) Si la representación es producto de cuando menos

la fase del cuerpo del diseño, debe cumplir con los

requerimiento siguientes:

4.1. La información geométrica y no geométrica

(de manufactura, costos, etc), debe ser clara y lo

más explícita posible.

4.2. La información debe ser objetiva

(Escencialidad, grado de importancia de la

información, otros).

4.3. La información de ser completa, finita y debe

estar bien definida.

4.4. La información debe ser normada.

4.5. La información debe estar libre de vaguedades

y ambigüedades.

6.2. El problema de la interpretación de planos

fabricación.

Para el caso del problema de la interpretación de planos de

fabricación considérese la siguiente expresión:

Dado un conjunto de planos de fabricación (originados

durante todo el proceso del diseño) y una naturaleza de

aplicación, encuentre: un conjunto de modelos de

información tales que:

1) Los modelos sean funcionales y representativos,

según la naturaleza de aplicación.

2) La información debe ser clara y específica.

3) La información debe describir cuando menos las

características geométricas, dimensionales y de

fabricación de los componentes representados en

los planos.

Los problemas de generación e interpretación de los

planos de fabricación pueden ser respondidos desde la

metodología directa del diseño y/o desde la Ingeniería

Inversa. Es de fundamental importancia que los alumnos de

Ingeniería Mecánica puedan comprender y entender que los

problemas de la generación de planos y la interpretación de

los mismos no son sencillos y que por tal motivo deben

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buscar maneras, caminos o métodos para hacerlo de forma

sistemática.

4. Conclusiones

En este artículo se presentó una discusión acerca de la

importancia de los planos de fabricación desde un enfoque

del diseño directo y la Ingeniería Inversa. Las principales

conclusiones se resumen en los puntos siguientes:

La documentación sistemática del proceso del

diseño o de la Ingeniería Inversa en términos de los

planos fabricación, es de suma importancia para el

mejoramiento de los diseños o para innovar los

productos. Por ello, es necesario que los alumnos

de Ingeniería Mecánica entiendan y comprendan la

importancia de la documentación.

La documentación, para que sea sistemática, debe

partir de definiciones formales. En este artículo se

discutieron dos definiciones, una asociada con los

planos de fabricación y la otra relacionada con la

Ingeniería Inversa equivalentes a las existentes en

la literatura, las cuales han permitido construir una

clasificación de los planos y formular el problema

de la interpretación de los planos de fabricación.

La metodología del diseño directo permite llevar

una clasificación de la información generada

durante el proceso del diseño.

Los procedimientos que guían la extracción de

información de piezas han sido utilizando en la

docencia en la Universidad La Salle Noroeste y la

Universidad Tecnológica del Sur de Sonora, con

buenos resultados. Antes de la aplicación de los

procedimientos los alumnos obtenían la

información dimensional de las piezas de forma no

sistematizada y generaban los planos de

fabricación desde un software considerando que la

normalización de los planos estaba implícita en el

paquete computacional. Con la aplicación de los

procedimientos descritos en este artículo, los

alumnos utilizan desde el inicio de la medición

métodos y normas, generando con ello información

de calidad y confiable, para posteriormente

desarrollar los planos en el software considerando

todo el proceso normativo, además, desde el inicio

de todo proceso de diseño o de ingeniería inversa

los alumnos generan la documentación del

proyecto según la clasificación de los planos.

El material discutido y presentado en este trabajo

puede ser de gran utilidad para los alumnos y

profesores en la mejora de las competencias en

temas de diseño, manufactura y metrología.

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internacional de metal mecánica. (2007). Durango, México.

Apéndice A

Figura A.1 Plano de fabricación formal.

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