isenkram er hårdt…men ikke umuligt.

produktudviklingsprocessen for isenkram og IoT er lang og dyr og har udfordringer og faldgruber for neophytes og dem, der undervurderer de tilknyttede risici og projektopstillinger. I denne artikel nedbryder vi hjælp til at knække produktdesign og ingeniørudvikling i de faser og milepæle, som ethvert professionelt designhus eller nyt produktudviklingsfirma eller ingeniører bruger.

kort sagt er den nye produktudviklings livscyklus opdelt i 3 hovedfaser:

  1. ide, Produktdefinition, gennemførlighed, konceptualisering
  2. udvikling og Prototyping
  3. volumenproduktion

der er en lang række akronymer, der står for forskellige typer maskinprototyper mellem koncept og masseproduktion (MP). I udviklings-og prototypefasen fremstilles der forskellige prototyper, og de tjener alle meget forskellige formål.

produktudvikling livscyklus

uanset om du bygger en smart IoT – højttaler, en robot, en elektrisk cykel eller en forbrugerkøkkenapparat, bliver du nødt til at komme videre via disse faser og opnå POC – EVT – DVT-PVT milepæle i din satsning, ellers ville det koste dig meget mere tid og penge at lære hjørnestenene i designprocessen og overskride det anslåede budget. Nedenfor er en’ sådan ‘ plan, der gælder for ethvert produktudviklings-og produktionsprojekt.

demonstranter og Mockups.

mens den første fase af konceptudvikling og produktdefinition er meget vigtig, er den ikke meget afhængig af teknik. På dette første trin er det meget gavnligt at gøre forskellige look-alike demonstranter og mock-ups lavet af tilgængelige materialer som papir, ler, plasticine, træ ved hjælp af lim og scotch tape til at kanalisere forbrugercentreret tænkning så tidligt som muligt. Industrielle designere kan øve deres kreativitet og levere forskellige skitser og gengivelser, der er langt fra det endelige prototypeudseende, men dette er alt for at hjælpe med at tænke og ramme kommende designudvikling.

demonstranter andMockups
endnu en gengivelse af et forbrugerprodukt, der skal udvikle sig gennem forskellige omfattende design-og udviklingsmilepæle

bevis for begreber (POCs).

strengt taget starter enhver produktteknik fra en POC (proof-of-concept) prototype. Formålet med POC er at bevise det grundlæggende koncept bag produktet til den lavest mulige pris. Det er grunden til, at POC prototyping i høj grad drager fordel af markeds tilgængelige udviklingssæt som Arduino og Raspberry Pi eller udstyrs – /programmeludviklingssæt (HDK/SDK). I dybe / hårde tech-projekter, der er fokuseret på kommercialisering af en videnskabelig teknologi, bruges udtrykket POT (proof-of-technology) typisk.

Proof of Concepts
Udstyrsudviklingskort (HDK) STM32 Nucleo – en åben udviklingsplatform fra ST microelectronics-ideel til POC prototyping og engineering validation tests (EVT )

man bør differentiere POC og MVP (minimum levedygtigt produkt), der ofte forveksles i maskinudvikling. POC-funktionaliteten er begrænset og er ikke identisk med det endelige produkt, mens MVP er en prototype, der kan præsenteres/sælges til rigtige kunder for at indsamle værdifuld produktfeedback.

udvikling og Prototyping.

EVT – DVT – PVT akronymer står for de forskellige stadier af produktteknik og industrialisering. Disse faser af prototypeudvikling findes for at minimere risici, mangler, fejl, fejl og designfejl, inden de går ind i masseproduktion. Det er ekstremt vigtigt at identificere og håndtere disse risici i den tekniske designfase, ellers ville produktion og salg af 1000 ‘ er af defekte produkter koste dig meget mere i penge og omdømme.

tabellen nedenfor kombinerer de mest almindelige terminologier, der anvendes til produktudviklings livscyklus:

Ingeniørterminologi fælles terminologi anvendt til prototyping teknologi Readiness Level (TRL) terminologi forklaring
konceptudvikling: Ide, Produktdefinition, gennemførlighed, konceptualisering konceptuelle mock-ups (look-alike prototyper) TRL-1 Idea
TRL-2 teknologi findes på en laboratoriebænk og / eller velbeskrevet koncept udviklet
POC Proof-of concept prototype proof-of-Concept Prototype TRL-3 første POC eller POT (proof of Technology prototype)
TRL-4 valideret POC / POT
EVT Engineering validering test Arbejdslignende prototyper TRL-5 prototyper testet og valideret i udviklingsmiljø
arbejde-lignende + look-alike Engineering prototyper. Tidlig Alfa TRL-6 Prototype tæt på det endelige udseende. Guidede tests med brugere
DVT MVP: Arbejde-lignende + look-alike prototype klar (late alpha prototyper) TRL-7 MVP til uovervåget brugertest
Pvt produktion validering test Beta prototype eller Beta MVP kan produceres i batches TRL-8 Beta prototyper produceret i batches. Stadig dyrt pr. enhed produktionsomkostninger
MP1 volumenproduktion TRL-9 målrettede enhedsproduktionsomkostninger. Salg

EVT (engineering validation testing) fase

lykkes den første POC prototype. EVT fase optager en serie (eller endda en lille batch) prototyper af forskellige moduler (eller delsystemer). EVT handler om at udvikle arbejdslignende og (undertiden) arbejdslignende + look-alike prototyper for at validere, teste og forfine produktets kernefunktionalitet. Disse prototyper kan være alt mellem en breadboard elektronik prototype, PCB(A) og funktionel prototype med en 3D trykt kabinet. EVT er iboende iterativ, og der kan foretages flere iterationer, før du fjerner designfejl gennem funktionel test og analyse.

EVT
Sådan ser typiske tidlige EVT-prototyper ud: en 3D-trykt support og bundtede ledninger

formålet med EVT er at kombinere look-alike og arbejdslignende delsystemprototyper lavet af tilsigtede komponenter for at imødekomme de funktionelle krav i formfaktoren i henhold til dit PRD (produktkravsdokument).

EVT prototype mængder: 3-50 enheder, afhængigt af design kompleksitet og Stykliste omkostninger. I gennemsnit kræves 5-12 prototyper for at fuldføre EVT.

teknologier: 3D-udskrivning, laserskåret / formalet PCB, blødt værktøj (siliciumforme), professionelle udstyrsudviklingssæt (HDK), hurtigt skårne/formalede dele;

udgange / leverancer: fuldt funktionel prototype med nøglekomponenter, der fungerer efter hensigten.

begrænsninger: prototyper leveret i hele EVT-fasen kan se noget grimme, rå ud og have en mangel på smuk kosmetisk finish. EVT-prototypen kan også gå glip af nogle ikke-nøgle mekaniske funktioner såsom håndtag, kurver i kabinet, maleri osv.

først efter afslutningen af EVT-fasen skubber man virkelig videre med det industrielle design for at udvikle produktets endelige udseende. Ethvert industrielt design (hvad enten det er udført i gengivelser, skitser eller i CAD) inden dette trin er ikke relevant for de faktiske størrelser, vægt og modularrangementer. De sene alpha” arbejdslignende + look-alike ” prototyper har til hensigt at realisere det virkelige udseende af industrielt design.

DVT (Design Validation Testing) fase

tjener behovet for at validere det udviklede produkts design og begynde at implementere DFM (design for manufacturability) sammen med andre DF-regler. Efter at have afsluttet EVT prototyping, skal man låse fast for at levere designet af prototyper og kabinetter, der ligner det endelige produkt. For eksempel, hvis du bygger en udendørs meteo-station i alt vejr, skal DVT-prototypen være vandtæt på dette tidspunkt.

det er den sidste fase, inden salget påbegyndes, og man skal sørge for, at designet er i overensstemmelse med de forskellige standarder og certificeringskrav til målrettede markeder: CE, EC, FCC, UL, RoHS osv. Og her igen er det vigtigt, at dit produkt overholder den elektriske strømkilde, inden du afslutter designet og ansøger om certificering (som du bedre tænker fremad, når du definerer dit produkt i en PRD).

der kan være flere DVT-iterationer, og forskellige DVT-prototyper kan leveres. Disse spænder fra håndlavede dyre prototyper med en fin finish til en lille batch produceret med “hurtige” og/eller konventionelle stålforme i sprøjtestøbemaskinen.

således er de første resultater af DVT det, vi vil henvise til som MVP.

formålet med DVT er at fikse designet (dvs.dimensioner, vægt, materialer, finish, bevægelige mekaniske dele) og rationalisere det endelige produkts funktioner.

  1. på dette tidspunkt bør du omhyggeligt revidere og overveje funktioner vs produktkvalitet/finish vs produktion og Stykliste omkostninger vs produktionsvolumen.
  2. Udfyld de nødvendige certificeringer;
  3. udvikle og færdiggøre boksning og emballage
  4. begynd at anmode om tilbudsanmodninger fra masseproducenter og udtænke planer for logistik.

DVT prototype mængder: typisk 20-200 enheder, afhængigt af design kompleksitet og Stykliste omkostninger. Prototyperne vil blive brugt af forskellige årsager: certificeringslaboratorietest, “betatest” med tidlige kunder/testere.

teknologier: 3D-trykte + gelbelagte kabinetter med finishen” fra fabrikken”, hurtigt skårne/fræsede dele; industrielt udstyr (f. eks. sprøjtestøbning) og 1. generations værktøj (f.eks. “hurtige forme”).

udgange/ leverancer: en funktionel prototyper klar til masseproduktion med BOM og en designdokumentationspakke. Boksning og emballage design afsluttet. Anslå masseproduktionsudbytter

begrænsninger: DVT-prototyperne og dokumentationen er næsten endelige og kan ændres lidt yderligere under udvikling. Nogle mekaniske dele og elektroniske komponenter er muligvis ikke endelige af økonomiske årsager (f.eks.

Kickstarter eller IndieGoGo, risikerer du ikke dit omdømme ved at vise POC eller early EVT prototypen til backers. EVT-fasen kan være lang og kræver meget R&D. Så det er vigtigt, at du præsenterer din MVP / DVT prototype, der er konstrueret og testet med brugerne. Med vellykket finansiering kan du finansiere dine endelige designjusteringer og nemt og hurtigt komme ind i Pvt-og pilotproduktionen

POC og EVT
et hurtigt eksempel på prototype og værktøj i aluminium. Sådanne “hurtige forme” kan virkelig gavne designvalideringstestene i projekter, hvor 3D-udskrivning og siliciumforme ikke leverer krævede tolerancer eller den finish, der kræves for at muliggøre tilstrækkelig system/produktvalidering.

Pvt eller produktion validering test.

er det sidste skridt, før officielt begynder at masseproduktion. Normalt leveres 5-10% af produktionskørslen i PVT med det formål at stabilisere kvaliteten af det fremstillbare produkt.

selvom PVT ikke er den dyreste fase, kan resultaterne have en afgørende indflydelse på kvaliteten og omkostningerne ved volumenproduktion. Kun mindre ændringer er tilladt på PVT. enhver væsentlig ændring i design sparker projektet tilbage til DVT.

prototyper frigivet i denne fase kaldes også “Betas” og prøver erhvervet fra masseproducenten kaldet “goldens prøver”.

DF gennemgår nogle korrektioner, der resulterer i udvikling af skimmel og værktøj. Testbænke til PCBA-test er designet. Alle komponenter, materialer, emballage og logistik er planlagt på dette stadium.

Pvt mål:

  1. kontroller masseproduktionsudbyttet;
  2. færdiggør DF ved hjælp af CM, der sigter mod at minimere affald og gøre samlingen mere effektiv;
  3. lav den første pilotproduktionskørsel og sørg for, at produktkvaliteten overholder dine forventninger;
  4. frasortere de sidste designfejl under pilotproduktionskørslen;

Pvt prototypemængder varierer typisk mellem 50 og 500 for at verificere masseproduktionsudbytter og levere produktprøver.

teknologier: industrielle teknologier kun egnet til volumenproduktion;

output / leverancer: slutprodukt produceret i en begrænset mængde ved hjælp af værktøjerne til masseproduktion. Elektroniske layouts og komponenter revideres ved hjælp af PCB stencils til lodning komponenter. Mekanisk DFM færdiggøres, og plastdele fremstilles ved hjælp af 2.generations forme.

varighed: 3-6 måneder generelt.

begrænsninger: den tid, der kræves til at designe og producere brugerdefinerede værktøjer, er generelt lang.

EVT PVT PVT
et godt eksempel på EVT – DVT – PVT kabinet design livscyklus. Et billede taget fra denne casestudie https://encata.net/industries-case/ip-66-enclosure

masseproduktion (MP)

eller MP1 for første bind køre på Produktions – /samlebånd. Det betyder, at du har afgivet din indkøbsordre (PO) og aftalt produktionsmængderne med CM

MP1 startes typisk fra 1000-2000 enheder, der gennemgår kvalitets-og funktionalitetstest. Dette sikres ved hjælp af kvalitetskontrolforanstaltninger (kvalitetskontrol) og kvalitetssikringsforanstaltninger (kvalitetssikring).

poc evt dvt pvt
udstyr IOT PCB design POC – EVT – DVT – Pvt – EnCata

nu står du tilbage med de “enkle ting”, som er salg, kundesupport og service, der beskæftiger sig med produktretur og mangler og tænker på den næste produktversion.

og glem ikke slutningen af livscyklus (EOL), som indebærer at følge forskellige bortskaffelsesprocedurer og affaldshåndteringsprotokoller, mens du tænker på at erstatte dit gamle produkt med en ny SKU!