Maskinvare er vanskelig…men ikke umulig.

utviklingsprosessen for maskinvare og IoT-produkter er lang og kostbar, og har utfordringer og fallgruver for neophytes og de som undervurderer tilhørende risikoer og prosjektoppsett. I denne artikkelen bryter vi ned hjelp til å knekke produktdesign og ingeniørutvikling i faser og milepæler som ethvert profesjonelt designhus eller nytt produktutviklingsfirma eller ingeniører bruker.

I et nøtteskall er den nye produktutviklingens livssyklus delt inn i 3 hovedfaser:

  1. Ide, Produktdefinisjon, Gjennomførbarhet, Konseptualisering
  2. Utvikling Og Prototyping
  3. Volumproduksjon

Det er en hel rekke akronymer som står for ulike typer maskinvareprototyper mellom Konsept Og Masseproduksjon (MP). I utviklings-og Prototypingsfasen er det forskjellige prototyper som blir laget, og de tjener alle svært forskjellige formål.

Livssyklus For Produktutvikling

Enten du bygger en smart iot høyttaler, en robot, en elektrisk sykkel eller en forbruker kjøkken apparatet enhet, du er nødt til å gå videre via disse fasene og oppnå poc – EVT – DVT-PVT milepæler i venture, ellers lære hjørnesteinene i designprosessen vil koste deg mye mer tid og penger, og vil overshoot estimert budsjett. Nedenfor er en ‘hvordan’ plan som gjelder for alle produktutvikling og produksjon prosjekt.

Demonstranter og Mockups.

mens den første fasen av konseptutvikling og produktdefinisjon er svært viktig, er den ikke mye avhengig av engineering. På dette første stadiet er det svært gunstig å kanalisere forbruker-sentrisk tenkning så tidlig som mulig å lage ulike like demonstranter og mock-ups laget av tilgjengelige materialer som papir, leire, plastin, tre ved hjelp av lim og skrapbånd. Industridesignere kan øve sin kreativitet og levere ulike skisser og gjengivelser som er langt fra det endelige prototypeutseendet, men dette er alt for å hjelpe til med å tenke og ramme kommende designutvikling.

Demonstranter andMockups
Enda en gjengivelse av et forbrukerprodukt som må utvikles gjennom ulike omfattende design-og utviklingsmilepæler

Bevis På Begreper (POCs).

Strengt tatt starter noen produktteknikk fra EN poc (proof-of-concept) prototype. FORMÅLET MED POC er å bevise det grunnleggende konseptet bak produktet til lavest mulig pris. DET er derfor POC prototyping har stor nytte av markedets tilgjengelige utviklingssett som Arduino Og Raspberry Pi eller maskinvare/programvareutviklingssett (HDK/SDK). I dype / harde tekniske prosjekter som er fokusert på kommersialisering av en vitenskapelig teknologi, brukes begrepet POT (proof-of-technology) vanligvis.

Proof Of Concepts
Hardware Development board (HDK) STM32 Nucleo-en åpen utviklingsplattform FRA ST microelectronics – ideell FOR POC prototyping og engineering validering tester (EVT )

MAN bør skille MELLOM POC og mvp (minimum viable product) som ofte er forvirret i maskinvareutvikling. POC-funksjonalitet er begrenset og er IKKE identisk med sluttproduktet, mens hardware MVP er en prototype som kan presenteres/selges til ekte kunder for å samle verdifull produkttilbakemelding.

Utvikling og Prototyping.

EVT-DVT-PVT akronymer står for de ulike stadiene av produktteknikk og industrialisering. Disse fasene av prototypeutvikling eksisterer for å minimere risiko, feil, feil, feil og designfeil før de går inn i masseproduksjon. Det er ekstremt viktig å identifisere og takle disse risikoene i prosjekteringsfasen, ellers vil produksjon og salg av 1000s defekte produkter koste deg mye mer i penger og omdømme.

tabellen nedenfor kombinerer de vanligste terminologiene som brukes for produktutviklingens livssyklus:

Teknisk Terminologi Vanlig Terminologi som brukes til prototyping terminologi For Teknologiberedskapsnivå (TRL) Forklaring
Konseptutvikling: Ide, Produktdefinisjon, Gjennomførbarhet, Konseptualisering Konseptuelle mock-ups (look-alike prototyper) TRL-1 Ide
TRL-2 Teknologi finnes på en labbenk og/eller godt beskrevet Konsept utviklet
PROOF-Of-Concept prototype Proof-Of-Concept Prototype TRL-3 Første POC eller POT (Proof Of Technology prototype)
TRL-4 validert POC / POT
Evt Engineering Valideringstesting Arbeidslignende prototyper TRL-5 Prototyper testet og validert i utviklingsmiljø
Arbeid-lignende + look-alike Tekniske prototyper. Tidlig Alfa TRL-6 Prototype nær endelig utseende. Guidede tester med brukere
DVT MVP: Fungerende + look-alike prototype klar (sent alfa prototyper) TRL-7 MVP for uovervåket brukertester
PVT Produksjon Validering Testing Beta prototype Eller Beta Mvp kan produseres i grupper TRL-8 Beta prototyper produsert i grupper. Fortsatt dyrt per enhet produksjonskostnad
MP1 Volumproduksjon TRL-9 Målrettet enhet produksjonskostnad. Salg

EVT-fasen (engineering validation testing)

lykkes med DEN første poc-prototypen. EVT-fasen tar opp en serie (eller til og med en liten batch) prototyper av ulike moduler (eller delsystemer). EVT handler om å utvikle arbeidslignende og (noen ganger) arbeidslignende + look-alike prototyper for å validere, teste og forfine kjernefunksjonaliteten til produktet. Disse prototypene kan være alt mellom en breadboard elektronikk prototype, PCB (A) og funksjonell prototype MED EN 3D trykt kabinett. EVT er iboende iterativ og flere iterasjoner kan gjøres før du eliminerer designfeil gjennom funksjonell testing og analyse.

EVT
slik ser typiske TIDLIGE EVT-prototyper ut: EN 3d-trykt støtte og buntede ledninger

MÅLET MED EVT er å kombinere look-alike og arbeidslignende delsystem prototyper laget av tiltenkte komponenter for å møte de funksjonelle kravene i formfaktoren i henhold TIL prd (product requirements Document).

EVT prototype mengder: 3-50 enheter, avhengig av design kompleksitet og BOM kostnad. I gjennomsnitt kreves 5-12 prototyper for å fullføre EVT.

Teknologier: 3d-utskrift, laserskårne / fresede Pcb, mykt verktøy( silisiumformer), profesjonelle maskinvareutviklingssett (HDK), raskt kuttede/fresede deler;

Utganger / Leveranser: fullt funksjonell prototype med nøkkelkomponenter som fungerer som beregnet.

Begrensninger: Prototyper levert GJENNOM EVT-fasen kan se litt stygg, rå og ha mangel på vakker kosmetisk finish. EVT prototypen kan også gå glipp av noen ikke-viktige mekaniske funksjoner som håndtak, kurver i kabinett, maling, etc.

Først etter å ha fullført EVT fase en virkelig presser på med industriell design for å utvikle produktet endelige utseende. Enhver industriell design (enten gjort i gjengivelser, skisser eller I CAD) før det stadiet er ikke relevant for de faktiske størrelser, vekt og modularrangementer. De sene alpha» work-like + look-alike » prototyper har til hensikt å realisere det virkelige utseendet til industriell design.

DVT-fasen (Design Validation Testing)

tjener behovet for å validere det utviklede produktets design og begynne å implementere DFM (design for manufacturability) sammen med andre df-X-regler. ETTER å ha fullført EVT prototyping, bør man låse på for å levere design av prototyper og kabinetter som ser ut som sluttproduktet. For eksempel, hvis du bygger en all-weather utendørs meteo-stasjon, BØR DVT-prototypen være vanntett på dette stadiet.

Det er den siste fasen før salget påbegynnes, og man må sørge for at designet er i samsvar med de ulike standardene OG sertifiseringskravene for målrettede markeder: CE, EC, FCC,UL, RoHS, etc. Og her igjen er det viktig at produktet overholder den elektriske strømkilden før du fullfører designen og søker om sertifisering (som du bedre tenker fremover når du definerer produktet i EN PRD).

DET kan være flere DVT-iterasjoner, og FORSKJELLIGE DVT-prototyper kan leveres. Disse spenner fra håndlagde dyre prototyper med fin finish til en liten batch produsert med «raske» og/eller konvensjonelle stålformer i sprøytestøpemaskinen.

dermed er de første resultatene AV DVT det vi vil referere til SOM MVP.

MÅLET MED DVT er å fikse design (dvs. dimensjoner, vekt, materialer, finish, bevegelige mekaniske deler) og rasjonalisere det endelige produktets funksjoner.

  1. på dette stadiet bør du nøye revidere og vurdere funksjoner vs produktkvalitet/finish vs produksjon og STYKKLISTEKOSTNAD vs produksjonsvolum.
  2. Fullfør de nødvendige sertifiseringene;
  3. Utvikle og ferdigstille boksing og emballasje
  4. Begynn å be Om Oppdrag fra masseprodusenter og utarbeide planer for logistikk.

DVT prototype mengder: vanligvis 20-200 enheter, avhengig av design kompleksitet og STYKKLISTEKOSTNAD. Prototypene vil bli brukt av ulike grunner: sertifisering lab tester, «beta tester» med tidlige kunder / testere.

Teknologier: 3d-printede + gelbelagte kapslinger med finish «fra fabrikken», raskt kuttede / fresede deler; industrielt utstyr (f. eks. sprøytestøping) og 1. generasjons verktøy (f. eks. «hurtigform»).

Utganger / Leveranser: en funksjonell prototyper klar for masseproduksjon med BOM og en designdokumentasjonspakke. Boksing og Emballasje design fullført. Estimat masseproduksjon gir

Begrensninger: DVT-prototyper og dokumentasjon er nesten endelige og kan endres litt videre i utviklingen. Noen mekaniske deler og elektroniske komponenter kan ikke være endelige på grunn av økonomiske årsaker(for EKSEMPEL ER DET billigere Å CNC-mølle noen metalliske deler i stedet for å bruke fargestøping).

hvis du planlegger en crowdfunding-kampanje som Kickstarter eller IndieGoGo, risikerer du ikke omdømmet ditt ved å vise poc eller tidlig EVT-prototype til backers. EVT-fasen kan være lang Og krever mye R& D. så det er viktig at du presenterer DIN mvp / DVT prototype som er utviklet og testet med brukere. Med vellykket crowdfunding kan du finansiere dine endelige designjusteringer og enkelt og raskt gå inn I PVT og pilotproduksjon

POC OG EVT
en rask aluminium mold prototype og verktøy eksempel. Slike «raske former» kan virkelig være til nytte for designvalideringstestene i prosjekter der 3D-utskrift og silisiumformer ikke leverer nødvendige toleranser eller finishen som kreves for å muliggjøre tilstrekkelig system/produktvalidering.

PVT Eller Produksjon Validering Testing.

er det siste trinnet før offisielt begynner å masseproduksjon. Vanligvis leveres 5-10% av produksjonen i PVT, med sikte på å stabilisere kvaliteten på det produserbare produktet.

SELV OM PVT ikke er den dyreste scenen, kan resultatene ha en avgjørende innvirkning på kvaliteten og kostnadene ved volumproduksjon. Bare mindre endringer er tillatt PÅ PVT. enhver vesentlig endring i design sparker prosjektet tilbake TIL DVT.

Prototyper utgitt i denne fasen kalles Også «Betas» og prøver kjøpt fra masseprodusenten referert til som «goldens-prøver».

DF-X gjennomgår noen korreksjoner som resulterer i mugg og verktøy utvikling. Testbenker FOR PCBA-tester er designet. Alle komponenter, materialer, emballasje og logistikk er planlagt på dette stadiet.

PVT-mål:

  1. Kontroller masseproduksjonsutbyttet;
  2. Fullfør DF-X ved HJELP AV CM som tar sikte på å minimere avfall og gjøre montering mer effektiv;
  3. Gjør den første pilotproduksjonsløpet og sørg for at produktkvaliteten overholder forventningene dine;
  4. Luke ut de siste designfeilene under pilotproduksjonsløpet;

PVT prototypemengder varierer vanligvis mellom 50 og 500 for å verifisere masseproduksjonsutbytter og gi produktprøver.

Teknologier: Industrielle teknologier som bare er egnet for volumproduksjon;

Utganger/ Leveranser: Sluttprodukt produsert i en begrenset mengde ved å bruke verktøyene for masseproduksjon. Elektroniske oppsett og komponenter er revisited VED HJELP AV PCB sjablonger for lodding komponenter. Mekanisk DFM er ferdigstilt og plastdeler er produsert ved hjelp av 2. generasjons former.

Varighet: 3-6 måneder generelt.

Begrensninger: tiden det tar å designe og produsere tilpassede verktøy er generelt lang.

EVT PVT PVT
et godt eksempel PÅ LIVSSYKLUSEN TIL EVT-DVT-PVT-kabinettet. Et bilde tatt fra denne casestudien https://encata.net/industries-case/ip-66-enclosure

Masseproduksjon (MP)

eller MP1 for det første volumet som kjøres på produksjons – / samlebåndene. Dette betyr at du har lagt inn innkjøpsordre (PO) og avtalt på produksjonsmengder MED CM

MP1 er vanligvis startet fra 1000-2000 enheter som gjennomgår kvalitet og funksjonalitet testing. Dette sikres gjennom qc (quality control) og QA (quality assurance) tiltak.

poc evt dvt pvt
maskinvare IOT PCB design POC – EVT – DVT – PVT – EnCata

nå sitter du igjen med de «enkle ting» som er salg, kundestøtte og service, arbeider med produktet avkastning og feil og tenker på neste produktversjon.

Og ikke glem om slutten av livssyklusen (EOL) som innebærer å følge ulike avhendingsprosedyrer og avfallshåndteringsprotokoller mens du tenker på å erstatte det gamle produktet med en ny SKU!