Hardware é difícil…mas não impossível.

o processo de desenvolvimento de hardware e produto IoT é longo e caro, possuindo desafios e armadilhas para os neófitos e aqueles que subestimam os riscos associados e encenação de projetos. Neste artigo, nós dividimos Ajuda para quebrar o design de produto e desenvolvimento de engenharia nas fases e marcos que qualquer casa de design profissional ou nova empresa de desenvolvimento de produto ou engenheiros usam.

Em resumo, o desenvolvimento de novos produtos, ciclo de vida é dividido em 3 fases principais:

  1. Idéia, Definição de Produto, de Viabilidade, de Conceituação
  2. Desenvolvimento e Prototipagem
  3. Volume de Produção

Há toda uma gama de siglas de pé para vários tipos de protótipos de hardware entre o Conceito e a Produção em Massa (MP). Na fase de desenvolvimento e prototipagem, há diferentes protótipos sendo feitos e todos eles servem propósitos muito diferentes.

Produto Ciclo de Vida de Desenvolvimento

Se você está construindo um smart IoT alto-falante, um robô, uma bicicleta elétrica ou um consumidor de utensílios de cozinha dispositivo, você terá que progredir através destas fases e conseguir POC – EVT – TVP – PVT marcos em seu empreendimento, caso contrário, a aprendizagem pilares do processo de projeto iria custar-lhe muito mais tempo e dinheiro e vai ultrapassar o orçamento estimado. Abaixo está um plano de “como” que é aplicável para qualquer projeto de desenvolvimento de produto e fabricação.

manifestantes e maquetes.

embora a primeira fase de desenvolvimento do conceito e definição do produto seja muito importante, não depende muito da engenharia. Nesta primeira fase, fazer vários manifestantes parecidos e maquetes feitos de materiais disponíveis, como papel, argila, plasticina, madeira com a ajuda de cola e fita adesiva é altamente benéfico para canalizar o pensamento centrado no consumidor O MAIS CEDO POSSÍVEL. Designers industriais podem praticar a sua criatividade e entregar vários esboços e renders que estão longe da aparência do protótipo final, mas isso é tudo para ajudar a pensar e enquadrar o desenvolvimento de design próximo.

Manifestantes andMockups
Ainda outra composição de um produto de consumo que tem para o progresso através de várias projeto extenso e marcos de desenvolvimento

a Prova de Conceitos (Poc).Em sentido estrito, qualquer Engenharia de produtos começa a partir de um protótipo do POC (proof-of-concept). O objetivo do COP é provar o conceito fundamental por trás do produto ao menor custo possível. É por isso que a prototipagem de POC se beneficia muito com kits de desenvolvimento disponíveis no mercado, como Arduino e Raspberry Pi ou kits de desenvolvimento de hardware/software (HDK/SDK). Em projetos de tecnologia profunda/hard que estão focados na comercialização de uma tecnologia científica, o termo POT (prova de tecnologia) é tipicamente usado.

Proof of Concepts
Hardware Development board (HDK) STM32 Nucleo-an open development platform from ST microelectronics-ideal for POC prototyping and engineering validation tests (EVT))

deve-se diferenciar POC e MVP (produto viável mínimo) que são muitas vezes confundidos no desenvolvimento de hardware. A funcionalidade do POC é limitada e não é idêntica ao produto final, enquanto o hardware MVP é um protótipo que pode ser apresentado/vendido a clientes reais para obter feedback valioso do produto.

desenvolvimento e prototipagem.

os acrónimos EVT – DVT – PVT representam as diferentes fases da engenharia e industrialização dos produtos. Estas fases de desenvolvimento de protótipos existem para minimizar riscos, defeitos, erros, erros e falhas de projeto antes de entrar na produção em massa. É extremamente importante identificar e lidar com esses riscos durante a fase de design de engenharia, caso contrário, produzir e vender 1000s de produtos defeituosos custaria muito mais em dinheiro e reputação.

A tabela abaixo combina mais comuns terminologias utilizadas para o desenvolvimento de produtos de ciclo de vida:

Protótipos testados e validados em ambiente de desenvolvimento

Engenharia Terminologia Terminologia Comum utilizada para prototipagem Nível de Prontidão de Tecnologia (TRL) terminologia Explicação
desenvolvimento do Conceito: Idéia, Definição de Produto, de Viabilidade, de Conceituação Conceitual, de mock-ups (sósia de protótipos) TRL-1 Ideia
TRL-2 Tecnologia existe em uma bancada de laboratório e/ou bem descrito Conceito desenvolvido
POC-Prova de Conceito protótipo Prova-de-Conceito Protótipo TRL-3 Primeiro POC ou POT (Proof of Technology protótipo)
TRL-4 validado POC/POT
EVT Engenharia de Testes de Validação Trabalho-como protótipos
protótipos de Engenharia parecidos com o trabalho. Prototype close to final look. Ensaios guiados com utilizadores
TVP MVP: Trabalho-como + sósia protótipo pronto (final do alfa de protótipos) TRL-7 MVP autônoma usuário testes
PVT Produção de Testes de Validação protótipo Beta ou Beta MVP Pode ser produzido em lotes TRL-8 Beta protótipos produzidos em lotes. Ainda caro por Custo Unitário de produção
MP1 volume de produção TRL-9 custo de produção unitário visado. Vendas

a fase EVT (engineering validation testing)

sucede ao primeiro protótipo do POC. A fase EVT absorve uma série (ou mesmo um pequeno lote) de protótipos de vários módulos (ou subsistemas). EVT é tudo sobre o desenvolvimento de protótipos semelhantes ao trabalho e (às vezes) semelhantes ao trabalho + semelhantes para validar, testar e aperfeiçoar a funcionalidade principal do produto. Estes protótipos podem ser qualquer coisa entre um protótipo de panela eletrônica, PCB (a) e protótipo funcional com um recinto impresso 3D. EVT é intrinsecamente iterativa e várias iterações podem ser feitas antes de você eliminar falhas de design através de testes funcionais e análise.

EVT
Esta é a forma como típicas de início de EVT protótipos aparência: um impressos em 3D de suporte e pacotes de fios

O objetivo da EVT é combinar sósia e trabalho-como subsistema de protótipos de componentes para atender os requisitos funcionais do fator de forma, por sua PRD (produto Documento de requisitos).

quantidades de protótipos EVT: 3-50 unidades, dependendo da complexidade do projeto e do custo do BOM. Em média, 5-12 protótipos são necessários para completar o EVT.

Technologies: 3D printing, laser cut / moed PCBs, soft tooling (Silicon molds), professional hardware development kits (HDK), Rapid cut/moed parts;

Outputs / Deliverables: fully-functional prototype with key components performing as intended.

limitações: os protótipos entregues durante toda a fase EVT podem parecer um pouco feios, crus e têm uma falta de belo acabamento cosmético. O protótipo EVT também pode perder algumas características mecânicas Não-chave, tais como Pegas, curvas no recinto, pintura, etc.

somente depois de completar a fase do EVT um realmente empurra com o design industrial para desenvolver a aparência final do produto. Qualquer desenho industrial (seja feito em renders, esboços ou CAD) antes dessa fase não é relevante para os tamanhos reais, peso e arranjos de módulos. Os protótipos alpha “work-like + sósia” tardio pretendem realizar o visual real do design industrial.

a fase DVT (Design Validation Testing)

serve para validar o design do produto desenvolvido e começar a implementar DFM (design for manufacturability), juntamente com outras regras DF-X. Depois de completar a prototipagem EVT, deve-se bloquear para entregar o projeto dos protótipos e compartimentos que se parecem com o produto final. Por exemplo, se você está construindo uma estação meteo ao ar livre de todas as condições meteorológicas, o protótipo DVT deve ser à prova de água nesta fase.

é a última fase antes de iniciar as vendas e é necessário certificar-se de que o projeto está em conformidade com as várias normas e requisitos de certificação para mercados específicos: CE, CE, FCC, UL, RoHS, etc. E aqui novamente, é importante que seu produto cumpra com a fonte de corrente elétrica antes de finalizar o projeto e se candidatar à certificação (que você melhor pensar no futuro ao definir seu produto em um PRD).

pode haver várias iterações DVT, e diferentes protótipos DVT podem ser entregues. Estes vão desde protótipos caros feitos à mão com um acabamento fino até um pequeno lote produzido com moldes de aço “rápidos” e/ou convencionais na máquina de moldagem por injeção.

assim, os resultados iniciais do DVT é o que nós referiríamos como MVP.

o objectivo do DVT é fixar o design (ou seja, Dimensões, Peso, materiais, acabamento, peças mecânicas móveis) e racionalizar as características do produto final.

  1. nesta fase, deve rever cuidadosamente e considerar as características vs qualidade/acabamento do produto vs produção e BOM custo vs volume de produção.
  2. completar as certificações necessárias;
  3. desenvolver e finalizar boxe e embalagem
  4. começar a solicitar RFQs de produtores em massa e elaborar planos para logística.

quantidades de protótipos DVT: tipicamente 20-200 unidades, dependendo da complexidade do projeto e do custo de BOM. Os protótipos serão utilizados por várias razões: testes de laboratório de certificação, “testes beta” com os primeiros clientes/Testadores.

Technologies: 3D printed + gel-coated cablings with the finish “as from the factory”, rapidly cut/mounded parts; industrial equipment (e.g. moldagem por injecção) e ferramentas de primeira geração (por exemplo, “moldes rápidos”).

Outputs/ Deliverables: um protótipos funcionais prontos para produção em massa com o BOM e um pacote de documentação de projecto. Boxing e empacotamento concluídos. Estimativa de produção em massa produz

limitações: os protótipos e a documentação DVT são quase finais e podem ser ligeiramente alterados mais em desenvolvimento. Algumas partes mecânicas e componentes electrónicos podem não ser finais devido a razões económicas (por exemplo, é mais barato para a fábrica de CNC algumas partes metálicas em vez de utilizar a fundição de corantes).

se você planeja qualquer campanha de crowdfunding, como Kickstarter ou IndieGoGo, não arrisque a sua reputação mostrando o POC ou o protótipo EVT precoce para os financiadores. A fase EVT pode ser longa e exigir um monte de R&D. Por isso é importante que você apresente o seu protótipo MVP / DVT que foi projetado e testado com os usuários. Com sucesso crowdfunding, você pode financiar seus ajustes finais de design e entrar fácil e rapidamente na produção PVT e piloto

POC e EVT
um protótipo de Molde e ferramentas de alumínio rápido. Esses “moldes rápidos” podem realmente beneficiar os testes de validação do projeto em projetos em que os moldes de Impressão 3D e silício não fornecem as tolerâncias necessárias ou o acabamento necessário para permitir a validação adequada do sistema/Produto.

ensaio de validação do PVT ou da produção.

é o último passo antes de iniciar oficialmente a produção em massa. Normalmente, 5-10% da produção é fornecida no PVT, com o objetivo de estabilizar a qualidade do produto manufacturável.

embora o PVT não seja o estágio mais caro, os resultados podem ter um impacto crucial na qualidade e no custo de produção de volume. Só são permitidas pequenas alterações no PVT. qualquer alteração significativa no design devolve o projecto ao DVT. Protótipos liberados nesta fase também são chamados de” Betas “e amostras adquiridas do produtor em massa referidas como”amostras goldens”.

a DF-X sofre algumas correções que resultam no desenvolvimento de moldes e ferramentas. Os bancos de teste para testes de PCBA são projetados. Todos os componentes, materiais, embalagens e logística estão planejados nesta fase.

PVT objectivos:

  1. Verifique produção em massa de rendimentos;
  2. Finalizar DF-X, com a ajuda de CM com o objetivo de minimizar o desperdício e fazer montagem mais eficiente;
  3. Tornar-se o primeiro piloto de produção de execução e garantir a qualidade do produto adere às suas expectativas;
  4. remover ervas Daninhas para fora a última falhas de projeto durante o projeto piloto de produção de execução;

as quantidades de protótipos de PVT variam tipicamente entre 50 e 500, a fim de verificar os rendimentos da produção em massa e fornecer amostras do produto.

tecnologias: tecnologias industriais adequadas apenas para a produção em volume;

produtos / prestações: produto Final produzido em quantidade limitada utilizando as ferramentas para a produção em massa. Os layouts e componentes electrónicos são revisitados utilizando stencils de PCB para componentes de soldadura. A DFM mecânica é finalizada e as peças de plástico são fabricadas utilizando Moldes De segunda geração.

duração: 3-6 meses em geral.

limitações: o tempo necessário para projetar e produzir ferramentas personalizadas é geralmente longo.

EVT PVT
um bom exemplo do ciclo de vida de Projecto do recinto EVT – DVT – PVT. Uma foto tirada deste estudo de caso https://encata.net/industries-case/ip-66-enclosure

produção em massa (MP)

ou MP1 para a primeira operação de volume nas linhas de fabrico/montagem. Isto significa que você colocou a sua ordem de compra (PO) e concordou com as quantidades de produção com o CM

MP1 é tipicamente iniciado a partir de 1000-2000 unidades que passam por testes de qualidade e funcionalidade. Tal é assegurado através de medidas de CQ (controlo da qualidade) e de CQ (Garantia da qualidade).

poc evt tvp tvp
hardware IOT design de PCB PCO – EVT – TVP – PVT – EnCata

Agora você fica com as “coisas simples” que são vendas, suporte ao cliente e serviço, lidar com devoluções e defeitos, e pensando sobre a próxima versão do produto.

e não se esqueça do fim do ciclo de vida (EOL), que implica seguir vários procedimentos de eliminação e protocolos de gestão de resíduos, enquanto pensa em substituir o seu antigo produto por um novo SKU!