Naše zkušenosti s životním cyklem hardwarových produktů

Koncept

• Blokové schéma
• Výběr komponent
• Studie proveditelnosti  

Cílem je získat důvěru, že další investice povedou k vytvoření prodejnému výrobku

Koncepční fáze je často nejdůležitější a přesto opomíjená fáze návrhu produktu. Vyžaduje to zkušenosti, udržet se a nevrhnout se rovnou do kódování nebo do návrhu schémat.

V této fázi se tedy pouštíme do podrobné diskuse se zákazníkem a zpracováváme podrobnou analýzu jeho požadavků. Práce se účastní několik našich týmů, které si navzájem sdílí názory na definici specifikace. Výstupy fáze konceptu závisí na vstupech. Pokud je vstupem pouze hrubá skica, vypracujeme detailní specifikaci systému/produktu. Pokud již takový dokument zákazník má, navrhneme blokové schéma navrhovaného řešení a doporučíme cílovou technologii.

Někdy se zabýváme projekty, které jsou specifické nebo vyžadují použití experimentálních a/nebo špičkových technologií, u nichž jsou k dispozici pouze technické vzorky. V těchto případech provedeme studii proveditelnosti, v níž posuzujeme technologii, testujeme parametry komponent, analyzujeme rozpočet nebo simulujeme klíčové bloky zamýšleného řešení. Cílem je získat jistotu, že investice povedou k produktu, který je možné prodávat.

Návrh

• Simulace
• Návrh obvodu
• Tvorba schémat
• Rozložení PCB
• 3D model
• Nákup komponentů
• Prototyp PCB
• Osazení prototypu PCB
• Montáž PCB
• Návrh celkové podoby výrobku  

Příprava správných dat pro výrobu je zásadním milníkem projektu. To je úkolem této fáze.

Druhou nejanalytičtější fází vývoje produktu je fáze návrhu. Vyžaduje intenzivní spolupráci všech týmů.

V mnoha případech je hardwarový tým tím, kolem kterého se celý vývoj projektu točí. Část týmu úzce spolupracuje s návrhářem systému a diskutuje o výběru a propojení periferií a stavebních bloků.

Současně jsou periferie posouzeny ze softwarového hlediska a kontroluje se, zda stávající podpora ovladačů a celková architektura splňují požadavky zákazníka, zejména projektový plán.

Dále nám do procesu vstupuje spolupráce s týmem mechaniků. Zohledňují se mechanická omezení produktu, umístění všech jeho součástí a případná výrobní omezení. U některých výrobků je nejkritičtější částí návrhu odvod tepla. V těchto případech rozšiřujeme naše týmy o tepelné inženýry třetích stran a provádíme tepelné analýzy. V těchto případech rozšiřujeme naše týmy o tepelné inženýry třetích stran a provádíme tepelné analýzy. Pravidelné schůzky všech zúčastněných stran posouvají projekt kupředu.

Pyšníme se tím, že jsme skvělým integrátorem a dovedeme úzce spolupracovat. Jsme zvyklí spolupracovat s mnoha týmy v různých časových pásmech. Vzdálená spolupráce s týmy po celém světě byla naším denním chlebem již dlouhá léta před vlnou lockdownů, které nedávno zasáhly celou společnost. Podle ohlasů od našich zákazníků je práce s námi často plynulejší než s jejich kolegy sedícími ve vedlejší kóji.

Fáze návrhu končí dodáním výrobních dat. Toto je nejběžnější milník v rámci projektu. Consilia přistupuje ke svým zákazníkům jako k vlastníkům projektu. odáváme zdrojová data schémat a návrhů desek plošných spojů, data pro jejich výrobu, pro jejich osazení a celkový 3D model výrobku. V případě RF nebo vysoce výkonných výrobků dodáváme také specifikace frézování stínicích boxů a chladičů.

Testování a ověřování

• 3D prototyp
• Testování a ladění
• Ověřování
• Prototyp krabice

Právě teď se dozvíme, jak jsme si při plnění úkolu vedli.

Typickým obrazem hardwarového inženýra je muž středního věku v nažehleném bílém plášti, který zkoumá desku a pozoruje obrazovku draze vypadajícího měřicího zařízení.

Testování a ověřování jsou v mnoha aspektech vrcholem vývoje produktu. V této fázi se měří prototyp. Je to vzrušující období, kdy se sejdou všechny týmy a krok za krokem prototyp zkoumají. Softwarové a hardwarové týmy kontrolují funkční bloky. A hardwarový a mechanický tým kontrolují montáž produktu ve skříni. Naměřené parametry se porovnávají se simulacemi a technickými specifikacemi. Výstupem je podrobná testovací a ověřovací zpráva, kde jsou všechna měření zdokumentována a zákazník snadno posoudí, s jakou rezervou jsme specifikaci výrobku splnili.

Consilia nedisponuje zařízením na výrobu prototypů. Využíváme naši rozsáhlou síť výrobců desek plošných spojů a montážních domů, které mohou vyrábět od jednotek až po stovky prototypů. Naším cílem je mít správně fungující prototyp hned napoprvé. Zkušenosti však ukazují, že je často zapotřebí druhé verze prototypu. První várka prototypů se obvykle vyrábí v jednotkách kusů. Ve druhém kole, kdy odstraníme chyby z první várky a nabudeme větší důvěry, vyrábíme zpravidla desítky až stovky prototypů.

Výroba

• Od návrhu k výrobě
• Návrh až po testovatelnost
• Optimalizace nákladů na kusovník
• Výroba PCB
• Osazení PCB
• Dokumentace
• Testery výrobní linky

Prvním krokem ke spolehlivé výrobě s vysokým výnosem jsou přesná data.

Před odesláním dat do výroby necháme zpracovat pro každou desku analýzu DFM (Design for Manufacturing). Analýzu provádí výrobce na základě námi dodaných dat.

Před spuštěním výroby také ověřujeme data u koncové montážní firmy, abychom se ujistili, že jejich montážní stroje pro ni budou správně nastaveny, a v případě potřeby desky ještě upravíme tak, abychom minimalizovali riziko chyb při montáži. U desek s vysokou spolehlivostí,

kde zákazník předem ví, jaké testy na ní plánuje na provádět, se podílíme na DFT (Design for Testability) a analýze. Cílem této analýzy je učinit veškerá opatření, aby byla celá deska testovatelná pomocí testerů ICT (In-Circuit Test) nebo funkčních testerů.

Jsme návrhářská firma. Naším výstupem je funkční prototyp s běžícím firmwarem, případně i s řídicí aplikací. Zákazník vlastní kompletní výrobní dokumentaci a veškeré duševní vlastnictví k firmwaru/softwaru. A přestože žádné výrobní zařízení nevlastníme, máme s uváděním výrobků na trh bohaté zkušenosti. Naši inženýři jsou často přítomni při výrobě prvních produktů, které sjíždějí z montážní linky a také pomáhají celý výrobní proces doladit.

Nedílnou součástí výrobního procesu je testování. Výrobní místo zajišťuje základní funkční testery obvodů a sondy; přesto je při jejich použití nutná detailní znalost daného výrobku. Tým, který výrobek vyvíjel, je také nejlepším týmem pro návrh testerů pro výrobní linku. Společnost Consilia se tohoto procesu tedy také aktivně účastní. Specifikace testů je běžnou součástí výrobních dat k produktu. My zde však nekončíme. Vlastníme podíl v továrně na vývoj testerů a jsme tak schopni navrhnout a dodat výrobní testery jak pro naše vlastní produkty, tak pro výrobky třetích stran.

Celoživotní podpora

• EOL a zmírnění zastarávání
• Podpora údržby a výměny kusovníku

Navzdory všemu, co děláme pro prodloužení životnosti produktu, přijde čas, kdy je třeba některé komponenty vyměnit.

Za námi vyvinuté produkty cítíme zodpovědnost. Už během návrhu se snažíme volit komponenty s dlouhou předpokládanou životností, u kterých máme jistotu, že budou na trhu dostupné po celou dobu plánované životnosti produktu. Pravidelně aktualizujeme naši databázi konstrukčních komponent a zastaralé součástky evidujeme. Přes veškerou naši snahu se nicméně občas stane, že nějaký komponent zastará předčasně. Například v důsledku přírodní katastrofy, která jeho výrobce postihne. V těchto případech buď přímo doporučíme vhodnou náhradu, nebo spolupracujeme s montážním závodem a hledáme jinou vhodnou alternativu.