Naše zkušenosti s životním cyklem hardwarových produktů

Koncept

• Blokové schéma  
• Výběr komponent  
• Studie proveditelnosti 

Cílem je získat důvěru, že další investice povedou k vytvoření produktu, který bude možné prodávat.

Fáze konceptu je často nejdůležitější a nejzanedbávanější fází návrhu výrobku. Chce to zkušenosti, abyste se drželi zpátky a neskočili rovnou do kódování nebo návrhu schémat.  

V této fázi se pouštíme do podrobné diskuse se zákazníky a zpracováváme podrobnou analýzu požadavků. Zapojí se několik týmů a sdílí své názory na specifikaci. Výstupy fáze konceptu závisí na vstupech. Pokud je vstupem pouze ubrouskový výkres, Consilia připraví specifikaci systému/produktu. V případě, že takový dokument již existuje, vytvoříme 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 provádíme studii proveditelnosti, v níž vyhodnocujeme technologii, testujeme parametry komponent, analyzujeme rozpočet na výkon/spojení nebo simulujeme klíčové bloky zamýšleného řešení. Cílem je získat jistotu, že další investice povedou k výrobku, který bude možné prodávat.

Návrh  

• Simulace
• Návrh obvodů  
• Zachycení schématu  
• Rozložení PCB  
• 3D model  
• Zadávání zakázek na komponenty
• Prototyp PCB
• Osazení prototypu PCB  
• Osazení desek plošných spojů  
• Design hardwarové krabice 

Připravené výrobní údaje jsou zásadním milníkem projektu. Je úkolem této fáze. 

Fáze návrhu je druhou nejvíce analytickou fází vývoje produktu. Vyznačuje se intenzivní spoluprací všech týmů.  

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

Současně jsou periferie posouzeny z hlediska SW a zkontrolováno, zda stávající podpora ovladačů a celková architektura splňují požadavky zákazníka, zejména projektový plán.  

Třetí přispívající částí je mechanický tým. Zohledňují se mechanická omezení, omezení umístění součástí a 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. Pravidelné, opakované schůzky se všemi zúčastněnými stranami posouvají projekt kupředu.  

Společnost Consilia se pyšní tím, že je vynikajícím spolupracovníkem a integrátorem. Jsme zvyklí spolupracovat s mnoha týmy v různých časových pásmech. Spolupráce se vzdálenými týmy byla naším denním chlebem po celá léta, než společnost zasáhly výluky. Na základě referencí našich zákazníků je práce s námi často plynulejší než s kolegy sedícími ve vedlejší kóji.  

Výstupem fáze návrhu je dodání výrobních dat. Jedná se o nejčastější milník v plánu projektu. Společnost Consilia přistupuje ke svým zákazníkům jako k vlastníkům projektu. Během předání dat dodáváme zdrojová data pro schémata a desky plošných spojů, výrobní data pro desky plošných spojů, data pro osazení desek plošných spojů a 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 balicího boxu

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

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 ohledech vrcholem vývoje produktů. V této fázi se měří prototyp. Je to vzrušující období, kdy se sejdou všechny týmy a krok za krokem vychovávají svůj prototyp. SW a HW týmy kontrolují funkční bloky. A HW a mechanický tým kontrolují uložení výrobku ve skříni. Naměřené parametry se porovnávají se simulací a specifikacemi výrobku. Výstupem je podrobná Testovací a ověřovací zpráva, kde jsou zdokumentována všechna měření a zákazník snadno zjistí, s jakou rezervou jsme splnili specifikaci výrobku.   

Společnost Consilia nevlastní zařízení na výrobu prototypů. Využíváme naši rozsáhlou síť výrobců desek plošných spojů a montážních firem, které mohou vyrobit od jednotek až po stovky prototypů. Naším cílem je mít vždy jen jeden spin. Zkušenosti však ukazují, že mnohokrát je zapotřebí druhé točení. První točení prototypů se obvykle vyrábí v jednotkách kusů. Druhé točení, kdy se získá důvěra a odstraní se chyby z prvního točení, se vyrábí v desítkách až stovkách prototypů.

Výroba

• Od návrhu k výrobě
• Návrh podle testovatelnosti
• Optimalizace nákladů na kusovník
• Výroba desek plošných spojů
• Osazení desek plošných spojů 
• Dokumentace
• Zkoušečky na výrobní lince

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

Před zveřejněním dat provedeme u každé desky analýzu DFM (Design for Manufacturing). Analýzu provádí výrobce desek plošných spojů na základě dat z desek plošných spojů. Před výrobou také sdílíme data s cílovou montážní firmou, abychom se ujistili, že její montážní stroje jsou pro desku dobře uzpůsobeny, a v případě potřeby desky upravíme tak, abychom se vyhnuli případnému riziku špatné montáže. U desek s vysokou spolehlivostí, kde zákazník předem ví, jaké testy se plánují na cílové desce provádět, se podílíme na DFT, Design for Testability, a analýze. Cílem této analýzy je zajistit, aby konstrukční tým učinil veškerá opatření, aby byla celá deska testovatelná pomocí testerů ICT (In-Circuit Test) nebo funkčních testerů.

Consilia je designérský dům. Naším výstupem je funkční prototyp s běžícím firmwarem a v případě potřeby i řídicí aplikace. Zákazník vlastní kompletní výrobní dokumentaci a duševní vlastnictví firmwaru/softwaru. A přestože nemáme žádné výrobní zařízení, máme bohaté zkušenosti s uváděním výrobků na trh. Naši inženýři jsou často přítomni při výrobě prvních produktů, které sjíždějí z montážní linky, a pomáhají vyladit proces.

Nedílnou součástí výrobního procesu je testování. Výrobní místo pokrývá základní testery obvodů a létající sondy; přesto je u funkčních testerů nutná hluboká znalost výrobků. Vývojový tým výrobku je často nejlepším týmem pro návrh testeru pro výrobní linku a společnost Consilia se tohoto procesu aktivně účastní. Běžnou součástí dodávek výrobků je popis testů. Zde však nekončíme. Vlastníme podíl v továrně na vývoj testerů a můžeme navrhnout a dodat testery výrobní linky pro naše výrobky nebo výrobky třetích stran.

Doživotní podpora

• Zmírnění vyřazení z provozu a zastarávání  
• Podpora údržby a výměny kusovníků  

Přestože děláme vše pro prodloužení životnosti výrobku, přijde čas, kdy je třeba některé komponenty vyměnit. 

Společnost Consilia cítí odpovědnost za vyvinuté produkty.Během návrhu se snažíme vybírat komponenty s dlouhou předpokládanou životností, u kterých je potvrzeno, že budou na trhu dostupné po celou dobu plánované životnosti produktu. Pravidelně aktualizujeme naši databázi konstrukčních komponent s příznaky, které označují zastaralé komponenty. Přes veškerou naši snahu se občas stane, že některé komponenty zastarají. Především v důsledku přírodních katastrof, které postihnou výrobce komponent. V takových případech buď doporučujeme náhradu, nebo spolupracujeme s montážními závody a posuzujeme navrhované druhé zdroje.