14 марта 2013 в 16:15

Как создать новый продукт для рынка электроники. Часть 2


Продолжаю делиться опытом разработки коммерческих продуктов в сфере электроники и объяснять, почему внутри ваших любимых электронных гаджетов скрыты человеко-десятилетия труда инженеров, программистов, дизайнеров, менеджеров и других специалистов.

В первой части мы убедились, что планирование и разработка концепции нового устройства требует чертовски много времени, посмотрели на подводные камни на этапе разработки софта и железа. А сейчас предлагаю сфокусироваться на производственных аспектах — тестировании, изготовлении опытных образцов, серийном производстве, поставке и послепродажной поддержке.


Опытные образцы и испытания


Очевидно, что цель проведения всех видов тестирования — это снижение риска неприятных неожиданностей на следующих этапах.

Итак, у нас завершился этап разработки, и мы имеем готовые опытные образцы. Что же это такое и для чего нужно? Опытный образец (или прототип) — это устройство, которое было собранно с применением технологий прототипирования согласно нашей конструкторской документации.

Чтобы убедиться в том, что опытные образцы соответствуют всем необходимым требованиям, мы проводим самые разные испытания, их никогда не бывает мало, они зависят от компании и продукта. Основные тесты включают в себя предсертификационные испытания, функциональное тестирование, ЭМС, электробезопасность, климатику и др. Если продукт работает в какой-то системе, проводятся испытания «в поле», обычно они дают намного больше ценных данных, чем синтетические тесты устройства. Можно до бесконечности тестировать роутер на синтетических тестах, но пока не включишь его в реальную сеть и не начать решать реальные задачи, нельзя понять, работает он нормально или нет.

В рамках одного проекта может быть сделано огромное количество опытных образцов — для выбора материалов корпуса и комплектующих. Есть вещи, которые нельзя cмоделировать даже в самых современных САПРах: тактильные ощущения, насколько устройство приятно держать в руках, маркость пластика, его блеск, ощущение веса устройства. Только живое сравнение разных вариантов позволяет сделать оптимальный выбор.

В наших реалиях опытные образцы делаются на оборудовании для серийного производства, но по другим технологиям. Например, пластик не отливается, а фрезеруется или выращивается, поскольку создание литьевой пресс-формы — это длительный и затратный этап.

Главная цель всех испытаний — убедиться в том, что продукт готов и что именно его хотят покупатели. На этом завершается фаза разработки. Следующий шаг — постановка изделий на серийное производство.


Пример на фото: рабочие опытные образцы первого в России коммерческого plug-компьютера IP-Plug AK Systems, разработанного в компании Promwad. На основе созданного прототипа проходила проверка корпуса на собираемость, оценивались различные варианты размещения отверстий под интерфейсные разъемы и т.д.

Фаза постановки на производство


Теперь наша цель — создать технологию производства устройства в определенных тиражах с заданными сроками, себестоимостью и показателями качества.

Для начала нужно определиться с производственной площадкой. Как правило, крупные компании выбирают себе производственных партнеров заранее. Для стартапов выбор производства — отдельная история, зачастую именно на этой фазе они задумываются о процессе производства как таковом, не раньше. Поэтому можно увидеть множество прототипов, разработанных в различных небольших компаниях и при этом очень мало изделий, которые продаются сериями.

В электронике, как правило, устройства разрабатываются под конкретное производство, т.к. на нем завязаны технологические процессы, поставка компонентов, логистика, контракты и т.д. В противном случае на этапе постановки на производство нам предстоит определить техпроцессы, цепочку поставок, согласовать логистику, связать все это в ясный план.

Выбор производственной площадки — это как выбор невесты. Я несколько раз проводил эту процедуру в Юго-Восточной Азии и отсеивал неподходящих производителей в поисках «того самого», который и качество обеспечит, и приемлемые коммерческие условия.



Когда производство выбрано и все нюансы согласованы, начинается реальная работа. Одна из задач — создание оснастки.

Производство оснастки


Важная веха в постановке на производство — разработка и производство оснастки. Самая распространенная — пресс-форма для литья пластиковых деталей. Может производиться и любая другая оснастка, которая позволяет реализовать различные технологические операции: гибочная, штамповочная и т д.

В общем, оснастка — это важно, качество литьевой формы напрямую скажется на качестве отлитого пластика.

Еще один интересный момент — проверка качества оснастки. Один корпус можно рассмотреть, изнюхать, измерить и убедиться: это то, что нужно. А как же быть, если их производятся тысячи? Как правило, делается golden sample — тот самый Золотой Образец, с которым необходимо сравнивать все остальные образцы в случае сомнений. Этакий эталон килограмма в палате мер и весов.

Контроль качества на производстве


В процессе производства тестируется всё и на всех этапах, т.к. любой косяк может стоить много денег и лучше основательно подготовиться с проведением испытаний. Во всяком случае, так должно быть.

Что тестируется:
  • Каждый компонент у производителя компонентов. Когда эти компоненты прибывают на фабрику, они тестируются повторно непосредственно перед монтажом (выборочно или все подряд). Большинство производств тестирует всё подряд, чтобы обеспечить максимальное качество.
  • Печатная плата (и у производителя, и перед запайкой).
  • Оптический контроль качества монтажа.
  • Внутрисхемное тестирование уже собранной платы.
  • Функциональное тестирование. Для сложных устройств создаются стенды, способные быстро и качественно полностью протестировать функционал устройства и убедиться в том, что все работает.

И все равно после всех этих манипуляций средний показатель качества по индустрии — 0,5% процента брака. Для Китая приемлем 1%, т.е. каждое сотое устройство будет с косяком. Это довольно много для серии, поэтому хорошие компании устанавливают планку в 0,1% или еще ниже.

Как-то мы общались с представителем китайской торговой братии по поводу приобретения одного электронного компонента. На открытом рынке его цена была приблизительно 15 долларов за штуку, а этот парень предлагал за 2$. На вопрос «а почему собственно так дешево» он отвечал: «Потому что там ровно 30% брака». «Так уж ровно 30%? А если больше?» — спросили мы и в ответ получили заманчивое предложение: «Тогда я вам еще насыплю».

К слову контрафактные компоненты — это серьезная опасность для любого производства. Количество поддельных, не рабочих и бракованных компонентов на рынке Юго-Восточной Азии поражает воображение.



Выпуск установочной партии


Итак, у нас готова оснастка, мы привезли нужные компоненты, понимаем свой план тестирования и готовы стартовать производство.

Все начинается с маленькой серии, например, с 10 устройств. На них мы отлавливаем ошибки в технологических цепочках. Могут быть проблемы с компонентами, с тестами, с рабочими, с фазой луны. Все эти вещи необходимо отследить и сделать так, чтобы это не влияло на качество и работоспособность продукта. Часто вносятся необходимые поправки, чтобы все работало как часы.

После того как все проблемы устранены, выпускается чуть большая партия. Скажем, 100 штук.

Разные рынки накладывают разные требования к сертификации и проверке. Сертификацию часто делают на устройствах из первой партии, после чего появляется возможность легально ставить заветные CE, FCA, и так далее.


Пример на фото: тот же самый plug-компьютер (упомянут выше), но уже из установочной партии, которая прошла сертификацию CE (европейское соответствие). Корпус сделан уже на основе литьевой пресс-формы.

Фаза серийного производства и поставки


Серийное производство в управленческой теории — это хороший и понятный процесс: где-то есть «черная коробочка», в которую загружаешь кэш, а она выдает готовые изделия, которые можно грузить в корабли/самолеты и отправлять покупателям.

На практике производство — это каждодневное решение проблем, не только технологических. Например, компонент подорожал. Или приходит заявка на замену компонента без подвижек в сроках выпуска. Или, что хуже, в результате «оптимизации себестоимости» устройство перестало работать.

В итоге на фазу постановки и самого производства необходимо держать инженерный штат, который будет разбираться в проблемах, допиливать документацию и, конечно, допиливать ПО.

Но все проблемы решаемы, рано или поздно все начинает работать и после этого фокус перемещается на измерение качества готовой продукции.

Поддержка и обслуживание


Про это следует задуматься уже на этапе разработки продукта. Нужно ответить на вопросы: будет ли устройство обслуживаться вообще или после поломки оно должно отправиться в мусорное ведро? Кто его будет обслуживать? На территории каких стран/регионов будет обеспечиваться поддержка?

Крупные компании зачастую формируют собственные центры техподдержки близко к центрам продаж. Компании поменьше передают это на аутсорсинг.

Стоимость поддержки, как правило, изначально включена в стоимость товара. У компаний есть статистика по своему продукту, средние показатели по отрасли, а также собственные целевые показатели. Например, задана планка по затратам в 2$ на каждое устройство. И потом менеджеры ломают голову, как это организовать. Таким образом, поддержка — это чисто затратная часть, а, значит, ее качество мало у кого является хорошим.

Что осталось вне инженерного отдела?


Я уже упоминал в первой части статьи, что часть компонентов процесса разработки продукта остается за границами инженерного отдела:

  • Упаковка
  • Брэнд
  • Логистика
  • Производство

  • Каналы продаж
  • Сервисное обслуживание
  • Инфраструктура
  • Интеллектуальная собственность (патенты и т.д.)


Большинство этих вопросов находятся в компетенции продакт-менеджера, который, по сути, отвечает за то, чтобы продукт был успешен. Каким должен быть процесс планирования, как считать продукт «на коленке», как составлять требования и взаимодействовать с подрядчиками, чтобы получилось хорошо? Ответам на эти вопросы хотелось бы посвятить отдельный пост про продакт-менежмент в электронике. Традиционно, при наличии интереса со стороны читателей.

Вопросы, замечания и уточнения только приветствуются.

P.S. Ни один производственник после прочтения этой статьи не пострадал.
+26
14550
266
ashby 15,0

комментарии (35)

0
ideator, #
Белые буквы на светло-зелёном. Класс!
+1
ashby, #
fixed, спасибо
0
ideator, #
Красота. Это Вам спасибо.
+1
tant123, #
Подскажите, пожалуйста, стоимость такого чуда в розницу.
0
ashby, #
Если вы про плаг, то разные плаги стоят по-разному. В основном стоимость колеблется в районе $100-$150.
0
dzhe, #
Спасибо, очень интересная статья. Не слишком подробная (по собственному опыту сужу), но как вводная в тему — отлично написана. Хотя с некоторыми тезисами я бы поспорил (например, процент брака у китайцев).

По поводу вот этой цепочки:
Что тестируется:
Каждый компонент у производителя компонентов. Когда эти компоненты прибывают на фабрику, они тестируются повторно непосредственно перед монтажом (выборочно или все подряд). Большинство производств тестирует всё подряд, чтобы обеспечить максимальное качество.
Печатная плата (и у производителя, и перед запайкой).
Оптический контроль качества монтажа.
Внутрисхемное тестирование уже собранной платы.
Функциональное тестирование. Для сложных устройств создаются стенды, способные быстро и качественно полностью протестировать функционал устройства и убедиться в том, что все работает.

Иногда все проще. Для мелких (относительно) партий — скажем, до 10000 изделий — часто тупо выгоднее заложить определенный процент брака в себестоимость, делать все без входного контроля и отсеивать брак на выходе, просто выбрасывая в треш негодные платы (а то и изделия в сборе). Чистая экономика.
С другой стороны, не стоит так уж демонизировать разработку пресс-форм для литья пластика. Обычная цена несложной пресс-формы (если все детали корпуса из одного материала — часто достаточно именно одной) — в районе 3-6 тысяч долларов. При себестоимости готового изделия долларов в 20 хотя бы — уже относительно небольшая величина при партии от 1000 штук.
0
ashby, #
Да согласен. На самом деле цифры и коэффициенты могут меняться от ниши к нише. Мой опыт говорит о достаточно дорогих пресс-формах, тщательном техпроцессе и хорошем контроле качества. Конечно может быть и по-другому.
+1
dzhe, #
Обычно цена пресс-формы определяется возможным количеством оттисков с нее. Сложность детали довольно слабо влияет (там все-таки определяющими факторами являются возможности пластика, который льют — точность размеров, толщина стенок и т.п.). Вот если деталей много, и они из разного пластика — тогда да. Буквально только что был случай — людям зарядили за комплект пресс-форм (20+ деталей) 100К USD. Мы нашли вариант за 65К, но это ведь тоже дофига… От самого проекта зависит очень многое.

Да, сегменты разные. Для консьюмерской электроники на небольших тиражах входной контроль обычно неоправданно дорог. Для промышленной же или на миллионных тиражах — без него не обойтись.
0
ashby, #
И опять же согласен.

С консьюмерской на небольших тиражах конечно дорого, но отсутствие может стоить всего бизнеса.
0
mwizard, #
Очень интересная статья, надеюсь, вы продолжите этот цикл.

Единственное, я хотел уточнить — как все же быть с теми, у кого устройство представляет собой не ворох готовых деталей сторонних производителей, красиво смонтированный на подложку (извините за примитивную формулировку), а что-то, требующее ASIC-и собственного дизайна, например, или какие-нибудь кастомные микроэлектронномеханические системы (MEMS), которые нужно разработать по концептуальным схемам, изготовить, проверить?

Как вообще происходит согласование вопросов производства тех же ASIC-ов? Не думаю, что «To: contact@intel.com. Body: Hello, could you please manufacture few custom chips for us?», особенно, если речь идет о небольшой компании, которая до начала продаж устройства еще не может стать транснациональной, и не может просто пригласить Intel к разговору на равных.

Иными словами, Вы не могли бы уточнить, возможно, в следующей статье, как вообще происходит процесс создания устройства, являющегося принципиально новым в своей отрасли (пожалуйста, не шутите про большенос :), и какие проблемы, в том числе организационного и юридического плана лежат перед новоиспеченным изобретателем, желающим коммерционализировать свое изобретение — чтобы хотя бы знать, от чего отталкиваться? Спасибо.
0
BarsMonster, #
Насчет микросхем могу пояснить я.

Уникальные микросхемы на заказ — разрабатываются примерно как и софт на заказ. Пишите ТЗ, оплачиваете работу по договоренности, тестовые кристаллы, серийное производство — и получаете то, что заказали. Сроки ~ от 1.5 до 4 лет :-) Ну и деньги считают миллионами и десятками миллионов $.

С contact@intel.com вполне можно начать, и на правильно написанные письма отвечают в любой нормальной компании. Не отвечать на письма любят только российские микроэлектронные компании, а на западе такое бывает крайне редко.

Что делать изобретателю без денег — не подскажу, надеюсь другие подскажут.
0
mwizard, #
Я ценю Ваш, несомненно, немалый опыт в этой сфере, но аналогия с разработкой софта мне кажется все-таки немного неточной. Объясню почему — хороший специалист (или просто упорный человек) может быть one-man army — и архитектором, и разработчиком, и QA-щиком в одном лице, и даже немножечко шить, и, в принципе, если не обращать внимания на то, что этому специалисту на полный цикл разработки потребуется несколько больше времени, чем разношерстной команде на создание эквивалентного продукта, он все-таки может выпустить этот продукт самостоятельно.

С чипами, к сожалению, так не получится, пока кто-нибудь не сделает-таки OpenASIC :)

Собственно, я к чему веду — одиночный разработчик может создать синтезируемый VHDL для чипа, верифицировать схему еще до того, как чип будет произведен, и, наверное, даже сделать фотомаску в электронном виде, и отдать тому же Intel-у уже «все готовое» — только почему изготовление займет в этом случае минимум 1.5 года? Или, как мне только что подумалось, это просто настолько огромная очередь, что только через 1.5 года Intel решит исполнить предоплаченный заказ?
0
BarsMonster, #
Стойте, нужно определится о чем мы говорим.
Если мы говорим о разработке микросхемы на заказ от начала и до конца — все обстоит так, как я написал.

Если вы сами хотите сделать всю разработку, и отдать заказ на завод для производства — то конечно все совсем не так:

Вы покупаете лицензии на софт (20'000-2'000'000 $ на рабочее место * год), подписываете договора о неразглашении с фабрикой, получаете библиотеки и дизайнкит, упорно рисуете схему, проверяете на ошибки в симуляторе, потом заказываете на заводе тестовые кристаллы (25-40шт), если удачно попадете под график запуска тестовых кристаллов (шаттлов), через 3-6 месяцев получите тестовые микросхемы.

После этого вы несколько недель/месяцев их тестируете, и когда уверены что все ок — переходите к серийному производству: заказ изготовления масок (пара месяцев), заказ изготовления партии пластин (еще несколько месяцев), далее пластины вероятно едут в Китай на резку, тестирование и корпусировку (еще несколько месяцев).

Меньше 1.5-2 лет от начала до конца не получится как не старайся. Ну и конечно, такого рода заказами занимается не Intel, а TSMC, UMC, X-Fab, TowerJazz и многие другие, а тестовыми кристаллами — mosis.com/, cmp.imag.fr/ и www.europractice-ic.com/
0
mwizard, #
В принципе, опять-таки, лицензии на софт необязательны, если гипотетический разработчик совсем перфекционист и напишет свой велосипед тулчейн. С дизайн-китом да, вроде бы больше никак, кроме как приехать в гости на подписание договора.

Насчет изготовления пластин — разве они не идут в нескольких типовых размерах, и, следовательно, доступны in-stock? Вроде бы в монокристалле портиться нечему :)
+1
mwizard, #
А, тьфу, я понял — речь о уже пластинах с готовыми кристаллами, а не о wafer-ах.
0
BarsMonster, #
Ездить не обязательно, договора можно и по почте подписывать.
0
BarsMonster, #
Кстати, насчет Intel-а — я им именно так и писал еще в веселые школьные годы, лет 12 назад. И ответили ;-)
Так что стучите и откроют.
0
mwizard, #
Ну знаете, 12 лет назад был приличный шанс, что на письмо в Microsoft ответил бы лично Билл — времена меняются, как меняется и подход к общению с потенциальными партнерами или заказчиками. Но за информацию спасибо, попробую все это уточнить у них.
0
ashby, #
На самом деле основная проблема, стоящая перед изобретателем — понять как сделать из этого бизнес :-) А это не всегда тривиальная задача и цикл произвел-продал на самом деле намного богаче, чем кажется на первый взгляд.

Что касается производства кастомных ASIC-ов или MEMSов, то это своя отрасль, но разделение приблизительно следующее — фаблесы разрабатывают, фаундри производят.

Мы можем пообщаться — в профили есть мой скайп — и я поделюсь чем смогу.
0
CyberLab, #
Спасибо, очень интересная статья.
1% брака в Китае это достаточно хороший результат
Мы получаем с Китайской фабрики платы и процент брака 3%-5%
0
dzhe, #
Процент брака именно пайки? Или компонент? Если нет входного контроля компонент, то брак может и до 10% доходить.
А так обычно приличные (но мелкие) сборщики дают до 2% изделий «сверху» на брак.
0
CyberLab, #
Брак только по пайке, по компонентами меньше чем 0,5%
0
ashby, #
У нас AQL не бывает больше 1%. Поскольку в противном случае производитель обязан принять товар назад.
Платы с % брака 3-5% это очень много.
0
dzhe, #
Если есть элементы ручной пайки — то 3-5% брака это норма, увы. Если же только автомат — то количество брака определяется комплектующими, а не самой пайкой.
0
ashby, #
Ну с ручными операциями да, беда. Нужен контроль, иначе никак. Ну или смириться с показателями качества.
Как раз есть проект с ручными операциями и это беда
0
CyberLab, #
Основной брак действительно связан с ручной пайкой и плохой промывкой
0
ashby, #
В текущем проекте даже не с этим, а с тем, что затем произведенное устройство еще «упаковывается» в россии, что влечет огромное количество брака.
0
CyberLab, #
У нас обратная ситуация, продукция упаковывается в Китае, но в России распаковывается для того что бы устройства прошить
0
romanjoe, #
я с удовольствием прочту статью про продакт менеджмент!

спасибо, очень интересно, продолжайте, продолжайте!!!
0
ashby, #
Спасибо за хорошие слова ))) Значит будем продолжать и рассказывать реальные кейсы продакт-менеджмента в электронике.
0
14TBAP_Kos, #
del
0
mporshnev, #
plug-компьютеру не хватает регулировки угла поворота вилки относительно корпуса. Не в каждую розетку воткнётся.
0
Vandal, #
На практике производство — это каждодневное решение проблем, не только технологических. Например, компонент подорожал

Особенное веселье начинается, если компонент снят с производства, у поставщиков запасы кончились, а аналога (да ещё и с такой же цоколёвкой) просто нет. Обычно в таких случаях приходится выбирать что-то другое и перепахивать к чертям всю плату. А потом выясняется, что вновь выбранный компонент работает не так, как описано в оф. документации.

Не знаю как для consumer electronics, но, например, в авионике просто жуткий кошмар, ибо выбор компонентов сильно ограничен требованиями к надёжности, устойчивости к различным внешним воздействиям, ну там температура, давление, и проч.
0
ashby, #
На практике в Consumer Electronics часто есть компоненты альтернативные. От EOL тоже никто не застрахован )
И перепахивать плату тоже бывает необходимо.
0
uSasha, #
Если не вестись на дешевизну и покупать только компоненты компаний, который гарантируют выпуск компонентов N лет, то все не так плохо.
Самые сложные (процессора/контроллеры) такие есть, про память не скажу, мелочевку менять попроще.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.