量がすべての場合。 電子デバイスの大規模バッチの非線形演算

開発者の夢は、経験や活動分野に関係なく、大量生産に入る大企業向けのプロジェクトを作成することです。 一度に深刻な配当金でこれを手に入れることができなくても、その後そのようなプロジェクトはあなたの名刺になります。 プロトタイプからシリアルバッチで製造された製品への移行は非常に複雑なプロセスであり、特に初めて使用する場合はそうです。 特に、複雑な電子フィリングを持つ製品の場合。 そのようなプロジェクトが成功する可能性は、設計者と投資家の両方が彼らの道のすべてのステップをよく知っている場合、大きく増加します。



プロトタイプからシリアル製品に移行すると、投資量を正確に計算するために考慮しなければならない多数の要因を含む「非線形数学」の範囲に入ります。 この結論は明白に思えますが、実際には、計算で容認できない単純化が好きになることがよくあります。 将来的には、深刻な経済的問題、チーム内の摩擦につながり、多くの場合、プロジェクトはフィナーレになります。



先週、私は顧客から100製品の実験バッチの製造コストと年間1万製品のレートでの生産コストを計算するようにという要求を受け取りました。 さて、私もおそらく興奮しましたが、十分に早く100を見つけましたが、私は2番目の部分について多くを考えました。 問題は、デバイスが基本的なものではなく、最小構成でも49個のボードがあり、そのほぼ半分がアクティブでマイクロコントローラを含むという事実によって悪化しました。 そして、これは購入したモジュールをカウントしていません。

サンプルのコストに数量を掛け、大量に購入する場合のパッケージの価格と価格の比率を掛けて、10,000ユニットの生産コストを計算することは不可能です。 プロトタイプを作成するコストがかかったとしても、ほぼ2倍間違っていましたが、これは主に、切り下げの崩壊前に計算が行われたためです。

短期間のうちに、1つのプロトタイプのコスト、数百の製品の実験バッチ、年間1万の製品の工業生産はまったく異なるものであることを顧客に納得させなければならない材料を準備しなければなりません。 この記事は、顧客とのコミュニケーションのための資料の準備の副産物でした。



そのような流通の生産における製品のコストを計算するために、どの要因を考慮しなければなりませんか？ 一方で、高すぎる価格で顧客を怖がらせない一方で、不当に低い価格で顧客を誤解させないようにするにはどうすればよいでしょうか？ 1つのボードのコストに対する文字通り余分なセントの貢献は、同様のボリュームで何度も増加し、現在の私の月収の大きさになる傾向があるため、これらの問題は非常に重要です。



おそらく最初に考慮すべきことは、プロトタイプのレイアウトはさらに、適切なアプローチでは、シリアルデバイスのレイアウトとは非常に異なる場合があることです。 どういうわけか、もちろん、それは通常、最初は今流行の用語-MVPのようなものであることが判明します。

開発のあざ。

一見シンプルに見えるデバイスを最初に取り上げたことがありましたが、後で判明したように、非常にトリッキーなアナログ部分がありました。 14年が経ちましたが、今覚えているように、電話回線で動くマイクロ電話交換機でした。 当時、両面ボードでさえ非常に高価であり、多くの時間を要したため、プロトタイプはブレッドボードモデルにはんだ付けされていました。 奇妙なことですが、このモグラネズミから残った破片はまだ私の箱の1つの底にほこりを集めていますが、このデバイスの1つのシリアルコピーを生き残っていません。 おそらくすでにご想像のとおり、しばらくしてすべてがブレッドボードで正常に機能した後、デバイスの発表は潜在的な売り手の間で関心を燃やし、私の抗議にもかかわらず、当局は100個のパイロットバッチを作成してすぐに販売するという強い決定を下しました。 しかし、最初の起動時に、独自のデバイスのバッチ全体が完全に不信心な方法で失敗し始めました。 私の上級同志は、 アナログ回路と電話の経験という意味で、理解し始めました。

すぐに、非常に奇妙なものが浮上しました。 まず、微小電流安定化モードでツェナーダイオードを適用しました。 実験用ボードのサンプルはうまく機能しましたが、この異常な動作モードでの安定化電圧のひどい広がりが関係者に行きました。 第二に、トレースプロセス中に、微小電流発生器アセンブリの非常に失敗した場所にビアホールを配置しました。 当時の問題は、プリント回路基板の生産技術の不完全さによって悪化しました。この回路基板のバッチのビアは、異常に高い抵抗を持っていました。 その結果、オーディオ回路に非常に高いレベルの干渉が生じました。

なぜこの自転車を教えたのですか？ さらに、今日の開発は通常「 昨日すべてを行う必要がある 」モードで実行されます。 顧客の熱意が尽きておらず、競合他社に負けていませんが、投資家に証明して認証を受けるためにプロトタイプを山に渡す必要があります。 このようなレースの間、それは非常に難しく、ほとんどの場合、最初の段階ですべてのニュアンスを完全に考慮する必要はありません。 特にトピックが複雑な場合、デバイスはオリジナルであり、開発者はこの分野で豊富な経験がありません。

白鳥とガンの間。

開発を開始する前に、最適化するパラメーターの候補となるクライアントに常に興味があります。 最終製品の製造の最小コスト/製造可能性、または開発自体の時間/コスト？

目標が単一のコピーで、または数個のピース​​で固有のデバイスを作成することである場合、2番目のパラメーターに対して最適化することは理にかなっています。 最短時間で作業サンプルを提示する必要がある場合も同じです。 これらの場合、既製のソリューションとモジュールの使用は正当化されます。 顧客がサンプルを気に入っており、製品の大量生産を開始する準備ができている場合、ほとんどの場合、交換品を探す必要があります。

たとえば、私の場合、サンプルがモニターとシンクライアントの代わりにパネルコンピューターを使用し、既製のイーサネットモジュールを使用して通信することは非常に論理的でした。



プロトタイプのテスト中に、機能が欠けていることがよくわかります。 また、テスト中に終了する必要があることを事前に予測することは困難であるため、顧客と開発者の両方が冗長機能を配置しようとするのはプロトタイプデバイスの製造中に珍しいことではないため、逆も当てはまります。 すでに述べたマイクロPBXの不運な開発中、このルールを無視し、当時非常に人気があった16C622マイクロコントローラーを回路に組み込みました。 このマイクロコントローラには欠点が1つしかありませんでした。マイクロチップラインに大きなプログラムメモリを備えたピン間互換マイクロコントローラはありませんでした。 プロジェクトの作業中、回路図ソリューションに基づいて、多数の便利な機能を実装できることが判明しました。 理論的には、プログラムメモリの上限にコードを書き込むときに2キロシートに到達していなかった場合。 これはすぐに発生し、その後のプログラミングはコードを最適化する無限のプロセスに変わり、時々余分なバイトだけを検索しました。

したがって、正常に動作するサンプルであっても、回路図がシリアル製品への移行中に大幅に変更される可能性が非常に高くなります。

薬だけでなく購入も最適化できます！

かつては、ブランドマネージャーの役​​割を果たしたまま、開発者の役割ではなく、コンポーネントサプライヤの側で大規模なプロジェクトに参加する必要がありました。 ！ 最も些細な些細なこと。







電子部品のコストは購入量に直接関係するため、次のことを検討する価値があります。

• 論理的に、最適化の最初の犠牲は既製のモジュールです。 イーサネットが必要な場合は、それをサポートするマイクロコントローラーにアクセスしてください。 あなたがそれなしでできるなら、生産性が低く安価なインターフェースです。
• 次のマイクロコントローラー。 要件を満たすラインから最も若いモデルを選択します。 予算ソリューションに焦点を合わせた新製品の外観を見落としているかどうかに注意を喚起したいと思います。 極端な場合には、別のアーキテクチャ（たとえば、ARMではなくPIC）に切り替えることも正当化されます。
• ブランドをカットします。 年間に購入するマイクロコントローラーの数が数万、もちろん数千に達すると、プロジェクトがコンポーネントメーカーに納入スケジュール計画とともに登録されます。これにより、製品価格の約30〜40％の大幅な割引を受けることができます。 私たちが年間数十万人について話しているなら、あなたは市場からバザールに着きます。 ここではすべてが個別です。 そのようなボリュームで運用すると、メーカーとディーラーの両方から非常に大きな割引を交渉できますが、この魅力的なプロセスはポーカーのゲームのようになります。 時々、ブラフ、手に負えない、またはクリーンすぎないパートナーを変更し、ロジスティクスを最適化する必要があります。 コストを削減するためのもう1つのステップは、ディスクリートコンポーネントの供給をマイクロコントローラーの供給にリンクすることです。 たとえば、STMからマイクロコントローラーを購入する場合、同じ会社からダイオードを購入し、それらをプロジェクトに含めて割引を要求することは論理的です。
• 設計作業の利点は、低価格であり、一度に数十万個のバッチを選択する必要がないことです。また、季節に基づいて1年間購入を分配できます。 特に永続的な場合でも、配送された商品の段階的な支払いに同意することができます。 たぶん、マイナスは1つだけです。作成されたスケジュールを順守する必要があります。 製造業者は、生産計画でお客様のニーズを考慮に入れているため、次のバッチの配達を拒否するだけでは機能しません。罰金が科せられます。 過剰な需要のため、夏のボリュームを2倍にすることはできません。 つまり、余分な1万個の超小型回路を購入できる可能性が最も高くなりますが、すでに市場に出回っている可能性が高く、それらに特別な設計を配布できる可能性はほとんどありません。 価格。 そのため、供給計画の準備には非常に真剣に取り組む必要があります。
• 最適化の最終段階は額面どおりです。 大量に購入すると大きな割引を受けることができ、より小さな選択リストで作業することが常に容易になるため、それらの数を最小限に減らし、可能であれば異国情緒をなくすことは理にかなっています。 たとえば、すべてのプルアップ抵抗とオープントランジスタ抵抗として、10Ωの抵抗を使用でき、回路の動作を損なうことなく、タンタルコンデンサの種類を減らすことができます。 これは、電源電圧が必要とするよりも高電圧のコンデンサを低電圧回路で使用する必要がある場合でも、しばしば有益です。

中国の壁かネイティブの白native？

グローバルな世界では、商品の生産と販売の両方を、広大な祖国だけでなく、少なくとも今のところ、世界中のどこにでも置くことができます。 あなたにとってより有益なものは、膨大な数の要因に依存します。 地政学の要素を大胆に除外して、それらのいくつかを検討してください。

ロシアでの生産。

ロシアでは、高度な技術を必要としない材料集約型の製品を製造するのが理にかなっています。 最近、ロシアに近代的な生産施設が出現し始め、金属製品とプラスチック製品の両方の製造に低価格を提供できるようになったにもかかわらず、それらの生産文化は依然として欧米のものに大きく遅れています。 今日、当社の製造業者のサービスの価格はかつてないほど低くなっていますが、スムーズですが着実に成長する傾向が着実にあります。

現時点で大量の回路基板を設置するコストは、中国とそれほど違いはありませんが、電子部品を購入しても、すべてがそれほど楽しいわけではありません。 あなたは印象的な収益率に慣れている国内の販売代理店に対処する必要があります。 私たちの関税規則は非常に複雑であるため、海外で完全なセットを個別に購入することはお勧めできません。 コンポーネントは膨大な数のカテゴリに分割され、各カテゴリは個別の宣言に記入する必要があります。 その結果、複雑な製品のコンポーネントを直接購入すると地獄になります。

海外での生産。

今日の状況では、おそらく中国になります。 製品が主に輸出に焦点を合わせている場合は、このオプションを選択してください。 それ以外の場合は、このソリューションの欠点を考慮する必要があります。 商品の前払いは、生産サイクルを考慮するだけでなく、ロジスティクスも考慮する必要があります。 不快な驚きは、習慣を提示することができます。 航空便は高価であり、海路には多くの時間がかかります。 得られた製品の生産と品質を完全に管理するには、担当者を生産中に維持する必要があります。 中国の同志は、独特のメンタリティを持つ人々であり、契約を締結する際に考慮されるべきです。 中国人では、最適化は私たちの役人よりも血の奥深くにあります。 次のバッチで製品の回路を完成させるために、彼らが創造的にやって来なかったことを100パーセント確信することは決してできません。

私たちとあなたの両方。

今日の多くの製品にとって望ましいことです。 ロシアで特定の種類の操作を実行し、中国で他の操作を実行する方が収益性が高くなります。

• 今日の電子機器の開発は、ロシアで生産する方が収益性が高くなっています。 ルーブルがほぼ2倍に切り下げられた後、エンジニアの仕事はかつてないほど安くなり、中国の給与は飛躍的に増加しています。 さらに、ロシアのエンジニアによる開発プロセスは、制御がはるかに簡単です。 ドキュメントの完全なパッケージを受け取ることが保証されており、開発結果が製品をリリースするよりも速く、この場合は何倍も低くなる可能性があります。
• プロトタイプやバッチを作成することも、ロシアで整理するのが簡単なことがよくあります。 はい、中国よりもいくぶん高価になりますが、ロジスティクスを考慮し、適切なアプローチを使用する方が高速です。
• 多少複雑な金型を作成し、3Dパーツをそれに適合させるために、中国から注文する方がより有益です。 それはより安く、より良く、そしておそらくより速くなるでしょう。
• ロシアでの現在の価格レベルでの金属製品および中程度の複雑さのプラスチック成形品の生産は、中国よりもさらに安くなります。 配達を含む生産時間は短くなります。
• ほとんどの場合、コンポーネントの購入を考慮して、プリント回路基板の製造とそのインストールは、中国で実施するのに有利です。 同時に、製造業者の領域で製品の出力品質管理を実行することが非常に望ましい。 生産調整の段階で、中国に個人代表を置くことを強くお勧めします。将来的には、このプロセスを外部委託に移し、これらの部分の多くのロシア代表の1人に任せることができます。
• ボードの最終テスト、プログラミング、調整はロシアで最もよく行われ、ドライバーの組み立てと完成品の出力制御も行われます。

関連費用。

生産の組織を計画するとき、準備中に確実に発生する諸経費を忘れてはなりません。

1つ目は認証です。これにはかなりの時間と費用がかかります。 製品が複雑で高価になるほど、これが引き起こす可能性のある問題は大きくなります。 そのため、石油業界では、認証と試運転のコストが開発自体のコストをはるかに上回ることがよくあります。

第二に、製品の管理のための措置の組織。 かなり複雑な製品の大量生産では、キットに含まれる少なくとも各ボードのテストプロセス、および特別に開発されたベンチ装置を使用した最終製品全体の最終制御が必須です。 可能な限り推奨。 セットアップと調整プロセスを自動化して、今日の高価な作業時間のコストを最小限に抑えます。 しかし、これは主なものではありません。 自動またはより頻繁に自動化されたテストにより、複雑な製品の生産に対する人的要因の影響が最小限に抑えられ、レポートが簡素化されます。 そのため、自動テスト操作中にデバイスがキャリブレーションを必要とする場合、マイクロコントローラーのメモリにロードされたこのデバイスの定数と設定がデータベースに書き込まれます。 必要なすべてのテストが完全に実行され、個々のモジュールの修理/検証、交換が大幅に簡素化されることを常に確信できます。 そのようなチェックの結果に従って、不合格率が予備推定値を超える場合、生産技術が調整され、デバイスの次の試用バッチが開始されます。 そのため、数回の反復で。



一般に、テストは別の非常に深刻な質問です。もう少し詳しく知るために、Habréで公開されている非常に優れた記事を読むことをお勧めします。

そして最後に、最終段階で、サービスセンターとドライバーアセンブリを整理する必要があります。

結果。 彼らはピラミッドにぶつかりました。

MVP理論に基づいた製品開発のファンでなくても、進化の過程で「プロトタイプ->パイロットバッチ->大量生産」の過程で、デバイスの回路が通常大幅に変化することを納得させていただければ幸いです。 多くの場合、同様の変容が製品の構成体で発生します。

このプロセスはいくつかの段階で構成され、その間にいくつかの並列タスクが通常開始されます。 契約メーカーに基づく中程度の複雑さの新しい電子製品のリリースを整理するための典型的なピラミッドは、次のようになります。







図に示されているすべての作業の必要性のみを考慮して、プロジェクトへの投資の必要量と大量生産の開始時間の両方を評価することができます。 上の図から特定のステップを除外することを決定する場合、ピラミッドをベースに下げると、より高いレベルで発生したエラーを修正するコストが少なくとも指数関数的に増加することを覚えておく必要があります。 実践では、たとえば開発プロセスや試運転を節約しようとすると、非常に費用がかかることが示されています。



私が触れたトピックは広範すぎるため、1つの記事で詳細に説明することはできなかったため、私の目標は、開発の初期段階や潜在的な投資家の注目を集めることでした。 試用版を使用して契約メーカーに直接来て、手間と投資なしでシリアル製品を入手することはできないことを説明します。