Leitfaden für Unternehmer zum modularen Produktdesign

Eine der häufigsten Fragen, die ich von meinen Hardware-Startup-Kunden bekomme, ist folgende: Wie kann ich das Risiko meines Prototyps minimieren?

Unternehmer, die gerade dabei sind, ihren Proof-of-Concept in ein echtes Gerät umzuwandeln, das sie im Feld testen können, möchten sicherstellen, dass ihre Zeit, Mühe und Geld sinnvoll eingesetzt werden. Viele Unternehmer investieren ihre hart verdienten Ersparnisse in diese Vorhaben, und es ist wünschenswert, mögliche Ursachen für Geräteausfälle frühzeitig anzugehen.

Es gibt einen Weg, der die Lücke zwischen Proof-of-Concept und Prototypen überbrückt und sogar einem Designer helfen kann, seinen Weg zur Gestaltung einer vollständig angepassten PCB um seine Zielkomponenten zu beschleunigen. Dies beinhaltet einen modularen Ansatz zum Aufbau eines Produkts, indem handelsübliche Entwicklungsprodukte, Rechenmodule, Entwicklungsprodukte von Drittanbietern und Mikrocontroller/ASIC-Module zu einer sehr grundlegenden Version eines Prototyps kombiniert werden. Dieser Ansatz bietet viele Vorteile und könnte Ihnen helfen, Ihre Markteinführungszeit bei geringerem Risiko zu beschleunigen, wenn Sie die richtige Auswahl an Modulen, Evaluierungsprodukten und Referenzdesigns treffen.

Was ist ein modularer Produktdesignansatz?

Modulare Produkte werden mit einem Satz von Modulen gebaut, die entweder von Halbleiterherstellern ab Lager gekauft, als Drittprodukt erworben, als kundenspezifische Platinen entworfen oder eine Kombination aus all diesen sein können. Dieser Ansatz erfordert das Mischen und Zusammenfügen eines Satzes von Modulen, die normalerweise mit Kabeln, Drähten und Board-zu-Board-Verbindern miteinander verbunden sind. Diese Module können von Anbietern wie Arduino, Raspberry Pi, Opal Kelly usw. gekauft werden und werden kombiniert, um ein individuelles Produkt zu erstellen. Tatsächlich könnte die Idee, die Sie für ein Hardwareprodukt haben, im Modulformat gebaut werden, was anderen Unternehmen ermöglichen würde, es in ihre PCBs zu integrieren.

Wo können diese Module gefunden und gekauft werden, und welche Arten von Modulen können verwendet werden, um modulare Produkte zu bauen? Einige Ideen finden sich in der folgenden Tabelle.

Ein gängiger Ansatz besteht darin, eines der Module aus der obigen Liste zu verwenden, um einen ersten Prototypen zu bauen, ohne das Risiko einzugehen, Kapital in eine kundenspezifische PCB zu investieren. Die Kosten für den Kauf einer Gruppe von Modulen aus der obigen Liste, einschließlich der fortgeschritteneren Module, sind in der Regel viel geringer als die Kosten für die Beauftragung von Designarbeiten, Komponentenbeschaffung, Fertigung, Montage und Logistik. Für einen ersten Prototypen ist dies ein vernünftiger Weg, um Ihr Designkonzept zu beweisen, bevor Zeit und Geld in kundenspezifische PCBAs investiert werden.

Wenn Sie etwas Wertvolles mit Ihrem modularen Prototypen demonstrieren können, oder Sie beweisen können, dass Sie Standardmodule + benutzerdefinierte Module verwenden können, um ein echtes Produkt zu erstellen, dann haben Sie etwas, das Investoren interessieren könnte. Schließlich ist das Endziel (oder sollte es sein), Ihre guten Ideen in etwas zu überführen, das in Serie produziert und an Kunden verkauft werden kann. Irgendwann müssen Sie abwägen, wie Sie Ihr modulares Design skalieren können, und dies könnte die Integration eines Teils oder des gesamten modularen Systems in eine benutzerdefinierte PCB umfassen.

Wann man sich für eine benutzerdefinierte Lösung bei einem modularen Produkt entscheidet

Benutzerdefinierte Platinen sind riskant, wenn die Kernfunktionalität eines Produkts noch nicht bewiesen wurde, hauptsächlich aufgrund der Entwicklungskosten und Prototypenherstellung, was zu einem Produkt führen könnte, das nicht so funktioniert, wie Sie es sich vorgestellt haben. Der ideale Zeitpunkt, um Ihr Produkt auf einer benutzerdefinierten PCB neu aufzubauen, ist, sobald Sie die folgenden Aufgaben abgeschlossen haben:

1. Finalisierte Komponenten basierend auf Prototyping mit Modulen
2. Überprüft, ob jede eingebettete Anwendung die erforderlichen Funktionen mit den Komponenten in #1 erzeugen kann
3. Überprüft, ob das modulare Prototyp in einer Ihrer beabsichtigten Einsatzumgebung ähnlichen Umgebung funktioniert
4. Einen Designer gefunden, der den Prozess versteht, um das modulare Gerät in eine benutzerdefinierte PCB zu überführen

Wenn Sie mit Evaluierungsboards und/oder Referenzdesigns begonnen haben, bei denen bereits Design-Dateien verfügbar waren, haben Sie bereits einige verifizierte Design-Daten, die Sie verwenden können, um mit dem Bau Ihres benutzerdefinierten Boards zu beginnen. Dies verringert das Risiko Ihres benutzerdefinierten Produkts erheblich, und Sie könnten sogar Hilfe von Anwendungsingenieuren bei Halbleiterherstellern erhalten, die bereit sein könnten, Ihr Design vor der Produktion von Prototypen zu überprüfen.

Eine andere Option ist, Ihr Produkt zu einem Modul zu machen, das sich mit anderen Modulen integriert! Dies ist der Ansatz, den Luxonis verfolgt, ein innovatives Unternehmen, das Computer-Vision-Produkte mit Modulformfaktoren entwickelt. Diese Systeme können verwendet werden, um anderen handelsüblichen Hardwaremodulen AI-gesteuerte Vision-Fähigkeiten hinzuzufügen und ermöglichen so eine völlig neue Klasse von modularen Produkten. Erfahren Sie mehr über Luxonis in unserer kürzlichen Altium-Geschichte.

Ob Sie einen modularen Ansatz wählen möchten oder bereit sind, Ihr Design auf eine benutzerdefinierte PCB zu übertragen, stellen Sie sicher, dass Ihr Unternehmen auf den kompletten Satz von PCB-Designfunktionen und erstklassigen CAD-Tools in Altium Designer^® setzt. Um die Zusammenarbeit in der heutigen fachübergreifenden Umgebung zu implementieren, nutzen innovative Unternehmen die Altium 365^™-Plattform, um Design-Daten einfach zu teilen und Projekte in die Fertigung zu bringen.

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