Consejos para Reducir el Costo de la Lista de Materiales

Introducción

La lista de materiales, o BoM por sus siglas en inglés, es un documento clave para cualquier proyecto de diseño de hardware. En esencia, enumera todos los componentes que se requieren para construir un ensamblaje completo de placa de circuito impreso (PCB). La BoM lista información adicional por componente, como el nombre o valor del componente, designador de referencia en la PCB, fabricante, número de parte del fabricante, enlace del distribuidor, solo por nombrar algunos. A continuación, se muestra un extracto de una BoM típica, utilizando la herramienta de informes de Lista de Materiales de Altium Designer.

Figura 1 Ejemplo Mínimo de BoM

Un BoM, típicamente exportado como una hoja de cálculo de Excel o archivo CSV, se combina con otra información de fabricación (por ejemplo, Gerber, pick 'n' place e información de ensamblaje) y se envía a un fabricante y ensamblador de PCBs para producir el diseño.

Crear un BoM parece un proceso bastante trivial: efectivamente, solo se trata de usar la función BoM de tu herramienta ECAD para exportar una lista estructurada de los componentes que tienes en tu esquemático y PCB. Sin embargo, hay muchas maneras en las que podemos mejorar nuestro BoM, reducir su costo y, así, reducir el costo total de producir nuestro diseño. Esto se vuelve más y más importante a medida que nuestros volúmenes de producción aumentan.

Reducir el costo del BoM debería considerarse desde el inicio de un nuevo proyecto de diseño de hardware, pero aún podemos, en muchos casos, reducir efectivamente el costo del BoM incluso cerca del paso de fabricación.

Cuando intentamos reducir el costo del BoM, hay varios aspectos que necesitamos considerar. Por ejemplo, el costo real de las partes en sí, los costos de adquisición y los costos de ensamblaje. Este artículo esbozará algunas formas en las que puedes reducir tu costo de BoM – ¡comencemos!

Consejo #1 – Consolidación del BoM

La consolidación del BoM, como sugiere el nombre, es una estrategia para reducir el número de ítems únicos y, por lo tanto, la longitud total del BoM, ajustando y combinando ítems similares. Tener un BoM más corto facilita el proceso de adquisición, reduce el esfuerzo y el costo de ensamblaje, y reduce el tamaño del inventario – por nombrar algunos ejemplos. Un ejemplo de consolidación del BoM sería si tenemos varias interfaces I2C en nuestro diseño, pero están utilizando diferentes valores de resistencias de pull-up. Si el consumo de corriente y los requisitos de velocidad lo permiten, podríamos usar las mismas resistencias de pull-up (por ejemplo, el valor más bajo de los valores) en todos los buses y así reducir la longitud del BoM.

Figura 2 Antes de la Consolidación del BOM

Figura 3 Después de la Consolidación del BoM

La consolidación del BoM también podría ocurrir eliminando secciones o características redundantes del diseño que se descubrió que ya no eran necesarias después de las pruebas.

Otro factor de costo que no se refleja arriba es el volumen de producción anual de resistencias de 2.2k frente a resistencias de 2.5k. Solo como un ejemplo, compara estos resultados de búsqueda para resistencias de 2.2k versus estos resultados para resistencias de 2.5k. La diferencia de precio es enorme porque las resistencias de 2.2k se fabrican en volúmenes mucho mayores y, por lo tanto, son mucho menos costosas que las resistencias de 2.5k. Un cambio simple como este conduce a ahorros significativos en altos volúmenes.

Consejo #2 – Selección de Componentes y Sustitutos

Una gran parte de la reducción del costo del BoM puede ser, por supuesto, simplemente elegir componentes más baratos o componentes que estén más comúnmente disponibles. Por ejemplo, podríamos preguntarnos: ¿realmente necesitamos resistencias con tolerancia del 1% para un pull-up de I2C o es suficiente con una tolerancia del 5% o peor? Lo más probable es que la respuesta sea la última y pueda reducir el costo del BoM.

De manera similar, para ciertos capacitores en nuestro diseño, puede que no necesitemos dieléctricos de rango de temperatura extendido, como X7R, y podríamos optar por equivalentes X5R ligeramente más baratos. Hay muchos ejemplos de otros parámetros donde se pueden aplicar pensamientos similares.

Lo mismo se podría decir de las partes de grado comercial versus grado industrial, o el grado de velocidad de la parte. Típicamente, si el diseño y el entorno operativo lo permiten, por supuesto, puede ser más rentable optar por la parte de grado de temperatura comercial menos costosa.

Figura 4 Grados de temperatura y velocidad de Zynq (Fuente: AMD)

Consejo #3 – Requisitos de Empaquetado y Ensamblaje

El empaquetado de componentes y los tamaños de los paquetes pueden tener un impacto significativo en el costo. Por ejemplo, un CI en un paquete de tipo BGA de paso fino será más costoso de crear un PCB para, ensamblar y requiere pasos adicionales de inspección (como la inspección por rayos X), en comparación con un paquete de tipo QFP con pines expuestos. Esto también puede llevar a un rendimiento general más bajo por parte del fabricante.

Figura 5 Paquete BGA (Fuente: Distrelec)

Montar este tipo de componentes en ambos lados del PCB también puede añadir pasos de procesamiento y de inspección al ensamblaje. Pasadas adicionales por el proceso de reflujo requieren más tiempo de máquina, lo que a su vez incrementa los costos. Sin embargo, si utilizas un paquete alternativo, puedes eliminar este costo adicional. Desafortunadamente, no todos los requisitos de ingeniería o características pueden alcanzarse con empaques de menor costo, y esto es algo que debe considerarse al seleccionar las partes.

De manera similar, usar 0201 en vez de 0402 (ambos en medidas imperiales) puede incrementar los costos para ciertas casas de ensamblaje y puede requerir adquirir más de las mismas partes debido a pérdidas durante el proceso de ensamblaje.

Figure 6 Comparación del tamaño de los capacitores (Imperial) 

Como es habitual, las restricciones de diseño (siendo el tamaño una de las razones) pueden no permitir esto, pero es una opción a tener en cuenta. Es importante hablar con su casa de ensamblaje de PCBs, para confirmar si ciertos tipos de paquetes pueden suponer un aumento de coste. 

Consejo #4 – Inventario y Proveedores 

Apuntar a reducir el número de componentes únicos o diferentes a través de los productos puede ayudar a agilizar y simplificar varios procesos. Por ejemplo, la gestión de inventario, almacenamiento y el esfuerzo de la cadena de suministro pueden reducirse, lo que resulta nuevamente en una reducción del costo total del BoM. Asegúrese también de mantener abiertas sus opciones de proveedores y no depender de partes (a menos que sea absolutamente necesario) que solo se puedan adquirir a través de una única fuente. Pueden surgir costos inesperados debido a niveles de stock repentinamente agotados y tiempos de entrega elevados.

Octopart puede ayudarte a determinar qué proveedores están disponibles para las partes requeridas en tu diseño. Una vez que los volúmenes de compra se vuelven muy grandes, verás reducciones significativas en el costo al evitar a los distribuidores y comprar directamente del fabricante de componentes.

Consejo #5 – PCB

El PCB en sí es un elemento adicional en la BoM de un proyecto. Si es posible, reducir la complejidad de fabricación del propio PCB puede, por lo tanto, reducir el costo total de la BoM. Por ejemplo, una menor cantidad de capas, un acabado superficial más económico o materiales más baratos, solo por nombrar algunos ejemplos, podrían ser formas de aumentar el rendimiento del PCB y reducir costos. Esto, por supuesto, depende de las restricciones de diseño como de costumbre.

Outro

Hemos explorado algunas formas de reducir el costo de un BoM en un diseño electrónico. La capacidad de reducir el costo del BoM es crítica en productos modernos de alto volumen y una parte clave en muchos proyectos. Sin embargo, ten en cuenta que algunos métodos no son aplicables a algunos productos, ya que su complejidad y especificidad general son demasiado altas para permitir mucha variación en el BoM.

¡Asegúrate de revisar Altium Designer y Altium 365 para ver cómo estas poderosas herramientas pueden ayudarte con tu BoM, cadena de suministro y más!