Astuces pour réduire le coût de la nomenclature

Introduction

La nomenclature, ou BoM (Bill of Materials) en abrégé, est un document clé pour tout projet de conception de matériel. En essence, elle liste tous les composants nécessaires à la construction d'un ensemble de circuit imprimé (PCB) complet. La BoM fournit des informations supplémentaires par composant, telles que le nom ou la valeur du composant, le désignateur de référence sur le PCB, le fabricant, le numéro de pièce du fabricant, le lien du distributeur – pour n'en nommer que quelques-uns. Un extrait d'une BoM typique est montré ci-dessous, en utilisant l'outil de rapport de Bill of Materials d’Altium Designer.

Figure 1 Exemple minimal de BoM

Une BoM, généralement exportée sous forme de feuille de calcul Excel ou de fichier CSV, est combinée avec d'autres informations de fabrication (par exemple, Gerber, pick ‘n’ place, et informations d'assemblage) et envoyée à un fabricant et à une usine d'assemblage de PCB pour produire la conception.

Créer une BoM semble être un processus assez trivial – en effet, il s'agit simplement d'utiliser la fonction BoM de votre outil ECAD pour exporter une liste structurée de tous les composants que vous avez sur votre schéma et PCB. Cependant, il existe de nombreuses façons d'améliorer notre BoM, de réduire son coût, et ainsi de réduire le coût global de production de notre conception. Cela devient de plus en plus important à mesure que nos volumes de production augmentent.

Réduire le coût de la BoM devrait être envisagé dès le début d'un nouveau projet de conception matérielle, mais nous pouvons encore, dans de nombreux cas, réduire efficacement le coût de la BoM même à proximité de l'étape de fabrication. 

Lorsque nous tentons de réduire le coût de la BoM, plusieurs aspects doivent être pris en compte. Par exemple, le coût réel des pièces elles-mêmes, les coûts d'approvisionnement, et les coûts d'assemblage. Cet article va décrire quelques façons de réduire le coût de votre BoM – commençons !

Conseil n°1 – Consolidation de la BoM

La consolidation de la BoM, comme son nom l'indique, est une stratégie visant à réduire le nombre d'articles uniques dans la BoM et ainsi sa longueur globale, en ajustant et combinant des articles similaires. Avoir une BoM plus courte facilite le processus d'approvisionnement, réduit l'effort et le coût d'assemblage, et diminue la taille de l'inventaire – pour ne nommer que quelques exemples.

Un exemple de consolidation de la BoM serait si nous avons plusieurs interfaces I2C dans notre conception, mais qu'elles utilisent différentes valeurs de résistances de tirage. Si la consommation de courant et les exigences de vitesse le permettent, nous pourrions utiliser les mêmes résistances de tirage (par exemple, la plus faible des valeurs) sur tous les bus et ainsi réduire la longueur de la BoM.

Figure 2 Avant la consolidation de la BoM

Figure 3 Après la consolidation du BoM

La consolidation du BoM peut également se faire en supprimant les sections ou les fonctionnalités redondantes de la conception qui se sont avérées ne plus être nécessaires après les tests.

Un autre facteur de coût qui n'est pas reflété ci-dessus est le volume de production annuel de résistances de 2,2k par rapport à des résistances de 2,5k. Juste pour donner un exemple, comparez ces résultats de recherche pour des résistances de 2.2k versus ces résultats pour des résistances de 2.5k. La différence de prix est énorme parce que les résistances de 2.2k sont fabriquées en beaucoup plus grandes quantités et sont donc beaucoup moins chères que les résistances de 2.5k. Un changement simple comme celui-ci conduit à des économies significatives en grande quantité.

Conseil n°2 – Sélection et substitution de pièces

Une grande partie de la réduction du coût du BoM peut bien sûr consister à choisir simplement des composants moins chers, ou des composants plus couramment disponibles. Par exemple, nous pourrions nous demander : avons-nous vraiment besoin de résistances à 1% de tolérance pour une pull-up I2C ou une tolérance de 5% ou pire est-elle acceptable ? La réponse est très probablement la seconde et peut réduire le coût du BoM.

De même, pour certains condensateurs dans notre conception, nous pourrions ne pas avoir besoin de diélectriques à plage de température étendue, comme X7R et pourrions opter pour des équivalents légèrement moins chers X5R. Il existe de nombreux exemples d'autres paramètres où des réflexions similaires peuvent s'appliquer.

Il en va de même pour les pièces de grade commercial par rapport aux pièces de grade industriel, ou le grade de vitesse de la pièce. Typiquement, si la conception et l'environnement d'exploitation le permettent bien sûr, il peut être plus rentable d'opter pour la pièce de grade de température commerciale moins chère.

Figure 4 Grades de température et de vitesse Zynq (Source : AMD)

Conseil n°3 – Exigences d'emballage et d'assemblage

Le conditionnement des composants et les tailles de boîtiers peuvent avoir un impact significatif sur le coût. Par exemple, un CI dans un boîtier de type BGA à pas fin sera plus coûteux à créer pour un PCB, à assembler et nécessite des étapes d'inspection supplémentaires (telles que l'inspection aux rayons X), comparé à un boîtier de type QFP avec des broches exposées. Cela peut également conduire à un rendement global inférieur de la part du fabricant.

Figure 5 Boîtier BGA (Source : Distrelec)

L'assemblage de ces types de composants des deux côtés du PCB peut également ajouter des étapes de traitement et d'inspection de l'assemblage. Des passages supplémentaires à travers le reflow nécessitent plus de temps machine, ce qui augmente ensuite les coûts. Cependant, si vous utilisez un emballage alternatif, vous pouvez éliminer ce coût supplémentaire. Malheureusement, toutes les exigences d'ingénierie ou de fonctionnalité ne peuvent pas être atteintes avec un emballage à moindre coût, et c'est quelque chose qui doit être pris en compte lors de la sélection des pièces.

De même, utiliser des composants 0201 contre 0402 (tous deux en système impérial) peut représenter un surcoût pour certaines usines d'assemblage et peut nécessiter l'acquisition de plus de pièces identiques en raison des pertes pendant le processus d'assemblage.

Figure 6 Comparaison de la taille des condensateurs (Impérial)

Comme d'habitude, les contraintes de conception (la taille, étant une raison) peuvent ne pas le permettre, mais c'est une option à garder à l'esprit. Il est important de parler à votre usine d'assemblage de PCB, pour confirmer si certains types de packages peuvent représenter un surcoût.

Conseil n°4 – Inventaire et fournisseurs

Viser à réduire le nombre de composants uniques ou différents à travers les produits peut aider à rationaliser et simplifier plusieurs processus. Par exemple, la gestion des stocks, le stockage et l'effort de chaîne d'approvisionnement peuvent être réduits – résultant à nouveau en une réduction du coût global du BoM.

Assurez-vous également de garder vos options de fournisseurs ouvertes et de ne pas compter sur des pièces (à moins que cela soit absolument nécessaire) qui ne peuvent être acquises que via une seule source. Des coûts imprévus peuvent survenir en raison de niveaux de stock soudainement épuisés et de délais prolongés.

Octopart peut vous aider à déterminer quels différents fournisseurs sont disponibles pour les pièces requises dans votre conception. Une fois que les volumes d'achat deviennent très importants, vous verrez des réductions significatives de coût en contournant les distributeurs et en achetant directement auprès du fabricant de composants.

Conseil n°5 – PCB

Le PCB lui-même est un élément supplémentaire sur le BoM d'un projet. Si possible, réduire la complexité de fabrication du PCB lui-même peut donc réduire le coût global du BoM. Par exemple, une réduction du nombre de couches, une finition de surface moins chère, ou des matériaux moins coûteux – pour ne nommer que quelques exemples – pourraient être des moyens d'augmenter le rendement du PCB et de réduire les coûts. Cela dépend bien sûr des contraintes de conception comme d'habitude.

Conclusion

Nous avons exploré quelques façons de réduire le coût d'un BoM dans une conception électronique. La capacité à réduire le coût du BoM est critique dans les produits modernes à haut volume et constitue une partie clé de nombreux projets. Gardez cependant à l'esprit que certaines méthodes ne sont pas applicables à certains produits, car leur complexité globale et leur spécificité sont trop élevées pour permettre beaucoup de variation dans le BoM.

Assurez-vous de découvrir Altium Designer et Altium 365 pour voir comment ces puissants outils peuvent vous aider avec votre nomenclature, chaîne d'approvisionnement, et plus encore !