Wskazówki, jak zmniejszyć koszt zestawienia materiałów

Wprowadzenie

Lista materiałów, zwana skrótowo BoM (Bill of Material), jest kluczowym dokumentem dla każdego projektu związanego z projektowaniem sprzętu. W istocie, lista ta zawiera wszystkie komponenty potrzebne do zbudowania kompletnego zestawu płytki drukowanej (PCB). BoM zawiera dodatkowe informacje na temat każdego komponentu, takie jak nazwa lub wartość komponentu, oznaczenie referencyjne na PCB, producent, numer części producenta, link do dystrybutora – tylko po to, by wymienić kilka. Poniżej przedstawiono fragment typowej BoM, używając narzędzia do raportowania Bill of Materials w Altium Designer.

Rysunek 1 Minimalny przykład BoM

BoM, zwykle eksportowana jako arkusz kalkulacyjny Excela lub plik CSV, jest łączona z innymi informacjami produkcyjnymi (na przykład, Gerber, pick ‘n’ place i informacje montażowe) i wysyłana do producenta PCB oraz zakładu montażowego, aby wyprodukować projekt.

Tworzenie BoM wydaje się być procesem dość trywialnym – w gruncie rzeczy, jest to tylko kwestia użycia funkcji BoM narzędzia ECAD do eksportowania uporządkowanej listy wszystkich komponentów, które masz na swoim schemacie i PCB. Jednak istnieje wiele sposobów, aby ulepszyć naszą BoM, zmniejszyć jej koszt, a tym samym obniżyć ogólny koszt produkcji naszego projektu. Staje się to coraz ważniejsze, gdy nasze wolumeny produkcyjne rosną.

Zmniejszenie kosztów BoM powinno być rozważane od samego początku nowego projektu związanego z projektowaniem sprzętu, ale w wielu przypadkach możemy skutecznie zmniejszyć koszt BoM nawet blisko etapu produkcji.

Przy próbie zmniejszenia kosztów BoM musimy wziąć pod uwagę kilka aspektów. Na przykład, rzeczywisty koszt części, koszty pozyskania i koszty montażu. W tym artykule przedstawimy kilka sposobów, dzięki którym możesz zmniejszyć koszt swojego BoM – zaczynajmy!

Wskazówka nr 1 – Konsolidacja BoM

Konsolidacja BoM, jak sugeruje nazwa, jest strategią zmniejszenia liczby unikalnych pozycji i tym samym ogólnej długości BoM, poprzez dostosowanie i łączenie podobnych pozycji. Posiadanie krótszej BoM ułatwia proces pozyskiwania, zmniejsza wysiłek i koszt montażu oraz zmniejsza rozmiar zapasów – tylko po to, by wymienić kilka przykładów.

Przykładem konsolidacji BoM mogłoby być, gdy mamy kilka interfejsów I2C w naszym projekcie, ale używają one różnych wartości rezystorów podciągających. Jeśli aktualne zużycie prądu i wymagania dotyczące prędkości na to pozwalają, moglibyśmy użyć tych samych (na przykład, najniższych z wartości) rezystorów podciągających we wszystkich magistralach, tym samym zmniejszając długość BoM.

Rysunek 2 Przed konsolidacją BoM

Rysunek 3 Po konsolidacji BoM

Konsolidacja BoM może również nastąpić poprzez usunięcie zbędnych sekcji lub funkcji projektu, które po testach okazały się niepotrzebne.

Kolejnym czynnikiem kosztowym, który nie jest odzwierciedlony powyżej, jest roczna objętość produkcji rezystorów 2,2k w porównaniu z rezystorami 2,5k. Jako przykład, porównaj te wyniki wyszukiwania dla rezystorów 2,2k versus te wyniki dla rezystorów 2,5k. Różnica w cenie jest ogromna, ponieważ rezystory 2,2k są produkowane w znacznie większych ilościach i dlatego są znacznie tańsze niż rezystory 2,5k. Prosta zmiana jak ta prowadzi do znaczących oszczędności przy dużej objętości.

Wskazówka nr 2 – Wybór części i zamienników

Wielką częścią redukcji kosztów BoM może być oczywiście po prostu wybór tańszych komponentów lub komponentów, które są bardziej powszechnie dostępne. Na przykład, możemy zapytać: czy naprawdę potrzebujemy rezystorów o tolerancji 1% do pull-up I2C, czy wystarczy tolerancja 5% lub gorsza? Odpowiedź to najprawdopodobniej ta druga opcja, co może obniżyć koszty BoM.

Podobnie, dla niektórych kondensatorów w naszym projekcie, możemy nie potrzebować dielektryków o rozszerzonym zakresie temperatur, takich jak X7R i moglibyśmy wybrać nieco tańsze odpowiedniki X5R. Istnieje wiele przykładów innych parametrów, gdzie podobne rozważania mogą mieć zastosowanie.

To samo można powiedzieć o częściach o komercyjnym w porównaniu do przemysłowego stopnia temperatury, lub o klasie prędkości części. Zazwyczaj, jeśli projekt i środowisko operacyjne na to pozwalają, oczywiście, może być bardziej opłacalne wybrać mniej kosztowną część o komercyjnym stopniu temperatury.

Rysunek 4 Stopnie temperatury i prędkości Zynq (Źródło: AMD)

Wskazówka nr 3 – Wymagania dotyczące pakowania i montażu

Opakowanie komponentów i rozmiary opakowań mogą mieć znaczący wpływ na koszty. Na przykład, układ scalony w obudowie BGA o drobnych odstępach między pinami będzie kosztowniejszy w tworzeniu PCB, montażu i wymaga dodatkowych etapów inspekcji (takich jak inspekcja rentgenowska), w porównaniu z obudową typu QFP z wystającymi pinami. Może to również prowadzić do niższej ogólnej wydajności od producenta.

Rysunek 5 Obudowa BGA (Źródło: Distrelec)

Montaż tego typu komponentów po obu stronach PCB może również zwiększyć liczbę etapów przetwarzania i inspekcji montażu. Dodatkowe przejścia przez proces przepływu wymagają dodatkowego czasu maszynowego, co z kolei zwiększa koszty. Jednakże, jeśli użyjesz alternatywnego opakowania, możesz wyeliminować te dodatkowe koszty. Niestety, nie wszystkie wymagania inżynieryjne lub funkcjonalne mogą być osiągnięte przy użyciu tańszego opakowania, i jest to coś, co musi być rozważone przy wyborze części.

Podobnie, użycie 0201 zamiast 0402 (oba w systemie imperialnym) może być dodatkowym kosztem dla niektórych zakładów montażowych i może wymagać zakupu większej ilości tych samych części z powodu strat w trakcie procesu montażu.

Rysunek 6 Porównanie rozmiarów kondensatorów (Imperial)

Jak zwykle, ograniczenia projektowe (rozmiar, jako jeden z powodów) mogą nie pozwolić na to, ale jest to opcja, którą warto mieć na uwadze. Ważne jest, aby porozmawiać z zakładem montażu PCB, aby potwierdzić, czy niektóre typy opakowań mogą zwiększać koszty.

Wskazówka nr 4 – Zapasy i dostawcy

Dążenie do zmniejszenia liczby unikalnych lub różnych komponentów w produktach może pomóc uprościć i usprawnić kilka procesów. Na przykład, zarządzanie zapasami, magazynowanie i wysiłek związany z łańcuchem dostaw mogą zostać zmniejszone – co znowu skutkuje zmniejszeniem ogólnych kosztów BoM.

Upewnij się również, że masz otwarte opcje dostawców i nie polegaj na częściach (chyba że jest to absolutnie konieczne), które można nabyć tylko z jednego źródła. Nieoczekiwane koszty mogą pojawić się z powodu nagle zmniejszonych poziomów zapasów i wydłużonych czasów realizacji.

Octopart może pomóc Ci dowiedzieć się, którzy różni dostawcy są dostępni dla potrzebnych części w Twoim projekcie. Gdy objętości zakupów stają się bardzo duże, zobaczysz znaczące obniżki kosztów, omijając dystrybutorów i kupując bezpośrednio od producenta komponentów.

Wskazówka nr 5 – PCB

Sam PCB jest dodatkowym elementem na liście materiałów projektu. Jeśli to możliwe, zmniejszenie złożoności produkcyjnej samego PCB może w ten sposób zmniejszyć ogólny koszt BoM. Na przykład, zmniejszenie liczby warstw, tańsze wykończenie powierzchni lub tańsze materiały – tylko kilka przykładów – mogą być sposobami na zwiększenie wydajności PCB i obniżenie kosztów. To oczywiście zależy od ograniczeń projektowych, jak zwykle.

Podsumowanie

Zbadaliśmy kilka sposobów na obniżenie kosztów BoM w projektowaniu elektroniki. Zdolność do redukcji kosztów BoM jest kluczowa w nowoczesnych produktach o dużej skali i stanowi ważny element wielu projektów. Należy jednak pamiętać, że niektóre metody nie są stosowne do niektórych produktów, ponieważ ich ogólna złożoność i specyfika są zbyt wysokie, aby umożliwić dużą zmienność w BoM.

Upewnij się, że sprawdziłeś Altium Designer i Altium 365, aby zobaczyć, jak te potężne narzędzia mogą pomóc w zarządzaniu BoM, łańcuchem dostaw i nie tylko!