Руководство предпринимателя по модульному дизайну продукта

Закарайа Петерсон
|  Создано: 20 Июня, 2023  |  Обновлено: 12 Марта, 2024
Руководство предпринимателя по модульному дизайну продукта

Одним из наиболее частых вопросов, который мне задают клиенты, занимающиеся стартапами в области аппаратного обеспечения, является следующий: как я могу снизить риски своего прототипа?

Предприниматели, только начинающие превращать свои доказательства концепции в реальное устройство, которое они могут тестировать в полевых условиях, хотят убедиться, что их время, усилия и деньги используются с пользой. Многие предприниматели вкладывают свои кровно заработанные сбережения в эти проекты, и желательно заранее учесть любые потенциальные причины отказа устройства.

Существует один путь, который помогает преодолеть разрыв между доказательствами концепции и прототипами, и он даже может помочь дизайнеру ускорить процесс создания полностью настраиваемой печатной платы вокруг целевых компонентов. Это включает в себя модульный подход к созданию продукта путем объединения готовых к использованию разработочных продуктов, вычислительных модулей, продуктов разработки сторонних производителей и модулей микроконтроллеров/ASIC в очень базовую версию прототипа. Этот подход имеет большую ценность, и он может помочь вам ускорить выход на рынок с меньшим риском, если вы выберете правильный набор модулей, оценочных продуктов и эталонных конструкций.

Что такое модульный подход к дизайну продукта?

Модульные продукты создаются с использованием набора модулей, которые могут быть куплены готовыми у производителей полупроводников, приобретены как продукция третьих сторон, разработаны как пользовательские платы или являться комбинацией всех этих вариантов. Такой подход требует сочетания набора модулей, которые соединяются друг с другом, обычно с помощью кабелей, проводов и разъемов для соединения плат. Эти модули можно приобрести у таких поставщиков, как Arduino, Raspberry Pi, Opal Kelly и т.д., и они объединяются вместе для создания пользовательского продукта. Фактически, ваша идея аппаратного продукта может быть реализована в модульном формате, что позволит другим компаниям интегрировать его на свои печатные платы.

Modular PCB design
Простой пример модульного продукта; отдельные платы соединяются вместе, создавая уникальную систему, которая затем помещается в специальный корпус.

Где можно найти и приобрести эти модули, и какие типы модулей можно использовать для создания модульных продуктов? Некоторые идеи приведены в следующей таблице.

Платы разработки

Обычно относится к платам микроконтроллеров (например, Arduino) или меньшим платам FPGA. Могут поставляться производителями полупроводников, дистрибьюторами или третьими сторонами.

Малые модули ASIC

Существует огромный ассортимент этих плат, и они обычно подключаются к основной плате через простой штыревой разъем или кабель. Обычно поставляются третьими сторонами или в рамках открытого исходного кода.

Одноплатные компьютеры (SBC)

Включает в себя продукты, такие как Raspberry Pi, которые технически могут работать как самостоятельные устройства.

Компьютер-на-модуле (COM) или система-на-модуле (SOM)

Эти небольшие модули могут использоваться с пользовательской или типовой базовой платой. Они могут обеспечивать общие вычислительные возможности или вычисления для конкретных приложений.

Платы разработки FPGA

Они содержат большие FPGA, необходимые для оценки определенной семейства номеров деталей. Могут поставляться производителями полупроводников, дистрибьюторами или сторонними организациями.

Наборы для оценки

Обычно относится к полной плате для оценки более продвинутого ASIC или системы-в-пакете. Они предназначены для имитации фактических конечных продуктов и демонстрации конкретных приложений.

 

Общий подход заключается в использовании любых модулей из вышеуказанного списка для создания первого прототипа без риска тратить капитал на пользовательскую печатную плату. Затраты, необходимые для покупки группы модулей из вышеуказанного списка, включая более продвинутые модули, обычно значительно меньше, чем стоимость заказа работ по проектированию, закупке компонентов, изготовлению, сборке и логистике. Для первого прототипа это разумный способ доказать концепцию вашего дизайна, прежде чем тратить время и деньги на пользовательские сборки печатных плат.

Если вы можете продемонстрировать что-то ценное с помощью вашего модульного прототипа, или вы можете доказать, что можете использовать готовые + пользовательские модули для создания реального продукта, тогда у вас есть что-то, что может заинтересовать инвесторов. В конце концов, конечная цель (или должна быть) заключается в том, чтобы превратить ваши хорошие идеи во что-то, что можно производить в масштабе и продавать клиентам. В какой-то момент вам придется решить, как масштабировать ваш модульный дизайн, и это может включать интеграцию всей или части вашей модульной системы в пользовательскую печатную плату.

Когда переходить на пользовательскую разработку для модульного продукта

Пользовательские платы рискованны, когда основная функциональность продукта не была доказана, в основном из-за стоимости разработки и производства прототипов, что может привести к продукту, который не работает так, как вы представляли. Идеальное время для перестройки вашего продукта на пользовательской печатной плате наступает, когда вы выполнили следующие задачи:

  1. Окончательно подобранные компоненты на основе прототипирования с модулями
  2. Проверено, что любое встроенное приложение может выполнять необходимые функции с компонентами из пункта #1
  3. Проверено, что модульный прототип работает в условиях, похожих на предполагаемую среду развертывания
  4. Найден дизайнер, который понимает процесс переноса модульного устройства на индивидуальную печатную плату

Если вы начинали с оценочных плат и/или эталонных дизайнов, где файлы дизайна уже были доступны, у вас уже есть некоторые проверенные данные дизайна, которые можно использовать для начала создания вашей индивидуальной платы. Это значительно снижает риски вашего индивидуального продукта, и вы даже можете получить помощь от инженеров по приложениям в компаниях-производителях полупроводников, которые могут быть готовы помочь с проверкой вашего дизайна перед производством прототипов.

Другой вариант - сделать ваш продукт модулем, который интегрируется с другими модулями! Этот подход использует Luxonis, инновационная компания, создающая продукты компьютерного зрения с форм-фактором модулей. Эти системы могут использоваться для добавления возможностей управляемого ИИ зрения к другим готовым аппаратным модулям, позволяя создавать совершенно новый класс модульных продуктов. Узнайте больше о Luxonis в нашей недавней истории Altium.

 

Независимо от того, хотите ли вы использовать модульный подход или готовы перейти к разработке собственной печатной платы, убедитесь, что ваша компания опирается на полный набор функций для проектирования печатных плат и мирового класса инструменты CAD в Altium Designer®. Для реализации сотрудничества в современной междисциплинарной среде, инновационные компании используют платформу Altium 365 для удобного обмена данными проектирования и запуска проектов в производство.

Мы только начали раскрывать возможности Altium Designer на Altium 365. Начните свою бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.

Об авторе

Об авторе

Закарайа Петерсон (Zachariah Peterson) имеет обширный технический опыт в научных кругах и промышленности. До работы в индустрии печатных плат преподавал в Портлендском государственном университете. Проводил магистерское исследование на хемосорбционных газовых датчиках, кандидатское исследование – по теории случайной лазерной генерации. Имеет опыт научных исследований в области лазеров наночастиц, электронных и оптоэлектронных полупроводниковых приборов, систем защиты окружающей среды и финансовой аналитики. Его работа была опубликована в нескольких рецензируемых журналах и материалах конференций, и он написал сотни технических статей блогов по проектированию печатных плат для множества компаний.

Связанные ресурсы

Вернуться на главную
Thank you, you are now subscribed to updates.