IoT Donanım Ürünü Geliştirme: Nasıl Yapılır

<pre>IoT Donanım Ürünü Geliştirme: Nasıl Yapılır


Bağlı cihazların sayısı günden güne artıyor ve her yerde IoT'nin benimsenmesi donanım geliştirme için daha fazla fırsat sunar. Tabii ki, Big Four'dan (Amazon, Google, Samsung, Apple) daha iyi performans göstermek ve nişinizi bulmak önemli bir zorluk teşkil ediyor. Ayrıca, bir sonraki düzey tüketici gadget'ı için yeni bir kullanım durumu bulursanız, fikrinizin uzun süre uygulanabilir bir ürüne dönüşmesi için kendinizi hazırlamanız daha iyi olur

Amacım donanım geliştirme sürecini birkaç aşamaya ayırmak ve her aşamanın geçtiğinden emin olmak. Örneklemek gerekirse, tasarım evimizin akıllı hoparlör ve diğer cihaz örneklerini kullanacağım [notanotherone.com] üzerinde çalıştı.

Akıllı bir hoparlör veya akıllı ekran genellikle bu donanım geliştirme aşamalarından geçer

Donanım Geliştirme Süreci
Donanım Geliştirme Süreci Görüntü Kredisi: notAnotherOne

1. Donanım Ürünü Geliştirme için Fizibilite Çalışması

Donanım, sermaye yoğun bir endüstridir. Donanım başlangıç ​​fikriniz ne kadar harika olursa olsun, uygulanabilir olduğunu kanıtlamanız gerekir. İlk olarak, kavramın teknik olarak uygun olup olmadığını ve iyi bir pazar talebine sahip olup olmadığını kontrol etmeniz gerekir.

Ürünün temel işlevlerini ve yan özelliklerini tanımladıktan sonra, teknik özelliklerin bir listesini oluşturun. Yerel ve uluslararası düzenlemelerin erken aşamalarda kontrol edilmesi kötü planlamanın önlenmesine yardımcı olur. Örneğin, çocuklar için yapay zeka destekli bir uygulamanın 1 yıllık üretim gecikmesiyle karşılaştığı bir durum duydum, çünkü Çocukların Çevrimiçi Gizlilik Koruma Yasası'nın gereksinimlerini karşılamak için sıfırdan bir çözüm geliştirmek zorunda kaldılar

Teknik fizibiliteyi değerlendirmek için, geliştiriciler genellikle rakip çözümlerin bir değerlendirmesiyle başlar. Birkaç popüler ürün satın alabilir ve bunları kendiniz sökebilir veya çevrimiçi gözyaşlarını kontrol edebilirsiniz. Teknik araştırmayı yıkmak ve anlamak için zaman ayırmak, ana bileşenlerin ve tedarikçilerin bir veri sayfasıyla sonuçlanmalıdır. Ayrıca, popüler cihazları COGS (satılan malların maliyeti) ile bu şekilde değerlendirebilirsiniz. COGS temel olarak cihazı rafa yerleştirmek için harcanan tüm maliyetlerdir: üretim, nakliye, ithalat / ihracat vergisi, vb.

MVPr'nizi Oluşturma

MVPr (minimum uygulanabilir prototip) ürün fikrini ilk uygulamanızdır. Geliştiriciler, temel işlevselliğe sahip ilk prototipi oluşturmak için birkaç gün geçirebilirler. Fikrin geçerli olduğunu teyit etmeyi ve deneyimi hakkında biraz kesinlik sağlamayı amaçlamaktadır. Diğer kullanıcıların görüşlerini toplaması gereken MVP'den (minimum uygulanabilir ürün) farklı olarak, çoğunlukla dahili değerlendirme için yapılır

Akıllı hoparlörler için MVPr oluşturmak için ticari olarak satılan modülleri veya HDK'ları (donanım geliştirici kitleri) kullanabilirsiniz. Günümüzde, Google, Amazon ve Qualcomm gibi teknoloji devleri ve küçük şirketler HDK'lar sağlıyor. HDK'lar geliştirme sürecini çok kolaylaştırıyor. Geliştiriciler, SDK (yazılım geliştirme kiti), test ürün yazılımı ve örnek uygulamalara HDK ile birlikte erişir

Donanım geliştirme için HDK
Intel Konuşma Etkinleştirici Geliştirme Kiti / DSP Grubu HDClear 3-Mic Geliştirme Kiti

Bir HDK seçtiğinizde şunları göz önünde bulundurmalısınız:

  • Hedef İşletim Sistemi
  • Kullanmayı planladığınız hedef sesli asistan: Amazon, Tmall Genie, Turing, JD, iFLYTEK, vb.
  • Cihazın planlanan özellikleri: işlemci frekansı, mimari, mikrofon sayısı, vb.

HDK'lar farklı sayıda mikrofon içerir ve farklı fiyat kategorilerinde bulunur.

Pazarlama çalışması

Başlangıçta, kesintiye uğramış bağlı cihazı için milyonlarca dolarlık bir yatırım yapmışsa, ürün pazarına uygun olmayabilir. Pazarlama yöneticileri ürünü tanıtmak için çok para harcarlar. Sonuç olarak, dağıtım kanalları satış büyümesi hakkında sizi bilgilendirir. Bu arada, faaliyetlerinizi yavaşlattığınızda satışlar durur, çünkü müşteriler ürününüzün değerini anlamıyor

Pazar araştırması, ürün fikrini kullanıcının bakış açısından görmenize yardımcı olur.

  • Müşterilerinizin kim olduğunu, sosyal özelliklerini anlamanız gerekir. Ürün geliştirme sırasında geliştiriciler, tasarım ve UX'in prototipini oluştururken bu kullanıcı kişilerine atıfta bulunur
  • Ana soru, ürün hangi değeri sağlıyor? Hangi sorunu çözüyor ve bu sorun müşteriniz için ne kadar ciddi?
  • Ürünün benzersiz özellikleri nelerdir? Müşteri için hangi özellikler çok önemlidir?

Rekabet analizi de önemlidir.

Hoparlörler

SWOT analizi ve Porter'in beş gücü Daha derinlemesine araştırmalar için bir başlangıç ​​noktası olabilir. Marka konumlandırma, fiyatlandırma politikası, pazar payı gibi stratejik parametrelerin yanı sıra, en iyi rakip ürünlerin teknik özelliklerini de kontrol etmeliyiz. Bu arada, donanım işlevselliğindeki eğilimleri vurgulamak için renkli şemalarla bir zaman çizelgesi oluşturmak uygundur.

Ancak, bu fikirlere ürün haline getirildiklerinde ne olur?

2. Donanım Geliştirmede Patentler

Donanım başlangıcları, öncelikli olarak tasarım patentlerine ve faydalı patentlere dikkat etmelidir.

Özgünlük ve estetik, her tüketici cihazının değerli varlıklardır. Tasarım patentleri, ürünün benzersiz görsel özelliklerini yasal olarak korumayı amaçlamaktadır. Buna karşılık, faydalı patentler mühendisliğinizin yeniliklerini korur

Patentler pahalıdır ve 20 000 dolara kadar mal olabilir. Tam bir patent başvurusu yapamıyorsanız, en iyi bahsiniz “Geçici patent” olabilir. Bu uygulama tam bir başvuru yapmadan önce bir yıl boyunca yazarlık tutmanızı sağlar. Genellikle yaklaşık 200-500 dolar

Bir başvuru sahibi ön patent araştırmasını bağımsız olarak USPTO (ABD) veya Avrupa Patent Ofisi. Bu iki siteyi kontrol etmek, geliştiriciye fikrinin gerçekten benzersiz olup olmadığını iki kez kontrol etmenin bir yolunu sunar. Bunun da ötesinde, piyasaya genel bir bakış elde edebilir ve mevcut teknoloji çözümlerini takip edebilir.

Tedarikçileriniz ve üreticilerinizle bir NDA imzalamayı unutmayın. Özellikle, üretim ihtiyaçları için üreticiye hangi malzemeleri ve bilgileri ilettiğinizi işaretleyin. Kullanımlarını yalnızca projenizle sınırlandırın.

3. Tüketici Cihazları için Dil Geliştirme Tasarımı

zor tasarım dili
Tasarım Dili donanım geliştirmenin önemli bir parçasıdır.

Deneyimlerimize göre, birçok girişim prototip oluşturmaya, PCB'leri yönlendirmeye, muhafazaları tasarlamaya ve fabrikalara kaynak vermeye acele ediyor. Aslında, gerçekten yüksek kaliteli ve benzersiz bir ürün oluşturmak için sabırlı olmanızı öneririz. Önce bir tasarım dili geliştirmek için zaman ayırın.

Neden bir tasarım diline ihtiyacınız var?

İlk olarak, ürününüzü pazardaki rakiplerinizden ayıran benzersiz, tanınabilir bir tasarım oluşturmak.

İkinci olarak, cihazınızın görünümünü şirket markasına entegre etmek çok önemlidir. Cihazların tasarım dili, dijital tasarımdaki marka kitabına benzer. Ürününüz arayüzler, mobil uygulamalar ve diğer bileşenlerle tutarlı olarak algılanmalıdır.

Son olarak, tüm cihaz serisi için endüstriyel tasarımın temelini oluşturacak ilkeleri belirlemelisiniz.

Tasarım dili neleri içerir?

1) Tasarımcılar, segmentteki mevcut ürünleri ve sıcak trendleri, görünümleri ve algıları açısından analiz eder.

2) Sonra skeçler, renkler, fiziksel malzemeler ve genel oluşturan normal resimler içeren ruh hali tahtaları oluştururlar. gelecekteki ürünün ruh hali.

3) Sonunda, endüstriyel cihaz tasarımının tüm ana ayırt edici özellikleri, unsurları ve ilkeleri açıklanmalıdır.

Örneğin, Apple ürünlerinin köşe yarıçapı markalarının oldukça iyi bilinen bir tasarım özelliğidir.

4. Tüketici Elektroniği Tasarımı ve Mühendisliği

Aygıtlar oluştururken, her aşamada, donanım geliştirme süreçleri sıkıca birbirine bağlı birkaç paralel akışa bölünür.

Paralel Donanım Geliştirme İzleri
Paralel Donanım Geliştirme İzleri Resim Kredisi: notAnotherOne.com

Cihaz geliştirme gelince, bu konut, PCB ve büyük yazılım yığını; cihazın hem iç hem de dış özellikleri. Donanım geliştirme hakkında konuştuğumuzdan, konut hakkında daha ayrıntılı bilgi edelim.

Eskizler, rendererler, kimlik (endüstriyel tasarım)

Endüstriyel tasarım, bir ürünün çizimi ile başlar. Bu, cihazın genel hatlarını ve şeklini tanımlayan gelecekteki bir tasarımın taslağıdır. Tasarımcılar, daha fazla modelleme ve renderleme için başarılı eskizler alırlar.

Sesli asistan Alice ile akıllı bir hoparlör olan Yandex.Station'ın skeçleri
Donanım geliştirmenin ilk aşaması – görselleştirme. İşte ses asistanı Alice ile akıllı bir konuşmacı olan Yandex.Station'ın skeçleri. Görüntü Kredisi: notAnotherOne

Kural olarak, kavramsal modelleme aşamasında, ürün kimliğinin 2 ila 4 çeşidini (endüstriyel tasarım) çalışırız. Proje ekibi maketler adı verilen işlevsel olmayan birkaç prototip üretmektedir. Genellikle bir 3D yazıcıda yazdırılır veya bazen takım tezgahları kullanılarak kesilir. Maketler için gereksinimler farklıdır. Bazen boyutsal maketler 1: 1 ölçekte yapılır. Bazen bir prototip gerçek bir şey gibi görünmelidir, örneğin gerçek bir ekranla.

Modelleri ve ergonomilerini test ettikten sonra, ekip kimlik üzerinde daha fazla çalışma için tasarımlardan birini seçiyor
Kimlik, yalnızca donanım ürününün tüm dış öğelerini incelemekle kalmaz, aynı zamanda tüm iç bileşenlerin düzenidir. Örneğin, akıllı hoparlörlerde, bu tür elemanlar hoparlörler, bir mikrofon matrisi ve muhtemelen bir ekran veya pildir – cihazın boyutunu ve şeklini etkileyen her şey.

Kimlik aşamasında, konsept birçok değişikliğe uğrar. Örnek olarak, E-mürekkep ekranlı ilk çift ekranlı akıllı telefon olan YotaPhone'un tasarımının gelişimini gösteren bir fotoğraf ekliyoruz.

Bu cihaz için ürün ekibi, gerekli tüm bileşenleri cihaza yerleştirmek için 30'dan fazla endüstriyel tasarım yinelemesi gerçekleştirdi.

YotaPhone Geliştirme süreci.
YotaPhone Geliştirme süreci. Görüntü Kredisi: notAnotherOne

MD (mekanik yapı tasarımı)

Endüstriyel tasarım akışını tamamlamak için son aşama MD'dir (mekanik tasarım veya mekanik yapı tasarımı). Bu aşama, üretimin başlamasıyla eşzamanlı olarak gelişime uğrar.

MD, kimliğin daha ayrıntılı bir sürümüdür. Makine mühendisleri takviye kaburgalarını sonlandırır, kalıp akışı simülasyonlarını analiz eder, gelecekteki ürün montajı için konseptler geliştirir, soğutma devreleri üzerinde çalışır. Daha sonra, bir kalıp yapmak için bir 3D model oluştururlar. Bu işleme DFM (üretim için tasarım) denir. DFM, üretime hazır, ürünün parametrik bir 3D modelinin oluşturulmasıyla sonuçlanır.

DFM sürecinin ilk CNC prototiplerinin oluşturulmasından son takım yinelemesine kadar birçok aşaması vardır.

Mekanik tasarım
Mekanik tasarım Görüntü Kredisi: notAnotherOne

Parça üretim yöntemleri

Gövde parçaları oluşturmak için üç ana süreç vardır: damgalama, döküm (kalıplar veya aletler kullanarak) ve kesme.

CNC Takımları Damgalama / Donanım ürünleri için üretim yöntemleri
Donanım ürünleri için üretim yöntemleri. Görüntü Kredisi: notAnotherOne

Damgalama, metal levhaları basınç altındayken farklı şekillere dönüştürmenin düşük maliyetli bir yöntemidir.

  • Döküm (kalıp veya kalıp kullanarak)

Döküm, yüksek basınç altında erimiş plastiklerin büyük kalıplara enjekte edilmesi işlemidir. Plastik şekillendirildikten sonra parçalar çıkarılır. Endüstriyel (katı) bir kalıbın üretimi 30 ila 50 gün sürer. Bunun da ötesinde, oldukça pahalıdır. Aynı zamanda, üretilen parçaların birim maliyeti düşüktür.

Kalıplar neye benziyor?

Yumuşak takım ve sert takım kalıpları vardır.

Silikon veya silikon gibi yumuşak metaller yumuşak kalıplama için ana malzemelerdir. Bunları az sayıda parça için, örneğin bir deneme için kullanabilirsiniz. Alüminyum kalıbın hizmet ömrü birkaç yüz ila bin set arasındadır.

Çelikten yapılmış sağlam kalıplar, döküm sırasında parçaların yüksek boyutsal doğruluğunu sağlayabilir. Her türlü plastik ile çalışabilirsiniz, çünkü bu tür kalıplar yüksek sıcaklıklara dayanabilir. Bu arada, bu tüketici cihazlarının üretimi için en popüler yöntemdir.

İşte bazı tavsiyeler – kalıpların tam maliyetini ödemeyin. Ortak uygulama, bir kalıp sipariş ederken% 30-50 avans ödemesidir. Ardından, bitmiş formu kabul ettikten ve onunla birlikte üretilen ayrıntıları dikkatlice kontrol ettikten sonra kalan bakiyeyi ödeyebilirsiniz.

Seri üretim yapacak bir fabrikadan ziyade, doğrudan bir takımhane ile sözleşme imzalamak daha iyidir. Bu şekilde takım sahipliğini koruyacaksınız. Gelecekte, bu, takım üreticisini değiştirmeden fabrikayı değiştirmenize veya çoğaltmanıza izin verecektir.

Kesim (CNC), kalıba yatırım gerektirmez, ancak parçanın maliyeti çok yüksektir. Kural olarak, yukarıdaki üretim yöntemlerine uygun olmayan küçük veya çok karmaşık parçalar için kesme kullanılır.

PCB'ler

PCB yerleşimini cihazın mekanik tasarımı ile eşleştirmek için tasarım mühendisleri ve elektronik mühendisleri birlikte çalışır

Aşağıda bir devre kartının olası bir evrimini görüyorsunuz. Genellikle, ilk prototipler geliştirme kitleri (gösterim kitleri) kullanılarak birleştirilir. Bu nedenle, ekstra kablolamaya sahip bu tür demo panoları ihtiyacınız olan muhafazanın boyutlarına karşılık gelmez. MD gereksinimlerine göre, bir elektrik mühendisi kartın boyutunu muhafazanın boyutlarına ve konektörler ve LED'ler gibi dahili elemanların konumuna göre ayarlar. Bu birkaç tekrarlama gerektirebilir

Yönetim kurulu evrimi örneği
Yönetim kurulu evrimi örneği. Kredi bilgileri: notAnotherOne

5. Donanım Geliştirme Belgeleri

Aşağıda akıllı hoparlörlerin gelişiminin basitleştirilmiş bir şemasını görüyorsunuz. Şemada gösterildiği gibi, aynı anda birkaç alt sisteme dikkat etmeniz gerekir. Tüm görev akışlarını ve gereksinimlerini senkronize etmek için doğru ve eksiksiz belgeler önemlidir.

akıllı hoparlörlerin gelişiminin basitleştirilmiş bir diyagramı
Akıllı bir hoparlörün akustik mimarisi. Görüntü Kredisi: notAnotherOne

Gadget geliştirmek için 3 ana belge gereklidir:

  • PRD (Ürün Gereksinimleri Belgesi) – ürün gereksinimleri olan bir belge.
  • SRS (Yazılım Gereksinimleri Belirtimi) – yazılım gereksinimleri olan bir belge.
  • CMF (Renkler, Malzemeler ve Kaplama) – malzeme, renk ve kaplamaların bir listesi.

PRD

PRD (Ürün Gereksinimleri Belgesi) cihazı, tüm teknik özelliklerini, fonksiyonel gereksinimlerini, performans göstergelerini, sertifika gereksinimlerini vb. Açıklar. Gelişimi, ürün fikrini bulduğunuz andan itibaren başlar. Bu belge, tüm yeni ilaveler ve gereksinimlerdeki değişiklikler dahil olmak üzere tüm üretim aşamalarında gelişmeye devam etmektedir.

Uygun PRD neden bu kadar önemlidir?

Geliştirmede yer alan mühendis, tasarımcı, ürün uzmanı ve iş ortağı ekiplerini senkronize eder.

PRD aynı zamanda üretim sözleşmesinin bir ekidir. Müşteri, belgeye dayalı olarak üretilen ürünlerin ilk sevkiyatını kabul eder.

Aşağıdaki PRD'nin ana bölümlerinin örneğini kontrol edin:

Tüketici elektroniği için PRD
Tüketici elektroniği için PRD. Görüntü Kredisi: notAnotherOne

Ayrıca, her aşamada üretilen prototipler için gereklilikleri yazmak mantıklıdır; örneğin, her bir yinelemenin sonunda hangi işlevselliği beklersiniz. Donanım geliştirmeye odaklandığımız için burada SRS hakkında konuşmayacağız.

CMF

Bir sonraki belge bağımsız bir belge olabilen veya PRD'ye dahil edilebilen CMF'dir (Renkler, Malzemeler ve Kaplama). Bu belgede cihazın görünümü ve tüm detaylarının parametreleri açıklanmaktadır: renkler, malzemeler, performans ve kaplama gereksinimleri.

Aşağıda, şirketimiz tarafından tamamen geliştirilen, taşınabilir bir hava kalitesi sensörü olan birinci nesil Atmotube için CMF belgesinin bir parçasıdır. [notAnotherOne.com].

Bileşene özgü veriler ve diğer gereksinimler. Görüntü Kredisi: notAnotherOne

Ayrıca QAC (kalite kabul kriterleri) veya CS (kozmetik spesifikasyonu) içerir. Bu, renk veya küçük talaş veya çizik gibi küçük yüzey kusurları gibi parçaların üretimi için toleranslar hakkında bilgi niteliğindedir. Üretimde kalite kontrolü ve bitmiş ürünleri kabul ederken kullanılan belgeler bu gerekliliklere dayanmaktadır.

Plastik Parçaların Kusurları vb. Görüntü Kredisi: notAnotherOne

Belge, her bir yüzey türü için izin verilen maksimum hata sayısını belirtmeye ek olarak, doğrulama prosedürünü (aydınlatma, kontrol edilen cihazdan gözlemciye olan mesafe, vb.) Açıkça düzenler ve ayrıca hata türlerini açıklar.

Umarım yukarıdaki bilgi ve belgeler, donanım cihazları için bazı geliştirme süreçlerini ortaya koymaya yardımcı olmuştur.

Vera Kozyr

Vera Kozyr, IoT tüketici cihazlarının ürün tasarımı ve mühendisliği konusunda uzmanlaşmış notAnotherOne tasarım evinin CEO'su ve kurucu ortağıdır. Ayrıca bir dizi giyilebilir hava kalitesi monitörü olan Atmotube'un kurucu ortağıdır. Vera, çığır açan fikirleri gerçek ürünlere dönüştürme konusunda tutkulu ve 11 yıldan uzun süredir yapıyor.