تطوير المنتجات المساعدات البصرية: التصميم

هذا هو الثالث من أربع مقالات حول تطوير المنتجات المادية. إذا فاتتك الجزء 1: تكوين فكرة ، أو الجزء 2: التصميم ، فإن الأمر يستحق قراءتها. ستتمكن قريبًا من الانتقال إلى الجزء 4: التحقق من الصحة. بواسطة: بن اينشتاين. تمت الترجمة الأصلية بواسطة فرق من FABINKA fablab ومشروع HAND .

الجزء 3: التصميم

هناك حاجة إلى كل خطوة في مرحلة التصميم (تطوير المتطلبات التقنية ، وإنشاء نموذج أولي فعال ، وبرمجة البرامج الثابتة / البرامج) للتأكد من أن المنتج يعمل بشكل موثوق وأن تكلفة إنتاجه هي الأمثل. إن نتيجة عملية التطوير الهندسي هي نموذج أولي يعمل بشكل صحيح ، ولكن ليس لديه خصائص مستخدم جيدة (UX) بصريا وليست نبيلة للغاية. الهندسة وتصميم المنتجات دائما تقريبا الذهاب معا.


الشكل 3.1 خطوات تصميم المنتج

المواصفات الفنية

أحد أفضل مؤشرات المنتج المصمم بشكل جيد هو تفاصيل الوثائق الفنية.


الشكل 3.2 مكان تشكيل المتطلبات الفنية في دورة تطوير المنتج

تعد مواصفات المنتج ("المواصفات") وثيقة مهمة عند إنشاء أي منتج مادي. في حين أن العديد من الشركات الناشئة تعتبر أي نوع من الوثائق غير ضروري ومكلف ، فقد رأيت كيف فقدت الشركات أشهر وعشرات الآلاف من الدولارات بسبب حقيقة أنها لم تفكر في المتطلبات التقنية بالتفصيل.


الشكل 3.3 فئات المتطلبات الفنية

يمكن تحديد متطلبات معظم المنتجات من خلال سبعة مجالات رئيسية:

• التجارية والتنظيمية - بلدان المبيعات وسعر التجزئة الموصى به (RRP ، MSRP ، سعر التجزئة المقترح من الشركة الصانعة) ، المتطلبات التنظيمية ، هيكل الربح المقبول ، جدول تحديث المنتج (نهاية الصلاحية ، نهاية الصلاحية ، موسوعة الحياة)
• الأجهزة والمستشعرات - رسم تخطيطي كامل لنظام الأجهزة ، قائمة بالمكونات الرئيسية وفقًا للمواصفات (BOM ، جدول المواد) ، متطلبات المستشعرات
• الإلكترونيات - حجم اللوحة (PCB ، لوحات الدوائر المطبوعة) ، حجم الذاكرة ، متطلبات المعالج والاتصالات ، الحجم / العمر / التركيب الكيميائي للبطاريات
• البرامج الثابتة والمكتبات - نظام التشغيل أو البيئة المضمنة المستخدمة من قبل البرامج الثابتة ومواصفات واجهة برمجة التطبيقات ومتطلبات المكتبات الخارجية
• البرامج والشبكات - بيئة تطوير البرمجيات ومكدسها ، ومتطلبات البنية التحتية للخوادم ، وخطط SCM (إدارة تكوين البرامج) ، ومعالجة الأخطاء
• المتانة والتغليف - متطلبات خدمة الحياة ، والتحمل من النظم الفرعية المختلفة ، ومتطلبات التعبئة والتغليف
• البيئة والتشغيل - درجات حرارة التشغيل والرطوبة ، وصف لموثوقية التشغيل ، والإعدادات والتفاوتات ، ومتطلبات عمليات العودة / الاستبدال ، ومتطلبات دعم العملاء وقطع الغيار

الشكل 3.4: مثال للمتطلبات الفنية المشكلة

تعتمد العديد من الشركات الكبيرة على الجبال من الوثائق. هذه الجبال من الوثائق عادة ما تكون معتمدة مرارا وتكرارا ومليئة الجداول مع كل التفاصيل الممكنة. على الرغم من أن هذا ضروري لأنواع معينة من المنتجات ، إلا أن هذا النهج غير عملي بالنسبة لمعظم الشركات السريعة والمرنة.


الشكل 3.5 مثال لمواصفات العمل للمتطلبات الفنية

أجد أنه أكثر كفاءة في الاعتماد على مواصفات العمل. عادةً ما تتم مشاركة هذا المستند عبر الإنترنت (على سبيل المثال ، في Google Drive) ويتحلل إلى عدة مجموعات من المتطلبات. تقوم العديد من الشركات بتحديث هذا المستند باستمرار لأنها تعمل على تحسين فهمها لمتطلبات المنتج. سيكون من الجيد التفكير في جميع المتطلبات المحتملة للمنتج ووضع علامة على المتطلبات التي لا تعرفها بعد ، ولكن يجب عليك معرفة ذلك (بالخط العريض ومع الملاحظة "حدد").

أداء النموذج الأولي

عند إدخال معلومات كافية في مواصفات العمل ، سيأتي الوقت للرد على كل متطلبات من خلال حل تقني. للقيام بذلك ، يتم إنشاء نموذج أولي قد يبدو مختلفًا عن المنتج ، ولكنه يعمل كمنتج ويلبي كل متطلبات المواصفات.


الشكل 3.6 مكان إنشاء نموذج أولي فعال في دورة تطوير المنتج

يتم إنشاء نموذج أولي فعال للإجابة على العديد من الأسئلة التي نشأت أثناء تطوير المتطلبات الفنية: الوظائف الأساسية ، واختيار المكونات ، ولوحات الدوائر المطبوعة ، والميكانيكا ، و "إحساس" المنتج وتجميعه.


الشكل 3.7: تكرار تصميم القوس لتوفير الوظائف الأساسية

معظم المنتجات لها "وظيفة أساسية" تعد ضرورية لأداء المنتج. بالنسبة لـ DipJar ، تقوم بقراءة بطاقة وإجراء معاملة. في الصورة أعلاه ، يمكنك رؤية كيف تغير تصميم شريحة قارئ البطاقة وما هي خيارات التصميم التي تم اختبارها أثناء التطوير: (من اليسار إلى اليمين) من القوس الأكثر خشونة المطبوع على طابعة ثلاثية الأبعاد إلى نموذج أولي تم إنشاؤه باستخدام قالب. تم تغيير رأس القراءة أيضًا بعد تحديد طريقة التثبيت المثلى لقراءة أكثر استقرارًا للشريط المغناطيسي للبطاقة.


الشكل 3.8 اختيار المكونات: مثال على اختيار السماعة

قد يستغرق اختيار المكونات عدة أشهر من الاختيار والتأهيل (الاختبار) لضمان استيفائها لمتطلبات الوظيفة والموثوقية. في الصور أعلاه ، هناك العديد من وحدات السماعات التي اختبرها DipJar لتحسين مزيج الأسعار وجودة الصوت والموثوقية وسرعة التوافر / التسليم.


الشكل 3.9 تطور لوحة الدوائر DipJar

إذا كان المنتج الخاص بك يحتوي على لوحة دوائر مطبوعة ، فسيستغرق الأمر حوالي 5-10 تحسينات قبل البدء في الإنتاج الضخم. تبدأ عملية تطوير اللوحة باختيار المكونات ، ثم - تصميم اللوح (ألواح الخبز ، اليسار) ثم - إنشاء سلسلة من لوحات المصنع. مرت لوحة DipJar الرئيسية بستة تكرارات قبل إطلاقها لأول مرة من قبل شركة تصنيع العقد (CM ، تصنيع العقد).


الشكل 3.10 العمل مع DipJar Case

يجب حماية جميع المكونات واللوحات. إذا تم استخدام المعدن في العلبة ، فإن العمل معها يتطلب غالبًا دورة تطوير طويلة. لذلك ، استغرق الأمر عدة أشهر لقضية DipJar الخارجية.


الشكل 3.11 قطع DipJar البلاستيكية

يوجد في كل منتج تقريبًا جزء بلاستيكي واحد على الأقل. تتطلب الأجزاء البلاستيكية المقولبة عادةً ما بين 8-12 أسبوعًا من التطوير والتصحيح ، لذلك تحتاج إلى تطوير التصميم والبناء في أسرع وقت ممكن. لقد تغيرت اللوحة العليا من DipJar من كونها صعبة للغاية للإلقاء على اليسار ، إلى الإصدار النهائي على اليمين. تم تحسين العديد من المعلمات: التصميم السابق ، سماكة الجدار ، محيط ، أرباب السحابات ، أحواض الحرارة ، البصريات ، نسيج المعالجة ، القوة الهيكلية.


الشكل 3.12 وكلاء الترجيح لخلق شعور المنتج

"شعور" المنتج هو أيضا مهم جدا. تستخدم العديد من المنتجات الأوزان الداخلية أو تسمك الجدران لإنشاء إحساس اللمس الذي يطابق البصرية. تتميز DipJar بمركز ثقل عالٍ نسبيًا ، وبالتالي تم وزن قاعدتها بوزن موازن من الفولاذ المقطوع بالليزر. في الدفعة الثانية ، لتقليل التكلفة ، تم استبدال ثقل موازنة الصلب بالألمنيوم.


الشكل 3.13 الجمعية

بعد اختيار كل مكون وتصميم الأجزاء البلاستيكية ومراجعة الألواح ، من المهم تقييم مجموعة المنتج. في المراحل المبكرة من نموذج أولي يعمل ، يكفي إجابة سؤال ما إذا كان المنتج تم تجميعه أم لا. كلما كان المنتج أقرب إلى الإنتاج الضخم ، كلما كان من المهم التركيز على الأخطاء المحتملة في التجميع وعلى تحسين تكلفة ووقت الإنتاج. يشمل تصميم التجميع أيضًا تخطيط إدارة الكابلات ، واختيار المواد اللاصقة ، والسحابات ، وعناصر التسوية وتحديد المواقع ، والخلوص ، وإمكانية الوصول للجزء.

البرامج الثابتة والبرامج (البرامج الثابتة والبرامج)

تقريبا جميع المنتجات التي استثمرت بولت في كل من البرامج الثابتة والبرمجيات. لسوء الحظ ، يجب أن يتم هذا العمل عادةً بعد إنشاء النموذج الأولي ، لأن البرنامج يعتمد على تشغيل أجهزة المنتج.


الشكل 3.14 موقع تطوير البرامج الثابتة والبرامج في دورة تطوير المنتج

يستخدم مهندسو الكهرباء ومتخصصو الأنظمة المدمجة مجموعة متنوعة من أساليب التطوير وتسلسله أثناء العمل على البرامج الثابتة. النهج الأكثر شيوعا من أسفل إلى أعلى.


الشكل 3.15 البرامج الثابتة والبرامج

تبدأ العملية عند أدنى مستوى (الأجهزة) وترتفع إلى برنامج الويب:

1. اختبار الأجهزة - إنشاء الوظائف الأساسية للتحقق من التشغيل الصحيح للوحات والدوائر الصحيحة. للعثور على المشاكل الرئيسية للمراجعة الأولى ، يتم استخدام تحميل البرامج الثابتة ، والطاقة المزودة دوريًا ، ومصابيح LED الوامضة ، وإمدادات الطاقة إلى أدوات الاتصال ، وما إلى ذلك.

2. الأوامر - التحقق من جميع المكونات الرقمية (I2C ، SPI ، USB ، الناقلات التسلسلية ، إلخ.) هذا هو الاختبار الوظيفي الرئيسي ، والذي يضمن أن المكونات تعطي الإجابات الصحيحة.

3. وظائف - حزم كل مجموعة من الأوامر والتسلسل المنطقي في وظائف المعرفة من قبل المستخدم. في حالة DipJar ، تتمثل الوظيفة الرئيسية في إدخال المبلغ بالدولار وعرضه على مصفوفة LED.

4. مكتبة - تطوير مجموعات من الوظائف التي هي مجتمعة وتعتمد على بعضها البعض. على سبيل المثال ، جميع وظائف العرض أو جميع وظائف المودم.

5. وحدة التحكم - تعمل العديد من المنتجات مع بيانات متعددة الخيوط ، وقد يكون من الصعب تحقيق تشغيل موثوق به لكل تيار. يجب أن تقرأ DipJar بطاقة ائتمان في بضع ثوان ، أي أنها تحتوي على دفق واحد من البيانات الخلوية ودفق واحد من مصفوفة عرض إدارة البيانات والتعليقات الصوتية.

6. API / شبكة - وظائف اتصال مخصصة مع مختلف خدمات الويب. تحتوي العديد من المنتجات على اتصال ثنائي الاتجاه: حيث يتصل الجهاز بالخادم ، لذلك يتصل الخادم بالجهاز. يضمن بناء واجهة برمجة تطبيقات منظمة وعقلانية فعالية واستقرار الاتصال.


الشكل 3.16 التكرار: العمل على الخلل وإصلاح الخلل

في كثير من الأحيان ، بعد التجميع الأول لنموذج العمل ، يتم تحديد بحر من العيوب. في بعض الأحيان يكون للمواصفات متطلبات غير مكتملة / غير صحيحة ، أو قد لا تفي المكونات بمتطلبات المواصفات. عادة ما يتم إنشاء 3-4 نماذج كاملة المواصفات قبل الانتقال إلى مرحلة التطوير النهائية.


الشكل 3.17 النموذج الأولي للعمل

نتيجة للعمل ، يجب أن يؤكد النموذج الأولي على جدوى الإنتاج الشامل لمنتج موثوق. في الصورة أعلاه - النموذج الأولي للعمل مع التفاصيل التي لم تكتمل بعد (يشير السهم الأحمر إلى مصابيح LED ضبابية ، بلاستيك رمادي ، طبقات كبيرة جدًا على غلاف معدني) ، ولكن هذا المنتج متصل بالفعل بالشبكة الخلوية ولديه واجهة برمجة تطبيقات موثوقة للعمل مع البطاقة.

عندما يفي النموذج الأولي للعمل بجميع المواصفات ، فقد حان الوقت للاستعداد للإنتاج. إلى الأمام إلى الجزء 4: التحقق من الصحة

هذا هو الثالث من أربع مقالات حول تطوير المنتجات المادية. إذا فاتتك الجزء 1: تكوين فكرة ، أو الجزء 2: التصميم ، فإن الأمر يستحق قراءتها. ستتمكن قريبًا من الانتقال إلى الجزء 4: التحقق من الصحة. بواسطة: بن اينشتاين. Twitter الأصلي متوسط ترجمت من قبل فرق من FABINKA fablab ومشروع RUKI .