Pengembangan Produk Alat Bantu Visual: Desain

Ini adalah yang ketiga dari empat artikel tentang pengembangan produk fisik. Jika Anda melewatkan Bagian 1: Membentuk ide , atau Bagian 2: Desain , ada baiknya membacanya. Anda akan segera dapat beralih ke Bagian 4: Validasi. Dikirim oleh: Ben Einstein. Terjemahan asli dibuat oleh tim-tim FABINKA fablab dan proyek HAND .

Bagian 3: Desain

Setiap langkah pada tahap desain (pengembangan persyaratan teknis, pembuatan prototipe yang berfungsi, pemrograman firmware / perangkat lunak) diperlukan untuk memastikan bahwa produk berfungsi dengan andal dan biaya produksinya optimal. Hasil dari proses pengembangan teknik adalah prototipe yang berfungsi dengan benar, tetapi belum memiliki karakteristik pengguna yang baik (UX) dan secara visual tidak terlalu mulia. Rekayasa dan desain produk hampir selalu berjalan seiring.


Gambar 3.1 Langkah Desain Produk

Spesifikasi Teknis

Salah satu indikator terbaik dari produk yang dirancang dengan baik adalah detail dokumentasi teknis.


Gambar 3.2 Tempat pembentukan persyaratan teknis dalam siklus pengembangan produk

Spesifikasi Produk ("spec") adalah dokumen penting saat membuat produk fisik apa pun . Sementara banyak startup yang menganggap semua jenis dokumentasi tidak perlu dan mahal, saya melihat bagaimana perusahaan kehilangan bulan dan puluhan ribu dolar karena fakta bahwa mereka tidak memikirkan persyaratan teknis secara rinci.


Gambar 3.3 Kategori Persyaratan Teknis

Persyaratan untuk sebagian besar produk dapat diidentifikasi oleh tujuh bidang utama:

• Komersial dan peraturan - negara penjualan dan harga eceran yang disarankan (RRP, MSRP, harga eceran yang disarankan pabrik), persyaratan peraturan, struktur laba yang dapat diterima, jadwal pembaruan produk (akhir masa pakainya, Akhir masa pakainya, EOL)
• Perangkat keras dan sensor - diagram lengkap sistem perangkat keras, daftar komponen utama sesuai dengan spesifikasi (BOM, bill of material), persyaratan untuk sensor
• Elektronik - ukuran papan (PCB, papan sirkuit cetak), ukuran memori, persyaratan prosesor dan komunikasi, ukuran / masa pakai / komposisi kimia baterai
• Firmware dan perpustakaan - sistem operasi atau lingkungan tertanam yang digunakan oleh firmware, spesifikasi API, persyaratan untuk perpustakaan eksternal
• Perangkat lunak dan jaringan - tumpukan perangkat lunak dan lingkungan pengembangan, persyaratan infrastruktur server, paket SCM (Manajemen Konfigurasi Perangkat Lunak), penanganan kesalahan
• Daya tahan dan pengemasan - persyaratan untuk masa pakai , daya tahan berbagai subsistem, persyaratan pengemasan
• Ekologi dan operasi - suhu dan kelembaban operasi, deskripsi keandalan operasional, pengaturan dan toleransi, persyaratan untuk proses pengembalian / penggantian, persyaratan untuk dukungan pelanggan dan suku cadang

Gambar 3.4: Contoh persyaratan teknis yang terbentuk

Banyak perusahaan besar bergantung pada kumpulan dokumentasi. Kumpulan dokumen ini biasanya berulang kali disertifikasi dan penuh dengan tabel dengan semua detail yang memungkinkan. Walaupun ini diperlukan untuk jenis produk tertentu, bagi sebagian besar perusahaan yang cepat dan fleksibel, pendekatan ini tidak praktis.


Gambar 3.5 Contoh spesifikasi kerja persyaratan teknis

Saya merasa lebih efisien untuk mengandalkan spesifikasi yang berfungsi. Dokumen semacam itu biasanya dibagikan secara online (misalnya, di Google Drive) dan didekomposisi menjadi beberapa kelompok persyaratan. Banyak perusahaan terus memperbarui dokumen ini karena mereka memperbaiki pemahaman mereka tentang persyaratan produk. Sebaiknya pikirkan semua persyaratan yang mungkin untuk produk dan tandai yang belum Anda ketahui, tetapi harus mencari tahu (dicetak tebal dan dengan catatan "sebutkan").

Prototipe yang berfungsi

Ketika Anda memasukkan informasi yang cukup ke dalam spesifikasi kerja, saatnya akan tiba untuk menjawab setiap persyaratan dengan solusi teknis. Untuk melakukan ini, sebuah prototipe dibuat yang mungkin terlihat berbeda dari produk, tetapi berfungsi sebagai produk dan memenuhi setiap persyaratan spesifikasi.


Gambar 3.6 Tempat pembuatan prototipe yang berfungsi dalam siklus pengembangan produk

Prototipe yang berfungsi dibuat untuk menjawab banyak pertanyaan yang muncul selama pengembangan persyaratan teknis: fungsi dasar, pemilihan komponen, papan sirkuit cetak, mekanik, “rasa” produk dan perakitan.


Gambar 3.7 Iterasi desain braket untuk menyediakan fungsionalitas dasar

Sebagian besar produk memiliki "fungsionalitas inti" yang sangat penting untuk kinerja produk. Untuk DipJar, ia membaca kartu dan melakukan transaksi. Pada foto di atas, Anda dapat melihat bagaimana desain braket untuk pembaca kartu berubah dan opsi desain apa yang diuji selama pengembangan: (dari kiri ke kanan) dari braket kasar yang dicetak pada printer 3D ke prototipe yang dibuat menggunakan cetakan. Kepala pembacaan juga diubah setelah menentukan metode pemasangan yang optimal untuk pembacaan yang lebih stabil dari strip magnetik kartu.


Gambar 3.8 Pemilihan komponen: contoh pemilihan speaker

Pilihan komponen dapat memakan waktu beberapa bulan seleksi dan kualifikasi (pengujian) untuk memastikan bahwa mereka memenuhi persyaratan fungsi dan keandalan. Dalam foto di atas, ada beberapa modul speaker yang DipJar uji untuk mengoptimalkan kombinasi harga, kualitas suara, keandalan, dan ketersediaan / kecepatan pengiriman.


Gambar 3.9 Evolusi papan sirkuit DipJar

Jika produk Anda memiliki papan sirkuit cetak, diperlukan sekitar 5-10 perbaikan sebelum diluncurkan ke produksi massal. Proses pengembangan papan dimulai dengan pemilihan komponen, kemudian - desain papan tempat memotong roti (papan roti, kiri) dan kemudian - menciptakan serangkaian papan pabrik. Papan DipJar utama melewati 6 iterasi sebelum pertama kali diluncurkan ke produksi oleh produsen kontrak (CM, kontrak manufaktur).


Gambar 3.10 Bekerja dengan Kasing DipJar

Semua komponen dan papan harus dilindungi. Jika logam digunakan dalam kasus ini, bekerja dengannya sering membutuhkan siklus pengembangan yang panjang. Jadi, butuh beberapa bulan untuk kasus DipJar eksternal.


Gambar 3.11 Komponen Plastik DipJar

Hampir setiap produk yang saya kerjakan memiliki setidaknya satu bagian plastik. Komponen plastik cetakan biasanya membutuhkan 8-12 minggu pengembangan dan debugging, jadi Anda perlu mengembangkan desain dan konstruksinya secepat mungkin. Panel atas DipJar telah berubah dari yang sangat sulit untuk dilemparkan ke kiri, ke versi final di sebelah kanan. Banyak parameter dioptimalkan: desain sebelumnya, ketebalan dinding, keliling, bos untuk fastener, heat sink, optik, tekstur pemrosesan, kekuatan struktural.


Gambar 3.12 Agen pembobot untuk menciptakan nuansa produk

"Rasa" produk juga sangat penting. Banyak produk menggunakan bobot internal atau menebalkan dinding untuk menciptakan sensasi sentuhan yang sesuai dengan visual. DipJar memiliki pusat gravitasi yang relatif tinggi, dan oleh karena itu pangkalannya ditimbang dengan penyeimbang baja potong laser. Pada batch kedua, untuk mengurangi biaya, baja penyeimbang diganti dengan aluminium.


Gambar 3.13 Majelis

Setelah memilih setiap komponen, mendesain bagian plastik dan merevisi papan, penting untuk mengevaluasi pengumpulan produk. Pada tahap awal prototipe yang berfungsi, jawaban atas pertanyaan apakah produk dirakit atau tidak sudah cukup. Semakin dekat produk dengan produksi massal, semakin penting untuk fokus pada kemungkinan kesalahan dalam perakitan dan pada pengoptimalan biaya dan waktu produksi. Desain perakitan juga mencakup perencanaan manajemen kabel, pemilihan perekat, pengencang, elemen leveling dan positioning, jarak bebas dan aksesibilitas bagian.

Firmware dan perangkat lunak (Firmware and Software)

Hampir semua produk yang diinvestasikan oleh Bolt memiliki firmware dan perangkat lunak. Sayangnya, pekerjaan ini biasanya harus dilakukan setelah prototipe dibuat, karena perangkat lunak tergantung pada pengoperasian perangkat keras produk.


Gambar 3.14 Lokasi pengembangan firmware dan perangkat lunak dalam siklus pengembangan produk

Insinyur listrik dan spesialis sistem tertanam menggunakan berbagai pendekatan dan sekuens pengembangan saat bekerja pada firmware. Pendekatan bottom-up yang paling umum.


Gambar 3.15 Firmware dan perangkat lunak

Prosesnya dimulai pada level terendah (perangkat keras) dan naik ke perangkat lunak web:

1. Uji perangkat keras - pembuatan fungsi dasar untuk memverifikasi operasi papan yang benar dan sirkuit yang benar. Untuk menemukan masalah utama dari revisi pertama, unggah firmware, daya yang disediakan secara siklis, LED berkedip, catu daya ke alat komunikasi, dll. Digunakan.

2. Perintah - memeriksa semua komponen digital (I2C, SPI, USB, bus serial, dll.) Ini adalah tes fungsional dasar, yang memastikan bahwa komponen memberikan respons yang benar.

3. Fungsi - mengemas setiap set perintah dan urutan logis ke dalam fungsi yang ditentukan pengguna. Dalam kasus DipJar, fungsi utamanya adalah memasukkan jumlah dalam dolar dan menampilkannya pada matriks LED.

4. Perpustakaan - pengembangan kelompok fungsi yang bersama dan bergantung satu sama lain. Misalnya, semua fungsi tampilan atau semua fungsi modem.

5. Unit kontrol - banyak produk bekerja dengan data multi-threaded, dan mungkin sulit untuk mencapai operasi yang andal dari setiap aliran. DipJar harus membaca kartu kredit dalam beberapa detik, yaitu, ia memiliki satu aliran data seluler dan satu aliran tampilan matriks manajemen data dan umpan balik audio.

6. API / jaringan - fungsi komunikasi khusus dengan berbagai layanan web. Banyak produk memiliki komunikasi dua arah: karena peralatan berkomunikasi dengan server, sehingga server berkomunikasi dengan peralatan. Membangun API yang terorganisir dan rasional menjamin efektivitas dan stabilitas komunikasi.


Gambar 3.16 Iterasi: mengerjakan bug dan memperbaiki bug

Seringkali, setelah perakitan pertama prototipe yang berfungsi, lautan kelemahan ditentukan. Terkadang spesifikasi memiliki persyaratan yang tidak lengkap / salah, atau komponen mungkin tidak memenuhi persyaratan spesifikasi. Biasanya 3-4 prototipe berfitur lengkap dibuat sebelum beralih ke tahap pengembangan akhir.


Gambar 3.17 Prototipe fungsi akhir

Sebagai hasil dari pekerjaan, prototipe harus mengkonfirmasi kelayakan produksi massal produk yang dapat diandalkan. Dalam foto di atas - prototipe kerja terakhir dengan detail yang belum selesai (panah merah menunjukkan LED kabur, plastik abu-abu, jahitan terlalu besar pada casing logam), tetapi produk ini sudah terhubung ke jaringan seluler dan memiliki API yang andal untuk bekerja dengan kartu.

Ketika prototipe yang berfungsi memenuhi semua spesifikasi, saatnya bersiap-siap untuk produksi. Teruskan ke Bagian 4: Validasi

Ini adalah yang ketiga dari empat artikel tentang pengembangan produk fisik. Jika Anda melewatkan Bagian 1: Membentuk ide , atau Bagian 2: Desain , ada baiknya membacanya. Anda akan segera dapat beralih ke Bagian 4: Validasi. Dikirim oleh: Ben Einstein. Media twitter asli Diterjemahkan oleh tim-tim dari FABINKA fablab dan proyek RUKI .