Коли вся справа в кількості. Нелінійна арифметика великих партій електронних пристроїв



Мрія будь-якого розробника незалежно від досвіду і сфери діяльності — зробити проект для великої компанії, який вийде в масове виробництво. Навіть якщо не вийде розжитися з цього серйозними дивідендами відразу, то згодом такий проект буде вашою візитною карткою. Перехід від макетного зразка до виробу, що випускається серійними партіями дуже складний процес, особливо для тих хто проходить його перший раз. Особливо для виробу, що має складну електронну начинку. Ймовірність успіху такого проекту сильно збільшується в разі, якщо і проектувальник та інвестор добре усвідомлюють всі кроки на майбутньому їм шляху.
image
Рухаючись від дослідного зразка до серійного виробу ми потрапляємо у сферу дії «нелінійної математики» з великою кількістю факторів, які необхідно враховувати, щоб правильно розрахувати обсяг вкладень. Цей висновок здається очевидним, але на практиці я часто стикаюся з любов'ю до неприпустимих спрощень у розрахунках. В подальшому призводить до серйозних фінансових проблем, тертям в команді, часто фіналом стає крах проекту.

Минулого тижня я отримав від замовника прохання розрахувати собівартість виготовлення дослідної партії на сто виробів і вартість випуску з розрахунку десяти тисяч виробів в рік. Ну з сотнею то я розібрався доволі швидко хоча, напевно, теж погарячкував, а от щодо другої частини сильно задумався. Справа погіршувалася ще й тим, що пристрій не відноситься до числа елементарних і навіть в мінімальній комплектації містить у своєму складі 49 плат, майже половина з яких є активними містить у своєму складі мікроконтролери. І це не рахуючи покупних модулів.
Неможливо обчислити собівартість виробництва 10 000 штук просто помноживши вартість зразка на кількість, а потім на коефіцієнт здешевлення комплектації при закупівлі великими партіями. Навіть з собівартістю створення досвідченого зразка ми помилилися мало не в два рази, правда багато в чому завдяки тому, що розрахунки робили до обвальної девальвації.
У стислі строки мені належить підготувати матеріал, в якому доведеться переконувати замовника, що собівартість одного макетного зразка, дослідної партії з сотні виробів і промислового виробництва десяти тисяч виробів за рік — зовсім різні речі. Дана стаття стала побічним підсумком підготовки матеріалу для мого спілкування з замовником.

Які фактори необхідно брати до уваги для того, щоб розрахувати собівартість виробу при виробництві подібними тиражами? Як з одного боку не налякати замовника занадто високою ціною, з іншого не вводити його в оману невиправдано низькою? Внесок буквально кожного зайвого цента в собівартість однієї плати, зростає багаторазово при таких обсягах і прагне до розміру мого сьогоднішнього місячного доходу, тому ці питання мають дуже велике значення.

Мабуть перше, що необхідно врахувати — схема вашого дослідного зразка може більш того, при правильному підході навіть повинна досить сильно відрізнятися від схеми серійного пристрою. Якось само собою зазвичай виходить, що вона представляє із себе щось на зразок модного нині терміна — MVP.

Родимі плями розробки.

image
Були часи, коли я перший раз взявся за пристрій містить в собі з вигляду простий, але як з'ясувалося пізніше, досить каверзну аналогову частину. Чотирнадцять років уже минуло, а як зараз пам'ятаю — була це мікро АТС з живленням від телефонної лінії. В ті часи виготовити навіть двосторонню плату коштувало досить дорого і займало багато часу, тому прототипи паялись на макетках. Дивно, але залишилися від цього слепыша шматки до сьогоднішнього дня порошаться на дні однієї з моїх коробок, а от жодного серійного екземпляра цього пристрою у мене не збереглося. Як ви напевно вже здогадалися, через деякий час на макетке все чудово запрацювало, анонс пристрою викликав пекучий інтерес у потенційних продавців і, незважаючи на мої протести, начальство прийняло силове рішення про виготовлення дослідної партії в сотню штук і негайної передачі її в продаж. Однак при першому ж включенні вся партія власних пристроїв почала глючити абсолютно безбожним чином. Ми зі старшим товаришем в сенсі досвіду в аналоговій схемотехніці і телефонії почали розбиратися.
Незабаром з'явилися дуже цікаві речі. По-перше, я застосував у схемі стабілітрон в режимі стабілізації микротока. Зразок дослідної платі працював чудово, а ось на партії пішов страшний розкид напруги стабілізації в цьому позаштатному режимі роботи. По-друге, в процесі трасування я розмістив перехідний отвір у дуже невдалому місці сайту генератора микротока. Справа ускладнилося недосконалістю технологій виробництва друкованих плат в ті часи — перехідні отвори в даній партії плат мали аномально великий опір. Результатом став дуже високий рівень наведень в ланцюгах аудіотракту.
До чого я розповів цю байку? До того, що сьогодні розробка зазвичай ведеться в режимі "все треба зробити вчора". Поки ентузіазм замовника не вичерпався і вас не випередили конкуренти необхідно видати на гора дослідний зразок, який можна продемонструвати інвесторам і відправити на сертифікацію. У ході такої гонки дуже важко та й у більшості випадків не дуже треба на першому етапі врахувати абсолютно всі нюанси. Особливо якщо тема складна, оригінальне пристрій, а розробник не має багатого досвіду в даній області.

Між лебедем і рак.

image
Перш ніж починати розробку я завжди цікавлюся у потенційного клієнта по якомусь параметру будемо її оптимізувати. Мінімальної собівартості/технологічності виготовлення кінцевого виробу, або часу/вартості самої розробки?
Коли мета стоїть у створенні унікального пристрою в єдиному екземплярі, або в кількості декількох штук, має сенс оптимізація по другому параметру. Те ж саме, якщо необхідно в стислі терміни представити робочий зразок. У цих випадках виправдане використання готових рішень і модулів. Якщо зразок припав замовнику за душі і він готовий приступити до виробництва вироби великими партіями, то швидше за все доведеться шукати їм заміну.
Наприклад, в моєму випадку, для зразка цілком логічно було використовувати панельний комп'ютер замість монітора і тонкого клієнта, а для зв'язку з ним застосувати готовий Ethernet модуль.
image
В ході тестування макетного зразка часто з'ясовується, що йому не вистачає яких-небудь функцій. Зворотне теж вірно, адже не рідко під час виготовлення прототипу пристрою як замовник так і розробник намагаються закладати надлишкові можливості, оскільки заздалегідь важко передбачити, що буде потрібно допілівать по ходу випробувань. В ході нещасливої розробки вже згаданої вище мікро АТС ми знехтували цим правилом і заклали в схему вельми популярний у той час мікроконтролер PIC 16C622. У цього мікроконтролера був тільки один недолік — в лінійці мікрочіпа не існувало pin-to-pin сумісних з ним мікроконтролерів, що мають більший обсяг пам'яті програм. По ходу роботи над проектом з'ясувалося, що грунтуючись на нашому схемному рішенні можна реалізувати велику кількість зручних функцій. Теоретично, якщо б я не уперся при написанні коду в стелю пам'яті програм у два килослова. Сталося це швидко і програмування після цього перетворилося на нескінченний процес оптимізації коду з метою пошуку часом всього декількох зайвих байт.
Таким чином, існує дуже велика ймовірність того, що принципова схема, навіть добре працює зразка, буде піддана глибокій модифікації в процесі переходу до серійного виробу.

Оптимізувати можна не тільки медицину, але і закупівлі!


У свій час, ще в ролі бренд менеджера мені доводилося брати участь у великих проектах, правда не в ролі розробника, а з боку постачальника компонентів, і з тих пір я зарубав собі на носі, що при обсягах випуску близько півмільйона плат на рік значення має все! Сама несуттєва дрібниця.



Вартість електронних компонентів перебуває в безпосередньому зв'язку з обсягом закупівель, тому варто подумати над тим як:
  • Першою жертвою оптимізації логічно стають готові модулі. Якщо потрібен Ethernet, то переходимо на мікроконтролер його підтримує. Якщо без нього можна обійтися, то на менш продуктивний і більш дешевий інтерфейс.
  • Далі мікроконтролери. Вибираємо саму молодшу модель з лінійки, яка задовольняє нашим вимогам. Звертаємо увагу не упустили ви увазі появу новинок орієнтованих на бюджетні рішення. У крайніх випадках буває виправданим навіть перехід на іншу архітектуру, наприклад, на PIC замість ARM.
  • Скорочуємо бренди. Коли кількість закуповуваних вами в рік мікроконтролерів досягає декількох тисяч, не кажучи вже про десятки тисяч, під вас реєструється проект у виробника компонентів з планом графіком поставок, за яким ви можете отримати суттєві знижки, близько 30-40 відсотків від ціни продукту. Якщо ж мова йде про сотні тисяч на рік, то ви з РИНКУ потрапляєте на БАЗАР. Тут вже все індивідуально. Оперуючи такими обсягами ви можете виторгувати дуже суттєві знижки, як у виробника, так і у дилера, але цей захоплюючий процес стає більше схожий на гру в покер. Деколи доводиться блефувати, змінювати незговірливих, або не дуже охайних партнерів, оптимізувати логістику. Ще один крок по скороченню витрат — прив'язати до постачання мікроконтролерів постачання дискретних компонентів. Скажімо, якщо ви купуєте мікроконтролери від STM, то логічно буде закупити і діоди від цієї ж фірми, включити їх в проект і вимагати на них розповсюдження знижки.
  • Плюси проектної роботи — низькі ціни і відсутність необхідності вибирати партії в сотні тисяч штук за один раз, а можна розподілити закупівлі на рік з урахуванням сезонності. Особливо наполегливі можуть навіть домовитися про поетапної оплати поставленого товару. Мінус один — складеного графіка доведеться дотримуватися. Виробник враховує ваші потреби в своїх виробничих планах, тому просто відмовитися від чергової партії поставок не вийде — підхопите штрафи. Не вийде і в два рази наростити обсяги на літо у зв'язку з ажіотажним попитом. Тобто, прикупити то зайві 10 тисяч мікросхем ви швидше за все зможете але швидше за все вже на ринку і навряд чи на них вийде поширити вашу проектну спец. ціну. Так що, до складання планів поставок необхідно підходити з дуже великою серйозністю.
  • Останній етап оптимізації — на номіналах. Має сенс зменшити їх кількість до мінімуму і по можливості позбавлятися від екзотики, бо на великі обсяги можна отримати великі знижки, та й працювати з меншим списком комплектації завжди простіше. Наприклад, в якості всіх кремів і відкривають транзистори резисторів можна застосувати десятикилоомные і без шкоди для роботи схеми зменшити різноманітність танталових конденсаторів. Часто це буває вигідно навіть коли в низьковольтних ланцюгах доводиться застосовувати більш високовольтні конденсатори, ніж це вимагає напруга живлення.


Китайська стіна або рідні берізки?

У глобальному світі як виробництво і продаж вашого товару може розташовуватися в будь-якій точці, не тільки нашої неосяжної Батьківщини, а й, принаймні поки що, земної кулі. Що для Вас вигідніше, залежить від величезної кількості чинників. Розглянемо деякі з них, сміливо виключивши чинник геополітики.



Виробництво в Росії.
В Росії має сенс виробляти матеріаломісткий продукт не вимагає занадто високих технологій. Незважаючи на те, що останнім часом в Росії стали з'являтися сучасні виробничі потужності, здатні запропонувати не погані ціни на виготовлення як металевих, так і пластмасових виробів, культура виробництва на них поки істотно відстає від західних. Сьогодні ціни на послуги наших виробників низькі як ніколи, проте мають стійку тенденцію до поступового, але неухильного зростання.
Вартість монтажу великих партій плат на даний момент не надто відрізняється від китайської, але от з закупівлею електронних комплектуючих не все так радісно. Вам доведеться мати справу з українськими дистриб'юторами, які звикли до значним норм прибутку. Самостійна закупівля комплектації за кордоном не дуже вдала ідея, оскільки наші митні правила дуже сильно заплутані. Комплектуючі розділені на величезне число категорій, на кожну з яких доведеться заповнювати окрему декларацію. Результат — прямі закупівлі компонентів для скільки-небудь складного виробу перетворюються на суцільне пекло.

Виробництво за Кордоном.
В сьогоднішніх умовах це буде швидше за все Китай. Якщо ваш продукт орієнтований в першу чергу на експорт, то не вагаючись слід вибирати цей варіант. В іншому випадку, потрібно враховувати мінуси даного рішення. Передоплату за товар доведеться проводити не тільки з урахуванням циклу виробництва, але і з урахуванням логістики. Малоприємні сюрпризи здатна піднести митниця. Авіадоставка дорога, а морський шлях займає дуже багато часу. Для повноцінного контролю за виробництвом і якістю отриманого виробу необхідно тримати свого представника на виробництві. Китайські товариші — люди зі своєрідним менталітетом і його слід враховувати при укладанні контрактів. У Китайців оптимізація сидить в крові глибше, ніж у наших чиновників. Ніколи не можна бути впевненим на сто відсотків, що вони не підійшли творчо до доопрацювання схемотехніки вашого виробу в черговий партії.

і нашим І вашим.
Для багатьох виробів він сьогодні краще. Готельні види операцій вигідніше здійснювати в Росії, а інші в Китаї.
  • Розробку електронних пристроїв сьогодні вигідніше виробляти в Росії. Після майже двократної девальвації рубля працю наших інженерів дешевий як ніколи, в той час як зарплати китайських ростуть як на дріжджах. Крім цього, процес розробки російськими інженерами набагато простіше контролювати. Ви гарантовано отримаєте повний пакет документації та ризик того, що результати розробки підуть наліво швидше, ніж ви випустите свій продукт, в цьому випадку багато разів нижче.
  • Створення досвідченого зразка і навіть партії теж найчастіше простіше організувати в Росії. Так, це буде трохи дорожче ніж в Китаї, але з урахуванням логістики і при правильному підході швидше.
  • Створення скільки-небудь складної прес форми і підгонку під неї вашої тривимірної деталі вигідніше замовити у китайців. Вийде дешевше, якісніше і швидше за все швидше.
  • Виробництво металевих виробів і лиття пластмаси середнього ступеня складності при сьогоднішньому рівні цін в Росії обійдеться навіть дешевше, ніж у Китаї. Час виготовлення з урахуванням доставки буде нижче.
  • Виготовлення друкованих плат і їх монтаж, з урахуванням закупівлі комплектуючих в більшості випадків вигідно здійснювати в Китаї. При цьому, вкрай бажано проводити вихідний контроль якості продукції на території виробника. На етапі налагодження виробництва настійно рекомендую тримати в Китаї особистого представника, надалі допустимо цей процес перевести на аутсорсинг і довірити одному з численних російських представників у цих краях.
  • Остаточне тестування, програмування, налагодження плат краще робити в Росії, як втім збірку і вихідний контроль готових виробів.


Супутні витрати.

image
Плануючи організацію виробництва не слід забувати про накладних витратах, які неодмінно виникають у ході його підготовки.
По-перше, це сертифікація, яка займає пристойний час і гроші. Що складніший і дорожчий продукт, тим більші проблеми це може викликати. Так у нафтовій галузі вартість сертифікації та дослідної експлуатації часто значно перевищує вартість самої розробки.
По-друге, організація заходів щодо здійснення контролю за продукцією, що випускається. При великих обсягах виробництва досить складного виробу обов'язковим є процес тестування, як мінімум, кожної плати входить в комплект, окремо і вихідний контроль готового виробу в цілому, з використанням спеціально розробляється стендового обладнання. Рекомендується, наскільки це можливо. автоматизувати процес настройки і регулювання, щоб звести витрати дорогого нині робочого часу до мінімуму. Але не це головне. Автоматичне або частіше автоматизоване тестування зводить до мінімуму вплив людського фактора на випуск складної продукції і спрощує ведення звітності. Так, у разі, якщо прилади вимагають проведення калібрування, в ході операції автоматичного тестування в базу даних прописуються завантажені в пам'ять мікроконтролера константи і налаштування для даного приладу. Ви завжди будете мати впевненість в тому, що всі необхідні тести були виконані в повному обсязі, а операція ремонту/повірки, заміни окремих модулів сильно спрощується. Якщо за результатами такої перевірки відсоток браку перевищує попередню оцінку, тоді коригується технологія виробництва і запускається чергова пробна партія пристроїв. І так кілька ітерацій.

Тестування — це взагалі окрема і дуже серйозне питання, щоб познайомитися з ним трохи докладніше рекомендую прочитати дуже непогану статтю, опубліковану на Хабре.
Ну і нарешті, на фінальному етапі вам знадобиться організація сервісного центру і складання.

Підсумок. Вперлися в піраміду.

Сподіваюся, я зміг переконати вас, що навіть якщо ви не є шанувальником розробки вироби на основі теорії MVP, то в еволюційному процесі «макетний зразок -> досвідчена партія -> серійне виробництво» схемотехніка пристрої зазвичай зазнає значні зміни. Часто подібні метаморфози відбуваються і з конструктивом вироби.
Процес складається з декількох етапів, в ході яких зазвичай запускається кілька паралельних завдань. Типова піраміда організації випуску нового електронного продукту середнього ступеня складності на базі контрактного виробника буде виглядати приблизно так:


image
Тільки враховуючи необхідність всіх наведених на рисунку робіт можна оцінити як необхідний обсяг вкладень у проект, так і час запуску масового виробництва. Приймаючи рішення щодо виключення окремих етапів з наведеного вище рисунка необхідно пам'ятати, що ціна виправлення помилок, зроблених на більш високих рівнях, зростає як мінімум в геометричній прогресії при опусканні до основи піраміди. Практика показує, що спроби заощадити, скажімо, на процесі розробки або дослідної експлуатації обходяться згодом дуже дорого.

Порушена мною тема дуже обширна, щоб докладно висвітлити її в рамках однієї статті, тому моєю метою було просто привернути до неї увагу початківців розробників і потенційних інвесторів. Пояснити що не можна просто прийти до контрактного виробника з працюючим зразком і без клопоту і вкладень отримати серійний продукт.

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.