Trendy

Ekonomika vývoje a výroby elektronických zařízení – 1. díl

Zvažujete uvést na trh vlastní elektronický produkt a chcete si být jisti nejen návratností investic, ale také tím, že na trhu zaujme pevné a trvalé postavení? Chcete vytvořit úspěšný produkt, který se stane dlouhodobě standardem ve své kategorii a který bude generovat zisk? Právě pro vás jsme připravili třídílný článek, ve kterém se na ekonomiku vývoje a výroby elektronických zařízení podrobně zaměříme.

O čem a pro koho píšeme

Ve společnosti ASN Plus máme bohaté zkušenosti se zakázkovým vývojem elektronických zařízení. Zákazníkům pomáháme nejen s technickou, ale také ekonomickou stránkou věci, která jde ruku v ruce. Pro všechny, kteří zvažují uvedení vlastního elektronického produktu na trhu, jsme připravili obsáhlý článek vycházející z našeho dlouhodobě budovaného know-how.

Co se dozvíte

V článku se zaměříme na klíčové aspekty, které se týkají ekonomiky vývoje a výroby a které musíte zvážit před rozjezdem vlastního projektu. Dozvíte se také, jaká rozhodování vás budou čekat i v průběhu samotného vývoje produktu. V neposlední řadě si rozebereme, z čeho se cena produktu skládá, jak ji můžeme ovlivnit a kde je (a kde není) vhodné hledat cesty k úsporám.

Vzhledem k rozsahu problematiky jsme článek rozdělili na tři díly. V prvním díle se zaměřujeme na technickou a ekonomickou analýzu a dále na funkční charakteristiky. Druhý díl věnujeme návrhu elektrického schématu a layoutu plošného spoje. Ve třetím dílu se podíváme na výrobu prototypů, testování, zavedení sériové výroby a uvedení produktu na trh.

1. díl – Analýzy a funkční charakteristiky

Při rozhodování o tom, zda se vůbec pouštět do vývoje elektronického zařízení, hraje roli nejen náročnost samotných vývojových prací, ale také cena výsledného produktu
a předpokládaný odbyt.

Máte-li v úmyslu vyvíjet sofistikovaný produkt pro náročné aplikace, předpokládejte, že tlak na výrobní cenu produktu bude menší, než kdybyste vyvíjeli produkt pro běžnou spotřebu. Platí jedno – aby byl produkt úspěšný, musí splňovat funkční charakteristiky, které se od produktu v dané kategorii obecně očekávají. Současně ale musí být i cenově konkurenceschopný.

Funkční charakteristiky

Funkčními charakteristikami rozumíme souhrn všech parametrů a vlastností, které popisují navrhovaný produkt. A právě zde často narážíme na rozpor při hledání správného poměru mezi kvalitou a cenou produktu. Mnozí totiž při úvahách o novém produktu vychází z představy o koncové ceně, aniž by měli jasnou představu o jeho kvalitativních parametrech. Už na samotném počátku vývoje produktu tak vychází z nereálných očekávání.

Vypracování analýzy produktu

Na začátku vývoje (ještě před samotným rozhodnutím o realizaci produktu) je nutné nejprve zpracovat technickou a ekonomickou analýzu produktu. V rámci technické analýzy:

  • definujeme funkční charakteristiky produktu,
  • vytvoříme elektrickou, mechanickou a případně softwarovou koncepci,
  • navrhneme jednotlivé etapy vývoje a výroby,
  • provedeme kalkulaci vývojových a výrobních nákladů.

Kalkulace vývojových a výrobních nákladů je potom podkladem pro ekonomickou analýzu, ze které vyplyne, zda je vývoj produktu ekonomicky reálný.

Co vše je součástí funkčních charakteristik

Funkční charakteristiky představují souhrn všech elektrických a neelektrických parametrů produktu, včetně parametrů  prostředí, v němž bude produkt nasazen a včetně norem, podle kterých bude výrobek zkoušen. Dále funkční charakteristiky obsahují také souhrn všech vlastností a funkcí, kterými má produkt disponovat.

Jestliže funkční charakteristiky v rámci analýzy produktu nedefinujeme dostatečně přesně, nejsme schopni produkt správně a efektivně navrhnout a ve finále nemůžeme posoudit, jak efektivně se nám podařilo produkt vyvinout. V rámci analýzy můžeme posuzovat více variant lišících se vzájemně funkčními charakteristikami, abychom na závěr mohli podle výsledné kalkulace vybrat variantu, která nejlépe odpovídá našim cílům.

Důležitou součástí analýzy je také vytvoření mechanického, elektrického a softwarového konceptu zařízení.

Mechanický koncept

Mechanický koncept zahrnuje všechny mechanické části produktu včetně samotných osazených plošných spojů. Je třeba mít představu nejen o vnějším designu zařízení nebo použitých materiálech. Důležitá je také úvaha, jak bude celé zařízení sestaveno a jak bude instalováno v provozu.

Elektrický koncept

Elektrický koncept představuje rozvržení elektronické části zařízení do samostatných funkčních bloků. Výstupem je tzv. blokové schéma zařízení, ve kterém jsou jednotlivé funkční bloky propojeny pomocí sběrnic a signálů.

Obecně platí, že každý plošný spoj obsahuje nejméně jeden funkční blok. Může jich však obsahovat více, v závislosti na mechanické koncepci. Součástí elektrické koncepce je také úvaha nad způsobem řešení jednotlivých bloků. Každý z bloků může být v rámci vývoje řešen jako nový návrh, nebo se může jednat o nakupovaný díl (produkt třetí strany).

Softwarový koncept

V rámci softwarového konceptu musíme nejprve zvážit, z jakých částí se bude programové vybavení produktu skládat. Základní a nedílnou součástí každého programovatelného zařízení je firmware, který zajišťuje vlastní funkčnost hardwarové části zařízení.

Firmware může být jednoúrovňový, nebo víceúrovňový podle toho, kolik programovatelných prvků naše zařízení obsahuje. Firmware může být dále doplněn
o desktopovou, mobilní nebo webovou zákaznickou aplikaci a případně o další servisní aplikace. Součástí zařízení může být také webové rozhraní.

Máme-li přehled o jednotlivých částech programového vybavení, musíme zvolit vhodné softwarové platformy a nástroje, prostřednictvím kterých budeme firmware a software vytvářet. Součástí softwarového konceptu je pak také infrastruktura nezbytná pro nahrávání firmware ve výrobě, upgrade firmware u zákazníka nebo zálohování dat.

Koncept poslouží jako podklad pro kalkulaci

Koncept zařízení vytváříme jako podklad pro následnou kalkulaci. Proto musí být natolik podrobný, abychom na jeho základě mohli specifikovat nejen vývojové náklady, ale především náklady výrobní.

V jednodušších případech, kdy opakovaně používáme známé řešení, nebo v případech, kdy nám z obchodního hlediska stačí méně přesná kalkulace, můžeme vycházet ze zkušenosti. Cenu komponentů pak můžeme kalkulovat na základě blokového schématu nebo zjednodušené mechanické koncepce.

Pokud ale víme, že se jedná o zcela nové řešení, postavené na nové součástkové základně, nebo se jedná o rozsáhlé zařízení, musíme postupovat komplexně. Už v rámci analýzy bude pravděpodobně nezbytná realizace podrobného návrhu elektrického schématu nebo mechanických částí a vytvoření tzv. soupisky materiálu (BOM).

Materiál a zakázkové mechanické díly potom poptáme u vybraných dodavatelů. Odhad výrobních nákladů díky tomu bude přesný a aktuální. V řadě případů využijeme při kalkulaci znalosti a zkušenosti, o kterých budeme mluvit v následujících dílech článku. Například při kalkulaci ceny elektronických desek budeme muset již v analýze zvážit parametry a vlastnosti plošných spojů a zahrnout je jak do nákladů pro výrobu prototypů, tak do odhadu výrobní ceny výrobku v sériové produkci.

Rozvržení vývojových i výrobních etap a posouzení rizik

Na základě stanovených funkčních charakteristik a vytvořené koncepce přistupujeme k rozvržení vývojových i výrobních etap a k posouzení rizik, která mohou při vývoji nastat. Každá z etap představuje samostatný úkon při vývoji a výrobě zařízení, kterému lze přiřadit pracnost v hodinách, materiálové náklady a termín dokončení.

Jednotlivé etapy nám dávají přehled o vývojových nákladech. Kromě toho nám pomáhají při řízení projektu. Při dokončení každé etapy jsme schopni rekapitulovat spotřebovaný čas
a materiál a máme informaci o tom, v jaké kondici se projekt nachází. Přiřazení pracností
a materiálových nákladů vychází z firemního know-how, získaného prací na minulých projektech.

Je důležité si uvědomit, že tlak na neúměrné snižování pracnosti v této fázi analýzy sice vede k tomu, že kalkulace v závěru analýzy vypadá dobře, může to však vést k falešným pozitivním závěrům. Analýza nemá být prostředkem k potvrzení předem určeného závěru
o tom, zda bude projekt realizován, nebo ne. Analýza má vypovídat o reálných vývojových a výrobních nákladech.

Posouzení rizik

Rizika lze posuzovat obecně pro vývoj zařízení jako celku, nebo pro každou etapu zvlášť. Mohou mít různou závažnost od mírné, kdy hrozí maximálně nepatrné zpoždění nebo zvýšení nákladů, až po  velmi závažnou, kdy hrozí zastavení a nedokončení projektu.

Mezi běžná rizika patří například zhoršená dostupnost součástek, složitost designu, změna CPU platformy, náročná certifikace, náročné podmínky prostředí, nedostatek vývojových kapacit ve firmě, souběh s jinými projekty atd.

Rizika mohou mít dopad na cenu i na termín dokončení vývoje. Plán vývoje by proto měl s těmito riziky počítat. Pokud například víme, že budeme pracovat na dvou projektech souběžně, musí se to promítnout do plánování termínů. Pokud víme, že budeme pracovat s novým typem procesoru, pak se to musí projevit na pracnosti, protože nebudeme moci použít již existující knihovny funkcí.

Výstupy z provedené analýzy

Na základě provedených analýz dokážeme zpracovat kalkulaci vývojových a výrobních nákladů společně s přehledným seznamem rizik. Obecně platí, že kalkulace nákladů by měla obsahovat přiměřenou rezervu.

Vývojové náklady

Vývojové náklady se skládají především z pracností, které jsme si stanovili v rámci soupisu etap, a z nákladů na materiál a služby, které budeme k vývoji potřebovat (včetně případných softwarových licencí).

Výrobní náklady

Výrobní náklady představují náklady na materiál (elektronické součástky, plošné spoje, mechanické díly, obalový materiál, atd.) a náklady na služby spojené s výrobou a distribucí (osazení plošných spojů, lakování plošných spojů, testování, kompletace výrobku, balení, expedice, atd.).

Po technické analýze následuje ekonomická

Na technickou analýzu by měla navázat analýza ekonomická. V ní se na základě výrobní ceny a vývojových nákladů stanoví prodejní cena produktu. V rámci analýzy trhu se také porovná produkt s konkurenčními produkty na trhu. Ekonomická analýza také posoudí závažnost rizik a jejich možné dopady na projekt. Výsledkem ekonomické analýzy by mělo být doporučení, zda má být produkt předán do vývoje.

Kvalitní analýzy jsou důležité nejen z hlediska kalkulace nákladů a posouzení rentability projektu. Slouží totiž jako klíčový zdroj informací a jako návod pro následující vývoj. Když máme analýzy pečlivě připravené, můžeme se konečně vrhnout do fáze samotného vývoje elektronického zařízení. Ten začíná tvorbou elektrického schématu, na níž se podrobně zaměříme v druhém díle.

 

Zajímá Vás k tématu více?
Spojte se s našimi odborníky:
Ing. Jiří Březina
Senior HW Developer