الدليل النهائي - كيفية تطوير منتج جديد للأجهزة الإلكترونية

هل تريد تطوير منتج جديد للأجهزة الإلكترونية؟ اسمحوا لي أن أبدأ بالخبر السار - إنه ممكن. يمكنك تطوير منتج الأجهزة بغض النظر عن مستواك التقني ولا تحتاج بالضرورة إلى أن تكون مهندسًا لتحقيق النجاح (على الرغم من أنه يساعد بالتأكيد).

سواء كنت رائد أعمال أو مبتدئًا أو صانعًا أو مخترعًا أو شركة صغيرة ، سيساعدك هذا الدليل على فهم عملية تطوير المنتج الجديد.

لن أكذب عليك رغم ذلك. إنها رحلة طويلة وصعبة للغاية لإطلاق منتج جديد للأجهزة. على الرغم من أن الأجهزة معروفة بأنها صعبة ، إلا أنه أصبح الآن أسهل من أي وقت مضى على الأفراد والفرق الصغيرة تطوير منتجات أجهزة جديدة.

ومع ذلك ، إذا كنت تبحث عن طريقة سهلة وسريعة لكسب المال ، فأقترح عليك التوقف عن القراءة الآن لأن إحضار منتج أجهزة جديد إلى السوق ليس بالأمر السهل أو السريع.

في هذا الدليل ، سأناقش أولاً استراتيجيات تطوير المنتج لكل من المبدعين التقنيين ورجال الأعمال غير التقنيين الذين يرغبون في إنشاء منتج جديد للأجهزة الإلكترونية. بعد ذلك ، سننتقل إلى تطوير الإلكترونيات متبوعًا بتطوير العلبة البلاستيكية.

الجزء 1 - استراتيجيات تطوير المنتج

هناك خمسة خيارات أساسية لرواد الأعمال والشركات الناشئة لتطوير منتج جديد للأجهزة. ومع ذلك ، فإن أفضل استراتيجية شاملة في كثير من الأحيان هي مزيج من استراتيجيات التنمية الخمس هذه.

1) طور المنتج بنفسك

نادرًا ما تكون هذه استراتيجية قابلة للتطبيق تمامًا بحد ذاتها. قلة قليلة من الناس لديهم كل المهارات اللازمة لتطوير منتج إلكتروني جاهز للسوق بمفردهم.

حتى لو كنت مهندسًا ، فهل أنت خبير في تصميم الإلكترونيات والبرمجة والنمذجة ثلاثية الأبعاد والقولبة بالحقن والتصنيع؟ على الاغلب لا. كما أن معظم هذه التخصصات تتكون من العديد من التخصصات الفرعية.

ومع ذلك ، إذا كانت لديك المهارات اللازمة ، فكلما تقدمت في تطوير منتجك بنفسك ، زادت الأموال التي ستوفرها وستكون أفضل حالًا على المدى الطويل.

على سبيل المثال ، أحضرت منتج الأجهزة الخاص بي إلى السوق منذ حوالي 6 سنوات. كان المنتج أكثر تعقيدًا ميكانيكيًا مما كان عليه كهربائيًا. أنا مهندس إلكترونيات عن طريق التدريب ولست مهندسًا ميكانيكيًا ، لذلك قمت في البداية بتعيين مهندسين ميكانيكيين مستقلين.

ومع ذلك ، سرعان ما شعرت بالإحباط من بطء تقدم الأمور. بعد كل شيء ، كنت أفكر في منتجي تقريبًا كل ساعة يقظة! كنت مهووسًا بتطوير منتجي وطرحه في السوق بأسرع ما يمكن. لكن المهندسين الذين وظفتهم كانوا يتلاعبون بالكثير من المشاريع الأخرى ولا يعطون مشروعي الاهتمام الذي شعرت أنه يستحقه.

لذلك قررت أن أتعلم كل ما يلزم للقيام بالتصميم الميكانيكي بنفسي. لم يكن هناك من كان متحمسًا أكثر مني لتطوير منتجي وطرحه في السوق. في النهاية ، تمكنت من إكمال التصميم الميكانيكي بشكل أسرع (وبأموال أقل بكثير).

المغزى من القصة هو أن تفعل أكبر قدر من التطوير بقدر ما تسمح به مهاراتك ، ولكن أيضًا لا تأخذ ذلك بعيدًا. إذا تسببت مهارات الخبير الفرعي لديك في تطوير منتج أقل من الأمثل ، فهذا خطأ كبير. أيضًا ، أي مهارات جديدة يجب أن تتعلمها ستستغرق وقتًا وقد يؤدي ذلك في النهاية إلى إطالة وقت التسويق. احضر دائمًا خبراء لملء أي ثغرات في خبرتك.

بعض مواقع الويب المفضلة لدي للتعرف على تطوير الإلكترونيات هي Hackster.io و Build Electronic Circuits و Bald Engineer و Adafruit و Sparkfun و Make Magazine و All About Circuits. تأكد من إطلاعك على قناة YouTube المسماة AddOhms والتي تحتوي على بعض مقاطع الفيديو التمهيدية الممتازة لتعلم الإلكترونيات.

2) إحضار الشريك المؤسس (المؤسسين) الفنيين

إذا كنت مؤسسًا غير تقني ، فمن الحكمة بالتأكيد أن تستعين بمؤسس مشارك تقني. يحتاج أحد مؤسسي فريق بدء التشغيل لديك إلى فهم ما يكفي على الأقل حول تطوير المنتج لإدارة العملية.

إذا كنت تخطط في النهاية للحصول على تمويل خارجي من مستثمرين محترفين ، فأنت بالتأكيد بحاجة إلى فريق من المؤسسين. يعرف مستثمرو الشركات الناشئة المحترفون أن فريق المؤسسين من المرجح أن ينجح أكثر من المؤسس المنفرد.

الفريق المؤسس المشارك المثالي لمعظم الشركات الناشئة في مجال الأجهزة هو مهندس أجهزة ومبرمج ومسوق.

قد يبدو جلب مؤسسين مشاركين بمثابة الحل الأمثل لمشاكلك ، ولكن هناك أيضًا بعض الجوانب السلبية الخطيرة. بادئ ذي بدء ، من الصعب العثور على مؤسسين مشاركين وسيستغرق على الأرجح وقتًا طويلاً. هذا وقت ثمين لا تنفقه في تطوير منتجك.

إن العثور على مؤسسين مشاركين ليس شيئًا يجب أن تتعجل فيه وتحتاج إلى قضاء بعض الوقت للعثور على الشخص المناسب. لا يحتاجون فقط إلى تكمل مهاراتك ، ولكن عليك أيضًا أن تحبهم شخصيًا. أنت ستتزوجين بشكل أساسي لبضع سنوات على الأقل ، لذا تأكد من أنك تتعايش جيدًا.

يتمثل الجانب السلبي الرئيسي لجلب المؤسسين المشاركين في تقليل حصتك في الشركة. يجب أن يتمتع جميع مؤسسي الشركة بحقوق متساوية حقًا. لذا ، إذا كنت ستسافر بمفردك الآن ، فكن مستعدًا لمنح أي شريك مؤسس نصف شركتك.

3) الاستعانة بمصادر خارجية للمهندسين المستقلين

واحدة من أفضل الطرق لسد أي ثغرات في القدرة الفنية لفريقك هي الاستعانة بمصادر خارجية لمهندسين مستقلين.

فقط ضع في اعتبارك أن معظم المنتجات تتطلب مهندسين متعددين من تخصصات مختلفة ، لذا ستحتاج إلى إدارة المهندسين المتنوعين بنفسك. في النهاية ، سيحتاج أحد أعضاء الفريق المؤسس للعمل كمدير للمشروع.

تأكد من العثور على مهندس كهربائي لديه خبرة في تصميم نوع الإلكترونيات المطلوبة لمنتجك. تعد الهندسة الكهربائية مجالًا ضخمًا للدراسة ويفتقر العديد من المهندسين إلى أي خبرة في تصميم الدوائر.

بالنسبة للمصمم ثلاثي الأبعاد ، تأكد من العثور على شخص لديه خبرة في تقنية القولبة بالحقن ، وإلا فمن المحتمل أن ينتهي بك الأمر بمنتج يمكن تصميمه كنماذج أولية ولكن ليس تصنيعه بكميات كبيرة.

4) الاستعانة بمصادر خارجية لشركة تنمية

يمكن لأفضل شركات تصميم المنتجات المعروفة مثل Frog و IDEO و Fuse Project وما إلى ذلك إنشاء تصميمات رائعة للمنتجات ، لكنها باهظة الثمن إلى حد الجنون.

يجب على الشركات الناشئة تجنب شركات التصميم باهظة الثمن بأي ثمن. يمكن لشركات التصميم الكبرى أن تتقاضى 500 ألف دولار + لتطوير منتجك الجديد بالكامل. حتى لو كنت تستطيع استئجار شركة تطوير منتجات باهظة الثمن ، فلا تفعل ذلك. ليس فقط من المحتمل ألا تسترد هذه الأموال أبدًا ، كما أنك لا تريد ارتكاب خطأ تأسيس شركة ناشئة للأجهزة لا تشارك بشكل كبير في تطوير المنتج الفعلي.

5) شريك مع الشركة المصنعة

إحدى السبل التي يجب اتباعها هي الشراكة مع شركة تصنيع أجنبية تصنع بالفعل منتجات مماثلة لمنتجك.

سيكون للمصنعين الكبار أقسام الهندسة والتطوير الخاصة بهم للعمل على منتجاتهم الخاصة. إذا تمكنت من العثور على مصنع يصنع شيئًا مشابهًا لمنتجك الخاص ، فقد يكون قادرًا على فعل كل شيء من أجلك - التطوير والهندسة والنماذج الأولية وإنتاج القوالب والتصنيع.

يمكن لهذه الإستراتيجية أن تخفض تكاليف التطوير الأولية. ومع ذلك ، سوف يستهلك المصنعون هذه التكاليف ، مما يعني إضافة تكلفة إضافية لكل منتج لعمليات الإنتاج الأولى. يعمل هذا بشكل أساسي كقرض بدون فائدة ، مما يسمح لك بسداد تكاليف التطوير الخاصة بك إلى الشركة المصنعة ببطء.

يبدو رائعًا وسهلاً ، فما الفائدة منه؟ يتمثل الخطر الرئيسي الذي يجب مراعاته في هذه الإستراتيجية في وضع كل ما يتعلق بمنتجك في شركة واحدة.

سيريدون بالتأكيد اتفاقية تصنيع حصرية ، على الأقل حتى يتم استرداد تكاليفهم. هذا يعني أنه لا يمكنك الانتقال إلى خيار تصنيع أرخص عندما يزيد حجم إنتاجك.

كن حذرًا أيضًا من أن العديد من الشركات المصنعة قد ترغب في جزء أو كل الحقوق الفكرية لمنتجك.

الجزء الثاني - تطوير الإلكترونيات

يمكن تقسيم تطوير الإلكترونيات لمنتجك إلى سبع خطوات: تصميم الإنتاج الأولي ، الرسم التخطيطي التخطيطي ، تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، قائمة المواد النهائية ، النموذج الأولي ، الاختبار والبرنامج ، وأخيراً الشهادة.

الخطوة 1 - إنشاء تصميم إنتاج أولي

عند تطوير منتج جديد للأجهزة الإلكترونية ، يجب أن تبدأ أولاً بتصميم إنتاج أولي . لا ينبغي الخلط بين هذا وبين النموذج الأولي لإثبات المفهوم (POC).

عادةً ما يتم إنشاء نموذج أولي لـ POC باستخدام مجموعة تطوير مثل Arduino. يمكن أن تكون مفيدة في بعض الأحيان لإثبات أن مفهوم المنتج الخاص بك يحل المشكلة المطلوبة. لكن النموذج الأولي POC بعيد كل البعد عن كونه تصميم إنتاج. نادرًا ما يمكنك الذهاب إلى السوق باستخدام Arduino مدمج في منتجك.

و تصميم الإنتاج الأولي يركز على مكونات المنتج الخاص بك الإنتاج والتكلفة وهامش الربح، والأداء، وميزات، والجدوى التنمية وmanufacturability.

يمكنك استخدام تصميم إنتاج أولي لإنتاج تقديرات لكل تكلفة سيحتاجها منتجك. من المهم أن تعرف بدقة تكاليف تطوير المنتج ونمذجه وبرمجته واعتماده وقياسه وتصنيعه.

سيجيب التصميم الأولي للإنتاج على الأسئلة ذات الصلة التالية. هل منتجي قابل للتطوير؟ هل يمكنني تحمل تكاليف تطوير هذا المنتج؟ كم من الوقت سيستغرق تطوير منتجي؟ هل يمكنني تصنيع المنتج على نطاق واسع؟ هل يمكنني بيعه بربح؟

يخطئ العديد من رواد الأعمال في تخطي خطوة تصميم الإنتاج الأولية ، وبدلاً من ذلك ينتقلون مباشرةً إلى تصميم مخطط الدائرة التخطيطي. من خلال القيام بذلك ، قد تكتشف في النهاية أنك أنفقت كل هذا الجهد والأموال التي حصلت عليها بشق الأنفس على منتج لا يمكن تطويره أو تصنيعه أو بيعه بربح.

الخطوة 1 أ - مخطط كتلة النظام

عند إنشاء تصميم الإنتاج الأولي ، يجب أن تبدأ بتحديد مخطط الكتلة على مستوى النظام. يحدد هذا الرسم البياني كل وظيفة إلكترونية وكيف تترابط جميع المكونات الوظيفية.

تتطلب معظم المنتجات متحكمًا دقيقًا أو معالجًا دقيقًا بمكونات مختلفة (شاشات ، وأجهزة استشعار ، وذاكرة ، وما إلى ذلك) تتفاعل مع وحدة التحكم الدقيقة عبر منافذ تسلسلية مختلفة.

من خلال إنشاء مخطط كتلة النظام ، يمكنك بسهولة تحديد نوع وعدد المنافذ التسلسلية المطلوبة. هذه خطوة أولى أساسية لاختيار وحدة التحكم الدقيقة المناسبة لمنتجك.

الخطوة 1 ب - اختيار مكونات الإنتاج

بعد ذلك ، يجب عليك تحديد مكونات الإنتاج المختلفة: الرقائق الدقيقة ، وأجهزة الاستشعار ، والشاشات ، والموصلات بناءً على الوظائف المطلوبة وسعر التجزئة المستهدف لمنتجك. سيسمح لك ذلك بإنشاء قائمة أولية للمواد (BOM).

في الولايات المتحدة ، تعد Newark و Digikey و Arrow و Mouser و Future أكثر موردي المكونات الإلكترونية شيوعًا. يمكنك شراء معظم المكونات الإلكترونية في شكل واحد (للنماذج الأولية والاختبار الأولي) أو ما يصل إلى الآلاف (للتصنيع منخفض الحجم).

بمجرد الوصول إلى أحجام إنتاج أعلى ، ستوفر المال عن طريق شراء بعض المكونات مباشرة من الشركة المصنعة.

الخطوة 1 ج - تقدير تكلفة الإنتاج

يجب عليك الآن تقدير تكلفة الإنتاج (أو تكلفة البضائع المباعة - COGS) لمنتجك. من الضروري أن تعرف في أقرب وقت ممكن تكلفة تصنيع منتجك.

تحتاج إلى معرفة تكلفة وحدة التصنيع لمنتجك من أجل تحديد أفضل سعر بيع ، وتكلفة المخزون ، والأهم من ذلك مقدار الربح الذي يمكنك تحقيقه.

سيكون لمكونات الإنتاج التي اخترتها بالطبع تأثير كبير على تكلفة التصنيع.

ولكن للحصول على تقدير دقيق لتكلفة التصنيع ، يجب عليك أيضًا تضمين تكلفة تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وتجميع المنتج النهائي ، واختبار المنتج ، وتعبئة التجزئة ، ومعدل الخردة ، والمرتجعات ، والخدمات اللوجستية ، والرسوم ، والتخزين.

الخطوة 2 - تصميم مخطط الدائرة التخطيطي

حان الوقت الآن لتصميم مخطط الدائرة التخطيطي بناءً على مخطط كتلة النظام الذي أنشأته في الخطوة 1.

يوضح الرسم التخطيطي كيف أن كل مكون ، من الرقائق الدقيقة إلى المقاومات ، يتصل ببعضه البعض. بينما يركز مخطط كتلة النظام في الغالب على وظائف المنتج ذات المستوى الأعلى ، فإن الرسم التخطيطي يدور حول التفاصيل الصغيرة.

يمكن أن يتسبب شيء بسيط مثل رقم التعريف الشخصي بشكل خاطئ في أحد المكونات في التخطيطي في نقص كامل في الوظائف.

في معظم الحالات ، ستحتاج إلى دائرة فرعية منفصلة لكل كتلة من مخطط كتلة النظام. سيتم بعد ذلك توصيل هذه الدوائر الفرعية المختلفة معًا لتشكيل مخطط الدائرة التخطيطي الكامل.

يتم استخدام برامج تصميم الإلكترونيات الخاصة لإنشاء الرسم التخطيطي وللمساعدة في ضمان خلوه من الأخطاء. أوصي باستخدام حزمة تسمى DipTrace وهي ميسورة التكلفة وقوية وسهلة الاستخدام.

الخطوة 3 - تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

بمجرد الانتهاء من التخطيطي ، ستقوم الآن بتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). PCB هو اللوحة المادية التي تحمل وتربط جميع المكونات الإلكترونية.

كان تطوير مخطط كتلة النظام والدائرة التخطيطية في الغالب مفاهيمي في الطبيعة. تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور رغم أنه عالم حقيقي للغاية.

تم تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور في نفس البرنامج الذي أنشأ الرسم التخطيطي. سيحتوي البرنامج على أدوات تحقق مختلفة للتأكد من أن تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور يلبي قواعد التصميم لعملية ثنائي الفينيل متعدد الكلور المستخدمة ، وأن ثنائي الفينيل متعدد الكلور يطابق التخطيطي.

بشكل عام ، كلما كان المنتج أصغر ، وكلما كانت المكونات أكثر إحكامًا ، كلما استغرق إنشاء تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور وقتًا أطول. إذا كان منتجك يوجه كميات كبيرة من الطاقة ، أو يوفر اتصالاً لاسلكيًا ، فإن تخطيط PCB يكون أكثر أهمية ويستغرق وقتًا طويلاً.

بالنسبة لمعظم تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فإن الأجزاء الأكثر أهمية هي توجيه الطاقة والإشارات عالية السرعة (الساعات الكريستالية وخطوط العنوان / البيانات وما إلى ذلك) وأي دوائر لاسلكية.

الخطوة 4 - إنشاء فاتورة المواد (BOM) النهائية

على الرغم من أنه كان يجب أن تكون قد قمت بالفعل بإنشاء قائمة مكونات الصنف الأولية كجزء من تصميم الإنتاج الأولي ، فقد حان الوقت الآن لإنتاج قائمة مكونات الصنف بالكامل.

الفرق الرئيسي بين الاثنين هو العديد من المكونات منخفضة التكلفة مثل المقاومات والمكثفات. عادةً ما تكلف هذه المكونات فلسًا أو اثنين فقط ، لذلك لا أدرجها بشكل منفصل في قائمة المواد الأولية.

ولكن لتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور فعليًا ، فأنت بحاجة إلى قائمة مكونات الصنف كاملة مع كل مكون مدرج. عادةً ما يتم إنشاء قائمة مكونات الصنف تلقائيًا بواسطة برنامج التصميم التخطيطي. يسرد BOM أرقام الأجزاء والكميات وجميع مواصفات المكونات.

الخطوة 5 - اطلب نماذج PCB الأولية

إنشاء النماذج الإلكترونية هو عملية من خطوتين. تنتج الخطوة الأولى لوحات الدوائر المطبوعة. سيسمح لك برنامج تصميم الدوائر بإخراج تخطيط PCB بتنسيق يسمى Gerber مع ملف واحد لكل طبقة PCB.

يمكن إرسال ملفات جربر هذه إلى متجر نموذج أولي لتشغيلات صغيرة الحجم. يمكن أيضًا تقديم نفس الملفات إلى شركة تصنيع أكبر لإنتاج كميات كبيرة.

تتمثل الخطوة الثانية في توصيل جميع المكونات الإلكترونية باللوحة. من خلال برنامج التصميم الخاص بك ، ستتمكن من إخراج ملف يعرض الإحداثيات الدقيقة لكل مكون موضوع على اللوحة. هذا يسمح لمتجر التجميع بأتمتة عملية لحام كل مكون على PCB الخاص بك.

سيكون خيارك الأرخص هو إنتاج نماذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور في الصين. على الرغم من أنه من الأفضل عادةً أن تقوم بعمل النماذج الأولية الخاصة بك بالقرب من المنزل لتقليل التأخير في الشحن ، إلا أنه من المهم بالنسبة للعديد من رواد الأعمال تقليل التكاليف.

لإنتاج لوحات النماذج الأولية الخاصة بك في الصين ، أوصي بشدة بـ Seeed Studio. إنها توفر أسعارًا رائعة للكميات من 5 إلى 8000 لوحة. كما أنها توفر خدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد مما يجعلها متجرًا شاملاً. تشمل الشركات المصنعة للنماذج الأولية الصينية الأخرى لثنائي الفينيل متعدد الكلور بسمعة طيبة Gold Phoenix PCB و Bittele Electronics.

في الولايات المتحدة أوصي الدوائر حجر الشمس ، الدوائر صراخ ، و سان فرانسيسكو الدوائر التي كنت تستخدم على نطاق واسع إلى النموذج الأولي التصاميم الخاصة. يستغرق تجميع الألواح من أسبوع إلى أسبوعين ، ما لم تدفع مقابل الخدمة السريعة التي نادراً ما أوصي بها.

الخطوة 6 - التقييم والبرمجة وتصحيح الأخطاء والتكرار

حان الوقت الآن لتقييم النموذج الأولي للإلكترونيات. ضع في اعتبارك أن النموذج الأولي الخاص بك نادرًا ما يعمل بشكل مثالي. ستمر على الأرجح بالعديد من التكرارات قبل الانتهاء من التصميم. هذا هو الوقت الذي ستقوم فيه بتحديد وتصحيح وإصلاح أي مشكلات في النموذج الأولي الخاص بك.

قد تكون هذه مرحلة يصعب التنبؤ بها من حيث التكلفة والوقت. أي أخطاء تجدها غير متوقعة بالطبع ، لذلك يستغرق الأمر وقتًا لمعرفة مصدر الخطأ وأفضل طريقة لإصلاحه.

عادة ما يتم التقييم والاختبار بالتوازي مع برمجة وحدة التحكم الدقيقة. قبل أن تبدأ البرمجة ، ستحتاج على الأقل إلى إجراء بعض الاختبارات الأساسية لضمان عدم وجود مشكلات كبيرة في اللوحة.

تشتمل جميع المنتجات الإلكترونية الحديثة تقريبًا على شريحة دقيقة تسمى وحدة التحكم الدقيقة (MCU) والتي تعمل بمثابة "أدمغة" للمنتج. يشبه الميكروكونترولر المعالج الدقيق الموجود في الكمبيوتر أو الهاتف الذكي.

يتفوق المعالج الدقيق في نقل كميات كبيرة من البيانات بسرعة ، بينما يتفوق المتحكم الدقيق في التفاعل والتحكم في الأجهزة مثل المفاتيح ، وأجهزة الاستشعار ، والشاشات ، والمحركات ، وما إلى ذلك. المتحكم الدقيق هو إلى حد كبير معالج دقيق مبسط.

يحتاج الميكروكونترولر إلى البرمجة لأداء الوظيفة المطلوبة.

يتم دائمًا برمجة المتحكمات الدقيقة بلغة الكمبيوتر الشائعة الاستخدام والتي تسمى "C". يتم تخزين البرنامج ، المسمى البرنامج الثابت ، في ذاكرة دائمة ولكن قابلة لإعادة البرمجة ، وعادة ما تكون داخلية في شريحة وحدة التحكم الدقيقة.

الخطوة 7 - التصديق على المنتج الخاص بك

يجب أن تحتوي جميع المنتجات الإلكترونية المباعة على أنواع مختلفة من الشهادات. تختلف الشهادات المطلوبة اعتمادًا على البلد الذي سيتم بيع المنتج فيه. سنغطي الشهادات المطلوبة في الولايات المتحدة الأمريكية وكندا والاتحاد الأوروبي.

FCC (لجنة الاتصالات الفيدرالية)

تعد شهادة FCC ضرورية لجميع المنتجات الإلكترونية المباعة في الولايات المتحدة. تصدر جميع المنتجات الإلكترونية قدرًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي (أي موجات الراديو) ، لذا تريد لجنة الاتصالات الفيدرالية التأكد من أن المنتجات لا تتداخل مع الاتصال اللاسلكي.

هناك فئتان من شهادة FCC. يعتمد النوع المطلوب لمنتجك على ما إذا كان منتجك يتميز بقدرات اتصال لاسلكي مثل Bluetooth أو WiFi أو ZigBee أو البروتوكولات اللاسلكية الأخرى.

تصنف لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) المنتجات ذات وظائف الاتصال اللاسلكي على أنها مشعات مقصودة . يتم تصنيف المنتجات التي لا تصدر موجات راديو عمدًا على أنها مشعات غير مقصودة . ستكلفك شهادة المبرد المتعمد ما يقرب من 10 أضعاف تكلفة شهادة الرادياتير غير المتعمدة.

ضع في اعتبارك استخدام الوحدات الإلكترونية مبدئيًا لأي من الوظائف اللاسلكية لمنتجك. هذا يسمح لك بالحصول على شهادة الرادياتير غير المتعمدة فقط ، والتي ستوفر لك ما لا يقل عن 10 آلاف دولار.

UL (مختبرات التأمين) / CSA (جمعية المعايير الكندية)

تعد شهادة UL أو CSA ضرورية لجميع المنتجات الكهربائية المباعة في الولايات المتحدة أو كندا والتي يتم توصيلها بمأخذ التيار المتردد.

لا تتطلب منتجات البطارية فقط التي لا يتم توصيلها بمأخذ التيار المتردد شهادة UL / CSA. ومع ذلك ، فإن معظم بائعي التجزئة الرئيسيين و / أو شركات التأمين على مسؤولية المنتج سيطلبون أن يكون منتجك معتمدًا من UL أو CSA.

CE (Conformité Européene)

شهادة CE مطلوبة لمعظم المنتجات الإلكترونية المباعة في الاتحاد الأوروبي (EU). إنه مشابه لشهادات FCC و UL المطلوبة في الولايات المتحدة.

بنفايات

تضمن شهادة RoHS أن المنتج خالٍ من الرصاص. شهادة RoHS مطلوبة للمنتجات الكهربائية التي تُباع في الاتحاد الأوروبي (EU) أو ولاية كاليفورنيا. نظرًا لأن اقتصاد كاليفورنيا مهم جدًا ، فإن غالبية المنتجات المباعة في الولايات المتحدة حاصلة على شهادة RoHS.

شهادات بطارية الليثيوم (UL1642 و IEC61233 و UN38.3)

تحتوي بطاريات الليثيوم أيون / البوليمر القابلة لإعادة الشحن على بعض مخاوف السلامة الخطيرة. في حالة قصر الدائرة أو الشحن الزائد ، يمكن أن تشتعل فيها النيران.

هل تتذكر الاستدعاء المزدوج على Samsung Galaxy Note 7 بسبب هذه المشكلة؟ أو القصص حول الألواح الطافية المختلفة التي اشتعلت فيها النيران؟

بسبب مخاوف السلامة هذه ، يجب اعتماد بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن. بالنسبة لمعظم المنتجات ، أوصي باستخدام بطاريات جاهزة حاصلة بالفعل على هذه الشهادات في البداية. ومع ذلك ، فإن هذا سيحد من اختياراتك ولم يتم اعتماد معظم بطاريات الليثيوم.

هذا يرجع في المقام الأول إلى حقيقة أن معظم شركات الأجهزة تختار أن يكون لديها بطارية مصممة خصيصًا للاستفادة من كل المساحة المتوفرة في المنتج. لهذا السبب ، لا تهتم معظم الشركات المصنعة للبطاريات بالحصول على شهادة بطاريات جاهزة.

الجزء 3 - تطوير الضميمة

سنغطي الآن تطوير ونمذجة أي قطع بلاستيكية مخصصة. بالنسبة لمعظم المنتجات ، يتضمن هذا على الأقل العلبة التي تجمع كل شيء معًا.

سيتطلب تطوير القطع البلاستيكية أو المعدنية ذات الأشكال المخصصة خبيرًا في النمذجة ثلاثية الأبعاد ، أو مصممًا صناعيًا أفضل.

إذا كان المظهر وبيئة العمل أمران مهمان لمنتجك ، فأنت تريد تعيين مصمم صناعي. على سبيل المثال ، المصممون الصناعيون هم المهندسون الذين يصنعون الأجهزة المحمولة مثل iPhone تبدو رائعة وأنيقة.

إذا لم يكن المظهر مهمًا لمنتجك ، فمن المحتمل أن تتمكن من التعاقد مع مصمم نماذج ثلاثي الأبعاد ، وعادة ما يكون أرخص بكثير من المصمم الصناعي.

الخطوة 1 - إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد

الخطوة الأولى في تطوير المظهر الخارجي لمنتجك هي إنشاء كمبيوتر ثلاثي الأبعاد

نموذج. حزمتا البرامج الكبيرتان المستخدمتان لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد هما Solidworks و PTC Creo (المعروفة سابقًا باسم Pro / Engineer).

ومع ذلك ، تقدم Autodesk الآن أداة نمذجة ثلاثية الأبعاد قائمة على السحابة وهي مجانية تمامًا للطلاب والهواة والشركات الناشئة. يطلق عليه Fusion 360. إذا كنت ترغب في القيام بالنمذجة ثلاثية الأبعاد الخاصة بك ، ولم تكن مرتبطًا إما بـ Solidworks أو PTC Creo ، ففكر بالتأكيد في Fusion 360.

بمجرد أن يكمل مصمم النماذج الصناعية أو ثلاثية الأبعاد النموذج ثلاثي الأبعاد ، يمكنك بعد ذلك تحويله إلى نماذج أولية مادية. يمكن أيضًا استخدام النموذج ثلاثي الأبعاد لأغراض التسويق ، خاصة قبل أن تتوفر لديك نماذج أولية وظيفية.

إذا كنت تخطط لاستخدام النموذج ثلاثي الأبعاد الخاص بك لأغراض تسويقية ، فستحتاج إلى الحصول على نسخة واقعية من الصورة. تتوفر وحدات صور واقعية لكل من Solidworks و PTC Creo.

يمكنك أيضًا الحصول على صورة واقعية ، ورسوم متحركة ثلاثية الأبعاد لمنتجك. ضع في اعتبارك أنك قد تحتاج إلى تعيين مصمم منفصل متخصص في الرسوم المتحركة وجعل النماذج ثلاثية الأبعاد تبدو واقعية.

يتمثل الخطر الأكبر عندما يتعلق الأمر بتطوير نموذج ثلاثي الأبعاد لحاوياتك في أن ينتهي بك الأمر بتصميم يمكن تصميمه كنماذج أولية ولكن ليس من حيث الحجم.

في النهاية ، سيتم إنتاج العلبة الخاصة بك بطريقة تسمى قولبة الحقن بالضغط العالي (انظر الخطوة 4 أدناه لمزيد من التفاصيل).

يمكن أن يكون تطوير جزء للإنتاج باستخدام قولبة الحقن معقدًا للغاية مع اتباع العديد من القواعد. من ناحية أخرى ، يمكن تصميم أي شيء تقريبًا عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد.

لذا تأكد من تعيين شخص يفهم تمامًا جميع التعقيدات ومتطلبات التصميم لقولبة الحقن.

الخطوة 2 - طلب النماذج الأولية للحالة (أو شراء طابعة ثلاثية الأبعاد)

يتم إنشاء النماذج الأولية البلاستيكية باستخدام إما عملية مضافة (الأكثر شيوعًا) أو عملية طرح. تُنشئ عملية مضافة ، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد ، النموذج الأولي عن طريق تكديس طبقات رقيقة من البلاستيك لإنشاء المنتج النهائي.

العمليات الإضافية هي الأكثر شيوعًا إلى حد بعيد بسبب قدرتها على إنشاء أي شيء يمكنك تخيله.

بدلاً من ذلك ، تأخذ عملية الطرح ، مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، كتلة من إنتاج البلاستيك الصلب وتنتج المنتج النهائي.

تتمثل ميزة عمليات الطرح في أنه يمكنك استخدام راتينج بلاستيكي يطابق تمامًا إنتاج البلاستيك النهائي الذي ستستخدمه. هذا مهم لبعض المنتجات ، لكن هذا ليس ضروريًا لمعظم المنتجات.

مع العمليات المضافة ، يتم استخدام راتينج نموذجي خاص ، وقد يكون له ملمس مختلف عن البلاستيك المنتج. تحسنت الراتنجات المستخدمة في عمليات الإضافات بشكل ملحوظ ولكنها لا تزال لا تتطابق مع إنتاج البلاستيك المستخدم في قولبة الحقن.

لقد ذكرت هذا بالفعل ، لكنه يستحق أن يسلط الضوء مرة أخرى. كن حذرًا من أن عمليات النماذج الأولية (المضافة والطرح) تختلف تمامًا عن التقنية المستخدمة للإنتاج (قولبة الحقن). يجب تجنب إنشاء نماذج أولية (خاصة مع النماذج الأولية المضافة) التي يستحيل تصنيعها.

في البداية ، لا تحتاج بالضرورة إلى جعل النموذج الأولي يتبع جميع قواعد القولبة بالحقن ، ولكن عليك أن تضعها في الاعتبار حتى يمكن نقل تصميمك بسهولة أكبر إلى قولبة الحقن.

يمكن للعديد من الشركات أن تأخذ النموذج ثلاثي الأبعاد الخاص بك وتحوله إلى نموذج أولي فعلي. Proto Labs هي الشركة التي أوصي بها شخصيًا. أنها توفر كلا من النماذج المضافة والطرح ، فضلا عن صب حقن منخفضة الحجم.

يمكنك أيضًا التفكير في شراء طابعة ثلاثية الأبعاد خاصة بك ، خاصة إذا كنت تعتقد أنك ستحتاج إلى العديد من التكرارات للحصول على منتجك بشكل صحيح. يمكن شراء الطابعات ثلاثية الأبعاد الآن مقابل بضع مئات من الدولارات فقط مما يتيح لك إنشاء العديد من إصدارات النماذج الأولية حسب الرغبة.

الميزة الحقيقية لامتلاك الطابعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بك هي أنها تسمح لك بتكرار النموذج الأولي الخاص بك على الفور تقريبًا ، وبالتالي تقليل وقتك في السوق.

الخطوة 3 - تقييم نماذج الضميمة

حان الوقت الآن لتقييم النماذج الأولية للحاوية وتغيير النموذج ثلاثي الأبعاد حسب الضرورة. سيستغرق الأمر دائمًا تقريبًا عدة نماذج أولية للحصول على تصميم العلبة بشكل صحيح.

على الرغم من أن نماذج الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد تسمح لك بتصور العلبة ، فلا شيء يقارن بحمل نموذج أولي حقيقي في يدك. من شبه المؤكد أنه ستكون هناك تغييرات وظيفية وتجميلية سترغب في إجرائها بمجرد حصولك على أول نموذج أولي حقيقي. خطط للحاجة إلى إصدارات نموذجية متعددة للحصول على كل شيء بشكل صحيح.

لا يعد تطوير البلاستيك لمنتجك الجديد أمرًا سهلاً أو رخيصًا بالضرورة ، خاصة إذا كانت الجماليات ضرورية لمنتجك. ومع ذلك ، تنشأ المضاعفات والتكاليف الحقيقية عندما تنتقل من مرحلة النموذج الأولي إلى مرحلة الإنتاج الكامل.

الخطوة 4 - الانتقال إلى قولبة الحقن

على الرغم من أن الإلكترونيات هي على الأرجح الجزء الأكثر تعقيدًا والأكثر تكلفة من منتجك لتطويره ، فإن البلاستيك سيكون أغلى تكلفة في التصنيع. يعد إعداد إنتاج الأجزاء البلاستيكية باستخدام قولبة الحقن مكلفًا للغاية.

تُصنع معظم المنتجات البلاستيكية المباعة اليوم باستخدام تقنية تصنيع قديمة حقًا تسمى قولبة الحقن. من المهم جدًا أن يكون لديك فهم لهذه العملية.

تبدأ بقالب فولاذي ، وهو عبارة عن قطعتين من الفولاذ متصلتين ببعضهما البعض باستخدام ضغط عالٍ. يحتوي القالب على تجويف منحوت على شكل المنتج المطلوب. ثم يتم حقن البلاستيك المصهور الساخن في القالب.

تتمتع تقنية القولبة بالحقن بميزة كبيرة واحدة - إنها طريقة رخيصة لصنع ملايين القطع البلاستيكية نفسها. تستخدم تقنية القولبة بالحقن الحالية برغيًا عملاقًا لإجبار البلاستيك على وضع قالب تحت ضغط مرتفع ، وهي عملية اخترعت في عام 1946. مقارنة بالطباعة ثلاثية الأبعاد ، فإن القولبة بالحقن قديمة!

تعتبر قوالب الحقن فعالة للغاية في صنع الكثير من نفس الشيء بتكلفة منخفضة حقًا لكل وحدة. لكن القوالب نفسها باهظة الثمن بشكل صادم. يمكن أن يصل حجم القالب المصمم لصنع ملايين المنتجات إلى 100 ألف دولار! ترجع هذه التكلفة المرتفعة في الغالب إلى حقن البلاستيك بمثل هذا الضغط العالي ، وهو شديد الصلابة على القالب.

لتحمل هذه الظروف ، يتم تصنيع القوالب باستخدام المعادن الصلبة. كلما زادت الحقن المطلوبة ، زادت صعوبة المعدن المطلوب ، وارتفعت التكلفة.

على سبيل المثال ، يمكنك استخدام قوالب الألمنيوم لصنع عدة آلاف من الوحدات. الألومنيوم ناعم لذا فهو يتحلل بسرعة كبيرة. ومع ذلك ، نظرًا لأنه أكثر ليونة ، فإنه من الأسهل أيضًا صنعه في قالب ، وبالتالي فإن التكلفة أقل - فقط 1-2 ألف دولار لقالب بسيط.

مع زيادة الحجم المقصود للقالب ، تزداد صلابة المعدن المطلوبة وبالتالي التكلفة. تزداد مهلة إنتاج القالب أيضًا مع المعادن الصلبة مثل الفولاذ. يستغرق صانع القوالب وقتًا أطول بكثير لنحت (يسمى بالقطع) قالب فولاذي ، من قالب الألمنيوم الأكثر ليونة.

يمكنك في النهاية زيادة سرعة الإنتاج باستخدام قوالب متعددة التجاويف.

تسمح لك بإنتاج نسخ متعددة من الجزء الخاص بك بحقنة واحدة من البلاستيك.

لكن لا تقفز إلى قوالب متعددة التجاويف حتى تنتهي من إجراء أي تعديلات على القوالب الأولية. من الحكمة تشغيل عدة آلاف من الوحدات على الأقل قبل الترقية إلى قوالب متعددة التجاويف.

استنتاج

أعطتك هذه المقالة نظرة عامة أساسية عن عملية تطوير منتج جديد للأجهزة الإلكترونية ، بغض النظر عن مستواك التقني. تتضمن هذه العملية اختيار أفضل استراتيجية تطوير ، وتطوير الإلكترونيات والحاوية لمنتجك.

عن المؤلف

جون تيل هو رئيس Predictable Designs وهي شركة تساعد رواد الأعمال والشركات الناشئة والصناع والمخترعين والشركات الصغيرة على طرح منتجات إلكترونية جديدة في السوق. كان جون سابقًا كبير مهندسي التصميم في شركة Texas Instruments حيث ابتكر تصميمات إلكترونية تُستخدم الآن في ملايين المنتجات (بما في ذلك بعض منتجات Apple). وهو أيضًا رائد أعمال ناجح طور منتجه الخاص وصنعه في آسيا وبيعه في مئات من مواقع البيع بالتجزئة في بلدان متعددة. قم بتنزيل ورقة الغش المجانية الخاصة به: 15 خطوة لتطوير منتجك الإلكتروني الجديد.