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研發(fā)成本包括研發(fā)費用和產(chǎn)品成本,，研發(fā)費用包括開發(fā)費用、測試費用和人工費用等,，產(chǎn)品成本包括采購和材料費用,、制造費用等。 我們知道,，一個產(chǎn)品的生命周期包含了產(chǎn)品成長期,、成熟期、衰退期三個階段,。而產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計是我們后續(xù)的生產(chǎn)制造,、銷售服務(wù)的源頭之所在，一個產(chǎn)品的大概成本其實在設(shè)計成功后就已經(jīng)基本成型,，作為后期的產(chǎn)品生產(chǎn)等制造工序（實際制造成本）來說,，其最大的可控度只能是降低生產(chǎn)過程中的損耗以及提高裝配加工效率（降低制造費用）。有一個觀點是被普遍認同的,，如下圖所示,，設(shè)計初始階段的概念性選擇和決定（Concept部分），占有總產(chǎn)品成本的70%左右,，在產(chǎn)品的設(shè)計階段就已經(jīng)確定1,。也就是說,，一個產(chǎn)品一旦完成研發(fā)，其后續(xù)的材料成本,、人工成本便已基本定性,，制造中心很難改變設(shè)計留下的先天不足,。有很多產(chǎn)品在設(shè)計階段,，就注定其未來的制造成本會高過市場價格。 下圖為產(chǎn)品整個生命周期各個重要節(jié)點的成本示意圖,。圖中可清楚地看到,，每一個時間節(jié)點所進行的更改，都將對整個生命周期鏈條上后續(xù)的各個階段產(chǎn)生重大影響,。而且越早階段的更改產(chǎn)生的影響越大,。例如下圖所示，設(shè)計階段一個特定元器件的更改,，將導致后續(xù)不可預知的各階段的成本浪費,，如產(chǎn)品PCB布局布線，原型制造,，產(chǎn)品優(yōu)化,，變更帶來的特殊過程增加，相關(guān)的培訓,，附加成本的增加,，到最終的產(chǎn)品交付，由于設(shè)計變更帶來的隱含成本浪費將會是數(shù)倍之多,。 至于如何在產(chǎn)品設(shè)計階段做好整體的成本控制和選擇,，我們可以從原材料成本節(jié)約，設(shè)計復用帶來人力成本的節(jié)省,，以及集中管理的數(shù)據(jù)保險庫避免設(shè)計變更和錯誤迭代次數(shù)這三方面來考慮,。 關(guān)系到產(chǎn)品研發(fā)成本的幾個疑難問題 1、產(chǎn)品功能設(shè)計中關(guān)鍵元器件的選型以及BOM原材料的成本如何控制,？------節(jié)約原材料成本 在產(chǎn)品功能確定下來之后,，設(shè)計之初首先需要進行關(guān)鍵元器件的選型，比如用多大什么類型的電源供電,，選擇哪家公司的哪款主控芯片,，其相應(yīng)的工作頻率，內(nèi)存容量,，有哪些接口,，可做哪些擴展？ 另外根據(jù)這些確定下來的關(guān)鍵元器件,，考慮它相關(guān)的最小功能模塊所用到的各種輔助元器件 ,，即最小系統(tǒng)的BOM（Bill of Matieral材料清單）成本,。我們經(jīng)常需要在選型的同時，有多個關(guān)鍵器件都滿足功能要求,。而此時就需要對它們周邊的模塊電路的BOM成本進行比較,，在滿足要求的基礎(chǔ)上選擇最為經(jīng)濟實用性價比高容易采購的模塊方案。 而我們在選型之初往往一籌莫展,。因為設(shè)計工程師往往有一個通?。核麄兒苋菀讓Ｗ⒂诋a(chǎn)品的性能而設(shè)計產(chǎn)品，選擇元器件,。也許是由于職業(yè)上的習慣,，設(shè)計師經(jīng)常容易將其所負責的產(chǎn)品項目作為一件藝術(shù)品或者科技品來進行開發(fā)，這就容易陷入對產(chǎn)品的性能,、外觀追求盡善盡美,，卻忽略了許多元器件的材料成本的差異。比如有的元器件功能類似的情況下價格卻相差幾倍,，有的元件太老已經(jīng)停產(chǎn),，有的元器件太新而供貨渠道不健全，有的元器件采購周期太長......,，等等這些問題如果不能對所有信息全面掌握,，很有可能選擇了不合適的元器件。而元件選型一旦定型,，工程師在其基礎(chǔ)上做了很多設(shè)計研發(fā)工作之后很難更改,，推倒重來的成本浪費更大。 2,、 同系列類似產(chǎn)品升級換代如何有效避免重復設(shè)計,？------節(jié)約人力成本 在產(chǎn)品研發(fā)過程中，往往有的產(chǎn)品不是一個單獨孤立的存在,。在長期的市場反饋下會出現(xiàn)一系列同類產(chǎn)品,。而這些產(chǎn)品有很多的共同性。有些功能模塊可能在新產(chǎn)品升級換代的時候沒有變化,，可以直接拿來復用,。有些功能模塊可能就是在原設(shè)計的基礎(chǔ)上更改了一兩個元器件，而新?lián)Q的元器件封裝和原來一模一樣不需要更改,。這時只需要更改原理圖設(shè)計即可,，而PCB封裝設(shè)計保持不變，只是在裝配的時候換裝不同的元器件,。有些功能模塊是完全新添加的功能,，這部分就需要重新設(shè)計研發(fā)測試。 那么問題來了。如何保存這些以前的設(shè)計成果,，以便下次設(shè)計時直接復用,，省去模塊設(shè)計研發(fā)，打原型板,，裝貼,，測試等等工序勞動？如何方便地進行一下簡單的標記,，即可成為另一個產(chǎn)品型號,，而不需要重新設(shè)計原理圖，PCB板以及后續(xù)的一系列重復勞動,？如果這些繁瑣的重復工作都可以有效避免,，我的設(shè)計研發(fā)團隊的人員工作流程該是多么精簡高效,？ 3,、大量的元件庫以及各版本的設(shè)計數(shù)據(jù)該如何統(tǒng)一管理以便協(xié)調(diào)各部門的工作？------節(jié)約返修及制造成本 在一個產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)開始到整個產(chǎn)品投放市場之間,，不但設(shè)計研發(fā)團隊的各成員需要共同協(xié)作,，各輔助部門（元件采購，PCB原型打板測試,，制造裝配,，系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，產(chǎn)品包裝）之間也需要實時共享數(shù)據(jù),。所以整個過程的數(shù)據(jù)共享及溝通不能有障礙,，以免造成人員和成本和原材料成本的浪費。比如說元器件采購負責人與元件庫的設(shè)計工程師需要經(jīng)常溝通關(guān)于元器件的型號,，數(shù)量,，封裝形式，采購周期等等信息,。經(jīng)常會遇到設(shè)計工程師使用的元器件,，被采購人員說難以采購要求換件；或者采購人員采購的元器件封裝形式與設(shè)計師的要求有細微出入,，需要重新采購或修改設(shè)計封裝的情況發(fā)生,。 另外研發(fā)部門對大量的設(shè)計數(shù)據(jù)每天進行更新，如果沒有有效的全局集中管理,，數(shù)據(jù)被誰進行了修改,，在哪一天進行了修改，修改了哪些內(nèi)容,？哪個版本的文件是測試好的最終版本,？哪些文件是打包給制造部門用于PCB裸板制造？哪些文件是打包給裝配部門進行PCB裝配？哪些文件打包給采購部門用于原材料的采購,？哪些文件用于團隊的最終歸檔存案,？這些數(shù)據(jù)因為被多人多部門共享并且按照各部門需要提取各自關(guān)心的數(shù)據(jù)，必要時還需要進行編輯修改,。那么這些修改操作如何跟蹤管理才不會亂成一團,？各個文件的版本如何編號命名？如果這些問題都沒有有效地進行解決,，必然造成文件數(shù)據(jù)雜亂,，各部門之間不能有效溝通而造成人員工時的浪費。最重要的是由于信息的不對稱而可能造成不合理的對接,，往往到制版裝配的環(huán)節(jié)才發(fā)現(xiàn)問題和矛盾,，進而進行設(shè)計文件的返修更改，重新制造測試,，造成極大的返修及制造成本的浪費,。 節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)總成本的解決思路 作為產(chǎn)品經(jīng)理或產(chǎn)品負責人，要節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)總成本,，需要從全方位來考慮成本的下降與控制,。作為一個新項目新產(chǎn)品的開發(fā)，應(yīng)該組織相關(guān)部門人員與主要研發(fā)團隊一起參與（應(yīng)考慮將機械,、采購,、生產(chǎn)、工藝等相關(guān)部門納入項目開發(fā)設(shè)計小組）,，這樣有利于大家集中精力從全局的角度去考慮成本的控制,。正如前面所提到的問題，研發(fā)設(shè)計人員往往專注于設(shè)計研發(fā)的技術(shù)細節(jié),，而忽略了隱含成本（比如采購難易度,，價格差別，制造難易度,，制造成本等）的誤區(qū),。 正是有了采購人員、工藝人員,、生產(chǎn)人員的參與,，可以基本上杜絕為了降低某項成本而引發(fā)的其他相關(guān)成本的增加這種現(xiàn)象的存在。從全局出發(fā)來考慮成本的控制問題,。在控制節(jié)約成本的具體方面,，可以大致從原材料成本的節(jié)約，人員工作效率方面的人力成本節(jié)約,，以及多部門協(xié)作溝通無障礙方面的返修及制造成本的節(jié)約這三大方面進行考慮并尋求解決方案,。 節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)總成本的解決方案 1.如何有效節(jié)約原材料成本 要節(jié)約原材料成本，自然需要工程設(shè)計團隊與采購負責人共同協(xié)作，共享信息,，實時溝通,，清楚明了地掌握所需元器件價格，采購難易度,，采購周期......以此信息進行核心元器件選型,，并對最小系統(tǒng)的BOM清單進行分析，比較選擇出滿足功能前提下最經(jīng)濟適用的方案,。另外需要有效避免采購錯誤而造成的元件浪費和庫存浪費,。 Altium的元器件供應(yīng)商鏈接（supplier link）功能可以在設(shè)計師的工作界面直接將所需元器件的供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫信息鏈接起來。工程師隨時可以查看該元器件的封裝是否是設(shè)計所需要的封裝形式,，繼而查看封裝符合要求的元件生產(chǎn)廠商,，該元件的詳細描述，該元件的供貨渠道,，元件的單價及批量價格,，庫存數(shù)量等等。如下圖所示,。有了供應(yīng)商鏈接元件信息的功能,，工程師能夠?qū)崟r了解元件的采購信息，在選型的時候會比較性價比,，而不會盲目選擇價格昂貴的新器件，或者采購困難的元器件,。設(shè)計工程師與采購負責人信息溝通無障礙,，在設(shè)計開始階段即可避免原材料成本的浪費。 另一個有效節(jié)約原材料成本的功能是BOM分析功能,。BOM分析比元器件供應(yīng)商鏈接功能更為系統(tǒng)和全面,。前者是針對單個元器件的供應(yīng)商采購信息，而后者BOM分析針對的是整個產(chǎn)品所需要的全部原材料的分析,。如下圖所示,。針對整個電路中的所有元件在BOM清單上都有詳細的元件說明、目標價格,、實際價格,、生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)廠商Part No.,、渠道供應(yīng)商,、供應(yīng)商Part No.、庫存量,、采購供貨風險......等等這些信息都可以清清楚楚地呈現(xiàn)在眼前,。產(chǎn)品經(jīng)理和各研發(fā)人員都可以從全局的角度來控制原材料成本。通過BOM清單成本比較，所需選擇的方案也了然于胸,。更可以避免元器件采購錯誤所造成的浪費,。
通過供應(yīng)商鏈接功能和BOM分析功能，可以有效地控制整個產(chǎn)品所需原材料的成本,。 2.如何節(jié)約人力成本 在設(shè)計團隊所設(shè)計的同系列產(chǎn)品之間總有些功能模塊是共性需要,，重復使用的。比如電源部分的設(shè)計,，在同系列各個產(chǎn)品中是一樣的,。對于這種共性化使用的設(shè)計片段，在第一次設(shè)計測試通過之后,，就可以將該部分設(shè)計做成一個模塊,，而該模塊就像一個電子元器件一樣簡單明了，預留的接口就像元器件引腳一樣方便在其他設(shè)計中進行調(diào)用,。Altium Designer軟件里的Device Sheet功能就是為這個問題提供的解決方案,。方便設(shè)計師之間調(diào)用他人已經(jīng)測試成功的設(shè)計成果，省時省力,，不會出錯,。有效地避免重復設(shè)計。 如下圖所示,，為電壓調(diào)整器生成1.8V的電路,，下半部分為整張電路原理圖，該電路部分為只讀標志,，表示這部分電路是測試通過的可以放心使用的電路,。上半部分為這張電路圖的Device Sheet，即器件式圖紙,，意味著整張圖紙為一個類似的元器件,。其他的設(shè)計者只需將該Device Sheet像元器件一樣放置在他的圖紙設(shè)計中即可復用。 裝配變量的使用乃是同系列不同產(chǎn)品之間更新?lián)Q代的神器,。同系列不同產(chǎn)品通常擁有相同的基本結(jié)構(gòu),，在只需要更換少量器件的時候，我們甚至不用重新開始一個設(shè)計項目,，只需要在原設(shè)計上添加裝配變量,，標定各個產(chǎn)品版本不同的安裝器件值即可。因此對于簡單的少量變化,，比如哪些器件安裝或不安裝,，哪些器件裝配相同封裝的其他替換器件，哪些器件裝配相同封裝相同管腳數(shù)目的芯片,，所有這類局部更改都可以用裝配變量(Variant)來輕松配置和管理,。 如下圖所示,，簡單的紅叉叉圖形點擊哪個元件就表示哪個元件在新產(chǎn)品上不用裝配。下圖中的4個發(fā)光二極管和一個排阻在新版本的產(chǎn)品中是去掉不用裝貼的,。裝配變量的簡單設(shè)置即會相應(yīng)地反映到PCB版圖設(shè)計,，BOM材料清單，各類輸出文件等等,。省去大量的重復設(shè)計所浪費的人力成本,。 同樣，比如下圖所示的智能穿戴設(shè)備（手表）,，在產(chǎn)品的不斷升級換代中,，需要升級內(nèi)存容量（從4GB升級到16GB）。而該內(nèi)存器件的封裝是在各芯片間是兼容的,。這時,，只需要簡單的裝配變量設(shè)置各不同產(chǎn)品版本的參數(shù)即可。這種簡單的更改便可實現(xiàn)產(chǎn)品更新升級,，節(jié)省人力研發(fā)成本的同時,，還可以快速將產(chǎn)品推入市場。 3. 如何節(jié)約返修及制造成本 要有效地解決產(chǎn)品設(shè)計返修和原型制造所帶來的成本浪費,，提高產(chǎn)品研發(fā)成功的迭代次數(shù),，關(guān)鍵是需要一套集中管理的數(shù)據(jù)保險庫。該數(shù)據(jù)庫可以涵蓋方方面面的數(shù)據(jù)信息共享給設(shè)計研發(fā)團隊的成員以及研發(fā)團隊之外與之有關(guān)聯(lián)的其他團隊（比如機械,，采購,，工藝，制造,，裝配,，測試，包裝等等）,。Altium的vault就是個很好的有針對性的解決方案。通過Altium Vault,，可以對設(shè)計研發(fā)的各類設(shè)計文件和工程項目,，以及大量的元件庫標準設(shè)計等數(shù)據(jù)進行保存和版本控制。方便各設(shè)計成員調(diào)用設(shè)計成果,，查看設(shè)計進度,，檢查設(shè)計更改。管理者比如產(chǎn)品經(jīng)理可以對團隊成員設(shè)置不同的操作管理權(quán)限,。如下圖所示,，Altium Vault是設(shè)計團隊與供應(yīng)鏈相關(guān)的各團隊之間共享數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。共享的數(shù)據(jù)主要有統(tǒng)一的元器件信息,，可復用的設(shè)計內(nèi)容,，產(chǎn)品發(fā)布數(shù)據(jù)三大類,。統(tǒng)一的元器件信息便于設(shè)計團隊與采購的信息交互。產(chǎn)品發(fā)布數(shù)據(jù)針對制造Fabrication 和裝配Assembly打包不同的文件數(shù)據(jù),，方便產(chǎn)品加工和裝配,。
這樣任何的設(shè)計更改都能及時地共享信息給所有成員，對產(chǎn)品要求的隨時變更也可以及時地在研發(fā)團隊進行響應(yīng)并做相關(guān)調(diào)整,。團隊成員之間高效協(xié)作,。避免由于信息不對稱及修改不統(tǒng)一造成的返修設(shè)計帶來的成本損失。 下面以Vault的統(tǒng)一元器件數(shù)據(jù)信息為例,，展示共享在Vault中的元器件數(shù)據(jù)信息是如何將設(shè)計團隊的成員與供應(yīng)鏈方面的采購負責人聯(lián)系起來并有效交互的,。
在設(shè)計研發(fā)團隊，該共享在Vault中的元器件可以被原理圖,，PCB,，以及其他設(shè)計文件調(diào)用。而在供應(yīng)鏈領(lǐng)域,，可以精確對該元器件的供應(yīng)商,，采購渠道進行選擇。這兩方面的數(shù)據(jù)信息是實時共享并更新的,。任何一方的改動都會清楚地呈現(xiàn)在另一方,。 通過Alitum Vault集中管理共享數(shù)據(jù)，使得各團隊成員之間的互動和數(shù)據(jù)的準確傳遞變得清楚明了,。流程如下： 1. 研發(fā)團隊內(nèi)部有共享的元件模型設(shè)計Model Design,，驗證通過的完整的設(shè)計成果在Altium Vault中以Released Model方式保存。 2. 之后研發(fā)團隊與元器件供應(yīng)鏈的采購Sourcing團隊一起協(xié)作,，生成統(tǒng)一的元器件Unified Component Design,，該統(tǒng)一的元器件庫帶有版本控制和修改跟蹤的功能，在Altium Vault中以Released components形式保存,。 3. 研發(fā)團隊再根據(jù)統(tǒng)一的元器件庫生成驗證通過的設(shè)計模塊成果Manaded Sheet Design,，它在Altium Vault里以Managed Sheet形式保存，并可供其他設(shè)計項目和產(chǎn)品調(diào)用,。 4. 最終研發(fā)團隊根據(jù)Vault中統(tǒng)一的元器件和Manaded Sheet模塊生成完整的PCB設(shè)計Full PCB Design,，它在Altium Vault里以Full PCB Module的形式保存。并可根據(jù)此最終的產(chǎn)品設(shè)計成果傳遞信息給產(chǎn)品制造Production環(huán)節(jié),。最終為制造Fabrication和裝配Assembly分別打包不同的數(shù)據(jù)和文件以方便產(chǎn)品工作進程,。 這些團隊之間依據(jù)Altium Vault共享數(shù)據(jù)保險庫高效協(xié)作，可以極大地避免信息不對稱可能出現(xiàn)的各種錯誤,，進而大幅度提高產(chǎn)品研發(fā)成功的迭代次數(shù),，縮減返修和原型板制造測試的成本。
節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)總成本技巧匯總
相關(guān)鏈接： 文檔資料- 實時BOM分析 文檔資料-元件管理 1 “Design to Cost Lessons Learned,” by Bill Williamson, Design to Cost Champion, Defense Systems, Texas Instruments, originally presented at the 1994 International Conference of the Society of American Value Engineers (SAVE) in New Orleans, LA. Available online at: http://www./pdf_docs/ conference_proceedings/1994/9434.pdf |
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