硬件PM系列(四):硬件产品研究开发指南「构思、设计、工程、验证」

来源:OD体育亚洲官方 时间:2023-12-01 21:05:28 点击:

  与软件封闭开发不同,硬件产品会涉及供应链和渠道管理,对成本和时间的限制性要求较高。

  硬件产品很难实现类似软件产品的快速迭代,初创硬件公司也往往只有一次机会来交付产品。

  Eric Ries 推广的精益开发流程已经根植于软件开发文化中,即通过 build – measure – learn 精益开发循环指导软件产品的开发设计:

  这是一个循环过程,通过小步快跑,迭代推进产品,但该理念并不完全适用于硬件产品的开发。

  硬件产品研究开发需要制定更多的计划,许多环节都有很长的交货周期,往往也伴随着高成本。

  2019 年从事智能锁行业时,笔者在深圳组装厂听闻有一家友商投产了 10w 套,生产测试时却发现硬件功耗问题没有办法解决(方案设计未验证完全),最后老板直接跑路,留下一地鸡毛。

  构思从明确定义问题范围开始,以概念证明原型结束,可以为后续产品研究开发打下坚实基础。

  几乎每个公司都以“啊哈”的时刻(灵感)开始,这往往是将创始人的经验与他们要解决的问题联系在一起的轶事。

  初创企业资源有限,更不可能像互联网巨头那样采集用户数据,用户访谈是建立用户画像的基础,这些角色是理想用户的虚构或概括性描述,进行大量此类对话还将为你提供一个用户数据库。

  概念验证「POC」(Proof of concept)原型是验证问题的主要假设,构建 POC 原型需要反复进行,此过程涉及的技巧包括:

  1)在构建原型之前,需要先想出很多想法,然后评估最好的想法以进行原型设计。

  一些人喜欢使用工具,如,思维导图、超级讨论、小组构想、头脑风暴等;但是这些工具往往不如非正式工具更有效果,如,对话、模型或对现存技术的搜索。

  通过第一个步骤,你已经了解问题以及你将怎么样才能解决该问题,而设计阶段的目的便是优化解决方案,以便用户都能够正常使用它。

  设计阶段的每个步骤(用户开发与反馈、线框图和外观原型),旨在测试对产品外观以及用户如何与其交互的假设。

  专注于用户反馈的初创企业更有可能获得成功,在构建概念验证原型之后,将原型放置到用户可能的使用环境。

  只有当你 产品经理 看着设计 产品 被使用时,你才能了解到你的设计有多糟糕。

  获得足够的反馈之后,你需要对产品的设计进行迭代,线框图制作的步骤从完整的产品体验(高级“草图”)开始。

  外观原型呈现的是最终产品的外观模型,但无法正常工作。像过程的别的部分一样,建立外观模型是与用户重复沟通的过程。

  外观原型设计过程从产品的高级草图开始,大多数工业设计师会进行现存技术搜索,以寻找相关的形式和产品,正常的情况下 ID 设计师会查看别的产品并对其形式进行采样。

  一旦选择了一些粗略的概念,就该评估产品的形式在现实世界中将如何工作。唯一适用的规则是:快速,便宜地制造它们。

  一旦选择了一种形式,就需要仔细考虑模型的比例或大小的细节,通常情况下有两到三个对产品的“正确感觉”的维度至关重要,必须突出显示使用者真实的体验的某些细节。

  为了快速确定产品的最终外观,设计师需要研究颜色、材料和工艺,通常称为CMF。

  低保真 CMF 研究的输出是该产品的高质量数字模型,这通常包括先前步骤中的所有内容:形式、大小、图标、UX、颜色、纹理和材料。

  这些高质量的渲染也是几乎所有营销材料的基础,几乎每个硬件企业都会使用渲染图进行宣传。

  如果你的产品具有数字接口,则创建更高保真度的模型对于定义品牌的使用者真实的体验非常有帮助。

  制作出高保真的外观原型后,返回给客户以测试在此过程中做出的许多假设。常常要进行两次或三次迭代才能获得外观精美的原型。

  设计过程完成后,你将获得一个漂亮的产品模型,该模型可以展示你的设计意图,但无法正常工作。

  工程阶段的每个步骤(规格、功能原型以及固件/软件)均旨在确保产品可靠地运行并且具有成本效益。

  到流程结束时,初创公司将拥有一个功能良好的 demo 原型,但没有良好的用户体验,工程阶段一般与设计阶段同时完成。

  精心设计的产品的最好标志之一是工程规范文档的严格性,一般针对的是 PRD 产品需求文档。

  工程规范(或产品设计/需求规范,通常称为“规范”)是创建每个硬件产品的关键文档。

  许多大公司都依赖大量的文档,这些文档通常是精心编写的,并且充满了表格/图表以及所有可能的细节。

  即使对于某些类型的产品来说这是必需的,但对于大多数初创公司而言,这仍然会带来很多开销。

  而依靠“工作规范”更为有效,一般通过按需求组细分共享大纲。许多初创公司在了解有关其产品要求的更多信息时会不断更新此文档。

  这最终形成了一个原型,该原型通常看起来与最终产品完全不同,但功能可靠且满足规范的每个要求。

  功能原型旨在解决因开发工程需求而发现的大量问题:核心功能、组件选择、PCB、力学、手感和组装。

  选择组件可能需要几个月的审查和鉴定(测试),以确保它们满足基本的功能和耐用性要求。

  如果你的产品具有印刷电路板(PCB),则在准备投入批量生产之前,通常有必要进行 5 到 10 个修订。

  所有组件和 PCB 都需要封装在外壳中,如果外壳中包含金属,则常常要较长的开发周期。

  几乎每个产品都至少具有一个塑料部件,模制塑料零件常常要 8 到 12 周的时间进行开发和调整,因此尽快完成设计将放宽你的时间表。

  随着产品越来越接近批量生产,关注也许会出现的组装故障点和成本/时间优化成为焦点。组装还包括设计诸如线束、粘合剂、紧固件、对准/定位器特征、间隙和工具可行性之类的东西。

  电气工程师(和嵌入式系统人员)在构建固件时具有多种样式和开发顺序,最常见的是“自下而上”的方法。

  验证是一个逐步严格的过程,当验证阶段从工程原型(EP)过渡到工程验证(EVT)、设计验证(DVT)和生产验证(PVT)时,每个阶段都将重点放在针对批量生产(MP)的优化上。

  你可能还记得在设计和工程阶段中每个阶段都以一个原型结束,合并这两个原型可能具有挑战性。

  没有工具和有限的成本优化,如果单位成本非常高(通常是生产版本的 10 倍以上)也可以;

  准备发送给合同制造商报价的“数据库”(或零件和模型文件的完整列表 BOM);

  EP 代表了产品研究开发过程中最大的单个步骤功能,对于 B2B /企业业务:EP 通常足够好,能开始销售。由于销售周期往往会更长,因此对 EP 进行演示并承诺在几个月内交付生产版本是合理的。

  EP 的最重要部分之一是完善用于大批量生产的塑料和金属零件的设计,通常被称为 DFM(制造设计)。

  对这些零件进行优化后,工程师通常会进行几次“空运行”装配,以测试装配顺序,电缆长度,间隙和配合/功能,在 EVT 构建过程中对此进行了进一步优化。

  在 EVT 构建期间提出的问题是“我的产品是不是满足规范的功能要求?” 。

  EVT 通常是第一次在生产环境中使用 PCB(尽管通常使用预生产或测试固件)。

  EVT 单元是使用 EP 阶段中规定的生产组装程序构建的,这包括建立产品的子装配体,然后将它们结合在一起。

  然后,这些 EVT 单元将进行一系列功能测试,比如一些基本的功耗测试。EVT 单元还将经过测试,以确保它们不会过热并且可以承受 EMI /静电累积。

  如果发现主要的设计缺陷,则执行另一个 EVT 构建。否则,将继续验证设计。

  DVT 构建的核心问题是“产品是不是满足包括法规和环境方面的所有可能要求?” ,

  如果你的产品具有装饰性功能,例如模内装饰、移印、塑料色或丝网印刷。则 DVT 单元通常是使用生产装饰性工艺制造的第一个单元。

  PVT 阶段仅专注于生产,除非出现严重问题,否则绝不会改变产品,PVT运行的常见过程:

  PVT 版本是调整工具和流程的最后机会,该阶段必须开发和测试质量保证(QA)和质量控制(QC)程序。

  设备通过 QC 检查后,就需要与配件进行匹配,将它们放在盒子中准备发货,观察客户使用第一批设备。