اگر شما یک کارآفرین هستید یا یک استارت آپ راه اندازی کرده اید و یا یک مخترع، سازنده و صاحب کسب و کار کوچک هستید این مقاله به شما در طراحی و ساخت محصولتان کمک می کند

خبر خوب اینست که نیازی نیست شما یک طراح و یا مهندس الکترونیک با تجربه باشید و با هر درجه از سطح فنی می توانید شروع کنید. تولید محصول در داخل کشور با توجه به قیمت قابل رقابت ارز و هزینه نیروی انسانی و انرژی توجیه پذیر است و می توانید از میان هزاران محصول قابل تولید وارداتی که دارای تقاضا از بازار است محصولتان را انتخاب کنید.

باید صادق باشیم این مسیر بسیار پر تلاطم و مشکل است همانطور که از نامش پیداست سخت افزار به معنای سخت و دشوار است و طراحی و ساخت محصول سخت افزاری نیز چنین است اما امروزه این مسیر برای افراد و شرکتهای کوچک هموارتر شده است.بنابراین چنانچه بدنبال راه راحت و سریع برای پولدار شدن هستید خواندن این مقاله را به شما توصیه نمیکنم.

استراتژی ساخت محصول

بطور کلی ۵ روش برای طراحی و ساخت محصول از جانب کارآفرینان و استارت آپ ها وجود دارد ولی بیشتر مواقع ترکیبی از این روشها بهتر جواب می دهد.

۱- خودتان محصول بسا/زید

خیلی به ندرت این استراتژی جواب میدهد چون افراد بسیار نادری هستند که تمام مهارتها و تواناییهای لازم جهت طراحی و ساخت محصول را بطور کامل داشته باشند

۲- دعوت از شریک فنی

اگر یک موسس غیر فنی هستید دادن سهام به یک کارشناس فنی جهت پروژه استارت آپ یک راه دیگر است چون حداقل باید موارد فنی را مدیریت کرد

یک شریک ایده آل فنی یک کارشناس سخت افزار ،یک برنامه نویس و یا یک بازاریاب متبحر است

۳- برونسپاری به متخصص

یکی از بهترین روشهای ساخت سپردن طراحی و ساخت آن به متخصص مربوطه است فقط بخاطر داشته باشید گاها چندین نفر متخصص برای طراحی و ساخت مورد نیاز میباشد و مدیریت هماهنگی آن به عهده مدیر پروژه است

قبل از استخدام مهندس الکترونیک مطمین شوید که تجربه کافی در زمینه مورد طراحی شما را دارا می باشد زیرا طراحی الکترونیک بسیار گسترده است و بسیاری از مهندسان تجربه کافی طراحی مدارات را ندارند.

جهت طراحی سه بعدی مدل دستگاه خود کارشناسانی را استخدام کنید که با تکنولوژی تزریق و قالبگیری آشنا هستند در غیر اینصورت طراحی شما به تولید انبوه نمیرسد.

۴-برونسپاری به شرکت مهندسی

این روش از تمامی روشهای فوق راحت تر است چون هدایت تیم مهندسی به عهده خودشان است و شرکتهای طراحی مهندسی بسیار خوبی در این زمینه ها فعال هستند ولی عمدتا برای استارت آپ ها هزینه های بسیار سنگینی دارد.

۵-شراکت با یک تولید کننده

یک روش پیدا کردن تولید کننده طرح مورد نظر شماست که محصولی مشابه دارد و معمولا از شرکتهای خارج از کشور پیدا می شوند.

تولید کنندگان بزرگ تیم مهندسی خودشان را دارند و بدلیل آنکه هزینه های طراحی و تولید را از قبل پرداخته اند شاید با مبلغی کمتر حاضر به همکاری با شما شوند که به نظر عالی می آید و اشکال کا آنجاست که هر تغییری در طرح وابسته به تولید کننده است و نیازمند قرارداد جامع میباشد و حق ثبت آنرا برای خود محفوظ ندارید.

ساخت برد الکترونیکی محصول

طراحی الکترونیک محصول شما به هفت قسمت تقسیم میشود. مطالعات اولیه طرح ، طراحی شماتیک ، طراحی مدارچاپی ، فهرست قطعات نهایی ، پروتوتایپ اولیه ، برنامه ریزی و تست ، اخذ مجوزها و استانداردها

۱- مطالعات اولیه طرح

مطالعات اولیه طرح بخش بسیار مهمی از روند طراحی و ساخت است این فاز شامل براورد سخت افزاری و حتی پیاده سازی عملکردی با بردهایی مانند رزبری پای و آردینو میباشد البته مشخص است که فاصله آن با یک طرح تولید انبوه بسیار است و تنها جهت توان محاسباتی و تخمین آن استفاده شده است. همینطور محاسبات مربوط به هزینه های طرح و مراحل پیشرفت و زمان مورد نیاز برای تکمیل و ساخت آن و تخمین سود ناشی از فروش در این بخش صورت میگیرد بعضی کارآفرینان از این بخش عبور میکنند که باعث میشود کل پروژه توجیه نداشته باشد و با شکست روبرو شود.

دیاگرام بلوکی طرح

در تهیه سند مطالعاتی اولیه ابتدا با تهیه بلوک دیاگرام سیستمی طرح و ارتباط آنها با واحدها شروع میکنیم.

بیشتر سیستمها نیاز به میکروکنترلر مرکزی دارند و ارتباط آن با دیگر عناصر سیستم مانند نمایشگر،سنسورها و ... از طریق نمودار بلوکی بهتر نمایان میشود

انتخاب قطعات مورد نیاز

انتخاب نوع قطعات اولیه در بخش مطالعاتی صورت میگیرد و میتواند مثلا با تمرکز بر قطعات موجود در بازار ایران باشد تا هزینه های نهایی را کاهش دهد

البته برای تولید نمونه اولیه قیمت قطعات زیاد است اما در تولید انبوه بدلیل سفارشات تیراژی جبران خواهد شد.

تخمین هزینه های تولید

برای اجرای مناسب و به صرفه شما میبایست هزینه تولید را تخمین بزنید و هزینه تمام شده کالا را محاسبه کنید و بهتر است در اولین گام اینکار صورت گیرد.

انتخاب قطعات مورد نیاز بر روی هزینه تمام شده بسیار موثر است و برای محاسبه قیمت تمام شده هزینه تولید مدارچاپی ،مونتاژ قطعات، مونتاژ نهایی و بسته بندی را باید منظور کرد.

۲- طراحی شماتیک طرح

در این مرحله از روی دیاگرام تهیه شده اقدام به طراحی شماتیک مورد نظر میکنیم.

شماتیک نوع قطعات بکار رفته (مقاومت، خازن، سلف، ترانزیستور و ...) و ارتباط آنها را با جزییات بیشتری نسبت به دیاگرام سیستمی بیان میکند گاهی یک شماره گذاری اشتباه در پایه آیسی باعث میشود طرح بکلی کار نکند.

در بیشتر طرحها نیاز است هر زیر بخش بصورت مجزا پیاده سازی شده و سپس به هم مرتبط گردند.

۲- طراحی فیبر مدارچاپی

وقتی شماتیک مدار کامل و اشکالزدایی شد شروع به طراحی فیبر مدارچاپی میکنیم این فیبر شامل یک پایه است که کلیه قطعات و ارتباطات را در بر میگیرد.

تا قبل از این مرحله تقریبا همه چیز مفهومی بود و طراحی مدار چاپی مرز وارد شدن به دنیای فیزیکی می باشد.

معمولا طراحی مدار چاپی در همان نرم افزاری که طراحی شماتیک صورت میگیرد انجام میشود همینطور ابزارهای تست صحت کارکرد که در طول روند طراحی از آنها کمک گرفته میشود.

بطور کلی هرچه طرح کوچکتر باشد بایستی استفاده از قطعات کوچکتر و طراحی جمع و جورتر باشد و گاهی نیاز به استفاده از تعداد لایه های بیشتر میشود همچنین استفاده از مسیرهای بیشتر و مصرف توان بالاتر و وایرلس زمان طراحی طولانی تر میکند

برای بیشتر مدارهای چاپی مهمترین قسمتها شامل مسیرهای جریان کشی و سیگنالهای پر سرعت (شامل کریستال ساعت ، آدرس و داده و ...) و ادوات بیسیم می باشد.

۳- فهرست نهایی قطعات مورد نیاز

با وجود آنکه قطعات اولیه برای طرحتان را تخمین زده و انتخاب کرده اید اما بعضی قطعات کوچک مانند مقاومتها و خازنها و ... هستند که هنوز در نظر گرفته نشده اند بنابراین برای تهیه فهرست کامل نهایی میتوان بکمک نرم افزارهای مخصوص طراحی اقدام به تهیه لیست نمود تا چیزی از قلم نیافتد.

۴- سفارش فیبر مدارچاپی نمونه اولیه

ساخت نمونه اولیه یک فرایند دو مرحله ای است که مرحله اول آن شامل تهیه فایل نقشه مدار چاپی است که شامل محل سوراخها ،وایاها ، و ارتباطات سیگنالها می باشد که برای سفارش در حجم کم جهت ارسال به کارگاه هایی که وظیفه تولید و چاپ آنرا دارند می باشد. همینطور در صورتیکه مشکلی در طراحی نبود از همین نمونه جهت تولید در تیراژ بالا که هزینه کمتری در بر دارد نیز می توان کمک گرفت.

مرحله بعدی لحیم کردن تمام قطعات خریداری شده بر روی برد است که از طریق نرم افزار میتوان محل دقیق هر قطعه را پیدا کرد و آنرا جایگزاری نمود. از همین فایل جهت اتوماتیک قطعات در مرحله تیراژ انبوه می توان استفاده کرد اما برای نمونه اولیه باید بصورت دستی اقدام به مونتاژ آن نمود.

برای تهیه فیبر مدارچاپی چند لایه از شرکتهای چینی میتوان کمک گرفت مانند seeedstudio و نمونه داخلی آن نیز آلفا مدار صنعت قابل اطمینان می باشد.

۵- پیاده سازی برنامه اشکالزدایی و تکرار

در این قسمت اقدام به تست نمونه اولیه می کنیم یادتان باشد که معمولا به ندرت همه چیز درست کار میکند بنابراین با اشکالزدایی و تکرار به جواب مورد نظر خواهیم رسید.

برای ارزیابی نمونه اولیه این مرحله هم پر هزینه و هم زمانبر است هر اشکالی که در طرح پیدا میکنید بدون شک نا خواسته بوده است بنابراین رفع آن مشکل خواهد بود.

ارزیابی و تست معمولا همزمان با برنامه نویسی انجام میشود. که بر روی تراشه های میکروکنترولری پیاده میگردد. می توان برنامه های کوچک برای تست بخشهای مختلف نوشت.

تقریبا تمام قطعات هوشمند از یک پردازنده مرکزی کمک میگیرند که میتواند میکروکنترلر که برای ارتباط با قسمتهای مختلف مدار مانند سنسورها و نمایشگر و ... مناسب است باشد و یا میکروپروسسور که برای سرعتهای بالا بهینه سازی شده است.

میکروکنترلرها برای کار نیاز به برنامه نویسی دارند که معمولا به زبان میانی C انجام میشود و آنرا فرمور یا میان افزار می نامند برای برنامه ریزی معمولا از حافظه داخلی آنها کمک گرفته میشود.

برای صادرات و یا نمایش کیفیت مورد نظر اقدام به اخذ استاندارد میکنیم در ایران معمولا استانداردهای اروپایی بیشتر مورد توجه هستند.

۶- استاندارد گرفتن برای محصول

گواهی CE برای بیشتر محصولات فروخته شده سراسر اتحادیه اروپا مورد نیاز است و مانند مشابه خود در ایالات متحده آمریکا یعنی FCC می باشد.

گواهی RoHS برای اطمینان یافتن برای اینست که محصول شما فاقد سرب می باشد. این گواهی برای بیشتر محصولات الکترونیکی در اتحادیه اروپا مورد نیاز است.

باتری های لیتیومی که در بیشتر محصولات کوچک یافت میشود برای اطمینان یافتن از عملکرد صحیح و خطری که برای کاربر در هنگام اتصال کوتاه می تواند داشته باشد می بایست از یکی از استانداردهای UL1642 ، IEC61233 و یا UN38.3 برخوردار باشند.

طراحی بدنه و پوسته محصول

برای طراحی یک بدنه پلاستیکی و یا فلزی برای محصولتان نیاز به طراحی سه بعدی دارید.

چنانچه ارگونومیک بودن و ظاهر طرحتان بسیار مهم است بهتر است یک متخصص طراحی را استخدام کنید ولی اگر اهمیت زیادی ندارد می توانید از طریق نرم افزارهای سه بعدی مخصوص اقدام کنید.

۱- ایجاد مدل سه بعدی

اولین قدم برای طراحی بدنه بدست آوردن مدل سه بعدی طرح است که می توانید از دو نرم افزار مطرح در این زمینه یعنی Solidworks و یا PTC Creo کمک بگیرید.

نرم افزار Autodesk هم یک نسخه fusion 360 دارد که برای طراحی سه بعدی می باشد و کاملا رایگان است

پس از طراحی سه بعدی شما نیاز دارید که مدل فیزیکی آنرا ایجاد کنید البته مدل سه بعدی طرح شما برای بازاریابی محصولتان می تواند مورد استفاده قرار گیرد که توسط عکسهایی که به همین منظور از نرم افزارهای فوق تهیه میکنید انجام می شود.

بزرگترین خطری که در این مرحله شما را تهدید میکند اینست که شما طراحی دارید که امکان تولید نمونه اولیه را دارد ولی برای تولید انبوه مناسب نیست.

۲- سفارش پوسته و یا خرید پرینتر

نمونه های پلاستیکی معمولا توسط دو روش افزودنی و کاهشی ساخته می شوند روش افزودنی که متداولتر است توسط پرینتر سه بعدی با قرار دادن لایه های مختلف نازک پلاستیک بدست می آید.

روش کاهشی مانند دستگاه CNC عمل میکند که یک مثلا مکعب اولیه را تراش می دهد و به طرح ما تبدیل میکند.

یکی از مزایای خرید پرینتر سه بعدی اینست که بلافاصله می توانید طرح خود را بسنجید و آنرا اصلاح کنید.

۲- ارزیابی بدنه نمونه اولیه

معمولا قبل از آنکه طرح نهایی و مناسب رو بدست آورید چندین طرح پیاده سازی میشود. و این عمل تکرار در همه فرایندهای ساخت وجود دارد.

اگرچه مدل سه بعدی یک نگرش تجسمی به شما میدهد ولی وقتی ساخته شد و لمس شد معمولا اشکالات طرح نمایان میشود.

۴- تبدیل به قالبگیری تزریقی

با وجود آنکه طراحی الکترونیک معمولا پیچیده ترین و پر هزینه ترین بخش محصول است ولی طراحی و تهیه بدنه پلاستیکی برای تولید انبوه هزینه زیادی در بر دارد.

برای تولید انبوه بدنه پلاستیکی روش سنتی تزریق با تیراژ بالا بسیار مقرون به صرفه و مناسب است. در این روش یک قالب اولیه تهیه و سپس پلاستیک مورد نظر با فشار به قالب تزریق میگردد چون فشار بسیار زیاد است قالب که معمولا فلزی است برای تیراژهای بیشتر باید سخت تر باشد که هزینه تهیه قالب را افزایش میدهد.

جهت افزایش سرعت تولید می توانید از چندین قالب کمک بگیرید.