模块化元件的设计复用

模块化元件的设计复用能降低成本,缩短产品面市时间,即便面对最复杂的产品设计,产品设计人员都能够以最高的性能/价格比推出经过充分测试的设计方案。

Kirk Douglass

总裁

Pivot International

jkdouglass@

产品设计日益复杂,产品的生命周期不断缩短,因而要求设计出更新、更快、更廉价的产品。在新技术时代,为了迎接产品开发的挑战,在设计印刷电路板时采用模块化元件设计原理以提供更顺畅且可靠的设计流程至关重要。

模块化元件大都是常用元件,或是来自预设计库的设计,这些预设计库可用来创建专有产品。这些元件通常是由第三方供应商提供或来自标准设计库的通用器件,但也可能包括用于某一特定客户的多种产品中的预设计专有元件。无论是什么,其最终结果都要在紧迫的设计周期内开发出满足客户要求的独特设计。

但是,从传统模式转向这一新的设计模式并非易事,因为传统模式是针对每一产品构建单一用途的设计。尽管这种转化的好处十分明显,但在向模块化元件系统转移过程中所面临的基础架构及投资问题却也是极为严峻的挑战。

设计复用的好处

在当今市场上,赢家往往并非那些拥有最先进技术的公司,而是那些最先抢占市场的公司。在设计周期不断缩短的前提下,产品开发中最紧迫的问题之一是开发更为复杂的设计,这就显示出模块化元件的必要性。Pivot国际公司采用一种独特的并行设计方法来加速客户产品的开发进程,同时还充分利用模块化元件的思想来搜寻一些可用于多种电路设计的标准元件。

在与印刷电路板同样复杂的设计中,任何能够毫无差错并尽快上市的设计方案都要以模块化元件设计为基础。通过采用已设计好并经测试的元件来创建独特的系统,设计工程师可将开发周期缩短30%至50%。如果只在基于模块化元件方法的设计上添加新的功能或定制某项设计,所节省的时间将远远超过50%。

但模块化元件的益处不仅仅局限于节省时间。客户设计库中的元件在引用之前大都进行过充分的测试和验证,拥有完备的技术文档和较高的可靠性。由于模块化元件必须适应多种用途,因而其设计通常要符合某种连接标准。如果所设定的标准能够与其它供应商的元件协同工作的话,那么设计库也可以包含那些元件,这就为设计人员从数字化元件库中查询元件资料提供了更大的便利,而无需再去翻阅厚重而笨拙的印刷目录。

采纳模块化元件思想的产品开发人员能够迅速完成设计并减少设计中的错误。从客户的角度来看,这种思想有助于客户与原设计公司一起加快产品(及其相关产品)的二次及三次设计,因为模块化思想也会加速这些后续产品的开发进程。

设计库一旦建成,设计库投资的回报也就开始了。若将来复用这些元件,成本则会降低50%之多,但复用并不是无需成本。实际上,要做到盈亏平衡,库元件通常需重复利用多次,它在缩短设计周期上所产生的功效是立竿见影的。

由于所有的模块都经过彻底的测试,因而模块化元件设计的另一益处是降低错误发生率,但设计人员必须检验过去的设计以便与现在的设计保持兼容。

专有设计复用需考虑的问题

尽管模块化元件设计的益处显而易见,它能缩短复杂产品的设计周期,但成本及其它基本问题却很难确定。在实施模块化元件方案时要考虑的不仅包括开发客户设计库及技术文档所需的成本,还包括改变工程方案和保护IP等问题。

开发可复用元件的成本比开发一次性元件的成本要高出50%以上。增加的成本包括:开发连接标准所花费的额外时间、编写完整的技术文档、设计库编码方案的一致性实现以及通过元件参数设置或改变配置来扩展元件可用性所需的额外功能验证及设计调整。通过增加元件的复用率,可以增加元件库的投资回报。

偶尔也会有些现有元件可以补充到库中,但要让这些设计符合设计库系统的标准仍需花费相当的费用。这通常要求获取原始的设计记录,可能的话也许要与最初的设计人员接触。将现有元件添加到库的过程中,最大的问题是元件的验证不完整。

在实现模块化元件项目时,为了能清晰地表达其益处及基本要求,培训是必不可少的。培训需从管理层开始,并清楚地向每个设计人员讲解。设计人员在使用新的计算机软件时需要多次专门培训,在采用模块化元件方法时也需要帮助。

实施模块化元件方案的最大障碍之一是设计人员在设计每个元件时的偏好。必须说服每个工程师在其日常工作中采用模块设计方法。

项目启动后,许多公司没有足够的资金和人力来维护设计库,过时的元件必须用新的设计来替换,而现有和新的元件又必须检验其精度及与设计库标准的兼容性。最后,外包产品开发商必须关注知识产权的保护问题,在公司内部,这些问题可通过流程和结构性措施加以解决,并可以在合同中强调保护知识产权的必要性。

此外,即便是最复杂的产品设计,模块化元件都会在缓解设计周期压力方面为公司带来明显的益处,在设计过程中产品设计人员能够以最高的性能/价格比推出经过充分测试的设计方案。同时,采纳模块化思想的公司必须认真地计划投入更多的资源来创建和维护元件库。文档及验证程序是元件库设计成功的关键,要使项目取得成功,每个设计人员都要采纳模块化元件的设计思想。

作者简介:

Kirk Douglass是Pivot International公司总裁,该公司是一家从事产品开发及生产外包的厂商,主要致力于快速跟踪工业设计、电子及机械工程、采购及生产等。