在詳細(xì)開(kāi)發(fā)階段，你需要將產(chǎn)品計(jì)劃正式變成一個(gè)可制造的產(chǎn)品。

你將需要不斷制造和測(cè)試產(chǎn)品原型，直到具備生產(chǎn)條件為止。

詳細(xì)開(kāi)發(fā)階段包括四項(xiàng)活動(dòng)：

• 制作原型；

• 測(cè)試；

• 采購(gòu)；

• 制造。

1、制作原型

硬件產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)可以分為三類(lèi)：

• 功能原型：在功能上與最終產(chǎn)品;

• 外觀原型：在外觀上和最終產(chǎn)品相似。

• 工程原型：既是功能類(lèi)似的，同時(shí)也是外觀類(lèi)似的，與最終產(chǎn)品的差別不大，也被稱(chēng)為 Alpha 原型。

初始的外觀原型一般是在產(chǎn)品計(jì)劃階段創(chuàng)建，但在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，受到工程技術(shù)或市場(chǎng)反饋的影響，可能需要對(duì)設(shè)計(jì)做改動(dòng)，這時(shí)候也會(huì)更新外觀模型。

初始的功能原型一般在面包板或 Arduino 上使用各種電子元件和開(kāi)發(fā)工具搭建，這樣做有三個(gè)優(yōu)勢(shì)：

• 在正式設(shè)計(jì)和定制 PCB 之前，你可以對(duì)所做的電路設(shè)計(jì)做大量測(cè)試和調(diào)試；

• 相比于 PCB，在面包板上或 Arduino 進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試更容易；

• 軟件開(kāi)發(fā)者不必等到印制電路板制造出來(lái)，就可以快速著手軟件開(kāi)發(fā)。

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由于面包板不夠靈活，你必須使用可定制的 PCB 來(lái)制作功能/外觀原型，初始原型可能還有自己的外殼和其他使用 3D 打印機(jī)制作的機(jī)械部件。

接下來(lái)的原型將使用最終材料制作，通常會(huì)用到注塑成型工藝，這樣你就可以測(cè)試產(chǎn)品的機(jī)械特性，檢查顏色、尺寸、拋光等是否滿(mǎn)足要求。

你需要對(duì)工程原型做大量測(cè)試及調(diào)試，然后對(duì)原型做進(jìn)一步改進(jìn)。

這個(gè)過(guò)程會(huì)反復(fù)進(jìn)行，直到產(chǎn)品可以正式投入生產(chǎn)為止。

簡(jiǎn)單的產(chǎn)品可能只需要一到兩個(gè)工程原型，而復(fù)雜的設(shè)備可能由許多零件組成，有較高的精度要求，這種產(chǎn)品需要用到許多原型，比如，智能手機(jī)。

2、測(cè)試

測(cè)試的目的在于找出問(wèn)題，越早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，修正的成本越低。測(cè)試貫穿產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程，甚至在制造過(guò)程中也會(huì)進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試可以劃分成幾個(gè)大類(lèi)，它們之間存在一定關(guān)聯(lián)：

• 設(shè)計(jì)確認(rèn)測(cè)試（Design Verification Testing）；

• 認(rèn)證測(cè)試（Certification Test）；

• 設(shè)計(jì)驗(yàn)證測(cè)試（Design Validation Testing）；

• 制造測(cè)試。

1）設(shè)計(jì)確認(rèn)測(cè)試

有時(shí)也稱(chēng)為工程測(cè)試或臺(tái)架測(cè)試，它與開(kāi)發(fā)階段有關(guān)聯(lián)。

設(shè)計(jì)確認(rèn)測(cè)試用于檢驗(yàn)產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)是否合理，通常，設(shè)計(jì)確認(rèn)測(cè)試會(huì)做大量工作。

2）認(rèn)證測(cè)試

可以將其看作設(shè)計(jì)確認(rèn)測(cè)試的一部分，一般在開(kāi)發(fā)結(jié)束時(shí)才做。

幾乎所有包含電子元件的產(chǎn)品都要做認(rèn)證測(cè)試，以確保它們符合相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。

做認(rèn)證測(cè)試時(shí)，通常需要把產(chǎn)品發(fā)送給一個(gè)第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)，他們將根據(jù)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試產(chǎn)品的安全性和性能：

• 如果產(chǎn)品通過(guò)了測(cè)試，你就能拿到認(rèn)證證書(shū)；

• 如果認(rèn)證失敗，你必須重新調(diào)整設(shè)計(jì)，并再次申請(qǐng)測(cè)試。

3）設(shè)計(jì)驗(yàn)證測(cè)試

用來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否正確，以及產(chǎn)品投入市場(chǎng)后能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期的用途，例如，外觀、手感、可用性等。

在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的不同時(shí)間點(diǎn)上，你都需要做設(shè)計(jì)驗(yàn)證測(cè)試。

4）制造測(cè)試

在生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，你需要做制造測(cè)試，以保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品都是合格的。

對(duì)于簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，制造測(cè)試可能很簡(jiǎn)單，只需要按幾個(gè)按鈕觀察設(shè)備能否正常工作即可。

而對(duì)于有一定復(fù)雜度的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，比如醫(yī)療器械、汽車(chē)、防空設(shè)備、航天應(yīng)用，開(kāi)發(fā)自動(dòng)制造測(cè)試系統(tǒng)需要付出的成本幾乎與開(kāi)發(fā)產(chǎn)品本身一樣多。

3、采購(gòu)

原型的采購(gòu)活動(dòng)和正式產(chǎn)品的采購(gòu)活動(dòng)不同，為產(chǎn)品做采購(gòu)要付出更多精力和努力，采購(gòu)量一般也遠(yuǎn)多于原型，要考慮的問(wèn)題也很多，比如零件供應(yīng)渠道是否穩(wěn)定、庫(kù)存管理是否規(guī)范、付款條件是否合理等。

為原型采購(gòu)零件也是需要花一些心思的，這個(gè)過(guò)程中有如下兩個(gè)問(wèn)題經(jīng)常被忽略：

1）原型中的零件確保可以用在正式產(chǎn)品中

在為一個(gè)產(chǎn)品訂購(gòu)零件時(shí)，你最不想聽(tīng)到的是原型中使用的那款 LCD 已經(jīng)買(mǎi)不到了，這很可能意味著一切要從頭再來(lái)。

2）許多零件的交貨期很長(zhǎng)，尤其是全定制或半定制的零件（可能需要幾個(gè)月）

你有必要提前訂購(gòu)所需零件，以便讓這些零件能夠及時(shí)到位。

否則，由于零部件不到位，從開(kāi)發(fā)完成到開(kāi)始制造可能要往后延遲幾周甚至幾個(gè)月。

一旦拿到所有需要的零件，你就可以開(kāi)始把這些零件組裝成可以銷(xiāo)售的產(chǎn)品。

4、制造

制造是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包含許多步驟，有很多地方容易出錯(cuò)。

為了找到可能存在的問(wèn)題并予以修正，首先要做兩項(xiàng)活動(dòng)：

• 新產(chǎn)品導(dǎo)入；

• 試生產(chǎn)。

#1 – 新產(chǎn)品導(dǎo)入

新產(chǎn)品導(dǎo)入「NPI」（ new product introduction ）流程的目標(biāo)在于確保最終產(chǎn)品原型能夠在工廠中由機(jī)器和工人順利進(jìn)行大批量生產(chǎn)，并保證生產(chǎn)成本控制在合理范圍內(nèi)。

這個(gè)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題呢？

在最簡(jiǎn)單的情況下，比如小批量生產(chǎn)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者和制造者是同一撥人。

他們了解組裝和測(cè)試產(chǎn)品的所有流程及問(wèn)題，當(dāng)發(fā)現(xiàn)更好的生產(chǎn)方法時(shí)，他們能夠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝。

在這種情況下，NPI 很容易，制造產(chǎn)品就像大批量生產(chǎn)產(chǎn)品原型一樣。

但是，如果把生產(chǎn)外包，情況就會(huì)有很大差異。

此時(shí)，在 NPI 中有很多新因素，比如新面孔、新工序，甚至可能還有新語(yǔ)言（國(guó)外生產(chǎn)）。

整個(gè)過(guò)程會(huì)變得很復(fù)雜，此時(shí)可能需要參與者付出極大的努力，才能將設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)者腦中對(duì)產(chǎn)品的所有認(rèn)知變成詳細(xì)、明確且通俗易懂的產(chǎn)品介紹和可靠的制造流程。

根據(jù)產(chǎn)品組裝和測(cè)試的復(fù)雜程度，NPI 涉及的面很廣，設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)者和工廠員工之間的交流互動(dòng)也會(huì)比較頻繁。

比如一款只包含一個(gè)電路板和一個(gè)簡(jiǎn)單卡扣式外殼的產(chǎn)品，與之相應(yīng)的 NPI 可能只需要一天。

如果是比較復(fù)雜且重要的機(jī)電產(chǎn)品，像助搏器（通過(guò)泵血刺激微弱的心臟跳動(dòng)）， NPI 可能要花幾周甚至幾個(gè)月。

有了一套能夠幫助我們以最小成本實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)的制造流程后，接下來(lái)就可以開(kāi)始制造第一批產(chǎn)品。

#2 – 試生產(chǎn)

試生產(chǎn)是一次針對(duì)你希望作為標(biāo)準(zhǔn)的制造流程而進(jìn)行的“模范生產(chǎn)”，生產(chǎn)出來(lái)的這款產(chǎn)品應(yīng)是可銷(xiāo)售的。

你必須仔細(xì)審查生產(chǎn)過(guò)程，以找出那些效率低下的環(huán)節(jié)以及有可能導(dǎo)致產(chǎn)品不合格的因素。

你必須認(rèn)真檢查第一批下線的產(chǎn)品，除了測(cè)試功能，還要檢查各種機(jī)械公差以及焊接質(zhì)量，比如電路板上的焊劑殘留等，這個(gè)過(guò)程通常稱(chēng)為“首件檢驗(yàn)”。

#3 – 持續(xù)生產(chǎn)

隨著一路解決遇到的各種問(wèn)題，生產(chǎn)變得更容易預(yù)測(cè)，但是，此時(shí)仍未到設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)者可以完全放松的時(shí)候。

例如，出于各種原因?qū)е铝慵?yīng)不穩(wěn)定，無(wú)論哪種情況，你都需要重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

同時(shí)，你也許要重新調(diào)整產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便削減成本。

降低成本的方法通常有：

• 使用更便宜的零件；

• 降低組裝難度，組裝的人工成本可能會(huì)吃掉你很大一部分利潤(rùn)；

• 增加產(chǎn)品可靠性（在保修期內(nèi)降低退貨率）。

總結(jié)

通過(guò)詳盡的計(jì)劃，將每個(gè)階段和每項(xiàng)任務(wù)都落實(shí)到計(jì)劃里，并以最高效的方式安排每一項(xiàng)活動(dòng)的順序，你就可以大大減少后期的工作量。

THE END

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