為什麼 軟體工程師 需要知道 硬體開發流程？

設想一下，你是一家新創公司頭號軟體工程師，公司的第一個產品是一台機器人，你完全沒摸過硬體，當你和硬體工程師要合作開發，你該怎麼辦？

  • 軟體工程師對 硬體開發流程 通常是一無所知，造成與硬體工程師（機構與電路）溝通產生障礙，無法理解對方的考量，造成團隊衝突。
  • 開發過程中，軟硬體產品在軟體與硬體有部分相依性問題，尤其是在測試階段，軟硬硬體必須整合討論，才能完成完整測試。

打破這條鴻溝的辦法是：明白對方的開發流程，理解每一個軟硬體相依性的部分，以及硬體工程師的考量，知道更多硬體工程師在想什麼，建立溝通前的情境脈絡，有助於減少溝通成本，讓合作中的問題更快浮現，找出癥結點。

硬體開發流程

  1. 選擇解決方案 Solution Selection
  2. 概念證明 Proof of Concept
  3. 驗證 Verification
  4. 生產準備 Pre-production
  5. 產品認證 Certification

1.選擇解決方案 Solution Selection

Solution 通常是 MCU/MPU 晶片組或其他相關，需要考量以下幾點：

1.1 New features for your product

一般來說，Startup的產品通常是沒有前人作過，可能需要仰賴 Solution 的 New Features。舉例：AI chip (包含Deep Learning Accelerator)

1.2 支援 Supports(Demand & Supply)

選擇的 Solution 是否有足夠的文件、廠商客服或社群資源，避免遇到 bug 或 問題無從求助。 Open Source 的 Solution 通常都是 Community，支援的大小和能力通常容易觀察；相反，選用冷門的 Solution 可能會遭遇前面的提及的問題。

1.3 時機 Timing(Mature/JIT/Not Ready)

採用 Solution 考量是否足夠成熟；通常產品會帶動相關技術 solution，EX：gopro + ambarella SoC

1.4 成本 Cost

Startup 需要控制好 solution 的 cost，但不需完全著重於 cost-down ，因為如何努力壓低成本，始終無法比大公司的生產成本更低；因此 Startup 更應做出自己的產品特點，『打中客戶的痛點』更為重要！

1.5 效能 Performance

Solution 的 Performance 必須要能實現出產品的 Feature

1.5 Roadmap

我猜測是 Solution 發展的歷程，開源硬體相對透明公開，閉源在開發中不公開，無法確定往後方向

Open Source Solution vs Disruptive Solution

下圖的重點為： New Features 和 Support 的差異不同 2018/4/25, Presentation from Antony Ko ( umbo CV, Hardware VP )

2.概念證明 Proof of Concept

打造硬體相關任務

  • Schematics 布局圖
  • Part sourcing 將產品部件，可以外包出去
  • PCB layout
  • PCB fabrication 快速打樣
    • 掏寶有廠商可以協速快速 Fab，大約一星期內就可以收到成品
  • ID(Industrial design) mockup/ mechanical fitting
  • functional sample

我從軟體產品開發的學習經驗，上述都是怎麼達成（How）PoC 的一個實作環節，一位優秀的硬體工程師可以快速完成並可靠的任務；但更重要是為什麼（Why）要打造此產品， 我認為是 PoC 階段的核心任務是：

  • 驗證產品解決使用者痛點
  • 獲取回饋，修正方向

PoC 作為__早期偵測產品失敗的第一道防線__，必須搭配__使用者研究__（design thinking/google sprint) 等方法一起使用。

將 Prototype 實際給 User 使用過，收集使用者回饋（可能包含量化或質化），驗證產品假設（是否有真的解決 User 的痛點），能才算是完成 Proof of Concept 的一次 iteration。這通常是硬體工程師缺乏觀念的部分，認為產品開發要一路殺到生產端，但實際運作不一定是如此。

3.驗證 Verification

我的猜測，驗證 Verification 是產品功能確定後，專注於功能性的驗證，以及產品穩定性與環境測試

  • Engineering test plan
    • 先找類似產品的 test plan 來參考
  • Quality Test Plan
  • Facility
    • 測試包含溫度、濕度、丟來丟去、放在包裝內摔等等

4.生產準備 Pre-production

產進進入準備生產階段，必須考量一下問題：

  • Production test plan (Yield Rate)
  • Logistic
    • 零件沒有買到，所有人都在等零件
  • SMT,DIP and assembly
    • 組裝很容易出問題，最好要自己組果 20~40台
  • Test/configuration & software
    • 測試用搭配的軟體，要些思考並準備好
  • Fixture & facility

5.產品認證 Certification

產品販售到各地區，各地區有都相關規範或認證需要通過，才能在當地販售，因此必須準備相關問題：

  • 從 PoC 階段，就要開始找 Certification Lab 討論認證
  • 自己找適合產品的認證規範
  • 文件、包裝與說明說
  • Lab 說的不一定對
    • Why? 因為 Lab 有可能沒遇過你的類型的產品，也不知道要怎麼測試

電機/電子工程師 EE

  • Specification 撰寫產品規格書
  • circuit design 電路設計
  • layout 佈線
  • build 把東西做出來
  • test 電路測試

機構工程師 ME

2018/4/25, Presentation from Antony Ko ( umbo CV, Hardware VP )

  • 工業設計 Prototype 3D 設計
  • 工業設計 Mockup
  • 拆解圖
  • Mechanical Mockup & Review
  • Tooling Build & Trial
  • Test

模具花費時間

  • 6 week 塑膠模具
  • 8 week 金屬模具

Reference