Martin Keenan, az RS Components alkalmazásstratégiáért felelős vezetője egy új, alternatív és lendületes megközelítésről számolt be az elektronikai tervezésben. A tervezés filozófiájában bekövetkező változás alkalmas lehet arra, hogy választ adjon a napjainkban a mérnökök előtt álló számos kihívásra, lehetővé téve a szélesebb körű együttműködést, valamint jelentősen felgyorsítva a prototípus-készítés folyamatát és az új termékkoncepciók kidolgozását

Kihívások a tervezésben

A mérnökök innovációs, a módszereket is megújító törekvései – inkább szabályként, mint kivételként – komoly akadályokba ütköznek. Napjaink termékfejlesztési környezetében a mérnökök sokféle és egyre nehezebb kihívással szembesülnek. Az egyik legjelentősebb ezek közül az, hogy folyamatosan frissen tartsák képességeiket, és lépést tartsanak a leg­újabb technológiai fejlesztésekkel. Különösen érvényes ez azért, mert a mérnökök felé mindinkább elvárás, hogy széles körű ismeretekkel rendelkezzenek, hiszen az iparágra az egyre kisebb fejlesztőcsapatok jellemzőek, melyekben mind kevesebb specialista, például a teljesítményelektronikai vagy analóg áramköri tervezésre szakosodott mérnök kap helyet.

Hasonló kihívást jelent az is, hogy a tervezőcsapatoknak egyre több projekttel kell foglalkozniuk. Vitathatatlan, hogy a mai, erősen kompetitív környezetben a piacra dobás időpontja minden másnál erősebb nyomást jelent a tervezési folyamatra. A tervezőcsapatokon nagy a nyomás, hogy az eddiginél hatékonyabb teljesítményt, több funkcionalitást nyújtó és jobban differenciált termékeket vigyenek piacra, ami általában jelentősen megnöveli a termékek összetettségét – és mindezt a tervezésre jutó idő csökkenése mellett kell elérniük. Ehhez kapcsolódik a projekt összköltségének kérdése is. Habár az anyagráfordítás még mindig fontos szempont, az alkatrészek tételjegyzéke a tervezési ciklusban szükséges hardver- és szoftverfejlesztés általános költségeihez képest egyre kisebb jelentőségű.

Ám már számos tervezőcégnél észlelhető az a változás a tervezési folyamat hagyományos megközelítésében, amely megoldást jelenthet e kihívásokra. E változás mögött a nyílt forráskódú mozgalom, az új tervezőeszközök és erőforrások, valamint a hardverprototípusok legyártásának gyorsuló átfutási ideje áll.

A hagyományos tervezési folyamat

A hagyományos tervezési folyamatban a konkrét tervezői munka megkezdése előtt a termékspecifikációkat sokféle forrásból kell összegyűjteni, beleértve az olyan, házon belüli részlegeket, mint az értékesítési és marketingosztály, valamint a legfontosabb megrendelőket. Amellett, hogy a specifikációk milyen technológiákkal valósíthatók meg, azt is fel kell mérni, hogy mennyire lesz életképes a termék, mennyiben fog megfelelni a piaci igényeknek, és – ami még ennél is fontosabb –, hogy mi fogja biztosítani a termék sikerét az erős piaci versenyben. A dokumentáció kulcsfontosságú: rögzíteni kell a kívánt termékfunkciókat, a megfeleléshez szükséges minimális követelményeket, a piaci potenciálról összeállított információkat, a célközönséget és a beruházás várható megtérülését. A tervezés megkezdése után pedig azt biztosítja a dokumentáció, hogy a tervezési folyamat egyenesen a meghatározott végcél elérése felé haladjon.

Ennek a hagyományos megközelítésnek számos hátulütője lehet. A követelményekre vonatkozó információk begyűjtése hosszadalmas, és a mérnökök lehetőségeit is leszűkíti a specifikációkon kívüli újításra. Ráadásul jellemzően a tervezőcsapatnak csak egy része vesz részt a követelmények összegyűjtésében, így a teljes csapat közös tapasztalata nincs teljes mértékben kihasználva. A fejlesztési ciklusban rendelkezésre álló idő rövidsége miatt pedig gyakran a korábbi terméktervekre hagyatkozik a csapat, miközben a piaci igények már továbbléptek, vagy a termék megjelenésének időpontjára már kielégítő megoldással szolgált rájuk egy versenytárs.

Egy lendületes megközelítés

Az iparágban azonban éppen átalakulóban van a terméktervezés megközelítése. A „Gyors koncepció- és prototípus-készítés" névvel jellemezhető megközelítésnek köszönhetően a kezdeti követelmények jelentősen lecsökkenhetnek: a kitűzött végcél meghatározása jóval tágabbá válhat, mert a mindenképpen megvalósítandó funkcionalitást csak sokkal magasabb szinten határozzák meg, így komplett tervezőosztályok vehetnek részt a közös ötletelésben. Koncepciók sokasága hozható létre digitálisan, majd ezek párhuzamosan fejleszthetők, míg az ismétlő lépések evolúciós folyamatában az erősebb koncepciók fejlődésnek indulnak és a gyengébbek kihullanak. A fizikai prototípusok elkészítésük után gyorsan fogyasztói és piaci tesztelésre bocsáthatók, melynek eredményeként csak kevés prototípusnak kell végighaladnia a tervezés teljes folyamatán.

E lendületes megközelítés előnyei: a piaci igények gyors lekövetése; a folyamat szerves részét képező innováció ösztönzése; a piacra kerülésig eltelt idő lerövidülése; a különféle osztályokon dolgozó mérnökök szerepének megerősítése; valamint egy jól használható tapasztalati háttér megszerzése, függetlenül attól, hogy egy adott koncepció végül eljut-e a megvalósításig, vagy sem.

A lehetőségek technológiája

A termékfejlesztés új megközelítése viszont csak akkor lesz jótékony hatású, ha a mérnököket megerősítik a koncepció kialakításának folyamatában betöltött szerepükben, ami korábban nem bizonyult problémamentesnek. De van három olyan kulcsfontosságú elem, melynek révén ez a lendületes megközelítés nem csupán lehetőség marad, hanem valós alternatívává is válhat.

Az első ilyen elemet a nyílt forráskódú anyagok jelentik. A nyílt forráskódú hardverek és szoftverek elterjedése – beleértve a hardveres megvalósításban már bevált referencia­terveket és a félvezető-beszállítók és más gyártók által elérhetővé tett szoftveres protokollkészleteket – komoly előnyt biztosít a mérnököknek, akik gyorsan kipróbálhatják koncepcióikat, és nem egy üres fehér papírlappal kell elkezdeniük a tervezést. Az olyan platformok továbbá, mint az Arduino és a Raspberry Pi, kisebb cégek számára tökéletesen alkalmasak arra, hogy a moduláris építőelemek felhasználásával gyorsan megalkothassák termékeiket és rendszereiket.

A második elem a szabad tervezőszoftverek egyre szélesebb körű rendelkezésre állása. Ezt a folyamatot a DesignSpark PCB, egy hatékony, könnyen használható, korlátozások és éves díj nélkül elérhető eszköz bevezetése indította el. Korábban a nyomtatott áramköri tervrajzot erre szakosodott mérnököknek kellett megtervezniük (általában olyan prémiumkategóriás NYÁK-tervező szoftverekkel, mint az OrCAD, a PADs vagy az Altium), ám ezzel az eszközzel ez a szűk keresztmetszet megszűnt. A szabad NYÁK-tervező szoftverek elérhetősége minden mérnök számára lehetővé teszi, hogy új koncepcióit gyorsan megtervezhesse. Sőt, számos gyártó már a DesignSpark PCB-t alkalmazza referenciatervei minél szélesebb körben való népszerűsítéséhez is.

További elemként a mechanikai koncepciók és tervek létrehozásának lehetősége jön számításba. A mechanikai koncepciók előállítása eddig gyakran akadályozta az igazán lendületes tervezést, hiszen a hagyományos 3D-s CAD-eszközök használata a szakképzett CAD-tervezők szakterülete volt, és az éves előfizetésük is sok ezer dolláros/eurós költséget képezett. A szélesebb tervezőközösség így nem fért hozzá a 3D-s tervezés lehetőségéhez. Ám 2013 szeptemberében útjára indult a DesignSpark Mechanical, amely díjmentesen használható, és olyan közvetlen modellezési technikát alkalmaz, amely a CAD-ben nem járatos tervezők számára is lehetővé teszi a termékkoncepciók 3D-s megalkotását. Mára már világszerte több mint 100 000 mérnök integrálta a DesignSpark Mechanicalt a tervezési eljárásokba.

Az utolsó megemlítendő elem az egyre gyorsuló prototípus-készítés. Az egyik értékes erőforrást az olyan NYÁK-gyártók jelentik, akik pár napos határidővel, viszonylag alacsony áron szállítanak prototípuskártyákat. További erőforrást jelent a 3D-s nyomtatók elterjedése, ami éppen napjainkban válik egyre lendületesebbé és gyakorol drámai hatást a gyors prototípus-készítésre és a tervkoncepciók fizikai megvalósítására.

A koncepciótól a megvalósításig vezető út demokratizálódása

Összefoglalva: a beszállítók, nyílt forráskódú platformok és anyagok által biztosított tervezési erőforrások előretörése, a szabad felhasználású NYÁK-tervező és 3D-s tervező­eszközök, valamint a gyors prototípus-készítést lehetővé tévő eszközök, mint például a 3D-s nyomtatók elérhetősége együttesen nyitják meg az utat az új, lendületes megközelítés előtt, amely demokratikussá teszi a tervezési folyamatot, lehetőséget ad az újító szellem kibontakozására, és jelentősen lecsökkenti a koncepciótól a megvalósításig eltelt időt a mérnökök számára.

Az RS Components honlapja