编辑主导：在构思和设计硬件产品时，研发；d团队往往需要考虑很多方面，比如技术、成本、成员合作等等。基于此，我们可以做些什么来设计一个从零到一的硬件产品呢？在本文中，作者对此进行了分析和总结，让我们来看看。
从构思到量产，硬件产品会经历很多不同的阶段，每个阶段都有不同的制造技术，成本往往也大不相同。
虽然每个产品都有其独特的要求，但总体开发过程和硬件原型设计生产的过程是相似的：
*首先，必须使用工程测试板验证基础技术；
*然后，工业设计师、结构工程师和嵌入式工程师需要协作；
*之后，构建外观/功能原型，通常使用快速原型或小批量制造技术。
通常，第一次迭代会暴露设计中的缺陷，这将导致第二次设计迭代.
了解进度和制造过程将有助于您尽快制造产品，并最大限度地减少自付费用。
但是，你需要至少经历一次完整的产品生命周期，否则你很难理解所有的过程。
*硬件产品开发流程；
*工程面包板；
*附加流程3D打印、服务级别协议、SLS；
*注射成型、热成型和旋转成型；
*数控加工或车削零件；
*挤压、钣金、粉末金属等；
*纸张和织物；
*多氯联苯；
*组装和包装；
*合同制造商；
*外包；
* ……
与软件开发不同，硬件产品具有研发周期长、成本高的特点。同时，互联网硬件产品通常同时集成板载固件、云平台和移动软件。
随着开发设计的深入，不太可能进行快速迭代更新，也无法承受需求的反复变化，所以整体开发设计会趋向于传统的瀑布式流程。
硬件和软件产品开发之间存在几个关键区别。
1）设计子组件的时间长。
您需要设计多个以复杂方式组装在一起的子组件。装配挑战越大，完成详细设计所需的时间就越长。
2）在设计整个组件之前，很难“完成”任何一个零件的详细设计。
在最终确定子组件时，即使是最精心设计的零件也可能需要在最后一刻进行更改，以适应组件的注意事项。
3）采购定制零件的交货时间长。
正确的敏捷方法可以在任何时候产生可用的软件，并在1或2周的冲刺中达到关键的里程碑。
对于硬件，购买定制零件可能需要更长时间。快速成型技术可以在2-3天内打印出零件。
但如果需要制造复杂的3D金属零件，如定制变速箱外壳，加工交付时间可能需要4到6周。
线束的交货时间通常在2-4周内，PCB采购需要1-3周，生产交货时间通常较长。
4）顺序开发导致从开始到结束的时间更长。
尽管许多工程任务可以并行处理，但在组装和调试以生成功能原型时，仍然需要完成每个原型阶段。
5）功能性原型同时支持工程测试和用户测试。
工程用户测试的结果为下一阶段提供了输入，这导致了另一种交叉依赖。
6）系统集成比纯软件项目需要更长的时间。
对于纯软件产品，只要在编写代码之前严格进行软件设计，一旦设计完成并定义和记录了API，开发人员就可以基于模块约定的API并行编写和测试代码。
7）对于在板上运行软件的硬件产品，无论系统体系结构和设计投入多少精力，首次组装和测试每个原型时，都会出现意想不到的问题。
硬件的系统集成通常以周或月来衡量(对于高度复杂的产品)。
8）模具需要大量的资金投入，需要认真地尽职调查。
与软件项目不同，在设计和开发硬件产品本身时，通常会产生高水平的非经常性工程成本(NRE)，并且每个阶段购买原型和预生产版本的成本和准备时间也非常长。
在原型设计的前期，可以利用快速原型技术做快速迭代设计。但是在某些时候，你必须投资模具和工具。
9）工具的成本可能在 5 千至 50 万元之间，工装成本取决于产品的复杂性。
现在，让我们详细看看这些设计阶段。
# 1.立意：每一件产品都是从灵感产生的那一刻开始。
这个想法需要经过某种审查过程，以确定它是否有足够的经济前景。
你需要做一些市场分析，确定一个利基市场，做大量的研究，开发买家和用户的画像。
和
提出一个有效的解决方案，以解决该市场中一些未满足的需求。技术创始人经常会从技术角度设计产品，然后不加思索地前进，最终结果往往是针对错误市场设计产品，但从业务角度来看并不会成功。
# 二、开发阶段
## 1\. 开发阶段1：可行性和早期架构
在此阶段，技术团队将构建一系列快速的工程试验板：
* 在此阶段生成的原型在某种程度上类似于最终产品，但看起来与最终产品完全不同；
* 固件取决于要开发的定制嵌入式平台；
* 还应该致力于早期用户体验，并探索工业设计形式，以帮助推动系统架构决策。
在此阶段以及以后的所有阶段中，都应着重进行主要的：
* 市场研究：确定客户是谁以及他们的需求和期望的样子；
* 产品研究：确定建议的解决方案对于最终用户是否有用 。
开发阶段 1 结束时，应该进行明确的审查，以决定是否继续进行下一个工程阶段。
继续前进需要两个条件：
1. 首先，必须证明技术可行性；
2. 其次，市场研究必须有支持该产品向前发展的成功商业案例。换句话说，你需要判断市场价值大不大，值不值得做？
大量的工程支出始于第一阶段，一定要进行一些详细的计划和回顾，以确保资金不浪费在错误的产品上。
## 2\. 开发阶段2：工程原型「EP」
在此阶段中，你需要进行工业设计、结构及机械设计、嵌入式工程设计（ PCB & 固件开发 ）和软件开发（ Web & 应用程序等
），以创建一个完全集成的原型产品。
这个阶段你需要回答所有关键问题：
在此阶段，将面向制造的设计「DFM」思维纳入工程开发至关重要，你需要做到在设计每个定制零件时都牢记目标制造技术。
然后，开始对每个零件的供应商进行审查，你需要尽早并经常邀请首选供应商参加设计评审。
让供应商从一开始就参与进来，以确保所设计的零件以及制造过程与制造厂的能力相兼容。
这是缩短产品上市时间并降低非经常性工程成本的最有效方法，它还将你的公司与供应商之间建立关系，而供应商将是流程中的关键部分。
人们通常在此阶段创建 1-5 个原型，这是第一代设计，并且必然存在问题（ 设计错误，装配问题、功能问题等）。
该阶段会用到大量的原型技术：
* 对于塑料，可能涉及快速原型零件（ 例如，SLA、SLS 或 3D 打印零件 ）；
* 对于金属，可能涉及机械加工（ CNC ）；
* 对于 PCB 而言，国内有大量支持小批量生产 SMT 板的厂家。
最终组装通常由工程人员在内部完成，因为第一次没有任何正确的组合，你需要尝试最佳组装流程。
组装过程对于突出需要解决的设计问题（ 尤其针对制造问题 ）非常有指导意义。
你需要将组装过程以及开发设计中遇到的所有问题汇总，以帮助生成简短的清单，以进行下一阶段的调整。
## 3\. 开发阶段 3：工程验证测试「EVT」
EVT 版本是工程原型的设计迭代，以解决或优化在第一代工程原型的组装、系统集成和测试过程中发现的所有问题。
在此阶段，你可以制作 50 个以内的产品原型，以促进有效的现场测试，最终组装仍在内部完成。
该阶段结束时，你需要输出现场测试和早期耐久性测试的结果，并做出是否进入制造阶段的决定。
# 三、制造阶段
## 1\. 制造阶段1：设计验证测试「DVT」
与上一阶段的唯一区别是，DVT 版本通常由合同制造商的人员组装，而 EVT 版本通常由内部人员组装。
原型技术仍然适用于此阶段，因为工装周期可能需要数月时间，并且通常在需要组装 DVT 构建件时尚未完全准备好所有零件。
DVT 的主要目的是教合同制造商如何制造产品，并在此过程中确定任何尚待解决的 DFM 问题。
DVT 阶段有一些独特的活动： CM 合同制造商使用这种经验与你合作进行过程开发——如何重复生产产品并获得高质量的产品。
这也是为什么你需要停止做设计上的更改，如果有变更，所有变更必须通过工程变更单流程进行严格控制并记录在案。
DVT 阶段也是开发装配夹具、测试夹具、测试软件、校准软件的时候。
DVT 原型通常适合用于法规测试，例如，如果你的产品用到了蓝牙或 WiFi 之类的无线电模块，你需要通过 SRRC 无线电认证测试。
## 2\. 制造阶段2：生产验证测试「PVT」
PVT 沿袭了 EVT 和 DVT 阶段探索的制造过程，换句话说，从 EVT 到 PVT 不应进行任何工程设计更改。
PVT 阶段将使用通过最终制造过程制造的零件，你需要保证产品具备良好装配性和光洁度，高质量的零件是必要的，以支撑可销售的产品。
## 3\. 制造阶段3：批量生产「MP」
在硬件产品开发设计早期，你会发现并修复很多导致产品无法正常使用的严重问题。
卫 Sir 在做智能锁产品的早期，产品极度不稳定，遇到并解决了高概率重启、静电导致无法开门等等问题。
在那之后，低发率的缺陷会让你沉迷数月。
如果某缺陷的发生率为千分之一，并且在前三个月内每周仅生产 200 件产品，则正确识别缺陷并采取缓解措施可能需要花费数月的时间。
这是正常现象，完全可以预期——每个硬件制造商都会经历这一过程。
作者：卫Sir，公众号：简一商业
本文由 @简一商业 原创发布于人人都是产品经理，未经作者许可，禁止转载
题图来自 Unsplash，基于 CC0 协议
