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    Desenvolvimento de produtos de IoT: Como fazer


    O número de dispositivos conectados aumenta dia a dia, e a onipresente adoção da IoT oferece mais oportunidades para o desenvolvimento de hardware. Obviamente, superar os quatro grandes (Amazon, Google, Samsung, Apple) e encontrar seu nicho representa um desafio significativo. Além disso, se você encontrar um novo caso de uso para um gadget de consumidor de próximo nível, é melhor se preparar para uma longa transformação de sua ideia em um produto viável

    Meu objetivo é ajudar a dividir o processo de desenvolvimento de hardware em várias fases e garantir que cada etapa seja passada. Para ilustrar, usarei os exemplos de um alto-falante inteligente e outros aparelhos que nossa casa de design [notanotherone.com] trabalhou.

    Um alto-falante inteligente ou uma tela inteligente geralmente passa por esses estágios de desenvolvimento de hardware

    Processo de Desenvolvimento de Hardware Crédito de imagem: notAnotherOne

    1. Estudo de viabilidade para desenvolvimento de produtos de hardware

    O hardware é uma indústria intensiva em capital. Não importa quão grande seja sua ideia de inicialização de hardware, você precisa provar que é viável. Em primeiro lugar, é necessário verificar se o conceito é tecnicamente viável e tem boa demanda potencial de mercado

    Depois de definir a funcionalidade principal e os recursos secundários do produto, componha uma lista de especificações técnicas. Verificar as regulamentações locais e internacionais nos estágios iniciais ajuda a evitar um planejamento insuficiente. Por exemplo, ouvi falar de um caso em que um aplicativo de IA para crianças encontrou um atraso de produção de 1 ano porque precisou desenvolver uma solução do zero para atender aos requisitos da Lei de Proteção à Privacidade Online das Crianças

    Para avaliar a viabilidade técnica, os desenvolvedores geralmente começam com uma avaliação das soluções concorrentes. Você pode comprar vários produtos populares e desmontá-los sozinho ou verificar algumas de suas desmontagens on-line. O tempo necessário para desmontar e entender a pesquisa técnica deve resultar em uma folha de dados dos principais componentes e fornecedores. Além disso, é assim que você pode avaliar dispositivos populares por CPV (custo dos produtos vendidos). O CPV é basicamente todos os custos gastos na colocação do dispositivo na prateleira: fabricação, remessa, imposto de importação / exportação, etc.

    Construindo seu MVPr

    MVPr (protótipo mínimo viável) é a sua primeira implementação da ideia do produto. Os desenvolvedores podem passar vários dias para criar o primeiro protótipo com funcionalidade básica. O objetivo é confirmar que a idéia é válida e fornecer alguma certeza sobre sua experiência. Ao contrário do MVP (produto mínimo viável), que deve reunir as idéias de outros usuários, ele é feito principalmente para avaliação interna

    Para criar o MVPr para alto-falantes inteligentes, você pode usar módulos ou HDKs disponíveis comercialmente (kits de desenvolvedor de hardware). Atualmente, gigantes da tecnologia como Google, Amazon e Qualcomm e pequenas empresas fornecem HDKs. Os HDKs facilitam muito o processo de desenvolvimento. Os desenvolvedores obtêm acesso ao SDK (kit de desenvolvimento de software), firmware de teste e aplicativos de amostra em um pacote com o HDK

    Kit de desenvolvimento Intel Kit de desenvolvimento de ativação de voz / DSP Group HDClear 3-Mic

    Ao escolher um HDK, considere:

    • SO de destino
    • O assistente de voz de destino que você planeja usar: Amazon, Tmall Genie, Turing, JD, iFLYTEK, etc.
    • Especificação planejada do dispositivo: frequência do processador, arquitetura, número de microfones, etc.

    Os HDKs contêm diferentes números de microfones e estão disponíveis em diferentes categorias de preços.

    Estudo de marketing

    Se a startup tiver atraído um investimento de vários milhões de dólares para seu dispositivo conectado disruptivo, o ajuste do mercado do produto pode não estar lá. Os gerentes de marketing investem muito dinheiro na promoção do produto. Como resultado, os canais de distribuição notificam você sobre o crescimento das vendas. Enquanto isso, depois que você desacelera suas atividades, as vendas simplesmente param, porque os clientes não compreendem o valor do seu produto

    A pesquisa de mercado ajuda a ver a ideia do produto da perspectiva do usuário.

    • Você deve entender quem são seus clientes, suas características sociais. Durante o desenvolvimento do produto, os desenvolvedores referem-se a essas personas de usuários durante a criação de protótipos do design e UX
    • A principal questão é qual o valor que o produto fornece? Qual problema ele resolve e qual a gravidade desse problema para o seu cliente?
    • Quais são os recursos exclusivos do produto? Quais características são cruciais para o cliente?

    A análise competitiva também é importante.

    A análise SWOT e o modelo das Cinco Forças de Porter podem servir como ponto de partida para pesquisas mais aprofundadas. Além de parâmetros estratégicos como posicionamento de marca, política de preços, participação de mercado, deve-se verificar as especificações técnicas dos principais produtos concorrentes. A propósito, é conveniente criar um cronograma com esquemas de cores para destacar as tendências na funcionalidade de hardware

    Mas, o que acontece com essas idéias quando são transformadas em produtos?

    2. Patentes no desenvolvimento de hardware

    As startups de hardware devem cuidar de patentes de design e de utilidade como uma prioridade.

    Autenticidade e estética são ativos valiosos de todos os dispositivos de consumo. As patentes de design visam proteger legalmente os recursos visuais exclusivos do produto. Por outro lado, as patentes de utilidade protegem a novidade de sua engenharia

    As patentes são caras e podem custar até US $ 20.000. Se você não puder registrar um pedido de patente completo, uma “patente provisória” pode ser sua melhor aposta. Este aplicativo permite que você mantenha a autoria por um ano antes de registrar um aplicativo completo. Geralmente custa cerca de US $ 200-500

    Um requerente pode realizar pesquisas preliminares de patentes de forma independente via USPTO (EUA) ou pelo Escritório Europeu de Patentes. A verificação desses dois sites oferece ao desenvolvedor uma maneira de verificar se sua ideia é realmente única. Além disso, ela pode obter uma visão geral do mercado e acompanhar as soluções tecnológicas atuais.

    Não se esqueça de assinar um NDA com seus fornecedores e fabricantes. Particularmente, marque quais materiais e informações você passa ao fabricante para as necessidades de produção. Limite o uso deles apenas ao seu projeto.

    3. Desenvolvimento da linguagem de design para dispositivos de consumo

    A linguagem de design é uma parte importante do desenvolvimento de hardware.

    De acordo com nossa experiência, muitas empresas iniciantes se apressam para iniciar a criação de protótipos, roteamento de PCBs, design de gabinetes e fábricas de fornecimento. De fato, para criar um produto verdadeiramente único e de alta qualidade, recomendamos que você seja paciente. Aproveite o tempo para desenvolver uma linguagem de design primeiro.

    Por que você precisa de uma linguagem de design?

    Em primeiro lugar, para criar um design exclusivo e reconhecível que distinga seu produto dos seus concorrentes no mercado.

    Em segundo lugar, é muito importante integrar a aparência do seu dispositivo à marca da empresa. A linguagem de design dos dispositivos é semelhante ao livro da marca em design digital. Seu produto deve ser percebido como consistente com interfaces, aplicativos móveis e outros componentes.

    Por fim, você deve definir os princípios que formarão a base do design industrial para toda a linha de dispositivos.

    O que a linguagem de design inclui?

    1) Os designers analisam os produtos existentes no segmento e as principais tendências em termos de aparência e percepção.

    2) Em seguida, eles criam quadros de humor que incluem: esboços, cores, materiais físicos e figuras regulares que formam o geral. humor do futuro produto.

    3) No final, todas as principais características, elementos e princípios distintivos do design industrial dos dispositivos devem ser descritos.

    Por exemplo, o raio dos cantos dos produtos da Apple é um recurso de design bastante conhecido de sua marca.

    4) Projeto e Engenharia de Eletrônicos de Consumo

    Ao criar dispositivos, em cada estágio, os processos de desenvolvimento de hardware são divididos em vários fluxos paralelos fortemente interconectados.

    Faixas de desenvolvimento de hardware paralelo Crédito de imagem: notAnotherOne.com

    Quanto ao desenvolvimento de dispositivos, esta é a caixa, o PCB e a enorme pilha de software; recursos internos e externos do dispositivo. Já que falamos sobre desenvolvimento de hardware, vamos nos aprofundar nos detalhes da caixa.

    Esboços, renderizadores, ID (desenho industrial)

    O desenho industrial começa com o desenho de um produto. Este é um esboço de um design futuro que define as linhas gerais e a forma do dispositivo. Os designers selecionam esboços bem-sucedidos para modelagem e renderização adicionais.

    O estágio inicial do desenvolvimento de hardware – visualização. Aqui estão os esboços do Yandex.Station, um alto-falante inteligente com uma assistente de voz Alice. Crédito de imagem: notAnotherOne

    Como regra, na fase de modelagem conceitual, elaboramos 2 a 4 variantes do ID do produto (design industrial). A equipe do projeto faz vários protótipos não funcionais chamados modelos. Eles geralmente são impressos em uma impressora 3D ou às vezes cortados usando máquinas-ferramentas. Os requisitos para maquetes são diferentes. Às vezes, maquetes dimensionais são feitas na escala 1: 1. Às vezes, um protótipo deve se parecer com a coisa real, por exemplo, com uma exibição real.

    Depois de testar os modelos e sua ergonomia, a equipe seleciona um dos projetos para mais trabalhos sobre identificação.
    O ID não é apenas um estudo de todos os elementos externos do produto de hardware, mas também o layout de todos os componentes internos. Por exemplo, em alto-falantes inteligentes, esses elementos são os alto-falantes, uma matriz de microfone e, possivelmente, uma tela ou bateria – tudo o que afeta o tamanho e a forma do dispositivo.

    Na fase de identificação, o conceito passa por muitas mudanças. Como exemplo, incluímos uma foto que ilustra a evolução do design do YotaPhone, o primeiro smartphone de tela dupla com uma tela de tinta eletrônica.

    Para este dispositivo, a equipe do produto realizou mais de 30 iterações de design industrial para colocar todos os componentes necessários no dispositivo.

    Processo de desenvolvimento do YotaPhone. Crédito de imagem: notAnotherOne

    MD (projeto da estrutura mecânica)

    A fase final para concluir o fluxo do projeto industrial é MD (projeto mecânico ou projeto de estrutura mecânica). Esta fase passa por desenvolvimento simultaneamente com o início da produção.

    MD é uma versão mais detalhada do ID. Engenheiros mecânicos finalizam nervuras de reforço, analisam simulações de fluxo de molde, desenvolvem conceitos para montagem de produtos futuros, trabalham em circuitos de refrigeração. Mais tarde, eles criam um modelo 3D para fazer um molde. Esse processo é chamado DFM (design for manufacturing). O DFM resulta na criação de um modelo 3D paramétrico do produto, pronto para produção.

    O processo DFM tem muitos estágios, desde a criação dos primeiros protótipos do CNC até a última iteração de ferramentas.

    Design mecânico Crédito de imagem: notAnotherOne

    Métodos de fabricação de peças

    Para criar partes do corpo, existem três processos principais: estampagem, fundição (usando moldes ou ferramentas) e corte.

    Métodos de fabricação de produtos de hardware. Crédito de imagem: notAnotherOne

    A estampagem é o método de baixo custo de transformar chapas de metal em diferentes formas, enquanto está sob pressão.

    • Fundição (usando moldes ou ferramentas)

    A fundição é o processo quando o plástico fundido é injetado em moldes enormes, sob alta pressão. Depois que o plástico toma forma, as peças são removidas. A fabricação de um molde industrial (sólido) leva 30 a 50 dias. Além disso, é muito caro. Ao mesmo tempo, o custo unitário das peças fabricadas é baixo.

    Como são os moldes?

    Existem ferramentas macias e moldes para ferramentas duras.

    Silicone ou metais macios, como alumínio, são os principais materiais para moldagem macia. Você pode usá-los para um pequeno número de peças, por exemplo, para uma avaliação. A vida útil de um molde de alumínio é de algumas centenas a mil conjuntos.

    Moldes sólidos feitos de aço podem alcançar alta precisão dimensional das peças durante a fundição. Você pode trabalhar com qualquer tipo de plástico, pois esses moldes podem suportar altas temperaturas. A propósito, esse é o método mais popular para fabricar dispositivos de consumo.

    Aqui estão alguns conselhos – não pague o custo total dos moldes. A prática comum é um adiantamento de 30 a 50% ao solicitar um molde. Depois, você pode pagar o saldo restante depois de aceitar o formulário finalizado e verificar cuidadosamente os detalhes produzidos com ele.

    É melhor assinar um contrato com uma casa de ferramentas diretamente, em vez de através de uma fábrica que realizará a produção em massa. Dessa forma, você manterá a propriedade das ferramentas. No futuro, isso permitirá alterar ou duplicar a fábrica sem alterar o fabricante das ferramentas.

    O corte (CNC), por outro lado, não requer investimento no molde, mas o custo da peça é muito alto. Como regra, o corte é usado para peças pequenas ou muito complexas que não são passíveis dos métodos de produção acima.

    PCB

    Para combinar o layout da PCB com o design mecânico do dispositivo, engenheiros de design e engenheiros eletrônicos trabalham juntos

    Abaixo você vê uma possível evolução de uma placa de circuito. Freqüentemente, os primeiros protótipos são montados utilizando kits de desenvolvimento (kits de demonstração). Portanto, essas placas de demonstração com fiação extra não corresponderiam às dimensões da caixa que você precisa. De acordo com os requisitos do MD, um engenheiro elétrico ajusta o tamanho da placa às dimensões da caixa e à localização dos elementos internos, como conectores e LEDs. Isso pode levar várias iterações

    Exemplo de evolução do quadro. Crédito: notAnotherOne

    5. Documentação de desenvolvimento de hardware

    Abaixo, você vê um diagrama simplificado do desenvolvimento de alto-falantes inteligentes. Como o diagrama mostra, você precisa cuidar de vários subsistemas ao mesmo tempo. A documentação correta e completa é importante para sincronizar todos os fluxos e requisitos de tarefas.

    A arquitetura acústica de um alto-falante inteligente. Crédito de imagem: notAnotherOne

    Existem três documentos principais necessários para o desenvolvimento de gadgets:

    • PRD (Documento de Requisitos do Produto) – um documento com os requisitos do produto.
    • SRS (Software Requirements Specification) – um documento com requisitos de software.
    • CMF (cores, materiais e acabamento) – uma lista de materiais, cores e revestimentos.

    PRD

    O PRD (documento de requisitos do produto) descreve o dispositivo, todas as suas características técnicas, requisitos funcionais, indicadores de desempenho, requisitos de certificação e assim por diante. Seu desenvolvimento começa a partir do momento em que você cria a ideia do produto. Este documento continua a evoluir em todas as etapas de produção, incluindo todas as novas adições e alterações nos requisitos.

    Por que o PRD adequado é tão importante?

    Ele sincroniza as equipes de engenheiros, designers, especialistas em produtos e parceiros de negócios envolvidos no desenvolvimento.

    O PRD também é um anexo ao contrato de produção. O cliente aceita a primeira remessa de produtos fabricados com base no documento.

    Veja o exemplo das principais seções do PRD abaixo:

    PRD para eletrônicos de consumo. Crédito de imagem: notAnotherOne

    Além disso, faz sentido anotar os requisitos para protótipos fabricados em cada estágio; por exemplo, qual funcionalidade você espera no final de cada iteração. Não falaremos sobre SRS aqui, pois estamos focando no desenvolvimento de hardware.

    CMF

    O próximo documento é CMF (Cores, Materiais e Acabamento), que pode ser um documento independente ou ser incluído no PRD. Este documento descreve a aparência do dispositivo e os parâmetros de todos os seus detalhes: requisitos para cores, materiais, desempenho e revestimento.

    Abaixo, faz parte do documento CMF do Atmotube de primeira geração, um sensor portátil de qualidade do ar, totalmente desenvolvido por nossa empresa [notAnotherOne.com].

    Dados específicos do componente e outros requisitos. Crédito de imagem: notAnotherOne

    Ele também contém QAC (critérios de aceitação de qualidade) ou CS (especificação cosmética). São informações sobre tolerâncias para a fabricação de peças, por exemplo, cores ou pequenos defeitos de superfície, como pequenas lascas ou arranhões. O controle de qualidade na produção e a documentação usada na aceitação de produtos acabados são baseados nesses requisitos.

    Imperfeições de peças plásticas, etc. Crédito de imagem: notAnotherOne

    Além de especificar o número máximo permitido de defeitos para cada tipo de superfície, o documento regula claramente o procedimento de verificação (iluminação, distância do dispositivo que está sendo verificado até o observador etc.) e também descreve os tipos de defeitos.

    Espero que as informações e documentos acima tenham ajudado a revelar alguns dos processos de desenvolvimento de dispositivos de hardware.

    Vera Kozyr

    Vera Kozyr é a CEO e cofundadora da casa de design notAnotherOne, especializada no design e na engenharia de produtos de dispositivos de IoT. Ela também é co-fundadora da Atmotube, uma série de monitores de qualidade do ar vestíveis. Vera é apaixonada por transformar idéias inovadoras em produtos reais e faz isso há mais de 11 anos.


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