Fundamentos de la selección de componentes: Creación de requisitos de componentes resilientes

Los equipos de diseño de electrónica enfrentan una creciente presión para entregar productos innovadores más rápidamente mientras navegan por cadenas de suministro volátiles. En el corazón del desarrollo exitoso de PCB yace un proceso crucial pero a menudo subestimado: la selección de componentes. Cómo seleccionas los componentes no solo impacta la funcionalidad del diseño, sino que determina si tu producto puede ser construido a tiempo y con el costo previsto.

La Importancia Crítica de la Selección de Componentes en el Diseño de PCB

Según estudios recientes de la industria, hasta el 80% de los diseños requieren partes de reemplazo antes de la producción. Este hecho resalta una verdad dolorosa: incluso el diseño de circuito más elegante puede fallar si se construye alrededor de componentes que se vuelven no disponibles, obsoletos o no cumplen con las normativas durante el ciclo de desarrollo.

Considera el impacto de una mala selección de componentes:

• Las revisiones de diseño añaden semanas o meses a los plazos
• La sustitución inesperada de partes aumenta los costos 
• Los retrasos en la adquisición causan que los productos no lleguen a las fechas de lanzamiento 
• Las partes alternativas subóptimas comprometen el rendimiento del producto 
• Las vulnerabilidades de la cadena de suministro afectan la estabilidad de la fabricación a largo plazo

Los cambios de componentes durante el desarrollo pueden costar miles de dólares al tener en cuenta el tiempo de ingeniería, las actualizaciones de documentación y las pruebas de calificación. Multiplícalo por docenas de instancias en un ciclo de vida de proyecto típico, y pronto, estás hablando de dinero real.

Pasando de la Selección de Componentes Ad-Hoc a la Impulsada por Requisitos

Especificar consideraciones de la cadena de suministro como el precio de los componentes, la disponibilidad y el tiempo de entrega del proveedor como requisitos se está volviendo cada vez más importante en el proceso de diseño de PCBs. Aunque históricamente no haya sido una práctica común, las recientes interrupciones en las cadenas de suministro globales han resaltado la necesidad de integrar estas consideraciones en los requisitos de diseño.

Sin embargo, muchos equipos de ingeniería todavía dependen de prácticas de selección de partes ad-hoc. A menudo eligen componentes basados en preferencias personales, experiencias pasadas o búsquedas rápidas en línea sin documentar sistemáticamente por qué se seleccionaron partes específicas o qué alternativas podrían existir.

Aquí hay algunas razones por las cuales la selección de componentes impulsada por requisitos está ganando terreno:

• Resiliencia de la Cadena de Suministro: Especificar criterios de abastecimiento desde el principio asegura que los componentes permanezcan disponibles a lo largo del ciclo de vida del producto.
• Gestión de Costos: Considerar el precio y la disponibilidad desde el principio ayuda a controlar los costos generales de PCB y evita rediseños costosos.
• Optimización del Tiempo de Entrega: Establecer requisitos de tiempo de entrega agiliza los calendarios de ensamblaje y previene retrasos en la producción.
• Mitigación de Riesgos: Identificar riesgos de la cadena de suministro tempranamente permite respuestas proactivas a problemas como la obsolescencia o la escasez de inventario.

Altium 365 Requirements & Systems Portal (RSP) cierra esta brecha al permitir que los equipos conecten los requisitos del sistema de alto nivel directamente con las decisiones de selección de componentes. Este hilo digital asegura que su intención de diseño original permanezca rastreable a lo largo del ciclo de vida del desarrollo del producto.

Definiendo Requisitos de Componentes Resilientes

Un proceso de selección de componentes impulsado por requisitos sigue los siguientes pasos básicos:

1. Establecer criterios de selección claros antes de que comience el diseño o la búsqueda de componentes.
2. Documentar estos criterios como requisitos formales en una herramienta que sea fácilmente accesible para todos en el equipo.
3. Buscar y evaluar componentes basándose en múltiples requisitos, no solo en especificaciones técnicas.
4. Vincular los requisitos a los componentes en los esquemáticos después de la selección para asegurar una trazabilidad de diseño integral.

La selección de componentes impulsada por requisitos va más allá de las especificaciones técnicas básicas. Incluye consideraciones que determinan la viabilidad del producto a largo plazo y apoyan todo el ciclo de vida del producto. Aquí hay algunas consideraciones clave para una especificación de requisitos de componentes más resiliente.

Requisitos Técnicos

• Especificaciones eléctricas (voltaje, corriente, resistencia, etc.)
• Dimensiones físicas y restricciones de huella
• Características de rendimiento bajo diversas condiciones
• Especificaciones de calidad y fiabilidad

Requisitos de la Cadena de Suministro

• Opciones de multi-sourcing (número mínimo de fabricantes)
• Requisitos de estado del ciclo de vida (sin partes NRND o obsoletas)
• Umbrales de disponibilidad de inventario
• Limitaciones de tiempo de entrega
• Objetivos de costo y precios por volumen

Requisitos de Cumplimiento

• Certificaciones requeridas (UL, CSA, etc.)
• Cumplimiento ambiental (RoHS, REACH)
• Requisitos específicos de la industria (automotriz, médica, aeroespacial)

Al documentar estos requisitos de antemano, los equipos de ingeniería crean un marco para evaluar componentes que considera tanto las necesidades de diseño inmediatas como la viabilidad del ciclo de vida del producto a largo plazo.

Parámetros Críticos para la Resiliencia de la Cadena de Suministro

Cuando se establecen los requisitos de los componentes, los siguientes parámetros de la cadena de suministro merecen una atención especial:

Estado del Ciclo de Vida

La gestión del ciclo de vida de los componentes comienza con la selección. Establecer requisitos claros para el estado del ciclo de vida (preferiblemente seleccionando solo componentes activos sin anuncios de fin de vida) ayuda a evitar futuros problemas de obsolescencia. La plataforma Altium 365, con datos integrados de la cadena de suministro, permite a los equipos ver el estado del ciclo de vida directamente dentro de su entorno de diseño.

Opciones de Multi-Sourcing

Los componentes de fuente única crean vulnerabilidad. Sus requisitos deben especificar un número mínimo de fabricantes y distribuidores autorizados para componentes críticos. Las mejores prácticas de la industria a menudo recomiendan un mínimo de tres fuentes independientes para cualquier componente utilizado en múltiples diseños, lo que puede reducir significativamente las tasas de sustitución de partes.

Tiempos de entrega y disponibilidad

Establecer tiempos máximos de entrega aceptables en sus requisitos ayuda a filtrar componentes que podrían retrasar la producción. Las actuales escaseces globales y las interrupciones en la cadena de suministro hacen que este parámetro sea más crítico que nunca. Establecer umbrales de disponibilidad de inventario (por ejemplo, "mínimo 10,000 unidades en distribución") proporciona seguridad adicional.

Estado de Cumplimiento

Las regulaciones ambientales continúan evolucionando. Sus requisitos deben especificar qué normas de cumplimiento deben cumplir los componentes, y la verificación debe ocurrir durante la selección, no después de que el diseño esté completo. Los datos de cumplimiento integrados dentro de Altium Designer ayudan a los equipos a confirmar el estado durante la selección de partes.

Objetivos de Costo y Estabilidad

Los requisitos de costo deben incluir no solo los precios unitarios objetivo sino también consideraciones para la estabilidad de precios y descuentos por volumen. Los datos históricos de precios pueden ayudar a identificar componentes con patrones de precios volátiles que podrían impactar los costos de producción futuros.

Implementación con Altium Designer y Altium 365

La implementación de la selección de componentes basada en requisitos se vuelve significativamente más fácil con herramientas integradas. Aquí te mostramos cómo aprovechar el ecosistema de Altium:

Conectando los Requisitos en RSP con la Selección de Componentes

El Portal de Requisitos y Sistemas de Altium 365 permite a los equipos crear, organizar y rastrear los requisitos a lo largo del proceso de diseño. Al establecer los requisitos de componentes en esta plataforma centralizada, los equipos crean una única fuente de verdad que informa las decisiones de selección.

Cuando las especificaciones de los componentes se derivan de los requisitos del sistema, cualquier cambio en esos requisitos resalta automáticamente los componentes potencialmente afectados, creando advertencias tempranas valiosas sobre posibles impactos en el diseño.

Configurando Plantillas con Parámetros de la Cadena de Suministro

Crea plantillas de parámetros de componentes en Altium Designer que incluyan todos los parámetros críticos de la cadena de suministro, no solo las especificaciones eléctricas. Estas plantillas aseguran una evaluación consistente de todas las partes potenciales.

Por ejemplo, una plantilla estándar de resistencia podría incluir:

• Valor de resistencia y tolerancia
• Potencia nominal
• Tamaño del paquete
• Requisito de estado del ciclo de vida (Solo activo)
• Requisito de inventario mínimo (5,000+ unidades)
• Tiempo máximo de entrega (8 semanas)
• Requisitos de cumplimiento (RoHS, REACH)
• Requisito de multi-sourcing (mínimo 2 fabricantes)

Usando la Búsqueda de Partes del Fabricante con Fuentes de Datos Integradas

Las capacidades de búsqueda de componentes de Altium Designer ahora incluyen datos integrados de la cadena de suministro de múltiples fuentes, incluyendo Octopart, IHS Market, SiliconExpert y Z2Data. Esta integración permite a los ingenieros evaluar componentes contra sus requisitos definidos sin salir de su entorno de diseño.

Al buscar partes, aplique filtros que coincidan con los requisitos de su componente para asegurar que las partes seleccionadas cumplan tanto con los criterios técnicos como de la cadena de suministro.

Creando Reglas de Parámetros de Componentes que Refuercen los Requisitos

Se pueden establecer reglas de parámetros de componentes en Altium Designer para señalar cualquier componente que no cumpla con los requisitos definidos. Estas verificaciones automatizadas ayudan a prevenir la entrada de partes no conformes en su diseño desde el principio.

Para diseños críticos, considere implementar verificaciones formales de reglas de diseño que verifiquen parámetros de la cadena de suministro junto con las reglas de diseño eléctrico y físico tradicionales.

Mejores Prácticas para Requisitos de Componentes Resilientes

Al implementar la selección de componentes basada en requisitos, considere estas mejores prácticas probadas:

1. Documente la razón, no solo las especificaciones - Anote por qué se eligieron parámetros específicos para informar decisiones futuras.
2. Crear requisitos escalonados - Distinguir entre parámetros "imprescindibles" frente a "deseables" para equilibrar las selecciones ideales contra las limitaciones prácticas.
3. Establecer ciclos de revisión estándar - Las condiciones de la cadena de suministro cambian. Programar revisiones regulares de los requisitos de componentes para asegurar que sigan siendo relevantes.
4. Incluir al equipo de adquisiciones temprano - Los expertos en cadena de suministro pueden proporcionar información valiosa sobre la viabilidad de los requisitos antes de que comience el diseño.
5. Aprovechar la búsqueda paramétrica eficazmente - Utilizar búsquedas iniciales amplias seguidas de un filtrado progresivo en lugar de consultas iniciales excesivamente específicas que podrían omitir alternativas viables.
6. Mantener un hilo digital - Asegurar que los cambios en los requisitos del sistema desencadenen revisiones de los requisitos de componentes a lo largo del ciclo de desarrollo.

Conclusión

Crear requisitos de componentes resilientes es la base del desarrollo exitoso de productos electrónicos. Al pasar de una selección ad-hoc a un enfoque basado en requisitos que considera tanto los parámetros técnicos como los de la cadena de suministro, los equipos pueden reducir significativamente los rediseños costosos y los retrasos.

El ecosistema integrado de Altium, que combina Altium Designer con el Portal de Requisitos y Sistemas Altium 365 y poderosas integraciones de datos de SiliconExpert, Z2Data, Octopart e IHS Market, proporciona la infraestructura digital completa necesaria para implementar y mantener este enfoque a lo largo del ciclo de vida del desarrollo del producto. Estas fuentes de inteligencia de la cadena de suministro empoderan a los ingenieros para tomar decisiones informadas durante la fase crítica de selección de componentes.

Lee nuestro próximo blog para explorar cómo aprovechar estas fuentes de datos de la cadena de suministro integradas para validar las elecciones de componentes contra tus requisitos establecidos.