Fondamenti sulla Scelta dei Componenti: Creare Requisiti di Componenti Resilienti

I team di progettazione elettronica affrontano una pressione crescente per consegnare prodotti innovativi più rapidamente, mentre navigano in catene di approvvigionamento volatili. Al centro dello sviluppo di successo di un PCB si trova un processo cruciale ma spesso sottovalutato: la selezione dei componenti. Il modo in cui selezioni i componenti non influisce solo sulla funzionalità del design, ma determina se il tuo prodotto può essere costruito secondo i tempi previsti e a costi contenuti.

L'importanza critica della selezione dei componenti nel design dei PCB

Secondo recenti studi di settore, fino all'80% dei progetti richiede parti di ricambio prima della produzione. Questo fatto evidenzia una verità dolorosa: anche il design di circuito più elegante può fallire se costruito attorno a componenti che diventano indisponibili, obsoleti o non conformi durante il ciclo di sviluppo.

Considera l'impatto di una cattiva selezione dei componenti:

• Le riprogettazioni aggiungono settimane o mesi alle tempistiche
• La sostituzione imprevista di parti aumenta i costi 
• I ritardi nell'approvvigionamento causano la mancata uscita dei prodotti nelle date di lancio 
• Le parti alternative sub-ottimali compromettono le prestazioni del prodotto 
• Le vulnerabilità della catena di approvvigionamento influenzano la stabilità della produzione a lungo termine

I cambiamenti dei componenti durante lo sviluppo possono costare migliaia di dollari quando si tiene conto del tempo di ingegneria, degli aggiornamenti della documentazione e dei test di qualificazione. Moltiplica ciò per dozzine di casi in un tipico ciclo di vita del progetto, e presto, stai parlando di soldi veri.

Passaggio dalla selezione di componenti ad-hoc alla selezione guidata dai requisiti

Specificare considerazioni relative alla catena di fornitura come il prezzo dei componenti, la disponibilità e i tempi di consegna dei fornitori come requisiti sta diventando sempre più importante nel processo di progettazione dei PCB. Sebbene in passato non fosse una pratica comune, le recenti interruzioni nelle catene di fornitura globali hanno evidenziato la necessità di integrare queste considerazioni nei requisiti di progettazione.

Tuttavia, molti team di ingegneria si affidano ancora a pratiche di selezione dei componenti ad-hoc. Spesso scelgono i componenti basandosi su preferenze personali, esperienze passate o rapide ricerche online senza documentare sistematicamente perché sono stati selezionati specifici pezzi o quali alternative potrebbero esistere.

Ecco alcune ragioni per cui la selezione di componenti guidata dai requisiti sta guadagnando terreno:

• Resilienza della catena di fornitura: Specificare i criteri di approvvigionamento in anticipo assicura che i componenti rimangano disponibili per tutto il ciclo di vita del prodotto.
• Gestione dei costi: Considerare il prezzo e la disponibilità in anticipo aiuta a controllare i costi complessivi del PCB ed evita costose riprogettazioni.
• Ottimizzazione dei tempi di consegna: Impostare i requisiti dei tempi di consegna ottimizza i programmi di assemblaggio e previene ritardi nella produzione.
• Mitigazione dei rischi: Identificare i rischi della catena di fornitura in anticipo consente risposte proattive a problemi come l'obsolescenza o la carenza di inventario.

Altium 365 Requirements & Systems Portal (RSP) colma questa lacuna consentendo ai team di collegare direttamente i requisiti di sistema di alto livello alle decisioni di selezione dei componenti. Questo filo digitale assicura che l'intento di progettazione originale rimanga tracciabile in tutto il ciclo di vita dello sviluppo del prodotto.

Definire Requisiti di Componenti Resilienti

Un processo di selezione dei componenti guidato dai requisiti segue i seguenti passaggi base:

1. Stabilire criteri di selezione chiari prima che inizi la progettazione o la ricerca dei componenti.
2. Documentare questi criteri come requisiti formali in uno strumento facilmente accessibile a tutti i membri del team.
3. Cercare e valutare i componenti basandosi su molteplici requisiti, non solo le specifiche tecniche.
4. Collegare i requisiti ai componenti negli schemi dopo la selezione per garantire una tracciabilità completa del progetto.

La selezione dei componenti guidata dai requisiti va oltre le semplici specifiche tecniche. Include considerazioni che determinano la vitalità del prodotto a lungo termine e supportano l'intero ciclo di vita del prodotto. Ecco alcune considerazioni chiave per una specifica di requisiti di componenti più resiliente.

Requisiti Tecnici

• Specifiche elettriche (tensione, corrente, resistenza, ecc.)
• Dimensioni fisiche e vincoli di ingombro
• Caratteristiche di prestazione in varie condizioni
• Specifiche di qualità e affidabilità

Requisiti della Catena di Fornitura

• Opzioni di multi-sourcing (numero minimo di produttori)
• Requisiti di stato del ciclo di vita (nessuna parte NRND o obsoleta)
• Soglie di disponibilità dell'inventario
• Limitazioni dei tempi di consegna
• Obiettivi di costo e prezzi per volumi

Requisiti di Conformità

• Certificazioni richieste (UL, CSA, ecc.)
• Conformità ambientale (RoHS, REACH)
• Requisiti specifici del settore (automobilistico, medico, aerospaziale)

Documentando questi requisiti in anticipo, i team di ingegneria creano un quadro per valutare i componenti che considera sia le esigenze di progettazione immediate sia la sostenibilità del ciclo di vita del prodotto a lungo termine.

Parametri Critici per la Resilienza della Catena di Fornitura

Quando si stabiliscono i requisiti dei componenti, i seguenti parametri della catena di fornitura meritano un'attenzione speciale:

Stato del Ciclo di Vita

La gestione del ciclo di vita dei componenti inizia con la selezione. Stabilire requisiti chiari per lo stato del ciclo di vita (preferibilmente selezionando solo componenti attivi senza annunci di fine vita) aiuta ad evitare futuri problemi di obsolescenza. La piattaforma Altium 365, con dati integrati della catena di fornitura, permette ai team di vedere lo stato del ciclo di vita direttamente all'interno del loro ambiente di progettazione.

Opzioni di Multi-Sourcing

I componenti forniti da un unico fornitore creano vulnerabilità. I vostri requisiti dovrebbero specificare un numero minimo di produttori e distributori autorizzati per i componenti critici. Le migliori pratiche del settore raccomandano spesso un minimo di tre fonti indipendenti per qualsiasi componente utilizzato in più progetti, il che può ridurre significativamente i tassi di sostituzione dei pezzi.

Tempi di consegna e disponibilità

Stabilire tempi di consegna massimi accettabili nei vostri requisiti aiuta a filtrare i componenti che potrebbero ritardare la produzione. Le attuali carenze globali e le interruzioni della catena di approvvigionamento rendono questo parametro più critico che mai. Impostare soglie di disponibilità dell'inventario (ad es., "minimo 10.000 unità in distribuzione") fornisce una sicurezza aggiuntiva.

Stato di conformità

Le normative ambientali continuano a evolversi. I vostri requisiti dovrebbero specificare quali standard di conformità i componenti devono soddisfare, e la verifica dovrebbe avvenire durante la selezione, non dopo che il progetto è completo. I dati di conformità integrati in Altium Designer aiutano i team a confermare lo stato durante la selezione dei componenti.

Obiettivi di costo e stabilità

I requisiti di costo dovrebbero includere non solo i prezzi unitari target ma anche considerazioni sulla stabilità dei prezzi e sugli sconti per volume. I dati storici sui prezzi possono aiutare a identificare componenti con modelli di prezzo volatili che potrebbero impattare sui costi di produzione futuri.

Implementazione con Altium Designer e Altium 365

L'implementazione della selezione dei componenti guidata dai requisiti diventa notevolmente più semplice con strumenti integrati. Ecco come sfruttare l'ecosistema di Altium:

Collegare i Requisiti in RSP alla Selezione dei Componenti

Il Portale dei Requisiti e Sistemi di Altium 365 permette ai team di creare, organizzare e tracciare i requisiti durante tutto il processo di progettazione. Stabilendo i requisiti dei componenti in questa piattaforma centralizzata, i team creano una singola fonte di verità che informa le decisioni di selezione.

Quando le specifiche dei componenti derivano dai requisiti di sistema, qualsiasi modifica a tali requisiti evidenzia automaticamente i componenti potenzialmente interessati, creando preziosi avvisi anticipati sugli possibili impatti sul design.

Impostazione di Modelli con Parametri della Catena di Fornitura

Crea modelli di parametri dei componenti in Altium Designer che includano tutti i parametri critici della catena di fornitura, non solo le specifiche elettriche. Questi modelli assicurano una valutazione coerente di tutte le parti potenziali.

Ad esempio, un modello standard per una resistenza potrebbe includere:

• Valore di resistenza e tolleranza
• Valutazione della potenza
• Dimensione del package
• Requisito dello stato del ciclo di vita (solo Attivo)
• Requisito di inventario minimo (5.000+ unità)
• Tempo massimo di consegna (8 settimane)
• Requisiti di conformità (RoHS, REACH)
• Requisito di multi-sourcing (minimo 2 produttori)

Utilizzo della Ricerca di Parti di Produttore con Fonti di Dati Integrate

Le capacità di ricerca di componenti di Altium Designer includono ora dati integrati della catena di fornitura da molteplici fonti, tra cui Octopart, IHS Market, SiliconExpert e Z2Data. Questa integrazione permette agli ingegneri di valutare i componenti rispetto ai loro requisiti definiti senza lasciare il loro ambiente di progettazione.

Quando si cercano parti, applicare filtri che corrispondano ai requisiti del componente per garantire che le parti selezionate soddisfino sia i criteri tecnici che quelli della catena di fornitura.

Creazione di Regole sui Parametri dei Componenti che Fanno Rispettare i Requisiti

È possibile stabilire regole sui parametri dei componenti in Altium Designer per segnalare qualsiasi componente che non soddisfi i requisiti definiti. Questi controlli automatizzati aiutano a prevenire l'ingresso nel vostro design di parti non conformi fin dall'inizio.

Per progetti critici, considerare l'implementazione di controlli formali delle regole di progettazione che verificano i parametri della catena di fornitura insieme alle tradizionali regole di progettazione elettrica e fisica.

Pratiche Migliori per Requisiti di Componenti Resilienti

Nell'implementare la selezione di componenti guidata dai requisiti, considerare queste pratiche migliori provate:

1. Documentare la motivazione, non solo le specifiche - Annotare perché sono stati scelti parametri specifici per informare le decisioni future.
2. Creare requisiti stratificati - Distinguere tra parametri "indispensabili" e "desiderabili" per bilanciare le selezioni ideali rispetto ai vincoli pratici.
3. Stabilire cicli di revisione standard - Le condizioni della catena di approvvigionamento cambiano. Programmare revisioni regolari dei requisiti dei componenti per assicurarsi che rimangano pertinenti.
4. Include il team di approvvigionamento anticipatamente - Gli esperti della catena di approvvigionamento possono fornire input preziosi sulla fattibilità dei requisiti prima dell'inizio della progettazione.
5. Sfruttare efficacemente la ricerca parametrica - Utilizzare ricerche iniziali ampie seguite da un filtraggio progressivo piuttosto che query iniziali eccessivamente specifiche che potrebbero perdere alternative valide.
6. Mantenere un filo digitale - Assicurarsi che le modifiche ai requisiti del sistema innescano revisioni dei requisiti dei componenti durante tutto il ciclo di sviluppo.

Conclusione

Creare requisiti di componenti resilienti è la base dello sviluppo di successo di prodotti elettronici. Passando da una selezione ad hoc a un approccio guidato dai requisiti che considera sia i parametri tecnici che quelli della catena di approvvigionamento, i team possono ridurre significativamente i costosi ridisegni e i ritardi.

L'ecosistema integrato di Altium, che combina Altium Designer con il Portale dei Requisiti e Sistemi Altium 365 e potenti integrazioni di dati daSiliconExpert, Z2Data, Octopart e IHS Market, fornisce l'infrastruttura digitale completa necessaria per implementare e mantenere questo approccio lungo tutto il ciclo di vita dello sviluppo del prodotto. Queste fonti di intelligenza sulla catena di fornitura consentono agli ingegneri di prendere decisioni informate durante la fase critica di selezione dei componenti.

Leggi il nostro prossimo blog per scoprire come sfruttare queste fonti di dati integrate sulla catena di fornitura per validare le scelte dei componenti rispetto ai requisiti stabiliti.