Nền tảng Chọn Linh Kiện: Tạo Ra Yêu Cầu Linh Kiện Bền Vững

Nhóm thiết kế điện tử đang đối mặt với áp lực ngày càng tăng để cung cấp sản phẩm đổi mới nhanh chóng trong khi vượt qua chuỗi cung ứng không ổn định. Tại trung tâm của quá trình phát triển PCB thành công nằm một quy trình quan trọng nhưng thường bị đánh giá thấp: lựa chọn linh kiện. Cách bạn chọn linh kiện không chỉ ảnh hưởng đến chức năng thiết kế - nó quyết định liệu sản phẩm của bạn có thể được xây dựng đúng lịch trình và với chi phí hay không.

Tầm quan trọng quyết định của việc chọn linh kiện trong thiết kế PCB

Theo các nghiên cứu ngành gần đây, đến 80% các thiết kế cần thay thế linh kiện trước khi sản xuất. Sự thật này làm nổi bật một sự thật đau lòng: ngay cả thiết kế mạch điện tinh tế nhất cũng có thể thất bại nếu được xây dựng xung quanh các linh kiện trở nên không khả dụng, lỗi thời, hoặc không tuân thủ trong suốt chu kỳ phát triển.

Xem xét ảnh hưởng của việc chọn linh kiện kém:

• Thiết kế lại thêm tuần hoặc tháng vào lịch trình
• Thay thế linh kiện bất ngờ làm tăng chi phí 
• Trì hoãn mua sắm gây ra sản phẩm bỏ lỡ ngày ra mắt 
• Linh kiện thay thế không tối ưu làm giảm hiệu suất sản phẩm 
• Sự dễ bị tổn thương của chuỗi cung ứng ảnh hưởng đến sự ổn định sản xuất lâu dài

Thay đổi linh kiện trong quá trình phát triển có thể tốn hàng nghìn đô la khi tính đến thời gian kỹ thuật, cập nhật tài liệu, và kiểm tra đủ điều kiện. Nhân điều đó với hàng chục trường hợp trong một chu kỳ dự án điển hình, và rất sớm, bạn đang nói về một khoản tiền thực sự.

Chuyển từ Lựa chọn Linh kiện Theo Phong cách Tùy ý sang Theo Yêu cầu

Xác định các yếu tố liên quan đến chuỗi cung ứng như giá linh kiện, khả năng cung cấp, và thời gian chờ từ nhà cung cấp như là yêu cầu đang trở nên ngày càng quan trọng trong quá trình thiết kế PCB. Mặc dù đây có thể không phải là một phương pháp phổ biến trước đây, nhưng những gián đoạn gần đây trong chuỗi cung ứng toàn cầu đã làm nổi bật nhu cầu tích hợp những yếu tố này vào trong yêu cầu thiết kế.

Tuy nhiên, nhiều đội ngũ kỹ sư vẫn dựa vào các phương pháp lựa chọn linh kiện một cách tùy ý. Họ thường chọn linh kiện dựa trên sở thích cá nhân, kinh nghiệm trước đây, hoặc tìm kiếm nhanh trên mạng mà không hệ thống hóa việc tài liệu hóa lý do cụ thể tại sao linh kiện đó được chọn hoặc có thể có những lựa chọn thay thế nào.

Dưới đây là một số lý do tại sao lựa chọn linh kiện dựa trên yêu cầu đang trở nên phổ biến:

• Khả năng Phục hồi Chuỗi Cung ứng: Xác định tiêu chí nguồn cung từ đầu đảm bảo linh kiện luôn sẵn có trong suốt vòng đời sản phẩm.
• Quản lý Chi phí: Xem xét giá cả và khả năng cung cấp từ sớm giúp kiểm soát tổng chi phí PCB và tránh thiết kế lại tốn kém.
• Tối ưu Hóa Thời gian Chờ: Thiết lập yêu cầu về thời gian chờ giúp tối ưu hóa lịch trình lắp ráp và ngăn chặn sự chậm trễ sản xuất.
• Giảm Thiểu Rủi ro: Xác định rủi ro chuỗi cung ứng từ sớm cho phép phản ứng chủ động với các vấn đề như lỗi thời hoặc thiếu hụt hàng tồn kho.

Altium 365 Requirements & Systems Portal (RSP) giúp lấp đầy khoảng trống này bằng cách cho phép các nhóm kết nối yêu cầu hệ thống cấp cao trực tiếp với quyết định chọn linh kiện. Chuỗi kỹ thuật số này đảm bảo rằng ý định thiết kế ban đầu của bạn vẫn có thể truy vết suốt quá trình phát triển sản phẩm.

Xác định Yêu cầu Linh kiện Bền vững

Quy trình chọn linh kiện dựa trên yêu cầu tuân theo các bước cơ bản sau:

1. Thiết lập tiêu chí lựa chọn rõ ràng trước khi bắt đầu thiết kế hoặc tìm kiếm linh kiện.
2. Ghi lại các tiêu chí này dưới dạng yêu cầu chính thức trong công cụ dễ truy cập cho mọi người trong nhóm.
3. Tìm kiếm và đánh giá linh kiện dựa trên nhiều yêu cầu, không chỉ là thông số kỹ thuật.
4. Liên kết yêu cầu với linh kiện trên sơ đồ sau khi chọn để đảm bảo tính toàn diện trong việc truy vết thiết kế.

Quy trình chọn linh kiện dựa trên yêu cầu vượt qua các thông số kỹ thuật cơ bản. Nó bao gồm các xem xét quyết định khả năng sống lâu dài của sản phẩm và hỗ trợ toàn bộ vòng đời sản phẩm. Dưới đây là một số xem xét chính cho việc xác định yêu cầu linh kiện bền vững hơn.

Yêu cầu Kỹ thuật

• Thông số kỹ thuật điện (điện áp, dòng điện, điện trở, v.v.)
• Kích thước vật lý và các ràng buộc về dấu chân
• Đặc tính hiệu suất dưới các điều kiện khác nhau
• Thông số kỹ thuật về chất lượng và độ tin cậy

Yêu cầu Chuỗi Cung ứng

• Các tùy chọn đa nguồn cung (số lượng nhà sản xuất tối thiểu)
• Yêu cầu về trạng thái vòng đời sản phẩm (không chấp nhận các bộ phận NRND hoặc lỗi thời)
• Ngưỡng sẵn có của hàng tồn kho
• Hạn chế thời gian dẫn
• Mục tiêu chi phí và giá cả theo số lượng

Yêu cầu Tuân thủ

• Các chứng nhận yêu cầu (UL, CSA, v.v.)
• Tuân thủ môi trường (RoHS, REACH)
• Yêu cầu cụ thể theo ngành (ô tô, y tế, hàng không vũ trụ)

Bằng cách ghi chép những yêu cầu này trước, các đội ngũ kỹ thuật tạo ra một khung để đánh giá các linh kiện, xem xét cả nhu cầu thiết kế tức thì và khả năng sống còn vòng đời sản phẩm lâu dài.

Các Tham số Quan trọng cho Sự Kiên cường của Chuỗi Cung Ứng

Khi thiết lập yêu cầu linh kiện, các tham số chuỗi cung ứng sau đây xứng đáng được chú ý đặc biệt:

Trạng Thái Vòng Đời

Quản lý vòng đời linh kiện bắt đầu với việc lựa chọn. Thiết lập rõ ràng yêu cầu về trạng thái vòng đời (ưu tiên chọn các linh kiện đang hoạt động mà không có thông báo kết thúc vòng đời) giúp tránh vấn đề lỗi thời trong tương lai. Nền tảng Altium 365, với dữ liệu chuỗi cung ứng tích hợp, cho phép các đội nhìn thấy trạng thái vòng đời trực tiếp trong môi trường thiết kế của họ.

Các Tùy chọn Đa Nguồn Cung

Các thành phần chỉ có một nguồn cung cấp tạo ra sự dễ bị tổn thương. Yêu cầu của bạn nên quy định số lượng tối thiểu các nhà sản xuất và nhà phân phối được ủy quyền cho các thành phần quan trọng. Các phương pháp hay nhất trong ngành thường khuyến nghị tối thiểu ba nguồn độc lập cho bất kỳ thành phần nào được sử dụng trong nhiều thiết kế, điều này có thể giảm đáng kể tỷ lệ thay thế phần tử.

Thời Gian Dẫn và Tính Sẵn Có

Việc thiết lập thời gian dẫn chấp nhận được tối đa trong yêu cầu của bạn giúp lọc ra các thành phần có thể làm chậm sản xuất. Tình trạng thiếu hụt toàn cầu hiện tại và gián đoạn chuỗi cung ứng làm cho tham số này trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Thiết lập ngưỡng tính sẵn có của hàng tồn kho (ví dụ, "tối thiểu 10,000 đơn vị trong phân phối") cung cấp thêm sự an toàn.

Tình Trạng Tuân Thủ

Quy định về môi trường tiếp tục phát triển. Yêu cầu của bạn nên quy định các tiêu chuẩn tuân thủ mà các thành phần phải đáp ứng, và việc xác minh nên diễn ra trong quá trình lựa chọn - không phải sau khi thiết kế hoàn tất. Dữ liệu tuân thủ tích hợp trong Altium Designer giúp các nhóm xác nhận tình trạng trong quá trình lựa chọn phần tử.

Mục Tiêu Chi Phí và Sự Ổn Định

Yêu cầu về chi phí nên bao gồm không chỉ giá đơn vị mục tiêu mà còn cả các yếu tố về sự ổn định giá và giảm giá theo số lượng. Dữ liệu giá cả lịch sử có thể giúp xác định các thành phần có mô hình giá biến động có thể ảnh hưởng đến chi phí sản xuất trong tương lai.

Triển khai với Altium Designer và Altium 365

Việc thực hiện lựa chọn linh kiện dựa trên yêu cầu trở nên dễ dàng hơn nhiều với các công cụ tích hợp. Dưới đây là cách tận dụng hệ sinh thái của Altium:

Kết nối Yêu cầu trong RSP với Lựa chọn Linh Kiện

Altium 365’s Requirements & Systems Portal cho phép các nhóm tạo, tổ chức và theo dõi yêu cầu trong suốt quá trình thiết kế. Bằng cách thiết lập yêu cầu linh kiện trên nền tảng trung tâm này, các nhóm tạo ra một nguồn thông tin đơn lẻ giúp thông báo các quyết định lựa chọn.

Khi các thông số kỹ thuật linh kiện được rút ra từ yêu cầu hệ thống, bất kỳ thay đổi nào đối với những yêu cầu đó tự động làm nổi bật các linh kiện có thể bị ảnh hưởng—tạo ra cảnh báo sớm quý giá về khả năng ảnh hưởng đến thiết kế.

Thiết lập Mẫu với Các Tham Số Chuỗi Cung Ứng

Tạo mẫu tham số linh kiện trong Altium Designer bao gồm tất cả các tham số chuỗi cung ứng quan trọng—không chỉ là các thông số kỹ thuật điện. Những mẫu này đảm bảo việc đánh giá nhất quán tất cả các bộ phận tiềm năng.

Ví dụ, một mẫu điện trở tiêu chuẩn có thể bao gồm:

• Giá trị điện trở và dung sai
• Công suất định mức
• Kích thước gói
• Yêu cầu tình trạng vòng đời (Chỉ hoạt động)
• Yêu cầu tồn kho tối thiểu (5,000+ đơn vị)
• Thời gian dẫn tối đa (8 tuần)
• Yêu cầu tuân thủ (RoHS, REACH)
• Yêu cầu đa nguồn cung (tối thiểu 2 nhà sản xuất)

Sử dụng Tìm kiếm Phần của Nhà Sản Xuất với Các Nguồn Dữ liệu Tích hợp

Khả năng tìm kiếm linh kiện của Altium Designer giờ đây bao gồm dữ liệu chuỗi cung ứng tích hợp từ nhiều nguồn, bao gồm Octopart, IHS Market, SiliconExpert, và Z2Data. Sự tích hợp này cho phép kỹ sư đánh giá linh kiện dựa trên các yêu cầu đã định nghĩa mà không cần rời khỏi môi trường thiết kế của họ.

Khi tìm kiếm các bộ phận, áp dụng các bộ lọc phù hợp với yêu cầu linh kiện của bạn để đảm bảo các bộ phận được chọn sẽ đáp ứng cả tiêu chí kỹ thuật và chuỗi cung ứng.

Tạo Luật Tham Số Linh Kiện Thực Thi Yêu Cầu

Có thể thiết lập các quy tắc tham số linh kiện trong Altium Designer để đánh dấu bất kỳ linh kiện nào không đáp ứng các yêu cầu đã định. Những kiểm tra tự động này giúp ngăn chặn linh kiện không phù hợp từ việc được nhập vào thiết kế ngay từ đầu.

Đối với các thiết kế quan trọng, xem xét việc thực hiện kiểm tra quy tắc thiết kế chính thức kiểm tra các tham số chuỗi cung ứng cùng với các quy tắc thiết kế điện và vật lý truyền thống.

Phương Pháp Tốt Nhất cho Yêu Cầu Linh Kiện Bền Vững

Khi bạn thực hiện lựa chọn linh kiện dựa trên yêu cầu, hãy xem xét những phương pháp tốt nhất đã được chứng minh này:

1. Tài liệu lý do, không chỉ là thông số kỹ thuật - Ghi chú tại sao các tham số cụ thể được chọn để thông báo cho các quyết định trong tương lai.
2. Tạo các yêu cầu theo cấp độ - Phân biệt giữa các tham số "phải có" so với "nên có" để cân bằng lựa chọn lý tưởng với các hạn chế thực tế.
3. Thiết lập chu kỳ đánh giá tiêu chuẩn - Điều kiện chuỗi cung ứng thay đổi. Lên lịch đánh giá định kỳ các yêu cầu linh kiện để đảm bảo chúng vẫn phù hợp.
4. Tham gia đội ngũ mua sắm sớm - Các chuyên gia chuỗi cung ứng có thể cung cấp thông tin đầu vào quý giá về khả năng thực hiện yêu cầu trước khi thiết kế bắt đầu.
5. Sử dụng tìm kiếm theo tham số hiệu quả - Sử dụng các tìm kiếm ban đầu rộng rãi tiếp theo là lọc dần dần thay vì các truy vấn ban đầu quá cụ thể có thể bỏ lỡ các lựa chọn khả thi.
6. Duy trì một chuỗi kỹ thuật số - Đảm bảo rằng các thay đổi về yêu cầu hệ thống kích hoạt việc đánh giá lại yêu cầu linh kiện trong suốt chu kỳ phát triển.

Kết luận

Tạo ra các yêu cầu linh kiện linh hoạt là nền tảng của sự phát triển sản phẩm điện tử thành công. Bằng cách chuyển từ việc lựa chọn tự phát sang một phương pháp dựa trên yêu cầu, xem xét cả các tham số kỹ thuật và chuỗi cung ứng, các đội ngũ có thể giảm đáng kể chi phí thiết kế lại và trì hoãn.

Hệ sinh thái tích hợp của Altium—kết hợp Altium Designer với Altium 365 Requirements & Systems Portal và các tích hợp dữ liệu mạnh mẽ từ SiliconExpert, Z2Data, Octopart, và IHS Market—cung cấp cơ sở hạ tầng số hoàn chỉnh cần thiết để triển khai và duy trì cách tiếp cận này trong suốt vòng đời phát triển sản phẩm. Những nguồn thông tin tình báo chuỗi cung ứng này trao quyền cho kỹ sư để đưa ra quyết định thông tin trong giai đoạn lựa chọn linh kiện quan trọng.

Đọc blog tiếp theo của chúng tôi để khám phá cách tận dụng những nguồn dữ liệu chuỗi cung ứng tích hợp này để xác nhận lựa chọn linh kiện dựa trên các yêu cầu đã thiết lập.