物联网硬件产品如何开发?

  物联网设备数量日益增加,这为物联网硬件开发提供了更多的机会。当然,要像四大巨头——亚马逊、谷歌、三星、苹果那样,抢占自己的有利市场,面临巨大的挑战。所以,只有做好充足的准备,才能真正将想法转化为可行产品。

物联网硬件产品如何开发?

  我将硬件开发过程分解为几个阶段,并确保每个阶段都顺利通过。下面,我以智能扬声器等设备为例,举例说明。

  智能扬声器/智能屏幕通常都要经过这些硬件开发阶段:

物联网硬件产品如何开发?

  1. 硬件产品开发的可行性研究

  硬件是资本密集型产业。不管你最初的想法有多好,你都需要证明它是可行的。首先,你需要检查这个概念在技术上是否可行,是否有良好的潜在市场需求。

  在定义了产品的核心功能和副特性之后,编写一个技术规范列表。在早期阶段查阅当地/国际相关法规,有助于归避后期不必要的麻烦。例如一个面向儿童的人工智能应用程序的生产延迟了一年,因为他们不得不从头开始设计解决方案,以满足儿童在线隐私保护法的要求。

  为了评估技术的可行性,开发人员通常从竞品分析开始。可以买一些市场上主流的产品,或者在网上了解它们的情况。当你花点时间研究,就会得到主要组件和供应商的数据表。这种通过COGS(销货成本)来评估设备也是一种较为直观的评估方法。COGS基本上把设备出售前所花费的所有成本计算在内:制造、运输、进出口税等。

  构建MVPr

  MVPr(最小可行原型)是你对产品理念的第一个实现。开发人员可能要花几天时间来创建第一个具有基本功能的原型。其目的是确认这个想法是有效的。不像MVP(最小可行产品)需要收集其他用户的见解,它主要是为了内部评估。

  要为智能扬声器创建MVPr,可以使用商用模块或HDKs(硬件开发工具包)。如今,谷歌、亚马逊、高通等科技巨头以及一些小公司都提供HDKs。HDKs大大简化了开发过程。同时,开发人员可以使用与之配套的SDK(软件开发工具包)、测试固件和样例应用程序。

物联网硬件产品如何开发?

  选择HDK时,应考虑:

  1. 1. 目标操作系统
  2. 2. 目标语音助手:亚马逊、天猫精灵、图灵、京东、科大讯飞等。
  3. 3. 设备规格:处理器频率、架构、麦克风数量等。

  HDK包含不同数量的麦克风,有不同的价格类别。

  市场调研

  如果一家初创公司为其颠覆性的联网设备吸引了数百万美元的投资,那么它的产品市场可能就不适合了。市场经理为推广产品投入了大量资金,一旦你后期放慢了推广的活动,销售就会下滑,因为客户并没有理解你的产品及其价值。

  市场调查可以帮助你从用户的角度来了解产品。

  1. 1. 你应该了解你的客户是谁,他们的社会特征。在产品开发期间,开发人员在设计原型和用户体验时就考虑到这些用户角色。
  2. 2. 产品提供了什么价值?它解决了什么问题?这个问题对你的客户来说有多严重要?
  3. 3. 该产品的独特之处是什么?哪些特性对客户来说是至关重要的?

  竞品分析也很重要。

物联网硬件产品如何开发?

  除了品牌定位、定价政策、市场份额等战略参数外,还应该查阅顶级竞争产品的技术规格。

  接下来,当这些想法变成产品时,会发生什么呢?

  2. 硬件开发专利

  硬件初创公司应该把外观设计专利和实用新型专利放在首位。

  实用性和美学是每个消费设备的宝贵资产。外观设计专利旨在合法保护产品的独特视觉特征。而实用新型专利目的是保护你的工程的新颖性。

  专利价格昂贵,可能高达2万美元。如果你不能提交完整的专利申请,“临时专利”可能是你最好的选择。在提交完整的申请之前,此申请允许您保留作者身份一年。它的价格通常在200-500美元左右。

  申请人可以通过USPTO (USA)或欧洲专利局网站核实其专利研究是否独特或符合专利申请资格。除此之外,还可以了解市场概况并跟踪当前的技术解决方案。

  不要忘记与你的供应商和制造商签订保密协议。特别地,注明哪些是制造商生产需要,限制它们仅用于您的项目。

  3. 面向消费设备的设计语言开发

物联网硬件产品如何开发?

  设计语言是硬件开发的重要组成部分。

  根据我们的经验,许多初创公司都急于开始原型制作、pcb布线、外壳设计和采购工厂。事实上,为了创造一个真正高质量和独特的产品,我们建议你耐心一点。先花点时间开发一种设计语言。

  你为什么需要一种设计语言?

  首先,创造一个独特的、可识别的设计语言,使你的产品有别于市场上的竞争对手。

  其次,将设备的外观与公司的品牌相结合是非常重要的,而设备的设计语言也要与此风格统一。您的产品应该与界面、移动应用程序和其他组件保持一致。

  最后,您应该列出构成整个设备系列的工业设计原则。

  4. 消费类电子产品的设计

  在每个阶段,硬件开发流程被划分为几个紧密相连的并行流。下面我们详细的讨论各个阶段的设计开发。

物联网硬件产品如何开发?

  草图、渲染、ID(工业设计)

  工业设计从画产品草图开始。草图定义了设备的一般线条和形状。然后设计师根据草图进行进一步的建模和渲染。

物联网硬件产品如何开发?

  通常,在概念建模阶段,我们会计算出2 - 4个产品ID。它们通常是用3D打印机打印出来的,有时也用机床切割出来。根据模型的不同需求,有时三维模型是按1:1比例制作的,有时则不然。

  在测试了模型的人体工程学之后,团队选择其中一个最优的设计进入下一个环节。

  ID不仅包含硬件产品所有外部元素的设计,还包含所有内部组件的布局。例如,在智能扬声器中,不仅包括扬声器、麦克风矩阵,可能还有显示器或电池——所有影响设备大小和形状的东西。

  在ID阶段,这个概念经历了很多变化。如图,我们提供了YotaPhone设计演变的图片,这是第一款双屏幕的电子墨水显示智能手机。

  对于这款设备,产品团队进行了30多次的工业设计迭代,最终将所有必要的组件放入设备中。

物联网硬件产品如何开发?

  机械结构设计

  完成工业设计流程的最后一个阶段是MD(机械结构设计)。这个阶段在生产的同时进行开发。

  MD是ID的一个更详细的版本。机械工程师在这个阶段创建了一个3D模型来制作模具。这个过程称为DFM(可制造性设计)。DFM的结果是创建一个参数化的产品3D模型,为生产做好准备。

  DFM过程有很多阶段,从第一个CNC原型的创建到最后的模具迭代。

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  零件制造方法

  制造零部件有三个主要过程:冲压、铸造(使用模具或工具)和切割。

物联网硬件产品如何开发?
  1. 冲压:冲压是一种低成本的方法,将金属薄板在压力作用下变成不同的形状。
  2. 铸造:铸造是将熔融的塑料在高压下注入大型模具的过程。塑料成型后,这些部件就会被移除。制造一个工业模具需要30到50天。最重要的是,它很贵,但是制造出来的零件单位成本也很低。

  模具是什么样的?

  有软模具和硬模具。

  硅酮或软金属,如铝,是软模具的主要材料。你可以用它们来做少量的零件,铝模的使用寿命从几百套到1000套不等。

  硬模具在铸造过程中可以实现零件的高尺寸精度。你可以使用任何类型的塑料,因为这种模具可以承受高温。值得一提的是,这是制造消费设备最流行的方法。

  建议一开始不要付模具的全部费用。通常的做法是在订购模具时预付30 - 50%的预付款。然后在完成并仔细核对所有细节后支付余额。

  最好直接和模具厂签订合同,而不是通过工厂进行批量生产。通过这种方式,您将保留模具的所有权。即使将来需要更换工厂,也不需要更改模具制造商。

  1. 切割:虽然切割(CNC)不需要在模具上投资,但是零件的成本非常高。一般来说,切割是用于小的或非常复杂的零件,不适合上述生产方法的情况下使用。

  PCBs:

  为了使PCB布局与器件的机械设计相匹配,设计工程师和电子工程师一起协作。

  下面你可以看到电路板的一组演变。通常,第一个原型是利用开发工具包来组装的。因此,这种带有额外线路的演示板将不符合您所需要的尺寸。根据MD的要求,电气工程师根据外壳的尺寸和内部元件(如连接器和led)的位置调整电路板的大小。这可能需要多次迭代。

物联网硬件产品如何开发?

  5. 硬件开发文档

  下面是智能音箱开发的简化图。如图所示,您需要同时照顾几个子系统。正确和完整的文档对于同步所有任务流和需求非常重要。

物联网硬件产品如何开发?

  硬件开发需要3个主要文档:

  • 1. 产品要求文档——包含产品要求的文件。
  • 2. 软件需求规范——包含软件需求的文档。
  • 3. 外观和表面处理等说明——材料、颜色和涂层的列表。

  PRD:

  PRD(产品要求文档)描述了该设备的所有技术特性、功能要求、性能指标、认证要求等。从你对产品有想法的那一刻开始,这个文档在所有的生产阶段不断演进,包括对需求的所有添加和变更等。

  为什么PRD如此重要?

  它使参与开发的工程师、设计师、产品专家和业务合作伙伴团队同步。

  同时也是PRD生产合同的附件。客户根据该文件接收第一批产品。

  以下是PRD各部分的说明:

物联网硬件产品如何开发?

  CMF:

  CMF(颜色,材料,工艺)可以是一个独立的文件,也可以包含在PRD中。它描述了该设备的外观和所有细节参数:对颜色、材料、性能和涂层的要求。

物联网硬件产品如何开发?

  它还包括QAC(质量验收标准)。例如对颜色、轻微的表面缺陷、划痕等的验收说明。生产中的质量控制和验收成品时都要符合这些要求。

  除了规定了每种表面的最大允许缺陷数外,该文件还明确规定了验收流程(照明程度、被检查设备到观察者的距离等),并描述了缺陷的类型。(子午物联ziwuiot.com)

物联网硬件产品如何开发?

  上述内容就是硬件设备的整个开发过程,希望对您有所帮助。

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