Разработка современной электроники с прицелом на массовый выпуск.Как? На чём? Почём?Семинар 3. Почём?Экономические вопросы на всех этапах жизненного цикла электронного изделия.

Цикл семинаров

• 1. "Как?"

Основные вопросы организации. Риски. Типовые ошибки и заблуждения.

• 2. "На чём?"

Выбор комплектующих и связанные с ним вопросы.

• 3. "Почём?"

Экономические вопросы на всех этапах жизненного цикла электронного изделия.

Семинар 3."Почём?"Экономические вопросы на всех этапах жизненного цикла электронного изделия.

• Краткое содержание• Представление

• Введение

• Инвестиционная нагрузка по этапам.

• Стоимость разработки. Варианты оптимизации.

• "Копейка к дублю приведёт". На чём особенно опасно экономить.

• Всё сам, всё сам? Соберу команду? Или походить по базарчику?

• Выбор производителей макетов, образцов, тиража.

• Стоимость подготовки к массовому производству.

• Структура себестоимости.

• Себестоимость экземпляра. Борьба за центы и фэни.

• Затраты на сертификацию.

• Выпустил, продал и ...забыл?

• Глоссарий

Представление…

• Антон Востриков

• ASK Lab (ООО "АСК Лаборатория"), www.ask-lab.com

• Генеральный директор, соучредитель

• Доцент кафедры Вычислительных машин и сетей ГУАП

• Зам. руководителя Лаборатории Информационно-Управляющих систем НИУ ИТМО

• Более 15 лет:

• разработка, производство аппаратно-программных систем, комплексов;

• создание изделий электроники на основе самой современной элементной базы;

• Разработка ПО;

• Разработка и производство СТС (лицензия ФСБ);

• Подготовка массового производства;

• Менеджмент и сопровождение массового производства.

• ASK Lab - партнёр Центра прототипированияТехнопарка Санкт-Петербурга

ВведениеСамые главные вопросы

• Самые частые вопросы, возникающие на первых встречах с Заказчиком/Инвестором (по степени уменьшения частоты):

• Почему так называетесь?

• Почему так долго?

• Почему так дорого?

• Понимание процесса разработки и подготовки к производству, ограничений по распараллеливанию работ и рисков помогает ответить на вопрос «Почему так долго?» (см. предыдущие семинары цикла).

• Разберёмся с вопросом «Почему так дорого?».

Введение, повторим пройденное.Общие особенности разработки под MP

• Если не прицеливаемся на MP, а создаём единицы, десятки (иногда – сотни) единиц продукта, то доля разработки в структуре цены будет составлять существенную часть.

• Если прицеливаемся на MP, то не думаем:

• Об оптимизации себестоимости;

• Будут ли доступны комплектующие, когда мы закончим разработку;

• Какое время они будут доступны на рынке;

• Технологичны ли наши аппаратные решения для массового рынка;

• О технологической оснастке для производства, тестирования и контроля качества.

• Какую партию считать «массовой»?

• Если беспокоит более одного вопроса из вышеупомянутых, значит, это «MP».

На что тратить будем?Прямые затраты в проекте

• Закупка образцов комплектующих, демонстрационных/отладочных/Ref.Designнаборов

• Закупка специфических (отсутствующих у Исполнителя) отладочных средств, средств программирования, вспомогательных инструментов и материалов.

• Закупка комплектующих и материалов

• Изготовление печатных плат

• Монтаж печатных плат

• Фонд оплаты труда – ФОТ (совокупный)

• Налоги, обязательные взносы

• Примечание: если разработка передается на Out-Source, то +маржа исполнителя.

Итерационно N раз(Nтиповое= 2 ÷ 3)

На что уже потратили?Косвенные затраты, амортизация, …

• Проект не выполняется в «вакууме». Неизбежны затраты, которые тоже необходимо компенсировать:

• приобретение программных продуктов и оборудования; *

• накладные расходы (аренда и содержание офиса, коммуникационные услуги, оплата труда персонала или Out-Source услуг, не связанных с основной деятельностью).

• * Обратить внимание:

• при выполнении услуг своими силами приобретение программных продуктов и оборудования целиком переходит в прямые затраты на проект;

• а при обращении к контрактному разработчику финансовая нагрузка от подобных расходов ложится в прямые затраты на проект через амортизацию в компании-исполнителе лишь частично.

• * Обратить внимание:

• соблазн использовать нелицензионное ПО в активной фазе работы над проектом желательно подавить в зародыше, т.к. отсутствие подтверждения легитимного использования ПО для разработки может стать отличной отправной точкой для недоброжелателей, охотящихся за вашей интеллектуальной собственностью.

Обратить внимание: разброс стоимости у компаний контрактной разработки электроники

• Заказчики зачастую сталкиваются с необъяснимо большой «вилкой» оценки стоимости выполнения проекта от разных контрактных разработчиков.

• Напрашивающиеся причины, если только сама компания-разработчик не желает вложиться в проект:

• Демпинг;

• Квалификация сотрудников (и отсюда размер ФОТ).

• Эти причины в краткосрочной (квалификация) или долгосрочной (демпинг) перспективе оказывают влияние на качество оказываемых услуг «контрактником».

• Но (!) речь вот о чём: возможны иные причины, которые следует определить и учесть при выборе компании контрактной разработки электроники:

• У исполнителей, сотрудников компании, есть соответствующий опыт, сокращающий затраты на освоение (сокращающий ФОТ);

• Портфолио компании включает наработанную интеллектуальную собственность, которую можно использовать, не нарушая соглашений о конфиденциальности с третьей стороной.

Вопросы производства.«Контрактники» или своё производство?

• 1. Определим необходимый технологический уровень оборудования.

• Исходные данные: технологическая сложность изготавливаемых электронных модулей. Это влияет на тип и состав необходимого оборудования и, соответственно, способ монтажа: ручной/полуавтоматически, автоматический.

• Основное влияние оказывают:

• Типы примененных корпусов компонентов (см. Семинар №2). Некоторые типы корпусов (BGA, LGA) практически исключают ручной монтаж, некоторые типы (QFN) – делают его сложным, с большим риском брака.

• Плотность установки компонентов. Высокая плотность (HDI) подразумевает установку на автоматизированном установщике.

Вопросы производства.«Контрактники» или своё производство?

• 2. Определим целесообразность и окупаемость.

• Оборудование для ручного монтажа: десятки тысяч рублей; оборудование для линии с автоматизированным установщиком – стоимость только начинается от единиц миллионов рублей.

• Ручной монтаж в любом случае годится только для создания макетов и прототипов, т.к. его отличает низкая скорость и нестабильное качество.

• Автоматизированные линии увеличивают себестоимость экземпляров продукта за счёт амортизации (или потребуют отвлечься на иной способ их окупаемости).

• Центру прототипирования Технопарка Санкт-Петербурга:

• !!! Даёшь линию для производства опытных партий электронных модулей !!!

Инвестиционная нагрузка по этапам.Из кейса (без самого этапа MP)

0

500

1000

1500

2000

Затраты, тыс. руб.

Кейс: Технологически не очень сложный продукт, хотя состоящий из нескольких отдельных элементов, требующих отдельных эл. модулей, пресс-форм, …

Инвестиционная нагрузка по этапам.Из кейса (включая MP)

0

5000

10000

15000

20000

Затраты, тыс. руб.

Кейс: Технологически не очень сложный продукт, хотя состоящий из нескольких отдельных элементов, требующих отдельных эл. модулей, пресс-форм, …

Влияние непроизводственных расходов на себестоимость продукта. Из кейса

23%

77%

Соотношение затрат на разработку/подготовку к производственным затратам (партия 3К)

До MP

MP

15%

85%

Соотношение затрат на разработку/подготовку к производственным затратам (партия 5К)

До MP

MP

8%

92%

Соотношение затрат на разработку/подготовку к производственным затратам (партия 10К)

До MP

MP

0

20000

40000

60000

Партия 3К Партия 5К Партия 10К

Инвестиции в MPТыс. руб.

Структура себестоимости экземпляра продукта непосредственно при MP

• Само по себе производство электроники включает в себя подготовку к нему, которая зачастую выделяется отдельной статьёй (изготовление трафаретов для нанесения паяльной пасты, программирование и загрузка установщика, подбор температурного профиля пайки, …).

• Прим.: т.е. это типовой процесс подготовки к производству, независимо от продукта.

• При изготовлении образцов (макетов, прототипов) подготовка производства электроники может составлять до 50% (!) от общей стоимости её изготовления.

• Но при MP его доля относительно общих затрат настолько ничтожна, что её не выделяют.

80%

3%17%

Китай Комплектация (включая ПП)

Собственно производство

Логистика, подготовка, накладные, прибыль, …

80%

5%15%

Тайвань, Корея Комплектация (включая ПП)

Собственно производство

Логистика, подготовка, накладные, прибыль, …

Из одного из кейсов (партия 50К)

Стоимость разработки.Варианты оптимизации

• Применение аппаратных платформ на этапе макетирования (Arduino, Raspberry, …)

• Максимальное использование своих наработок, если таковые имеются.

• Максимальное использование чужих наработок и опыта любыми законными способами:

• Распространяемые Reference Designs от производителей комплектующих и третьих фирм;

• Информация из Application Notes;

• Информация на форумах.

• + см. Семинар №1

"Копейка к дублю приведёт".На чём особенно опасно экономить

• Для «аппаратных» проектов основные риски лежат в плоскости производства образцов электронной «начинки» с заданными свойствами

• Неверные решения при выборе комплектующих;

• Неверные решения при разработке схем;

• Неверные решения при разработке топологии печатной платы («разводке»);

• Ошибки (опечатки) при разработке печатной платы.

• Несмотря на то, что стоимость перечисленных рисков (влияние на последующие действия при разработке) разная, любая из них приводит к необходимости новой итерации, т.е. полностью заново к воспроизводству электронных модулей

• => Потеря 2-4 месяца на комплектование и изготовление;

• => Безвозвратная потеря средств, затраченных на производство ошибочной итерации.

• => Концентрация, концентрация, концентрация; нет! экономии на времени проверки;

• => Использование чужих/своих наработок по принципу copy-paste;

• => Контроль в 4 глаза минимум (избежать эффекта «замыленного глаза»).

А кто работать будет? (Разработка)Сам (Сами)

• (+): максимальная экономия ресурсов;

• (+): исчерпывающее постижение тонкостей на всех этапах разработки => наработка опыта, который может быть применён в будущем;

• (+): абсолютный контроль всех этапов;

• (+): оперативное принятие технических решений на основе наиболее актуальной информации;

• (-): «…опыт – сын ошибок трудных…» (с) А.С. Пушкин => увеличенное время и неоправданные финансовые затраты;

• (-): «выпадение» из других областей развития Дела из-за необходимости фокусировки в разработке.

Из Семинара №1

А кто работать будет? (Разработка)Собрать команду

• (+): участие во всех этапах разработки => наработка опыта, который может быть применён в будущем;

• (+): контроль всех этапов;

• (+): оперативное принятие технических решений на основе наиболее актуальной информации;

• (-): сработанная команда = 6-12 месяцев ресурсоёмких проектов, которые фактически скорее учебные, т.е. – «в корзину»;

• (-): существенный риск: команда скорее всего будет небольшой => высокая ценность каждого сотрудника, отсутствие резервирования;

• (-): мотивация – как? (самое ценное – «доли», но работают слабо – см. опыт).

Из Семинара №1

А кто работать будет? (Разработка)Контрактный разработчик

• (+): сработанная команда профессионалов;

• (+): контрактник управляет всеми процессами и все риски возьмёт на себя;

• (+): освобождается время на развитие проекта;

• (-): дополнительные финансовые затраты (накладные расходы и прибыль компании-Исполнителя);

• (-): необходимость найти взаимопонимание для принятия технических решений без регулярного контроля.

Из Семинара №1

Выбор производителей макетов, прототипов, тиража.

• Российское контрактное производство.

• Сборка макетов и прототипов – не все берутся, дорого, часто срывают сроки; но если берутся и верим – то лучший вариант;

• Тираж – нужно изучать, есть ли опыт в действительно больших тиражах. В противном случае может получиться неудачный эксперимент за свой счёт.

• Восточные контрактные производства.

• Сборка макетов и прототипов – для простых по технологии вариантов не имеет смысла. Для относительно сложных – если верим производителю, то может оказаться несколько быстрее, но не дешевле, чем в РФ.

• Тираж – при удачном выборе производителя лучший вариант. Это их "мировая" специализация.

Стоимость подготовки к массовому производству. Из кейса (10’2015)

1 Макетирование.

2 Прототипирование.

3

Разработка проработанных трехмерных твердотельных моделей деталей корпуса, готовых к изготовлению, адаптированных под конкретные технологические процессы.Оптимизация себестоимости, выбор массового производителя, постановка массового производства.Создание цветографической схемы упаковки (до 3-х вариантов) с доработкой до финальной версии.Разработка упаковки с учетом требований производства.

5-6 недель 790 000,00р.

4Сертификация.Сертификационная "отладка".

4-6 недель 860 000,00р.

5Согласование и производство технологической оснастки, пресс-форм.Разработка и производство технологической оснастки для массового производства и контроля качества.Создание предсерийных образцов.

3-4 недели 1 935 000,00р.

6Производство первой массовой партии.Сопровождение производства. Контроль качества и авторский контроль.

Изготовление действующего прототипа.Из кейса (12’2015)

• Стоимость изготовления действующего образца технически и технологически довольно сложного продукта. Пример коммерческого предложения от компании из Южной Кореи.

1. Housing Mock up cost1) 3pcs : total USD4,500 ($1,500/pc)2) 5pcs : total USD6,500 ($1,300/pc)

2. PCBass'y cost (SMT mounted with all materials, including metal mask)1) 10set : total USD2,600

If you confirm the quantity of mock-up, I will send you a proforma invoice foryou payment and then we will make process with buying materials.Awaiting your confirmation.

• Результат: заданное количество действующих образцов с внешним видом, предельно приближенным к внешнему виду серийного экземпляра.

Себестоимость экземпляра.Борьба за центы и фэни

Исследование рынка комплектующих, выбор

Приобретение оценочного

оборудования

Разработка и производство

собственной оценочной платы (СОП)

Проверка схемотехнических и

программных решений (на макетах или СОП)

Разработка «габаритных» модулей

Производство «габаритных» модулей

(желательно на целевом предприятии)

Сборка и проверка прототипа в сборе

Выбор производства, согласование условий

Согласование замен, организационных

деталей производства

Согласование технических вопросов MP, создание оснастки

!

Себестоимость экземпляра.Борьба за центы и фэни

• Традиционно массовый производитель на Востоке по запросу первоначально делает оценку FOB-цены для заданного размера партии по спецификации (BOM) потенциального Заказчика.

• Если начинается работа с производителем, при переходе непосредственно к процессу производства он старается оптимизировать стоимость и логистику, предлагая замены (основание – схожесть по параметрам в документации).

• Обратить внимание:

• замены, конечно, согласовываются с инженерами Заказчика; но если замена, на которую был дан положительный ответ, привела к неудовлетворительному изменению характеристик, ответственность на Заказчике – Заказчик же согласовал;

• следовательно, при малейшем сомнении в идентичности замены такую замену согласовывать не следует.

• Зачем всё это??? Ответ очевиден. Потому что каждый 1 цент в партии 5К превращается в 50$, в партии 10К – в 100$, в партии 50К – в 500$.

Затраты на сертификацию

• Сертификация в РФ для РФ – особый случай……………

• Сертификация и маркировка для оборудования в Европе и США:

• «FCC» – для USA

• «EC» – для EU

• Честная сертификация – это не просто отдал прибор, получил сертификат. Вполне вероятна сертификационная «отладка» – устранение недостатков при неудовлетворительных значениях параметров.

• Не забываем про RoHS (Restriction of Hazardous Substances) – директива, ограничивающая содержание вредных веществ в поставляемых товарах. Была принята Европейским союзом в 2003 году, вступила в силу в 2006 году.

• Есть организации в РФ, делающие, например, «CE» для Европы. Можно воспользоваться и услугами контрактного производства на Востоке.

• Через РФ – проще взаимодействие, особенно в случае сертификационной отладки.

• На Востоке несколько дешевле (хотя следует оценивать индивидуально под изделие).

Затраты на сертификацию.Пример из кейса 1

• Пример из кейса: предложение от китайский партнёров по сертификации создаваемого беспроводного IP-видеотелефона для европейского рынка.

Items Standard Cost (USD) Note

CE

EN300328, WLAN bgn 1 768 re-use module CE report

EN301893, WLAN a 3 733 if support

EN301893, WLAN ac 1 768 if support

DFS - Dynamic Frequency Selection (slave) 2 554 if support

EN301389-1-17 (EMI) 2 947

EN55022/24 TBD need to know actual HW config and I/O port

EN60950-1 TBD need to know actual HW config and I/O port

EN50566/62209-2 TBD need actual WLAN spec to estimate

Notify Body opinion (optional) TBD need actual WLAN spec to estimate

Затраты на сертификацию.Пример из кейса 2

• Пример из кейса: предложение от китайский партнёров по сертификации создаваемого видеорегистратора (с беспроводным интерфейсом Wi-Fi).

• Сертификация FCC и EC "под ключ" – 25 000$.

• Примечание: "под ключ" не подразумевает, что не потребуется участие Заказчика – технический персонал будет участвовать в сертификационной "отладке".

Выпустил, продал и ...забыл?

• Все ли затраты, которые должны окупиться, мы учли?

• Производство и продажа – не финальные этапы жизненного цикла продукта.

• Успех продукта зависит от того, как создатель ведёт продукт после продажи.

• Обновление ПО, firmware;

• Гарантийный ремонт, обмен, пост-гарантийный ремонт.

• => Ещё одна статья затрат, которую нужно компенсировать стоимостью продукта!

Глоссарий• Application Notes – тип документа от производителя, описывающий

вариант применения его продукта;

• BGA – Ball Grid Array – тип корпусов ИС с шариковыми выводами;

• Demo-board (demo-kit) – демонстрационная плата (набор);

• EMI – Electro-Magnetic Interference – электромагнитные помехи;

• Firmware – встроенное программное обеспечения, «прошивка»;

• FOB – Free On Board – здесь стоимость продукта без учета логистики и доставки;

• HDI – High Density Interconnection – тип дизайна печатных плат с высокой плотностью расстановки компонентов и связей.

• MP – Mass Production – массовое производство;

• Mock-Up – здесь «действующий прототип», иногда только корпус действующего прототипа;

• Out-Source (outsource ) – передача работы или части некоторой работы сторонней компании;

• Part cross list – список аналогов (замен) деталей;

• PCB – Printed Circuit Board – печатная плата;

• PCBA - Printed Circuit Board Assembled – смонтированная печатная плата (электронный модуль);

• Reference Design (Kit) – образец для разработки (набор);

• RoHS – Restriction of Hazardous Substances – директива, ограничивающая содержание вредных веществ в поставляемых в Европейский Союз товарах;

• SMD (SMT) – Surface Mounting Devices (Technologies) – поверхностно монтируемые устройства (технологии поверхностного монтажа) –тип корпусов ИС (с планарными выводами);

• ПК – Персональный Компьютер;

• ПО – Программное Обеспечение;

• ПП – Печатная Плата;

• СОП – Собственная Отладочная Плата;

• ФОТ – Фонд Оплаты Труда;

• Фэнь – денежная единица в Китае (1/100 юаня).

Спасибо за внимание!

(с) А.А. Востриков; vostrikov.anton@ask-lab.com; mail@ask-lab.com

11 февраля 2016 г.