【51CTO.com快譯】物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量日益增加，這為物聯(lián)網(wǎng)硬件開發(fā)提供了更多的機會。當(dāng)然，要像四大巨頭——亞馬遜、谷歌、三星、蘋果那樣，搶占自己的有利市場，面臨巨大的挑戰(zhàn)。所以，只有做好充足的準(zhǔn)備，才能真正將想法轉(zhuǎn)化為可行產(chǎn)品。

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我將硬件開發(fā)過程分解為幾個階段，并確保每個階段都順利通過。下面，我以智能揚聲器等設(shè)備為例，舉例說明。

智能揚聲器/智能屏幕通常都要經(jīng)過這些硬件開發(fā)階段：

1. 硬件產(chǎn)品開發(fā)的可行性研究

硬件是資本密集型產(chǎn)業(yè)。不管你最初的想法有多好，你都需要證明它是可行的。首先，你需要檢查這個概念在技術(shù)上是否可行，是否有良好的潛在市場需求。

在定義了產(chǎn)品的核心功能和副特性之后，編寫一個技術(shù)規(guī)范列表。在早期階段查閱當(dāng)?shù)?國際相關(guān)法規(guī)，有助于歸避后期不必要的麻煩。例如一個面向兒童的人工智能應(yīng)用程序的生產(chǎn)延遲了一年，因為他們不得不從頭開始設(shè)計解決方案，以滿足兒童在線隱私保護(hù)法的要求。

為了評估技術(shù)的可行性，開發(fā)人員通常從競品分析開始。可以買一些市場上主流的產(chǎn)品，或者在網(wǎng)上了解它們的情況。當(dāng)你花點時間研究，就會得到主要組件和供應(yīng)商的數(shù)據(jù)表。這種通過COGS(銷貨成本)來評估設(shè)備也是一種較為直觀的評估方法。COGS基本上把設(shè)備出售前所花費的所有成本計算在內(nèi):制造、運輸、進(jìn)出口稅等。

構(gòu)建MVPr

MVPr(最小可行原型)是你對產(chǎn)品理念的第一個實現(xiàn)。開發(fā)人員可能要花幾天時間來創(chuàng)建第一個具有基本功能的原型。其目的是確認(rèn)這個想法是有效的。不像MVP(最小可行產(chǎn)品)需要收集其他用戶的見解，它主要是為了內(nèi)部評估。

要為智能揚聲器創(chuàng)建MVPr，可以使用商用模塊或HDKs(硬件開發(fā)工具包)。如今，谷歌、亞馬遜、高通等科技巨頭以及一些小公司都提供HDKs。HDKs大大簡化了開發(fā)過程。同時，開發(fā)人員可以使用與之配套的SDK(軟件開發(fā)工具包)、測試固件和樣例應(yīng)用程序。

選擇HDK時，應(yīng)考慮：

• 目標(biāo)操作系統(tǒng)
• 目標(biāo)語音助手：亞馬遜、天貓精靈、圖靈、京東、科大訊飛等。
• 設(shè)備規(guī)格：處理器頻率、架構(gòu)、麥克風(fēng)數(shù)量等。

HDK包含不同數(shù)量的麥克風(fēng)，有不同的價格類別。

市場調(diào)研

如果一家初創(chuàng)公司為其顛覆性的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備吸引了數(shù)百萬美元的投資，那么它的產(chǎn)品市場可能就不適合了。市場經(jīng)理為推廣產(chǎn)品投入了大量資金，一旦你后期放慢了推廣的活動，銷售就會下滑，因為客戶并沒有理解你的產(chǎn)品及其價值。

市場調(diào)查可以幫助你從用戶的角度來了解產(chǎn)品。

• 你應(yīng)該了解你的客戶是誰，他們的社會特征。在產(chǎn)品開發(fā)期間，開發(fā)人員在設(shè)計原型和用戶體驗時就考慮到這些用戶角色。
• 產(chǎn)品提供了什么價值?它解決了什么問題?這個問題對你的客戶來說有多嚴(yán)重要?
• 該產(chǎn)品的獨特之處是什么?哪些特性對客戶來說是至關(guān)重要的?

競品分析也很重要。

除了品牌定位、定價政策、市場份額等戰(zhàn)略參數(shù)外，還應(yīng)該查閱頂級競爭產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格。

接下來，當(dāng)這些想法變成產(chǎn)品時，會發(fā)生什么呢?

2. 硬件開發(fā)專利

硬件初創(chuàng)公司應(yīng)該把外觀設(shè)計專利和實用新型專利放在首位。

實用性和美學(xué)是每個消費設(shè)備的寶貴資產(chǎn)。外觀設(shè)計專利旨在合法保護(hù)產(chǎn)品的獨特視覺特征。而實用新型專利目的是保護(hù)你的工程的新穎性。

專利價格昂貴，可能高達(dá)2萬美元。如果你不能提交完整的專利申請，“臨時專利”可能是你最好的選擇。在提交完整的申請之前，此申請允許您保留作者身份一年。它的價格通常在200-500美元左右。

申請人可以通過USPTO (USA)或歐洲專利局網(wǎng)站核實其專利研究是否獨特或符合專利申請資格。除此之外，還可以了解市場概況并跟蹤當(dāng)前的技術(shù)解決方案。

不要忘記與你的供應(yīng)商和制造商簽訂保密協(xié)議。特別地，注明哪些是制造商生產(chǎn)需要，限制它們僅用于您的項目。

3. 面向消費設(shè)備的設(shè)計語言開發(fā)

設(shè)計語言是硬件開發(fā)的重要組成部分。

根據(jù)我們的經(jīng)驗，許多初創(chuàng)公司都急于開始原型制作、pcb布線、外殼設(shè)計和采購工廠。事實上，為了創(chuàng)造一個真正高質(zhì)量和獨特的產(chǎn)品，我們建議你耐心一點。先花點時間開發(fā)一種設(shè)計語言。

你為什么需要一種設(shè)計語言?

首先，創(chuàng)造一個獨特的、可識別的設(shè)計語言，使你的產(chǎn)品有別于市場上的競爭對手。

其次，將設(shè)備的外觀與公司的品牌相結(jié)合是非常重要的，而設(shè)備的設(shè)計語言也要與此風(fēng)格統(tǒng)一。您的產(chǎn)品應(yīng)該與界面、移動應(yīng)用程序和其他組件保持一致。

最后，您應(yīng)該列出構(gòu)成整個設(shè)備系列的工業(yè)設(shè)計原則。

4. 消費類電子產(chǎn)品的設(shè)計

在每個階段，硬件開發(fā)流程被劃分為幾個緊密相連的并行流。下面我們詳細(xì)的討論各個階段的設(shè)計開發(fā)。

草圖、渲染、ID(工業(yè)設(shè)計)

工業(yè)設(shè)計從畫產(chǎn)品草圖開始。草圖定義了設(shè)備的一般線條和形狀。然后設(shè)計師根據(jù)草圖進(jìn)行進(jìn)一步的建模和渲染。

通常，在概念建模階段，我們會計算出2 - 4個產(chǎn)品ID。它們通常是用3D打印機打印出來的，有時也用機床切割出來。根據(jù)模型的不同需求，有時三維模型是按1:1比例制作的，有時則不然。

在測試了模型的人體工程學(xué)之后，團(tuán)隊選擇其中一個最優(yōu)的設(shè)計進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)。

ID不僅包含硬件產(chǎn)品所有外部元素的設(shè)計，還包含所有內(nèi)部組件的布局。例如，在智能揚聲器中，不僅包括揚聲器、麥克風(fēng)矩陣，可能還有顯示器或電池——所有影響設(shè)備大小和形狀的東西。

在ID階段，這個概念經(jīng)歷了很多變化。如圖，我們提供了YotaPhone設(shè)計演變的圖片，這是第一款雙屏幕的電子墨水顯示智能手機。

對于這款設(shè)備，產(chǎn)品團(tuán)隊進(jìn)行了30多次的工業(yè)設(shè)計迭代，最終將所有必要的組件放入設(shè)備中。

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

完成工業(yè)設(shè)計流程的最后一個階段是MD(機械結(jié)構(gòu)設(shè)計)。這個階段在生產(chǎn)的同時進(jìn)行開發(fā)。

MD是ID的一個更詳細(xì)的版本。機械工程師在這個階段創(chuàng)建了一個3D模型來制作模具。這個過程稱為DFM(可制造性設(shè)計)。DFM的結(jié)果是創(chuàng)建一個參數(shù)化的產(chǎn)品3D模型，為生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。

DFM過程有很多階段，從第一個CNC原型的創(chuàng)建到最后的模具迭代。

零件制造方法

制造零部件有三個主要過程：沖壓、鑄造(使用模具或工具)和切割。

• 沖壓：沖壓是一種低成本的方法，將金屬薄板在壓力作用下變成不同的形狀。
• 鑄造：鑄造是將熔融的塑料在高壓下注入大型模具的過程。塑料成型后，這些部件就會被移除。制造一個工業(yè)模具需要30到50天。最重要的是，它很貴，但是制造出來的零件單位成本也很低。

模具是什么樣的?

有軟模具和硬模具。

硅酮或軟金屬，如鋁，是軟模具的主要材料。你可以用它們來做少量的零件，鋁模的使用壽命從幾百套到1000套不等。

硬模具在鑄造過程中可以實現(xiàn)零件的高尺寸精度。你可以使用任何類型的塑料，因為這種模具可以承受高溫。值得一提的是，這是制造消費設(shè)備最流行的方法。

建議一開始不要付模具的全部費用。通常的做法是在訂購模具時預(yù)付30 - 50%的預(yù)付款。然后在完成并仔細(xì)核對所有細(xì)節(jié)后支付余額。

最好直接和模具廠簽訂合同，而不是通過工廠進(jìn)行批量生產(chǎn)。通過這種方式，您將保留模具的所有權(quán)。即使將來需要更換工廠，也不需要更改模具制造商。

• 切割：雖然切割(CNC)不需要在模具上投資，但是零件的成本非常高。一般來說，切割是用于小的或非常復(fù)雜的零件，不適合上述生產(chǎn)方法的情況下使用。

PCBs：

為了使PCB布局與器件的機械設(shè)計相匹配，設(shè)計工程師和電子工程師一起協(xié)作。

下面你可以看到電路板的一組演變。通常，第一個原型是利用開發(fā)工具包來組裝的。因此，這種帶有額外線路的演示板將不符合您所需要的尺寸。根據(jù)MD的要求，電氣工程師根據(jù)外殼的尺寸和內(nèi)部元件(如連接器和led)的位置調(diào)整電路板的大小。這可能需要多次迭代。

5. 硬件開發(fā)文檔

下面是智能音箱開發(fā)的簡化圖。如圖所示，您需要同時照顧幾個子系統(tǒng)。正確和完整的文檔對于同步所有任務(wù)流和需求非常重要。

硬件開發(fā)需要3個主要文檔：

• 產(chǎn)品要求文檔——包含產(chǎn)品要求的文件。
• 軟件需求規(guī)范——包含軟件需求的文檔。
• 外觀和表面處理等說明——材料、顏色和涂層的列表。

PRD：

PRD(產(chǎn)品要求文檔)描述了該設(shè)備的所有技術(shù)特性、功能要求、性能指標(biāo)、認(rèn)證要求等。從你對產(chǎn)品有想法的那一刻開始，這個文檔在所有的生產(chǎn)階段不斷演進(jìn)，包括對需求的所有添加和變更等。

為什么PRD如此重要?

它使參與開發(fā)的工程師、設(shè)計師、產(chǎn)品專家和業(yè)務(wù)合作伙伴團(tuán)隊同步。

同時也是PRD生產(chǎn)合同的附件。客戶根據(jù)該文件接收第一批產(chǎn)品。

以下是PRD各部分的說明：

CMF：

CMF(顏色，材料，工藝)可以是一個獨立的文件，也可以包含在PRD中。它描述了該設(shè)備的外觀和所有細(xì)節(jié)參數(shù):對顏色、材料、性能和涂層的要求。

它還包括QAC(質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn))。例如對顏色、輕微的表面缺陷、劃痕等的驗收說明。生產(chǎn)中的質(zhì)量控制和驗收成品時都要符合這些要求。

除了規(guī)定了每種表面的最大允許缺陷數(shù)外，該文件還明確規(guī)定了驗收流程(照明程度、被檢查設(shè)備到觀察者的距離等)，并描述了缺陷的類型。

上述內(nèi)容就是硬件設(shè)備的整個開發(fā)過程，希望對您有所幫助。

原文標(biāo)題：IoT Hardware Product Development: How-To，作者：Vera Kozyr

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