可制造性设计：可怕、恐怖的供应链困境

我经常抱着虔诚之心浏览各种DIY电子产品销售网站的新产品板块，以了解这些工程师们做出了哪些鲜为人知的产品。这种网站可以帮助人们快速获得概念验证工作的灵感或者资源。当你希望这些产品能够扩展到最初的设计范围之外时，问题就来了，在之前的众筹项目中我也得到了类似的教训。

就拿这个产品为例。它的设计目标是尽可能便宜地监控湿度，并通过一台风扇调节湿度。我最初选择的零部件是DHT11温度和湿度传感器，这是我能找到的最便宜的传感器，并且已经有了开源库，使得我的第一个能够方便快捷地收集收据的原型得以快速完成。

我在查看了产品数据记录器中的信息后，很快就找到了一个显而易见的错误。我选择元件时没有考虑到我所需要的精度。这个应用不需要绝对值有多么精确，但是它需要测量数据具有重复性和可复现性。这台设备需要在高湿度环境下一次测量数周时间，因此漂移很重要。虽然DHT11是最便宜的选择，但它并不是最便宜的可接受选项。接下来我尝试了DHT22，它和DHT22管脚兼容，因此很容易更换。结果，第二块原型板的性能更好，可以获得更准确的测试数据。现在，我能够使用这些信息来调整我的控制回路并组装出一台完整的alpha设备。

虽然它是最便宜的选择，但它并不是最便宜的可接受选项。

当我的alpha版设备执行第一次测试循环时，我开始收集器件报价，以统计所有的器件到底花多少钱。然后我就发现了自己犯下的第二条错误，我盲目地假设所选择的器件本来就是和我的设计目的一致的。

我的应用本来是需要一个低成本且性能足够好的解决方案，能够支持数千个生产单位。但是，我的设备是围绕一个对面包板进行了优化设计的器件进行的，结果使得设备尺寸大于所需，而且更重要的是，很难可靠地采购一大批该器件。

对于那些想要快速发表第一篇文章的人来说，能够轻松制作原型当然非常好，但是，还需要考虑它是否增加了可量产产品的成本。

我的第三个错误是直到最后才开始检查供应链。我不希望DHT22的价格上涨，当我开始去大量采购时，希望能够得到价格上的惊喜。这个器件在多个网站上都有货，因此应该很容易找到货源，对吗？实际情况并非如此。在收集来自美国和中国的各个供应商的报价后，我发现DHT22传感器的价格一直在不断上涨。可供货货源的供应量很低，因此价格上涨反映的是真实的供求关系。在产品发布时，我们对DHT22的成本到底如何还有很大的疑问。由于我们还有其它几个选择，因此我们决定在众筹结束后再做定夺。我们希望DHT22的价格控制在4美金以下，这样还会有一定的利润，或者我们可以通过软件设计，神奇地使成本更低的DHT11也能工作得很好。

重新设计

不幸的是，我们的众筹活动失败了，不过我们不想就此偃旗息鼓。我们想就此开始重新设计，以进一步降低成本，并针对小批量产品进行优化。我们不希望花费大量资金打造出一个可以大批量出货的产品，我们希望的是通过市场推广，逐步销售小批量的产品。在之前产品的基础上，可以减少成本的器件有7段显示器、输入保护器件和湿度传感器。我们可以把显示器件从白屏转换到红屏上，从而节省40美分。取消输入保护器件短期内不会有什么问题，而湿度传感器则需要进一步改进。

在开发阶段即将结束时，热门元件网站上出现了一款新型的湿度传感器SI7006。很明显，它的价格和尺寸可以大大节省我们产品的成本。这个元件的价格约2.25美元，差不多是之前选择的DHT22定价的一半。另外，由于它是一种小尺寸的表面贴装部件，因此可以去除打孔组装步骤，它还可以减少PCB的面积，从而节省更多成本。它的主要缺点是它是一个供电电压为3.3V的I2C部件，而我的初始设计是基于5V的。这意味着我不得不重新设计整个原理图以运行3.3V电源。不过，我的时间也不大值钱，所以这并不是一个艰难的决定，我可以很容易地估计投资回报（ROI）。 幸运的是，我有足够的引脚从单线通信切换到I2C通信上，而且所有其它IC都能够在3.3V下正常工作。

目标市场

尽管降低价格和尺寸是我重新设计的最终目标，但我也获得了更多的无形收益。我选的新款湿度传感器是一款商用器件，其主要客户是能够生产制造数百万台其它设备的大型企业，这意味着我不必从一个相对陌生的中国供应商那里购买我的零件。我现在可以使用专业级别的物流工具了。下面的图表显示了可以从多个供应商处获得的器件数量，这是我选择DHT22这种针对DIY客户的小产量器件时不可能知道的信息。稳定的供应也保持了产品价格的一致性，所以我不必担心我的BOM成本是否会在12月份突然上涨25%，或者在6月份时突然下降5%。

大型企业对器件的要求比DIY社区要高，这也让我相信所选择器件随着时间推移的准确性和性能。元器件制造商有很强的财务激励来确保他们所生产的所有器件都达到或者超过元件手册中定义的规格。由于我的产品用在暖通空调和衣物烘干机等设备中，因此如果设备出现问题将导致高成本的维修行为。如果真的发生很多这种事故，我就可以把相关成本转嫁到传感器制造商那里去。可靠性是一个货真价值的指标。

DIY器件的使用寿命就和商用器件大大不同了。当一个手工制造的原型出现故障时，我换一个新的就可以了。即便我能确定产品失效的原因，也不值得花时间尝试到DIY器件供应商那里争取退款。当一家公司几乎所有客户都有这种心态时，可靠性就不那么重要了。

当然这并不意味着DIY级别的器件就不可靠，只是他们缺乏足够的激励去尽力提高可靠性。

这个故事的结尾真是皆大欢喜。我们更改了原型设计，决定转换到新的传感器上，得到了大家的一致认可，如果我坚持使用DHT传感器出货了数百台机器，光是这些客户的投诉就够我喝一壶的了。

尽管我无法就此成为下一个独角兽创业公司，但是我收获了一些教训，学到了一些技巧，现在又开发出了另一个产品。

原文来自网站Supplyframe-hardware

作者Andrew Sowa

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