Entwicklungsprozess: Von der Idee zum Produkt

Der Weg von der Idee zum Markt mit einem Elektronikprodukt ist nicht einfach. Hohe technische und regulatorische Anforderungen müssen unter Kosten- und Zeitdruck erfüllt werden. Von Anfang an bestehen starke Wechselwirkungen zwischen den Anforderungen. Individuelle Lösungen werden erfordert, deren Anpassung im Laufe der Entwicklung immer teurer und aufwändiger wird. Der Aufwand ist hoch.

es:serve ist unsere Lösung, mit der Sie Entwicklungsaufgaben auslagern können. Durch die Auslagerung dieser Entwicklungsprozesse können Sie sich auf Ihre Kernkompetenzen konzentrieren und sich darauf verlassen, dass die Entwicklung sorgfältig durchgeführt wird. Wir reduzieren den Aufwand der Entwicklung und machen diese damit erschwinglicher und zugänglicher.

Vorbereitung

Konzeption

Hardware

Prototyping

Software

Validierung

Produktion

In-Life

Vorbereitung

Ziel: Identifikation von Produktanforderungen und Definition des Projektrahmens in Bezug auf Zeit, Finanzen, Personal und Dienstleister

Aktivitäten:

  • Markt- & Problemanalyse: Untersuchung von Marktbedürfnissen, Wettbewerbsanalyse, Identifikation von Chancen und Risiken
  • Produktstrategie und Roadmap-Entwicklung: Definition der Produktvision und Lösung
  • Systematische Konsolidierung: Zusammenführung und Priorisierung von Anforderungen und relevanten Daten. Beschreibung des Projektrahmens und Festlegung von Anforderungen und Akzeptanzkriterien
  • Wirtschaftlich-technische Machbarkeitsanalyse: Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Durchführbarkeit, Risikoanalyse
  • Stakeholder-Management: Identifikation und Kommunikation mit relevanten Stakeholdern, Erstellung und Verwaltung von Ausschreibungen für externe Dienstleistern.

Aufwand, Ressourcen, Stakeholder:

  • Benötigte Ressourcen: Relevante Informationen
  • Aufwand: Relativ günstig in der Umsetzung und große Hebelwirkung den gesamten Projektaufwand zu optimieren
  • Stakeholder: Kunden und Endbenutzer, Produktmanagement, Projektmanagement, Berater
Ressourcen

VDI 2225

Technisch-Wirtschaftliches Konstruieren

ISO 9001

Technisch-Wirtschaftliches Konstruieren

VDI/VDE 2206

Technisch-Wirtschaftliches Konstruieren

Konzeption

Ziel: Erstellung eines Blockschaltbildes, Entwicklung eines Lösungsansatzes, und darauf basierend eine grobe Kostenschätzung für die Entwicklung und Fertigung der Elektronik.

Aktivitäten:

Detaillierte Beschreibung der funktionalen Anforderungen:

  • Elektronik: Spezifikation der elektrischen Komponenten, Schaltpläne, Energiebedarf.
  • Software: Software-Architektur, Schnittstellen, Funktionalität, Sicherheitsanforderungen.
  • Mechanik: Mechanische Konstruktionen, Materialien, Toleranzen, mechanische Belastbarkeit.
    Berücksichtigung der Performance-Anforderungen sowohl im normalen Betriebsablauf als auch bei Störungen.
    Nachhaltigkeitskriterien
 
  • Nachhaltigkeitsaspekte: In die Anforderungen Integrieren
  • Umweltbedingungen und -effekte: Definition der Umgebungsbedingungen, in denen das Produkt eingesetzt wird
  • Compliance-Anforderungen: Festlegung und Dokumentation der gesetzlichen und regulatorischen Anforderungen.
 
  • Entwicklung eines Blockschaltbildes: Darstellung der funktionalen Komponenten und deren Interaktionen.
  • Entwicklung eines groben Lösungsansatzes basierend auf dem Blockschaltbild, definition der Hauptkomponenten und deren Spezifikationen.
  • Grobe Kostenschätzung: Kosten für Bauteile, Entwicklungsaufwand, Prototyping und Fertigung.
  • Diskussion der technischen Machbarkeit und Identifikation von Herausforderungen.

Aufwand, Ressourcen, Stakeholder:

  • Benötigte Ressourcen: Relevante Informationen
  • Aufwand: Relativ günstig in der Umsetzung und große Hebelwirkung den gesamten Projektaufwand zu optimieren
  • Stakeholder: Kunden und Endbenutzer, Produktmanagement, Projektmanagement, Berater
Elektronik Entwickler/in am Computer erstellt Schaltplan

Falls Vorentwicklung benötigt wird: Forschung an Technologien, Technologiebewertung, Machbarkeitsstudien, Voruntersuchungen

Elektronik-Entwicklung

Ziel: Erstellung der Fertigungsdaten für die Elektronik

Vorentwicklung

  • Identifikation und Kombination von Teillösungen: Basierend auf dem Blockschaltbild Teillösungen identifizieren und mittels morphologischer Analyse zu einer Gesamtlösung kombinieren.

 

Schaltplanentwicklung

  • Funktionaler Aufbau: Um die identifizierten Hauptkomponenten herum.
  • Identifikation kritischer Signale und Versorgungen: Sicherstellung der Signal- und Leistungsintegrität.
  • Modellierung und Simulation: Kritischer Bestandteile zur Validierung.
 

Layoutentwicklung (PCB Design)

  • Mechanischer Aufbau: Planung und Strukturierung des Designs.
  • Platzierung der Komponenten: Strategische Anordnung auf der Leiterplatte.
  • Entwurf der Verbindungen: Design der elektrischen Verbindungen zwischen den Komponenten.
  • Simulation und Berechnungen: Zur Verifizierung des Layouts.
  • Produktionsdatenerstellung: Erstellung der notwendigen Fertigungsdaten (Gerber-Dateien, Stücklisten).

Aufwand, Ressourcen, Stakeholder:

  • Benötigte Ressourcen: Software für Schaltungs- und PCB Design, sowie Simulation
  • Aufwand: Hoher Personal- & Zeitaufwand, fehleranfälliger Prozessschritt, hohe Anforderungen an Know-How und Qualitätssicherung  
  • Stakeholder: Elektroingenieur(e), Projektmanagement

Falls Konstruktion benötigt wird: Konstruktion der mechanischen Komponenten und des Gehäuses, gegebenenfalls Simulation

Prototyping

Ziel: Herstellung eines Prototyps

Aktivitäten:

Beschaffung

  • Bestellauftrag zusammenfassen
  • Strategischer Einkauf: Bewertung und Auswahl geeigneter Lieferanten (Qualität, Kosten, Lieferzeit)
  • Operativer Einkauf: Abwicklung täglicher Beschaffungsaktivitäten und Bestellprozesse
  • Überwachung der Bestellbestätigungen und Lieferzeiten
  • Wareneingangskontrolle: Prüfung auf Vollständigkeit und Qualität, Dokumentation, Einlagerung

 

Aufbau des Prototyps

  • Lötpastendruck: Auftrag der Lötpaste auf die Leiterplatte.
  • SMT (Surface-Mount Technology) Bestückung: Automatische Platzierung der oberflächenmontierten Bauteile.
  • THT (Through-Hole Technology) Bestückung: Manuelle oder automatische Platzierung der durchsteckmontierten Bauteile.
  • Reflow-Löten: Durchführung des Reflow-Lötprozesses zur Fixierung der SMT-Bauteile.
  • Handlöten: Manuelles Löten von Bauteilen und Verbindungen, die nicht automatisiert gelötet werden können.
  • Gehäuse 3-D Druck: Herstellung des Gehäuses mittels 3D-Druck.
  • Verkabelung und Modulintegration
 
Testen des Prototyps
  • Durchführung von Funktionstests und Messungen zur Validierung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Prototyps.

Aufwand, Ressourcen, Stakeholder:

  • Benötigte Ressourcen: Kenntnisse über Lieferanten, Equipment für Prototypenfertigung, Equipment für Messungen 
  • Aufwand: Personal & Zeitaufwand für Arbeitsschritte, Materialaufwand, Verbrauchsmaterial, Equipment-Kosten
  • Stakeholder: Einkauf, Rechnungsstelle, Fertigung , Laborpersonal
Prototype Soldering

Embedded-Software-Entwicklung

Ziel: Entwicklung spezieller Softwarelösungen für elektronische Systeme. Der Schwerpunkt liegt auf der Integration von Hard- und Software zur Maximierung von Systemleistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Aktivitäten:

Vorentwicklung

  • Software-Projekt & Erstellung von Software-Dokumentation
  • Versionsverwaltung einrichten
  • Errata Sheets & Konsolidierung der Dokumentation
  • Erstellung eines Architekturplans und eines Modulentwurfs
  • Auswahl der Bibliotheken
 

Implementation

  • Low-Level:

    • Entwicklung von E/A-Wrappern und Low-Level-Treibern.
    • Bootloader-Entwicklung.
    • Ereignisverwaltung, Takt- und Zeitsteuerung.

  • Mid-Level:

    • Middleware-Entwicklung.
    • Kommunikationsstapel (Stacks).
    • Speicher- und Dateisysteme.
    • Sicherheit.
    • Überwachung und Diagnostik.

  • Application Level:

    • Entwicklung von Controllern und Beobachtern.
    • Datenverarbeitung und Algorithmen.
    • Zustandsautomat (State Machine).
 
Abschluss
  • Modultests, Integrationstests, Dokumentation, Datensatz erstellen

Aufwand, Ressourcen, Stakeholder:

  • Benötigte Ressourcen: Programmierbares Gerät (Prototyp) und IDE 
  • Aufwand: Hoher Personal- & Zeitaufwand, fehleranfälliger Prozessschritt, hohe Anforderungen an Know-How und Qualitätssicherung  
  • Stakeholder: Softwareingenieure, Elektroingenieur(e), Projektmanagement

Validierung & Kalibrierung

Ziel: Sicherstellung, dass das gesamte System alle Anforderungen und Spezifikationen erfüllt, sowie Feinjustierung der Systemkomponenten zur Gewährleistung optimaler Leistung und Messgenauigkeit.

Aktivitäten:

Systemvalidierung

Überprüfung des gesamten Systems, um sicherzustellen, dass alle Anforderungen und Spezifikationen erfüllt werden. Überprüfung der Leistung und Zuverlässigkeit des Systems, in der realen Einsatzumgebung und unter realen Betriebsbedingungen. Identifikation von Fehlern und  Abweichungen vom Wunschverhalten.

Systemkalibrierung

Anpassung und Feinjustierung der Systemkomponenten. Kalibrierung der Sensoren, Aktoren, Filter und Regler zur Sicherstellung der Messgenauigkeit und Systemperformance.

Aufwand, Ressourcen, Stakeholder:

  • Benötigte Ressourcen: Werkzeuge für die Validierung und Kalibrierung 
  • Aufwand: Hoher Personal- & Zeitaufwand  
  • Stakeholder: Softwareingenieure, Elektroingenieur(e)

Go-To-Market

Ziel: Das entwickelte System auf dem Markt anbieten.

Aktivitäten:

Vorbereitung

  • Zertifizierung und Konformitätserklärung: Sicherstellung, dass das Produkt alle erforderlichen Zertifizierungen und Konformitätserklärungen erfüllt.
  • Dokumentations- und Kennzeichnungspflichten: Erstellung und Verwaltung aller notwendigen Dokumentationen, Sicherstellung der korrekten Produktkennzeichnung gemäß gesetzlichen Anforderungen.
  • Erweiterte Produktverantwortung: Einhaltung der Vorschriften zur erweiterten Produktverantwortung, einschließlich Mitgliedschaft bei WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive).

 

Produktion

  • Strategische Lieferantenauswahl: Auswahl geeigneter Lieferanten für Bauteile und Leiterplattenherstellung.
  • Elektronikfertigungsdienstleister (EMS): Integration und Bestückung aller Komponenten durch EMS-Dienstleister.
  • Durchführung von Abnahme- und Testkonzepten.
  • Finale Assembly: Endmontage aller Module und Systeme.
  • Lifecycle-Management/Obsoleszenzmanagement: Verwaltung des Produktlebenszyklus und proaktive Maßnahmen zur Handhabung von Bauteilobsoleszenz.

Handel

  • Lagerverwaltung: Verwaltung der Lagerbestände unter Berücksichtigung des Verfallsdatums der Hardware-Komponenten, Effizientes Bestandsmanagement zur Minimierung von Lagerkosten und Vermeidung von Überproduktion.
  • Hinweispflichten im Handel: Einhaltung der gesetzlichen Hinweispflichten beim Vertrieb der Produkte, Bereitstellung aller notwendigen Informationen für Endkunden und Handelspartner.
  1.  

Aufwand, Ressourcen, Stakeholder:

  • Benötigte Ressourcen: 
  • Aufwand: Personal- & Zeitaufwand, Zertifizierungskosten, Produktionskosten, Lagerkosten, Strafkosten  
  • Stakeholder: Produktion, Einkauf, Projektmanagement, Produktmanagement

In-Life Entwicklung

Ziel: Sicherstellung der kontinuierlichen Unterstützung und Weiterentwicklung des Produkts während seines Lebenszyklus.

Aktivitäten:

Serienbetreuung

  • Kontinuierliche Überwachung: Überwachung der Produktleistung und Zuverlässigkeit im Feld.
  • Kundensupport: Bereitstellung von technischem Support und Wartung für Kunden.
  • Fehleranalyse und Korrekturen: Untersuchung und Behebung von Problemen, die im laufenden Betrieb auftreten.
  • Regelmäßige Updates: Bereitstellung von Firmware- und Software-Updates zur Verbesserung der Funktionalität und Sicherheit.
  • Bugfixes und Feature-Enhancements: Behebung von Fehlern und Einführung neuer Funktionen basierend auf Nutzerfeedback und Marktanforderungen.

Obsoleszenzmanagement

  • Bauteile-Überwachung: Überwachung der Verfügbarkeit von Bauteilen und Komponenten.
  • Proaktive Maßnahmen: Planung und Implementierung von Maßnahmen zur Handhabung der Bauteilobsoleszenz, um die langfristige Verfügbarkeit des Produkts zu gewährleisten.
  • Ersatzteilstrategie: Entwicklung einer Strategie für die Bereitstellung von Ersatzteilen.

Design Refresh

  • Aktualisierung des Designs: Regelmäßige Überprüfung und Aktualisierung des Produktdesigns, um neue Technologien und Komponenten zu integrieren.
  • Leistungsverbesserungen: Implementierung von Verbesserungen basierend auf Kundenfeedback und technologischen Fortschritten.
  • Kostenoptimierung: Überprüfung und Optimierung der Produktionskosten durch Designänderungen und Materialanpassungen.

Aufwand, Ressourcen, Stakeholder:

  • Benötigte Ressourcen: Alle Ressourcen der vorangegangenen Entwicklung
  • Aufwand: Personal- & Zeitaufwand, Know-How  
  • Stakeholder: Elektroingenieur(e), Projektmanagement, Produktmanagement
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