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降成本设计失误案例:元器件选型与可制造性设计

做硬件,堆经验。本文分享一个降成本设计失误的案例。

公司是一家消费类电子产品的设计公司,非常重视产品的成本控制。

“成本是设计出来的”,这个口号在公司内部深入人心。

降成本其实也承担了一定的风险,比如设计出来的品质和性能会不会低于预期?这需要一个微妙的平衡。

设计不慎,还可能导致其他地方的成本上升。

下面说说这个案例。

项目组设计一款产品,电路原理图在过部门的原理图评审时,评审委员发现其中用到一款贴片晶振,价格较高:

于是提出改为在其他项目上用过的一款插件晶振:

总的价格好像是了便宜几毛钱,具体不大记得。

但是插件晶振的高度较高,已经超出主板的限高。为了解决过高的问题,想到一个办法:在PCB挖槽,将插件晶振卧倒放入槽内。

这是最终焊接好的样子:

背面:

通过这种方式,充分利用了PCB板的厚度,解决了插件晶振超出限高的问题。

设计这个方案时也有考虑由此带来的一些问题,都是DFM(Design for Manufacturing)可制造性设计方面的问题:

1、原来主板是SMT全贴片工艺,使用这个插件晶振,增加了手工焊接的工艺,也就增加了生产工序,生产效率略微降低。

2、增加人工焊接工序,导致加工费增加。

种种问题的考虑,最终还是回到经济效益的角度。经过评估,认为节省的钱比新增的费用多,所以采用该方案!

然而,后来进入生产环节,发现产生的问题比预想的多。

插件晶振焊接的位置附近有贴片电阻电容,离得比较近:

工厂工人手工焊接时,烙铁头容易碰到这些电阻电容,导致连锡或者掉件。

尤其这家工厂熟练的焊工本就不多,当时又正直生产旺季,熟练焊工不够用。临时调来的焊工焊接水平比较差,焊接的效果参差不齐。

结果是DFM方面的问题比预期更糟:生产效率远低于预期;插件晶振处的可靠性降低,需要加强质检;大量的不良板卡需要维修。

搞得硬件工程师需要扎在产线上处理各种问题,没少受罪。

没错,那位倒霉的硬件工程师就是我。

这次掉坑里,除了元器件选型上的决策取舍,也有工厂生产制造能力的因素。

案例里踩的坑,希望能给你一些参考。

如果是你,你会采用案例里的降成本方案吗?

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电路啊
LV.4
2
2023-03-21 15:52

有网友回复了不同的意见:

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电路啊
LV.4
3
2023-03-21 15:53

还有:

大家觉得说得有道理吗?

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雅兄
LV.5
4
2023-03-22 10:09
@电路啊
还有:[图片]大家觉得说得有道理吗?

论稳定性还是这种直插式的,电脑主板很多都是直插式的。但贴片的确实生产方便,以我的个性还是改成贴片的。虽然贵一点。

建议即便使用直插的,外壳焊接的地方放到晶振头部。直插的我知道的还有比这更小的。

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2023-03-22 10:14

降成本就是一个很蛋疼的事,搞不好很容易背锅,降成本本质上无可厚非,成本是设计出来的这句话也没错,相应的降成本无疑会增加更多的研发投入,需要完善的验证机制,没有人能够保证一版就成功,总需要不断地踩坑,如果领导层意识不到这个问题,那就有些悲哀了。

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2023-03-22 15:10

不同的公司领导考虑问题的方向不同 

1 有些公司会考虑综合成本,不仅仅是看BOM成本,人工,维修,不良等等综合成本算在内。

2另外一些公司只会看BOM成本,这类公司没有办法,目光短浅。

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电路啊
LV.4
7
2023-03-22 16:32
@雅兄
论稳定性还是这种直插式的,电脑主板很多都是直插式的。但贴片的确实生产方便,以我的个性还是改成贴片的。虽然贵一点。建议即便使用直插的,外壳焊接的地方放到晶振头部。直插的我知道的还有比这更小的。

曾参与设计一款服务器主板,32.768晶振是用的圆柱插件封装。固定方面不是焊接头部,是另外用一条金属线(插件电容剪下来的引脚)将头部压在PCB上。这条金属线相当于一个插件物料,有两个焊点。

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xinwoody
LV.3
8
2023-03-22 20:45

降低成本要综合考虑,不能全部压给研发端。

不管是新设计还是做更改,正常来说都是需要多方验证的。

简单地说,首先研发验证功能性、可靠性没问题,其次生产验证生产工艺没问题,然后维修验证拆装更换元器件是否简单方便,IE计算工时找出瓶颈优化生产,最后质保批准。

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电路啊
LV.4
9
2023-03-22 22:53
@电路啊
曾参与设计一款服务器主板,32.768晶振是用的圆柱插件封装。固定方面不是焊接头部,是另外用一条金属线(插件电容剪下来的引脚)将头部压在PCB上。这条金属线相当于一个插件物料,有两个焊点。

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JacobL
LV.4
10
2023-03-23 15:39

这不是过孔焊接好一点么?为啥要贴片焊接

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电路啊
LV.4
11
2023-03-25 11:53
@JacobL
这不是过孔焊接好一点么?为啥要贴片焊接

过孔焊接是指焊接DIP插件物料?

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pangxl
LV.2
12
2023-03-25 20:46

看图片 一面有件 一面没有件的样子。不知道有没有考虑过制作工装托盘  一次过回流焊。人工是最不可控的部分   

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2023-03-30 11:44

不想说了,不否认DFM 确实油大佬 控制的非常可以,但是也有一些脑残 只看眼前能计算的,计算不了的风险都按照最低搞。

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hereliu
LV.8
14
2023-05-07 08:07
@朝阳之星
不同的公司领导考虑问题的方向不同 1有些公司会考虑综合成本,不仅仅是看BOM成本,人工,维修,不良等等综合成本算在内。2另外一些公司只会看BOM成本,这类公司没有办法,目光短浅。

对极了。很多人只看无聊成本,不管人力成本生产成本!

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2023-05-11 08:28
@电路啊
[图片]

人家这个可以通孔回流,刷锡膏机器插件,smt工序自动化完成。你的图片那种只能纯手工

硬件上产线这种我烦死了,公司不配工艺和工程,还想法那么多。

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