Projektowanie wariantowe

Zgodnie z badaniem ankietowym przeprowadzonym przez Avnet Insights, w którym udział wzięło ponad 500 inżynierów zajmujących się projektowaniem elektroniki z całego świata, 64% pytanych przyznało, że ich firmy projektują obecnie bardziej na bazie bieżącej dostępności komponentów niż na tym, co w danym układzie i zastosowaniu byłoby optymalne.

Rok temu, gdy potrzebny chip nie był dostępny, inżynierowie przede wszystkim poszukiwali zamienników zgodnych pinowo, a więc takich, których można użyć bez zmiany mozaiki PCB. Potem zadowalali się podzespołami o takiej samej funkcjonalności, ale już w innej obudowie. W tym przypadku wystarczyło dodanie do projektu obwodu dodatkowego footprintu.

Szybko takie przeprojektowywanie płytek stało się codziennością, a w kolejnych zamówieniach i wersjach produktu standardem stało się zapewnienie możliwości montażu elementów nawet w kilku obudowach. Jednak dzisiaj przy ograniczonej podaży nawet takie działania okazują się niewystarczające, poza tym dla części elementów nie ma bezpośrednich zamienników, np. dla mikrokontrolerów, sensorów, układów specyficznych dla aplikacji i wielu innych rodzajów. W tym przypadku możliwość skorzystania z zamiennika, nawet jedynie funkcjonalnego, jest bardzo ograniczona.

Mimo tego ograniczenia, zakres wymaganych zmian w pierwotnym projekcie stale się poszerza i obecnie akceptowane są też takie części, które różnią się parametrami i funkcjonalnością, wymagają dokonania zmiany w oprogramowaniu, a nawet wymuszają ponowne przeprowadzenie badań i walidacji projektu oraz jego certyfikacji. Niektórzy producenci zostają zmuszeni do jeszcze dalej idącej zmiany procesu projektowania, która sprowadza się do tego, że najpierw mozolnie zdobywają komplet podzespołów, z których da się wykonać projekt, a potem, gdy wiadomo już, co jest do dyspozycji, szybko projektują pod taki zestaw płytkę. Oznacza to, że każda nowa seria urządzeń może być kompletnie inną platformą sprzętową i bazować na innej wersji oprogramowania.

Projekt tego typu angażuje mnóstwo czasu i powoduje niestety, że inżynierom zabraknie go na inne działania, np. rozwój. Niezbędne testy, zatwierdzenia i certyfikacje oznaczają niestety też koszty oraz pogorszenie jakości. Nie da się, pracując w pośpiechu, nie popełnić jakichś błędów układowych, a modyfikując oprogramowanie, nie narobić w nim bugów. Czyli w efekcie produkt będzie droższy z uwagi na większe ceny elementów i dodatkowy nakład pracy oraz zapewne będzie też mniej funkcjonalny. Jeszcze gorzej będzie, gdy zdobyte podzespoły okażą się niepełnowartościowe, bo wówczas zrobiony wielkim wysiłkiem pod te elementy projekt może wręcz wylądować w koszu.

W takich okolicznościach, które mamy na rynku, projektuje się zupełnie inaczej niż wcześniej. Raczej sięga się po złożone moduły niż pojedyncze komponenty i dodatkowo wybiera te, które można łatwo zastąpić innymi. W działaniach dominuje elastyczne podejście, bo wszyscy są świadomi, że tworzenie nowej PCB dla każdej serii to szaleństwo, więc każda propozycja pozwalająca oszczędzić chociaż część układu w niezmienionej formie urasta do rangi reguły projektowej.

Dokuczliwość problemów z niedostępnością komponentów, czasy oczekiwania osiągające w skrajnych przypadkach wartości trzycyfrowe mogą zostać zapamiętane na zawsze i trwale zmienić projektowanie na wariantowe. O tym się już mówi, że nawet jeśli skończy się pandemia, wojna i czas nieefektywnej alokacji, projekty będą wyłącznie wariantowe – takie podejście określa się jako „Design A/B” i mam nadzieję, że skończy się na tych dwóch literach.

Robert Magdziak