"...As-a-Service", czyli kooperacja i usługi w produkcji elektroniki

Na efekt finalny w postaci zaprojektowania, wytworzenia oraz wprowadzenia do sprzedaży pojedynczego urządzenia elektronicznego składa się wiele mniejszych czynności oraz usług świadczonych przez różne podmioty, połączone zazwyczaj złożoną siecią wzajemnych zależności oraz kontraktów. Usługi na rzecz produkcji elektroniki stanowią niezwykle ważną część branży – jak wspomniano, niemal każde przedsiębiorstwo korzysta z nich w jakimś stopniu. Pozwala to przede wszystkim na redukcję kosztów oraz uniknięcie wysokich nakładów niezbędnych do budowy oraz utrzymania własnej infrastruktury produkcyjnej.

Pojęcia OEM, EMS, ODM, CEM oraz różnice między nimi

Złożoność procesu produkcji elektroniki uwidacznia się już w samej sferze nazewnictwa poszczególnych typów podmiotów w nim uczestniczących. W powszechnym użyciu spotyka się anglojęzyczne określenia OEM, EMS, ODM oraz CEM, opisujące rolę oraz zakres kompetencji różnych przedsiębiorstw. Z uwagi na specyfikę branży oraz mnogość różnych możliwych rozwiązań i sposobów organizacji cyklu życia urządzenia określenia te nie są zdefiniowane bardzo precyzyjnie, przez co granice między nimi mogą wydawać się niekiedy dość płynne.

Pojęcie OEM (Original Equipment Manufacturer) odnosi się do marek i przedsiębiorstw oferujących produkt końcowy, sprzedawany pod własnym logo. Podmioty typu OEM skupiają się zazwyczaj na rozwoju produktu, wprowadzaniu innowacji oraz nowych funkcjonalności, a także częściowo lub całkowicie na procesie jego projektowania. OEM może zlecać część lub całość czynności związanych z procesem wytwarzania podmiotom zewnętrznym, nadal pozostaje jednak właścicielem praw intelektualnych produktu końcowego. Jako OEM określać można w zasadzie wszystkie podmioty sprzedające urządzenia opatrzone własnym logo – przy czym odnosić się to może do całych urządzeń, jak i poszczególnych ich części (OEM może wytwarzać np. podzespoły z branży automotive czy karty graficzne do komputerów).

Pojęciem ODM (Original Design Manufacturer) określa się zazwyczaj podmioty oferujące gotowe układy lub urządzenia, które jednak nie są sprzedawane pod własną marką. ODM jest autorem projektu układu oraz posiadaczem związanych z tym praw intelektualnych. Tego typu przedsiębiorstwa specjalizują się zazwyczaj w produkcji złożonych komponentów, wchodzących w skład bardziej złożonych urządzeń. Przykładem działalności typu ODM może być podmiot oferujący ładowarki telefoniczne oraz zasilacze komputerowe. Są to gotowe produkty, od początku do końca rozwijane oraz produkowane przez daną firmę, sprzedawane jednak jako część innego urządzenia, pod marką i logo jego producenta.

Usługi EMS (Electronic Manufacturing Service) to szerokie pojęcie opisujące w ogólności wszystkie czynności związane z kontraktową produkcją elektroniki na zlecenie innych podmiotów (np. OEM). Usługi te nie muszą ograniczać się do samego procesu produkcji, mogą również obejmować wsparcie posprzedażowe, serwis i naprawę, organizację procesu logistycznego, a także doradztwo projektowe. Przedsiębiorstwa EMS potrafią być naprawdę dużymi podmiotami, o obrotach dorównujących największym powszechnie znanym markom z branży elektronicznej. Cechą charakterystyczną podmiotów świadczących usługi EMS jest brak własności praw intelektualnych do wytwarzanych produktów.

O ile określenie EMS stosuje się zazwyczaj do podmiotów oferujących bardziej kompleksowy zakres usług, mniejsze i bardziej wyspecjalizowane przedsiębiorstwa opisuje się niekiedy terminem CEM (Contract Electronic Manufacturer) albo ECM (Electronic Contract Manufacturer). Dotyczy to przede wszystkim firm oferujących jeden typ usługi, np. produkcję płytek PCB czy montaż wiązek kablowych. Nie ma przy tym jednoznacznej granicy pomiędzy określeniami EMS oraz CEM, gdyż pojęcia te dotyczą w zasadzie tego samego typu działalności.

Zalety korzystania z usług EMS

Na korzystanie z outsourcingu, czyli zlecanie części prac związanych z wytwarzaniem swoich urządzeń, decydują się nie tylko małe i średnie podmioty, ale też wielcy gracze na rynku elektroniki, sprzedający w skali roku miliardy egzemplarzy produktów, jak np. Apple, Microsoft czy HP. Przyczyną tego stanu rzeczy nie jest brak środków, umiejętności czy zasobów ludzkich umożliwiających tym firmom uruchomienie własnej produkcji. We wspomnianych przedsiębiorstwach pracują tysiące inżynierów, których kapitał intelektualny oraz posiadane doświadczenie zapewne pozwoliłoby na zaprojektowanie oraz uruchomienie własnych linii produkcyjnych. Jest to jednak po prostu nieopłacalne, zaś efektywniej pod względem ekonomicznym jest skoncentrować się na rozwoju samego produktu, tworząc nowe i ulepszając jego już obecne funkcjonalności.

Przerzucenie wybranych działań na podmioty zewnętrzne wiąże się z redukcją stałych kosztów funkcjonowania przedsiębiorstwa, takich jak np. utrzymanie infrastruktury oraz zatrudnienia, zamieniając je na koszty zmienne, zależne od liczby wyprodukowanych egzemplarzy produktu. Produkcja układów oraz urządzeń elektronicznych jest w dodatku dziedziną wymagającą olbrzymich inwestycji, co ma wpływ na końcową cenę pojedynczo wyprodukowanego egzemplarza. Ten jednostkowy koszt jest zatem ściśle powiązany z wolumenem produkcji – pojedynczemu OEM będzie bardzo trudno osiągnąć na tym polu wyniki porównywalne z dużym dostawcą usług EMS, mogącym realizować zlecenia od wielu różnych klientów. Korzystanie z usług EMS jest zatem często po prostu tańsze niż uruchomienie własnej produkcji, nie wymaga również olbrzymich początkowych nakładów, liczonych w kwotach nieosiągalnych lub bardzo trudno osiągalnych dla wielu przedsiębiorstw.

Wspomniana elastyczność finansowania (bezpośrednie powiązanie kosztów z wolumenem produkcji) oraz brak konieczności ponoszenia dużych nakładów inwestycyjnych przekłada się na obniżkę poziomu ryzyka dla danego przedsiębiorstwa, szczególnie w przypadku nowych produktów, dla których trudno przewidzieć sukces rynkowy oraz potencjalną wielkość sprzedaży.

Kolejna zaleta to czas wprowadzenia produktu na rynek. Niewątpliwie korzystanie z gotowej infrastruktury wraz z doświadczonym personelem skraca czas wdrożenia produktu. Ze względu na swoje doświadczenie oraz posiadaną wiedzę ekspercką dostawcy usług EMS gwarantują zazwyczaj wysoki poziom oferowanych usług, co przekłada się pozytywnie na jakość produktu końcowego. Szeroki zakres oferty obejmuje często również rozbudowane oraz wieloetapowe mechanizmy kontroli jakości.

EMS

Korzystanie z usług EMS niewątpliwie pozwala odciążyć budżet oraz strukturę organizacyjną przedsiębiorstwa, ma jednak również pewne wady. Jedną z nich, co stało się szczególnie widoczne i odczuwalne w obecnych czasach, jest wydłużenie łańcucha dostaw oraz rozbudowa systemów logistycznych. Opierając się na podmiotach zewnętrznych poprzez redukcję kosztów stałych i jednorazowych nakładów inwestycyjnych, obniża się wprawdzie ryzyko finansowe, zwiększa się jednak prawdopodobieństwo przerwania łańcucha dostaw i zatrzymania produkcji. Problemy dostawcy usług EMS, często zlokalizowanego w odległej części globu, mogą odbić się na kondycji finansowej zleceniodawcy, w skrajnych przypadkach czasowo uniemożliwiając realizację procesu produkcyjnego.

Zakres oferowanych usług

Poszczególne przedsiębiorstwa typu EMS znacząco różnią się zakresem świadczonych usług. Duże firmy oferować mogą niekiedy kompleksowe wsparcie od etapu projektowania przez cały cykl życia urządzenia, zaś mniejsze podmioty częściej skupiać się będą na poszczególnych odcinkach tego procesu. Do najpopularniejszych rodzajów usług świadczonych w ramach współpracy EMS zaliczyć można:

• wykonanie oraz montaż płytek drukowanych,
• produkcję wiązek kablowych,
• montaż podzespołów elektromechanicznych,
• usługi projektowe (biura inżynierskie),
• produkcję elementów metodą druku 3D,
• testowanie,
• prototypowanie,
• serwis posprzedażowy.

Montaż PCB

Produkcja i montaż PCB są zapewne jednymi z kluczowych obszarów świadczenia usług EMS. Jakość tego procesu ma krytyczny wpływ na funkcjonowanie całego urządzenia oraz bezpieczeństwo jego użytkowników. Już na etapie projektowania warto konsultować się z późniejszym wykonawcą płytki, ponieważ może to pozwolić na wyeliminowanie potencjalnych błędów oraz słabych punktów projektu. Większość wykonawców oferuje możliwość wieloetapowego testowania gotowych podzespołów, zarówno za pomocą testów wizualnych, badania poprawności połączeń elektrycznych, jak i testów funkcjonalnych.

Produkcja wiązek kablowych

W bardziej rozbudowanych systemach, składających się z wielu podzespołów oraz modułów umieszczonych na osobnych płytkach drukowanych, niemal nieuniknione jest stosowanie wiązek kablowych. Ich produkcja to dość specyficzna dziedzina, którą zajmują się wyspecjalizowane podmioty – na polskim rynku bez problemu znaleźć można przynajmniej kilkadziesiąt przedsiębiorstw działających w tej branży. W przeciwieństwie do większości innych procesów technologicznych z zakresu elektroniki, produkcja wiązek kablowych nadal odbywa się w dużej części manualnie, zaś poszczególne jej elementy automatyzują się raczej powoli i w sposób dość kosztowny. Sama wiązka jest elementem elektromechanicznym, dlatego przy ocenie końcowej jakości tego produktu należy zwracać uwagę nie tylko na jego właściwości elektryczne, ale również (a może nawet przede wszystkim) na mechaniczne, takie jak wytrzymałość czy odporność na zrywanie.

Proces produkcji wiązek kablowych składa się z wielu etapów, do najczęściej występujących zaliczyć można:

• Cięcie przewodów oraz elementów izolacyjnych i osłonowych – wszystkie elementy formujące wiązkę muszą mieć rozmiar dostosowany do wymagań zawartych w projekcie. Jest to jeden z najbardziej zautomatyzowanych etapów produkcji wiązek kablowych. Niekiedy może być połączony z odizolowywaniem, czyli usuwaniem warstwy izolacyjnej na końcówkach przewodów.
  
  
• Zaciskanie styków – poprzez zaciskanie można umieszczać styki na przewodach, a także łączyć je zarówno ze sobą, jak i z wyprowadzeniami komponentów elektronicznych (jest to rozwiązanie stanowiące niekiedy alternatywę dla połączeń lutowanych).
  
  
• Lutowanie – oprócz klasycznego lutowania, w dziedzinie produkcji wiązek przewodów często stosuje się również tzw. pobielanie, czyli pokrywanie końcówek przewodów cienką warstwą cyny. Zabezpiecza to przed rozwarstwieniem żył, utlenianiem się powierzchni kabla, a także ułatwia lutowanie w kolejnych etapach procesu technologicznego.
  
  
• Nadruk/oznaczanie – poszczególne żyły wchodzące w skład wiązki mogą być oznaczone na wiele sposobów. Najprostszą metodą jest stosowanie odmiennych kolorów izolacji, niekiedy może to być jednak niewystarczające ze względów praktycznych lub estetycznych. Możliwe jest wtedy wykonanie nadruków z oznaczeniami, umieszczanych zazwyczaj na samoprzylepnej taśmie, rurce termokurczliwej lub osłonie izolacyjnej.

Montaż wiązek przewodów – obejmuje zazwyczaj również montaż złączy elektrycznych.

• Kontrola jakości obejmująca zarówno testy elektryczne (test ciągłości, test izolacji), jak i mechaniczne (test siły zrywania złączy).

Montaż elementów elektromechanicznych oraz obudowy

Usługi polegające na montażu elementów mechanicznych, elektromechanicznych czy też kompletnym montażu obudowy określane są często angielskojęzycznym zwrotem box builds. W tego typu pracach stosuje się najczęściej takie materiały jak stal, aluminium czy plastik. Usługa ta obejmować może dodatkowo testowanie produktu, pakowanie oraz przygotowanie do wysyłki, jak również wszystkie czynności związane z obudową – od jej zaprojektowania, przez wykonanie do finalnego zmontowania. W przypadku złożonych systemów i urządzeń cały proces przebiega zazwyczaj wieloetapowo – od montażu elementów elektromechanicznych, złączy, wiązek kablowych, przez połączenie poszczególnych podzespołów, aż do umieszczenia całości w obudowie końcowej i ewentualnego zapakowania, zabezpieczenia oraz przygotowania do transportu.

Biura inżynierskie

Postępujący rozwój elektroniki wymusza coraz większą specjalizację wśród osób zawodowo się nią zajmujących. Większość projektów, szczególnie tych bardziej złożonych, wymaga współpracy całych zespołów składających się z ekspertów o różnych specjalizacjach oraz doświadczeniu. Zajmując się elektroniką profesjonalną, bardzo trudno jest zachować ogólną specjalizację, zaś niemal każdy nowy projekt wymaga pogłębiania wiedzy przez wszystkich członków zespołu. W takiej sytuacji w wielu przypadkach rozsądna może się okazać decyzja o szukaniu możliwości konstrukcyjnych poza firmą, czyli zaangażowaniu eksperta lub grupy ekspertów do zajęcia się określonym zagadnieniem będącym częścią projektu.

Projektowanie to ponadto nie tylko człowiek wraz ze swoją wiedzą i doświadczeniem, ale również aparatura pomiarowa, narzędzia deweloperskie oraz specjalistyczne oprogramowanie. Zakup odpowiedniego wyposażenia może okazać się zagadnieniem bardzo kosztownym i nie do końca uzasadnionym ekonomicznie, szczególnie w przypadku rzadkich i jednorazowych potrzeb. W takich sytuacjach z pomocą przyjść mogą biura inżynierskie, oferujące kompleksowe usługi związane z projektowaniem urządzeń elektronicznych, często poszerzane o dodatkową tematykę, mogącą dotyczyć m.in. tworzenia oprogramowania, konstrukcji mechanicznej, projektu obudowy, systemów chłodzenia, właściwego poziomu ochrony elektromagnetycznej i środowiskowej, jak również wzornictwa i projektu plastycznego. Pomoc ekspertów z zewnątrz może być szczególnie przydatna w obszarach wymagających dużej wiedzy specjalistycznej, jak np. szybkie układy analogowe, przetwarzanie sygnałów cyfrowych, technika mikrofalowa, komunikacja radiowa czy zagadnienia antenowe. Próg wejścia do każdej z tych dziedzin jest bardzo wysoki, zaś czas zawsze pozostaje jednym z najcenniejszych i najbardziej deficytowych zasobów każdego zespołu projektowego.

Usługi druku 3D

Jedną z najnowszych innowacji w dziedzinie EMS jest usługa druku 3D, ciesząca się obecnie coraz większą popularnością. Technologię 3D wykorzystać można do wykonywania obudów i części produkowanych w małej liczbie egzemplarzy, dla których zastosowanie tradycyjnych metod jest zbyt kosztowne lub w ogóle niemożliwe, a także przy prototypowaniu i wizualizacji produktu. Pozwala również na odtworzenie uszkodzonych elementów w przypadku prac serwisowych wartościowych urządzeń.

Samodzielna realizacja tej czynności nie zawsze jest opłacalna z ekonomicznego punktu widzenia, przede wszystkim z powodu wymaganych dużych nakładów finansowych związanych z zakupem sprzętu, zatem często bardziej sensowne jest skorzystanie z usług firm zewnętrznych.

Testowanie

Nieodłącznym elementem każdego procesu produkcyjnego jest testowanie oraz kontrola jakości. Rezygnacja lub nieodpowiednia realizacja tego zagadnienia nie tylko nie przyniesie raczej dodatkowych oszczędności, ale w ostatecznym rozrachunku najprawdopodobniej wygeneruje jeszcze dodatkowe koszty, związanie z koniecznością prowadzenia wymian i napraw gwarancyjnych, przyczyniając się przy tym do obniżenia reputacji i prestiżu produktu oraz całej marki. Testowanie świadczone jest zazwyczaj przez dostawcę usług EMS jako czynność dodatkowa, np. po zakończeniu procesu montażu urządzenia. Zakres możliwych do wykonania testów rozciąga się od kontroli wizualnych, przez testy poprawności parametrów elektrycznych do badań funkcjonalnych, sprawdzających całość pracy urządzenia. Testowanie może ponadto (i bezwzględnie powinno) obejmować sprawdzenie oprogramowania, zarówno pod kątem jego funkcjonalności, jak i ewentualnych dziur w zakresie bezpieczeństwa. Sprawdzenie bezpieczeństwa oprogramowania może być szczególnie ważne w przypadku urządzeń planowanych do podłączenia do sieci oraz realizujących zadania o krytycznym zdarzeniu (np. urządzenia medyczne) – warto wtedy rozważyć możliwość przeprowadzenia testów penetracyjnych, mających sprawdzić odporność produktu na potencjalne ataki. Testy takie realizowane są zazwyczaj przez wyspecjalizowane podmioty zewnętrzne.

Prototypowanie

Przedsiębiorstwa oferujące w ramach modelu EMS usługi prototypowania świadczą w zasadzie kompleksową pomoc będącą kombinacją części lub wszystkich z wymienionych już wcześniejszej czynności – od etapu biura projektowego, przez montaż, programowanie oraz dobór odpowiedniej obudowy. Zleceniodawcami tego typu zadań mogą być nie tylko przedsiębiorstwa działające w branży, ale również (a może nawet przede wszystkim) podmioty niezajmujące się na co dzień elektroniką lub zajmujące się nią dodatkowo jako jednym z wielu elementów funkcjonowania firmy. Podmioty te nie zawsze posiadają odpowiednie zaplecze konstruktorskie oraz wyposażenie, pozwalające na szybką oraz skuteczną realizację planowanych projektów. Skorzystanie z usług zewnętrznego dostawcy jest dla nich zdecydowanie szybszą oraz bardziej efektywną ekonomicznie metodą niż budowa i późniejsze utrzymanie własnego zespołu konstruktorskiego.

Usługi posprzedażowe

Oferta wielu dostawców świadczeń EMS obejmuje cały cykl życia produktu, w tym również czynności i usługi posprzedażowe. Można do nich zaliczyć m.in. prowadzenie napraw serwisowych, modernizację produktu, dostarczanie i zarządzanie częściami zamiennymi, usługi magazynowe oraz wycofanie produktu z użycia (recykling). W skład oferty wchodzą również czynności analityczne, jak np. detekcja najczęstszych przyczyn błędów i uszkodzeń, a także związane z obsługą klientów – serwis telefoniczny czy usługi sprzedażowe i marketingowe.

Podsumowanie

Usługi zlecane stanowią bardzo dużą część rynku urządzeń elektronicznych – w proces produkcji niemal każdego wiele podmiotów i zleceniobiorców działających w ramach modelu EMS. Oferta tego typu podmiotów obejmuje bardzo szerokie spektrum działań, od etapu tworzenia koncepcji oraz projektu układu, przez wszystkie fazy produkcji i testowania, aż do końca cyklu życiu produktu i jego wycofania z użycia. Korzystanie z usług przedsiębiorstw EMS jest często sposobem na ograniczenie kosztów funkcjonowania firmy, a także znaczące przyspieszenie czasu realizacji projektu. Rozwiązanie to nie jest domeną jedynie małych i średnich przedsiębiorstw, na szeroką skalę korzystają z niego również branżowi giganci działający na rynku globalnym i sprzedający rocznie miliardy egzemplarzy swoich produktów.

Damian Tomaszewski