【51CTO.com快譯】物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量日益增加，這為物聯(lián)網(wǎng)硬件開(kāi)發(fā)提供了更多的機(jī)會(huì)。當(dāng)然，要像四大巨頭——亞馬遜、谷歌、三星、蘋(píng)果那樣，搶占自己的有利市場(chǎng)，面臨巨大的挑戰(zhàn)。所以，只有做好充足的準(zhǔn)備，才能真正將想法轉(zhuǎn)化為可行產(chǎn)品。

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我將硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程分解為幾個(gè)階段，并確保每個(gè)階段都順利通過(guò)。下面，我以智能揚(yáng)聲器等設(shè)備為例，舉例說(shuō)明。

智能揚(yáng)聲器/智能屏幕通常都要經(jīng)過(guò)這些硬件開(kāi)發(fā)階段：

1. 硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的可行性研究

硬件是資本密集型產(chǎn)業(yè)。不管你最初的想法有多好，你都需要證明它是可行的。首先，你需要檢查這個(gè)概念在技術(shù)上是否可行，是否有良好的潛在市場(chǎng)需求。

在定義了產(chǎn)品的核心功能和副特性之后，編寫(xiě)一個(gè)技術(shù)規(guī)范列表。在早期階段查閱當(dāng)?shù)?國(guó)際相關(guān)法規(guī)，有助于歸避后期不必要的麻煩。例如一個(gè)面向兒童的人工智能應(yīng)用程序的生產(chǎn)延遲了一年，因?yàn)樗麄儾坏貌粡念^開(kāi)始設(shè)計(jì)解決方案，以滿(mǎn)足兒童在線(xiàn)隱私保護(hù)法的要求。

為了評(píng)估技術(shù)的可行性，開(kāi)發(fā)人員通常從競(jìng)品分析開(kāi)始?？梢再I(mǎi)一些市場(chǎng)上主流的產(chǎn)品，或者在網(wǎng)上了解它們的情況。當(dāng)你花點(diǎn)時(shí)間研究，就會(huì)得到主要組件和供應(yīng)商的數(shù)據(jù)表。這種通過(guò)COGS(銷(xiāo)貨成本)來(lái)評(píng)估設(shè)備也是一種較為直觀(guān)的評(píng)估方法。COGS基本上把設(shè)備出售前所花費(fèi)的所有成本計(jì)算在內(nèi):制造、運(yùn)輸、進(jìn)出口稅等。

構(gòu)建MVPr

MVPr(最小可行原型)是你對(duì)產(chǎn)品理念的第一個(gè)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)發(fā)人員可能要花幾天時(shí)間來(lái)創(chuàng)建第一個(gè)具有基本功能的原型。其目的是確認(rèn)這個(gè)想法是有效的。不像MVP(最小可行產(chǎn)品)需要收集其他用戶(hù)的見(jiàn)解，它主要是為了內(nèi)部評(píng)估。

要為智能揚(yáng)聲器創(chuàng)建MVPr，可以使用商用模塊或HDKs(硬件開(kāi)發(fā)工具包)。如今，谷歌、亞馬遜、高通等科技巨頭以及一些小公司都提供HDKs。HDKs大大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程。同時(shí)，開(kāi)發(fā)人員可以使用與之配套的SDK(軟件開(kāi)發(fā)工具包)、測(cè)試固件和樣例應(yīng)用程序。

選擇HDK時(shí)，應(yīng)考慮：

• 目標(biāo)操作系統(tǒng)
• 目標(biāo)語(yǔ)音助手：亞馬遜、天貓精靈、圖靈、京東、科大訊飛等。
• 設(shè)備規(guī)格：處理器頻率、架構(gòu)、麥克風(fēng)數(shù)量等。

HDK包含不同數(shù)量的麥克風(fēng)，有不同的價(jià)格類(lèi)別。

市場(chǎng)調(diào)研

如果一家初創(chuàng)公司為其顛覆性的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備吸引了數(shù)百萬(wàn)美元的投資，那么它的產(chǎn)品市場(chǎng)可能就不適合了。市場(chǎng)經(jīng)理為推廣產(chǎn)品投入了大量資金，一旦你后期放慢了推廣的活動(dòng)，銷(xiāo)售就會(huì)下滑，因?yàn)榭蛻?hù)并沒(méi)有理解你的產(chǎn)品及其價(jià)值。

市場(chǎng)調(diào)查可以幫助你從用戶(hù)的角度來(lái)了解產(chǎn)品。

• 你應(yīng)該了解你的客戶(hù)是誰(shuí)，他們的社會(huì)特征。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期間，開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)原型和用戶(hù)體驗(yàn)時(shí)就考慮到這些用戶(hù)角色。
• 產(chǎn)品提供了什么價(jià)值?它解決了什么問(wèn)題?這個(gè)問(wèn)題對(duì)你的客戶(hù)來(lái)說(shuō)有多嚴(yán)重要?
• 該產(chǎn)品的獨(dú)特之處是什么?哪些特性對(duì)客戶(hù)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的?

競(jìng)品分析也很重要。

除了品牌定位、定價(jià)政策、市場(chǎng)份額等戰(zhàn)略參數(shù)外，還應(yīng)該查閱頂級(jí)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格。

接下來(lái)，當(dāng)這些想法變成產(chǎn)品時(shí)，會(huì)發(fā)生什么呢?

2. 硬件開(kāi)發(fā)專(zhuān)利

硬件初創(chuàng)公司應(yīng)該把外觀(guān)設(shè)計(jì)專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利放在首位。

實(shí)用性和美學(xué)是每個(gè)消費(fèi)設(shè)備的寶貴資產(chǎn)。外觀(guān)設(shè)計(jì)專(zhuān)利旨在合法保護(hù)產(chǎn)品的獨(dú)特視覺(jué)特征。而實(shí)用新型專(zhuān)利目的是保護(hù)你的工程的新穎性。

專(zhuān)利價(jià)格昂貴，可能高達(dá)2萬(wàn)美元。如果你不能提交完整的專(zhuān)利申請(qǐng)，“臨時(shí)專(zhuān)利”可能是你最好的選擇。在提交完整的申請(qǐng)之前，此申請(qǐng)?jiān)试S您保留作者身份一年。它的價(jià)格通常在200-500美元左右。

申請(qǐng)人可以通過(guò)USPTO (USA)或歐洲專(zhuān)利局網(wǎng)站核實(shí)其專(zhuān)利研究是否獨(dú)特或符合專(zhuān)利申請(qǐng)資格。除此之外，還可以了解市場(chǎng)概況并跟蹤當(dāng)前的技術(shù)解決方案。

不要忘記與你的供應(yīng)商和制造商簽訂保密協(xié)議。特別地，注明哪些是制造商生產(chǎn)需要，限制它們僅用于您的項(xiàng)目。

3. 面向消費(fèi)設(shè)備的設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)

設(shè)計(jì)語(yǔ)言是硬件開(kāi)發(fā)的重要組成部分。

根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，許多初創(chuàng)公司都急于開(kāi)始原型制作、pcb布線(xiàn)、外殼設(shè)計(jì)和采購(gòu)工廠(chǎng)。事實(shí)上，為了創(chuàng)造一個(gè)真正高質(zhì)量和獨(dú)特的產(chǎn)品，我們建議你耐心一點(diǎn)。先花點(diǎn)時(shí)間開(kāi)發(fā)一種設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

你為什么需要一種設(shè)計(jì)語(yǔ)言?

首先，創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)特的、可識(shí)別的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，使你的產(chǎn)品有別于市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

其次，將設(shè)備的外觀(guān)與公司的品牌相結(jié)合是非常重要的，而設(shè)備的設(shè)計(jì)語(yǔ)言也要與此風(fēng)格統(tǒng)一。您的產(chǎn)品應(yīng)該與界面、移動(dòng)應(yīng)用程序和其他組件保持一致。

最后，您應(yīng)該列出構(gòu)成整個(gè)設(shè)備系列的工業(yè)設(shè)計(jì)原則。

4. 消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)

在每個(gè)階段，硬件開(kāi)發(fā)流程被劃分為幾個(gè)緊密相連的并行流。下面我們?cè)敿?xì)的討論各個(gè)階段的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。

草圖、渲染、ID(工業(yè)設(shè)計(jì))

工業(yè)設(shè)計(jì)從畫(huà)產(chǎn)品草圖開(kāi)始。草圖定義了設(shè)備的一般線(xiàn)條和形狀。然后設(shè)計(jì)師根據(jù)草圖進(jìn)行進(jìn)一步的建模和渲染。

通常，在概念建模階段，我們會(huì)計(jì)算出2 - 4個(gè)產(chǎn)品ID。它們通常是用3D打印機(jī)打印出來(lái)的，有時(shí)也用機(jī)床切割出來(lái)。根據(jù)模型的不同需求，有時(shí)三維模型是按1:1比例制作的，有時(shí)則不然。

在測(cè)試了模型的人體工程學(xué)之后，團(tuán)隊(duì)選擇其中一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。

ID不僅包含硬件產(chǎn)品所有外部元素的設(shè)計(jì)，還包含所有內(nèi)部組件的布局。例如，在智能揚(yáng)聲器中，不僅包括揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)矩陣，可能還有顯示器或電池——所有影響設(shè)備大小和形狀的東西。

在ID階段，這個(gè)概念經(jīng)歷了很多變化。如圖，我們提供了YotaPhone設(shè)計(jì)演變的圖片，這是第一款雙屏幕的電子墨水顯示智能手機(jī)。

對(duì)于這款設(shè)備，產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了30多次的工業(yè)設(shè)計(jì)迭代，最終將所有必要的組件放入設(shè)備中。

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

完成工業(yè)設(shè)計(jì)流程的最后一個(gè)階段是MD(機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))。這個(gè)階段在生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

MD是ID的一個(gè)更詳細(xì)的版本。機(jī)械工程師在這個(gè)階段創(chuàng)建了一個(gè)3D模型來(lái)制作模具。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為DFM(可制造性設(shè)計(jì))。DFM的結(jié)果是創(chuàng)建一個(gè)參數(shù)化的產(chǎn)品3D模型，為生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。

DFM過(guò)程有很多階段，從第一個(gè)CNC原型的創(chuàng)建到最后的模具迭代。

零件制造方法

制造零部件有三個(gè)主要過(guò)程：沖壓、鑄造(使用模具或工具)和切割。

• 沖壓：沖壓是一種低成本的方法，將金屬薄板在壓力作用下變成不同的形狀。
• 鑄造：鑄造是將熔融的塑料在高壓下注入大型模具的過(guò)程。塑料成型后，這些部件就會(huì)被移除。制造一個(gè)工業(yè)模具需要30到50天。最重要的是，它很貴，但是制造出來(lái)的零件單位成本也很低。

模具是什么樣的?

有軟模具和硬模具。

硅酮或軟金屬，如鋁，是軟模具的主要材料。你可以用它們來(lái)做少量的零件，鋁模的使用壽命從幾百套到1000套不等。

硬模具在鑄造過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)零件的高尺寸精度。你可以使用任何類(lèi)型的塑料，因?yàn)檫@種模具可以承受高溫。值得一提的是，這是制造消費(fèi)設(shè)備最流行的方法。

建議一開(kāi)始不要付模具的全部費(fèi)用。通常的做法是在訂購(gòu)模具時(shí)預(yù)付30 - 50%的預(yù)付款。然后在完成并仔細(xì)核對(duì)所有細(xì)節(jié)后支付余額。

最好直接和模具廠(chǎng)簽訂合同，而不是通過(guò)工廠(chǎng)進(jìn)行批量生產(chǎn)。通過(guò)這種方式，您將保留模具的所有權(quán)。即使將來(lái)需要更換工廠(chǎng)，也不需要更改模具制造商。

• 切割：雖然切割(CNC)不需要在模具上投資，但是零件的成本非常高。一般來(lái)說(shuō)，切割是用于小的或非常復(fù)雜的零件，不適合上述生產(chǎn)方法的情況下使用。

PCBs：

為了使PCB布局與器件的機(jī)械設(shè)計(jì)相匹配，設(shè)計(jì)工程師和電子工程師一起協(xié)作。

下面你可以看到電路板的一組演變。通常，第一個(gè)原型是利用開(kāi)發(fā)工具包來(lái)組裝的。因此，這種帶有額外線(xiàn)路的演示板將不符合您所需要的尺寸。根據(jù)MD的要求，電氣工程師根據(jù)外殼的尺寸和內(nèi)部元件(如連接器和led)的位置調(diào)整電路板的大小。這可能需要多次迭代。

5. 硬件開(kāi)發(fā)文檔

下面是智能音箱開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)化圖。如圖所示，您需要同時(shí)照顧幾個(gè)子系統(tǒng)。正確和完整的文檔對(duì)于同步所有任務(wù)流和需求非常重要。

硬件開(kāi)發(fā)需要3個(gè)主要文檔：

• 產(chǎn)品要求文檔——包含產(chǎn)品要求的文件。
• 軟件需求規(guī)范——包含軟件需求的文檔。
• 外觀(guān)和表面處理等說(shuō)明——材料、顏色和涂層的列表。

PRD：

PRD(產(chǎn)品要求文檔)描述了該設(shè)備的所有技術(shù)特性、功能要求、性能指標(biāo)、認(rèn)證要求等。從你對(duì)產(chǎn)品有想法的那一刻開(kāi)始，這個(gè)文檔在所有的生產(chǎn)階段不斷演進(jìn)，包括對(duì)需求的所有添加和變更等。

為什么PRD如此重要?

它使參與開(kāi)發(fā)的工程師、設(shè)計(jì)師、產(chǎn)品專(zhuān)家和業(yè)務(wù)合作伙伴團(tuán)隊(duì)同步。

同時(shí)也是PRD生產(chǎn)合同的附件?？蛻?hù)根據(jù)該文件接收第一批產(chǎn)品。

以下是PRD各部分的說(shuō)明：

CMF：

CMF(顏色，材料，工藝)可以是一個(gè)獨(dú)立的文件，也可以包含在PRD中。它描述了該設(shè)備的外觀(guān)和所有細(xì)節(jié)參數(shù):對(duì)顏色、材料、性能和涂層的要求。

它還包括QAC(質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn))。例如對(duì)顏色、輕微的表面缺陷、劃痕等的驗(yàn)收說(shuō)明。生產(chǎn)中的質(zhì)量控制和驗(yàn)收成品時(shí)都要符合這些要求。

除了規(guī)定了每種表面的最大允許缺陷數(shù)外，該文件還明確規(guī)定了驗(yàn)收流程(照明程度、被檢查設(shè)備到觀(guān)察者的距離等)，并描述了缺陷的類(lèi)型。

上述內(nèi)容就是硬件設(shè)備的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，希望對(duì)您有所幫助。

原文標(biāo)題：IoT Hardware Product Development: How-To，作者：Vera Kozyr

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