物联网硬件产品设计开发流程

时间:2023-07-31 浏览:415

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    联网设备的数量与日俱增,物联网IoT的应用无处不在,为硬件产品设计提供了更多机会。避开与传统巨头的直接竞争,在次一级消费产品可以找到切入点,我们需要把创意想法转化为切实可行的产品设计方案。

    硬件工业设计开发过程分为几个重要阶段,需要确保每个阶段一环扣一环推进。为了方便说明,我们以智能音箱的产品设计开发流程作为例子智能音箱通常会经历以下硬件开发阶段:1.硬件产品设计开发的可行性研究2.外观设计及其他技术专利筛查;3.构筑目标产品设计语言4.工业设计结构工程5.制作硬件工业设计开发文档

    这就是一个完整的硬件产品设计项目所需要经历的步骤,产品公司或团队结合自身实际情况组织项目,对于自身不具备的能力需要寻求与外部团队合作,共同完成目标。


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    硬件产品设计开发是一个资本密集型行业,无论创意想法有多好,都需要验证其商业可行性。首先,我们需要验证创意概念在技术上是否可行,是否具有良好的潜在市场需求。

    在定义产品的核心功能和附加属性后,编写一份技术规格列表。在早期阶段应该查阅目标市场的法律法规,这样有助 于避免法务风险。例如儿童手表的产品设计开发,在项目初期就需要认真了解儿童保护及权益相关法律要求

    产品设计项目初期,为了评估技术可行性,首先研发团队和工业设计师通常会评估市场现有竞品,对比竞品外观设计的优劣以及功能效用。可以购买几种时下流行的产品并自行拆卸,或者在线查看拆解视频,编制一个主要零部件及其供应商的表格。此外,通过CoGS(Cost of Goods Sold商品售成本)来评估热门产品的成本非常关键CoGS是指产品放上销售货架之前花费的所有成本,它包括工业设计及研发、生产制造、物流运输、进出口税等


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    MVPr(minimum viable prototype即最低可行原型)是产品设计和创意的基础。开发团队和工业设计师可能会花几天时间创建第一个具有基本功能的原型。这样做的主要目的是确认创意想法是有效,为项目的工业设计环节提供一些确定性。与MVP(minimum viable product即最低可行产品)不同 MVPr主要用于内部评估,为产品设计工作的开展提供基础依据,它不需要收集用户意见。

    为智能音箱创建MVPr,我们可以使用商用模块或HDK(hardware development kit硬件开发人员套件),这可以大大简化产品设计开发过程。开发人员可以访问与HDK匹配SDK(software development kit软件开发工具包)、测试固件和示例应用程序。当您选择HDK时,需要考虑目标操作系统,比如说可供选择的智能语音助手有亚马逊、天猫精灵、科大讯飞和小米等。另外处理器频率、架构、麦克风数量等也要纳入考量。


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    初创公司可能以颠覆性的产品愿景吸引到数以百万计的巨额投资,但其产品设计可能根本没有满足市场真实需求。营销部门投入大量资金来推广产品,分销渠道反应销售数据增长,但当营销活动放慢,销售却停止了,因为客户并不真正认可产品的价值。产品设计初期的市场调研可帮助工业设计师和研发团队从用户的角度看待产品创意。

    最主要的问题是产品提供什么价值?它解决了哪个问题,这个问题对客户来说有多重要?产品设计具有什么独特优点?哪些效用用户最关注?其次应该了解目标客户是谁,他们的社会特征如何。在产品设计开发过程中,工业设计师在原型设计和用户体验时都要参考潜在用户的意见。

    SWOT分析和波特五力模型可以作为更深入的市场调研的起点。除了品牌定位、定价策略、市场份额等关键参数外,还应详细考察优秀竞争对手产品设计和技术规格。


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    设计语言是硬件产品设计的重要组成部分。根据我们的经验,许多初创公司总是急于启动原型的工业设计,事实上为了做出真正高质量和独特的产品设计,我们建议保持耐心首先花点时间确立产品设计语言。

    首先,创建一个独特、可识别的产品设计,可以将您的产品与市场上的竞品区分开来。其次,将产品外观设计与公司的品牌理念相结合非常重要。产品设计语言与品牌的VIS视觉识别系统相似。您的产品外观设计风格应该与操控界面、移动应用程序和其他可视化组件保持一致。您需要制定整个产品系列的工业设计基础原则。

    那么产品设计语言都包括些什么?

  1.工业设计师从外观设计和感知的角度分析细分市场中现有产品和热门趋势。

  2创建情绪板,包括:草图、颜色、材参考图片,这些素材构成了未来产品的调性

  3.详细描述工业设计的所有主要特征、元素和原则。例如,苹果产品的圆角半径就是其相当知名的产品设计特征。


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    在产品设计开发的每个阶段,都有几个独立运作但是彼此紧密相连的并行研发流程。对于电子产品设计开发来说,一般包含工业设计、PCB电路硬件以及软件开发,涉及到产品的内部和外部功能。

    工业设计从绘制产品草图开始,这是产品设计方案的雏形,定义了产品的一般线条和整体造型。工业设计师挑选其中有潜力的草图,用于进一步的建模和渲染。通常,在概念建模阶段,我们会制作3个工业设计模型。它们通常会被3D打印或者CNC切割加工根据要求有时模型是以1:1的比例制作出整体造型,有时则需要做得尽量真实,例如装上真的显示

    在测试模型以及检验其人体工程学参数后,工业设计团队会选择其中一个产品设计方案来进一步优化。工业设计是对硬件产品所有外部元素的研究,也需要考虑所有内部元器件结构布局。例如,在智能音箱中,内部包含扬声器、麦克风PCB电路板、显示屏和电池所有元器件都会对产品设计的尺寸和形状产生影响。在工业设计阶段,产品设计方案会经历许多变化。尤其是对于消费电子产品,有时候会进行多次工业设计迭代,以保证达到既定目标


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    工业设计流程的最后阶段是结构设计MD,又称为机械设计,结构设计工业设计的详细版本。结构工程师需要确定加强筋进行模具流模拟分析,针对产品设计方案制定组装方法,研究冷却等等。他们创建一个3D模型来制作模具这个过程被称为DFM(design for manufacturing即制造设计)。DFM最终创建产品的参数化3D模型,生产做好准备。DFM也许是产品设计过程中最繁琐的工作,从创建第一个CNC原型到最后一次工装(tooling)迭代有多阶段。

    零件的加工制造有三种主要手段:冲压、铸造(使用模具或工装)和CNC切割。冲压是利用压力将金属板转换为不同形状的低成本方法。铸造是在高压下将熔融塑料或金属注入模具的过程。塑料成形后,加工的部件将被取出。工业模具的制造大概需要30到50天它相当昂贵,但是件制造的单位成本很低。相比之下,CNC切割不需要对模具进行投资,但零制造单位成本非常高。CNC切割通常用于不符合上述两种生产方法的小批量或非常复杂的零加工


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    正确和完整的交付文档可以同步所有子系统的任务流程和需求,它对于工业设计、硬件技术和软件开发非常重要。电子产品设计开发一般需要3份主要交付文档

PRD(Product Requirements Document产品要求文档)

CMF(ColorsMaterials and Finish颜色、材料和表面处理)

SRS(Software Requirements Specification软件要求规范)


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    PRD详细描述了功能要求、性能指标、认证要求技术特征和产品设计开发要求等。文档工作从提出产品设计创意的那一刻开始了,相关文件在所有阶段都会有新增和更改。

    下一个文档是CMF,它可以是独立的文档,也可以包含在PRD中。它详细描述了产品的外观设计及其所有细节参数对颜色、材料、性能和涂层作出了要求。它可能还包含QAC(quality acceptance criteria质量验收标准)或CS(cosmetic specification化验规范)。这是有关零件制造公差的信息,例如颜色色差或表面缺陷。生产质量控制和接受成品时使用的文件是基于这些要求。因为SRS不是工业设计的专业范畴,我们就不在这里班门弄斧