【51CTO.com快譯】物聯網設備數量日益增加，這為物聯網硬件開發提供了更多的機會。當然，要像四大巨頭——亞馬遜、谷歌、三星、蘋果那樣，搶占自己的有利市場，面臨巨大的挑戰。所以，只有做好充足的準備，才能真正將想法轉化為可行產品。

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我將硬件開發過程分解為幾個階段，并確保每個階段都順利通過。下面，我以智能揚聲器等設備為例，舉例說明。

智能揚聲器/智能屏幕通常都要經過這些硬件開發階段：

1. 硬件產品開發的可行性研究

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

在定義了產品的核心功能和副特性之后，編寫一個技術規范列表。在早期階段查閱當地/國際相關法規，有助于歸避后期不必要的麻煩。例如一個面向兒童的人工智能應用程序的生產延遲了一年，因為他們不得不從頭開始設計解決方案，以滿足兒童在線隱私保護法的要求。

為了評估技術的可行性，開發人員通常從競品分析開始。可以買一些市場上主流的產品，或者在網上了解它們的情況。當你花點時間研究，就會得到主要組件和供應商的數據表。這種通過COGS(銷貨成本)來評估設備也是一種較為直觀的評估方法。COGS基本上把設備出售前所花費的所有成本計算在內:制造、運輸、進出口稅等。

構建MVPr

MVPr(最小可行原型)是你對產品理念的第一個實現。開發人員可能要花幾天時間來創建第一個具有基本功能的原型。其目的是確認這個想法是有效的。不像MVP(最小可行產品)需要收集其他用戶的見解，它主要是為了內部評估。

要為智能揚聲器創建MVPr，可以使用商用模塊或HDKs(硬件開發工具包)。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大大簡化了開發過程。同時，開發人員可以使用與之配套的SDK(軟件開發工具包)、測試固件和樣例應用程序。

選擇HDK時，應考慮：

• 目標操作系統
• 目標語音助手：亞馬遜、天貓精靈、圖靈、京東、科大訊飛等。
• 設備規格：處理器頻率、架構、麥克風數量等。

HDK包含不同數量的麥克風，有不同的價格類別。

市場調研

如果一家初創公司為其顛覆性的聯網設備吸引了數百萬美元的投資，那么它的產品市場可能就不適合了。市場經理為推廣產品投入了大量資金，一旦你后期放慢了推廣的活動，銷售就會下滑，因為客戶并沒有理解你的產品及其價值。

市場調查可以幫助你從用戶的角度來了解產品。

• 你應該了解你的客戶是誰，他們的社會特征。在產品開發期間，開發人員在設計原型和用戶體驗時就考慮到這些用戶角色。
• 產品提供了什么價值?它解決了什么問題?這個問題對你的客戶來說有多嚴重要?
• 該產品的獨特之處是什么?哪些特性對客戶來說是至關重要的?

競品分析也很重要。

除了品牌定位、定價政策、市場份額等戰略參數外，還應該查閱頂級競爭產品的技術規格。

接下來，當這些想法變成產品時，會發生什么呢?

2. 硬件開發專利

硬件初創公司應該把外觀設計專利和實用新型專利放在首位。

實用性和美學是每個消費設備的寶貴資產。外觀設計專利旨在合法保護產品的獨特視覺特征。而實用新型專利目的是保護你的工程的新穎性。

專利價格昂貴，可能高達2萬美元。如果你不能提交完整的專利申請，“臨時專利”可能是你最好的選擇。在提交完整的申請之前，此申請允許您保留作者身份一年。它的價格通常在200-500美元左右。

申請人可以通過USPTO (USA)或歐洲專利局網站核實其專利研究是否獨特或符合專利申請資格。除此之外，還可以了解市場概況并跟蹤當前的技術解決方案。

不要忘記與你的供應商和制造商簽訂保密協議。特別地，注明哪些是制造商生產需要，限制它們僅用于您的項目。

3. 面向消費設備的設計語言開發

設計語言是硬件開發的重要組成部分。

根據我們的經驗，許多初創公司都急于開始原型制作、pcb布線、外殼設計和采購工廠。事實上，為了創造一個真正高質量和獨特的產品，我們建議你耐心一點。先花點時間開發一種設計語言。

你為什么需要一種設計語言?

首先，創造一個獨特的、可識別的設計語言，使你的產品有別于市場上的競爭對手。

其次，將設備的外觀與公司的品牌相結合是非常重要的，而設備的設計語言也要與此風格統一。您的產品應該與界面、移動應用程序和其他組件保持一致。

最后，您應該列出構成整個設備系列的工業設計原則。

4. 消費類電子產品的設計

在每個階段，硬件開發流程被劃分為幾個緊密相連的并行流。下面我們詳細的討論各個階段的設計開發。

草圖、渲染、ID(工業設計)

工業設計從畫產品草圖開始。草圖定義了設備的一般線條和形狀。然后設計師根據草圖進行進一步的建模和渲染。

通常，在概念建模階段，我們會計算出2 - 4個產品ID。它們通常是用3D打印機打印出來的，有時也用機床切割出來。根據模型的不同需求，有時三維模型是按1:1比例制作的，有時則不然。

在測試了模型的人體工程學之后，團隊選擇其中一個最優的設計進入下一個環節。

ID不僅包含硬件產品所有外部元素的設計，還包含所有內部組件的布局。例如，在智能揚聲器中，不僅包括揚聲器、麥克風矩陣，可能還有顯示器或電池——所有影響設備大小和形狀的東西。

在ID階段，這個概念經歷了很多變化。如圖，我們提供了YotaPhone設計演變的圖片，這是第一款雙屏幕的電子墨水顯示智能手機。

對于這款設備，產品團隊進行了30多次的工業設計迭代，最終將所有必要的組件放入設備中。

機械結構設計

完成工業設計流程的最后一個階段是MD(機械結構設計)。這個階段在生產的同時進行開發。

MD是ID的一個更詳細的版本。機械工程師在這個階段創建了一個3D模型來制作模具。這個過程稱為DFM(可制造性設計)。DFM的結果是創建一個參數化的產品3D模型，為生產做好準備。

DFM過程有很多階段，從第一個CNC原型的創建到最后的模具迭代。

零件制造方法

制造零部件有三個主要過程：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程。塑料成型后，這些部件就會被移除。制造一個工業模具需要30到50天。最重要的是，它很貴，但是制造出來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。

硬模具在鑄造過程中可以實現零件的高尺寸精度。你可以使用任何類型的塑料，因為這種模具可以承受高溫。值得一提的是，這是制造消費設備最流行的方法。

建議一開始不要付模具的全部費用。通常的做法是在訂購模具時預付30 - 50%的預付款。然后在完成并仔細核對所有細節后支付余額。

最好直接和模具廠簽訂合同，而不是通過工廠進行批量生產。通過這種方式，您將保留模具的所有權。即使將來需要更換工廠，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。一般來說，切割是用于小的或非常復雜的零件，不適合上述生產方法的情況下使用。

PCBs：

為了使PCB布局與器件的機械設計相匹配，設計工程師和電子工程師一起協作。

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

5. 硬件開發文檔

下面是智能音箱開發的簡化圖。如圖所示，您需要同時照顧幾個子系統。正確和完整的文檔對于同步所有任務流和需求非常重要。

硬件開發需要3個主要文檔：

• 產品要求文檔——包含產品要求的文件。
• 軟件需求規范——包含軟件需求的文檔。
• 外觀和表面處理等說明——材料、顏色和涂層的列表。

PRD：

PRD(產品要求文檔)描述了該設備的所有技術特性、功能要求、性能指標、認證要求等。從你對產品有想法的那一刻開始，這個文檔在所有的生產階段不斷演進，包括對需求的所有添加和變更等。

為什么PRD如此重要?

它使參與開發的工程師、設計師、產品專家和業務合作伙伴團隊同步。

同時也是PRD生產合同的附件。客戶根據該文件接收第一批產品。

以下是PRD各部分的說明：

CMF：

CMF(顏色，材料，工藝)可以是一個獨立的文件，也可以包含在PRD中。它描述了該設備的外觀和所有細節參數:對顏色、材料、性能和涂層的要求。

它還包括QAC(質量驗收標準)。例如對顏色、輕微的表面缺陷、劃痕等的驗收說明。生產中的質量控制和驗收成品時都要符合這些要求。

除了規定了每種表面的最大允許缺陷數外，該文件還明確規定了驗收流程(照明程度、被檢查設備到觀察者的距離等)，并描述了缺陷的類型。

上述內容就是硬件設備的整個開發過程，希望對您有所幫助。

原文標題：IoT Hardware Product Development: How-To，作者：Vera Kozyr

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