Frage zur langfristigen Unterstützung älterer Board-Designs

Diese Frage ergibt sich aus einer Diskussion im Chat Elektrotechnik StackExchange.
Es wird hier in der Hoffnung wiedergegeben, eine Diskussion mit langfristigem Wert zu erzeugen

Frage für jemanden mit Erfahrung mit Produktdesign über einen langen Lebenszyklus ( > 30 Jahre ):
Berücksichtigen Sie beim Design im Allgemeinen die mögliche Veralterung / Unterbrechung wichtiger Teile innerhalb des Lebenszyklus des Produkts?

Wie ist dies insbesondere geplant, wenn kein pin-kompatibles Äquivalent für einen bestimmten IC mehr hergestellt wird? Nicht jeder Halbleiterhersteller kauft lebenslange Benachrichtigungen per Paket, und einige Hersteller falten sich einfach zusammen und verschwinden.

Hier geht es um ein Produkt, für das mein Kunde über 100.000 Leiterplatten im Bestand hat und über 2 Millionen Geräte in 30 Jahren im Einsatz sind . Einige der auf der Platine verwendeten Schlüsselteile existieren nicht mehr, und nahezu gleichwertige Teile sind alle SMT. Alle ICs auf den Originalplatinen sind DIP und gesockelt. Einige der fraglichen ICs sind veraltete analoge zeitkontinuierliche Signalverarbeitungsteile, der Rest ist digitale Logik und kann daher je nach Komplexität leicht durch Äquivalente, ASICs oder MCUs ersetzt werden.

Es gibt einen Reparatur-Workstream (Industrieprodukt, 20 bis 30 Jahre Garantie auf Wartungsfreundlichkeit) und einen Produktions-Workstream (Nachbestellungen, Tausende von Platinen pro Jahr).

In diesem Fall ist es zwar ein idealer Vorschlag, das Board zu wechseln, jedoch keine Option, da die Einkaufsabteilung des Endkunden eine Änderung der Basisplatine als "neues Produkt" betrachten würde, was eine Bewertung der konkurrierenden Anbieter und eine Neuverhandlung des Produkts erforderlich macht Vertrag - Dies wird einen neuen Ausschreibungsprozess auslösen und möglicherweise einen Verlust von 10x Millionen Jahresgeschäften für meinen Kunden an einen Konkurrenten verursachen.

Aktuelle Reparaturen von kundenseitigen Geräten erfolgen alle durch manuelle Nacharbeit vor Ort, das Gerät darf nicht in eine Werkstatt zurückgebracht werden. Ein Austausch der Platinen ist möglich, jedoch muss die "neue" Ersatzplatine im Layout unbedingt mit der ausgetauschten Platine identisch sein, da der Endkunde auf Änderungen keine Rücksicht nimmt.

Ein Vorschlag, der erwogen wird, jedoch noch vom Einkaufsteam des Endkunden validiert werden muss , ist der Ersatz von DIP-ICs durch kleine PCBs mit identischer Größe und Stiften, die in die DIP-Sockel auf der Hauptplatine gesteckt werden. Dies soll die Risiken und die Zeit für die Feldarbeit verringern.

Zurück zur Frage: Welche praktischen EE-Erfahrungen gibt es bei der Planung solcher Produktlebenszyklen und der damit verbundenen Herausforderungen? Tolle Ideen für das " nächste Mal " sind ebenfalls willkommen.

dip production substitution

— Anindo Ghosh
quelle

Ich weiß, wie 30 Jahre alte Elektronik aussieht, ich weiß, wie Elektronik heute aussieht. Ich habe keine Ahnung, wie die Elektronik in 30 Jahren aussehen wird. Ich würde den Typen ersetzen, der dem 30-jährigen Supportvertrag zugestimmt hat, der keine Hardware-Updates zulässt.

— Jippie

Ich mochte immer diesen Kommentar zu sparkfun : "Microchip PIC in allen Bereichen ist erstaunlich bei Lieferung. Ich hörte eine Geschichte von einem Mann, der ein Produkt auf einem sehr alten PIC16C für die Steuerung der Airline Food Carts herstellte. Das Teil war sehr alt und veraltet Um zu vermeiden, dass er teure Genehmigungen erneut durchführt, hat Microchip das alte Rezept und die Masken gezogen und ihm eine lebenslange Versorgung zur Verfügung gestellt. Jetzt überlegen Sie, was Sie wollen - aber das ist so real, wie es nur geht. Wir verwenden jetzt häufig PICs . " Mein Plan wäre es, Unternehmen mit guten Erfolgen zu finden und zu hoffen, dass sie nicht verschwinden.

— Kit Scuzz

@jippie: Huh? Das Zitat handelte davon, wie Microchip nach dem Veralten des Teils einen neuen Durchlauf des Chips durchführte, damit der Hersteller weiterhin ein altes Produkt unterstützen konnte. Ich würde sagen, wenn Sie es bis zu dem Punkt schaffen, den Anindo Ghosh erwähnt hat (Sie haben bereits Millionen von Teilen, die Unterstützung in den Händen der Kunden benötigen), und Sie haben einen Hersteller, der bereit ist, ein altes Teil für Sie zu produzieren und ein zu kaufen lebenslange Versorgung macht Sinn. Der Punkt ist: Wählen Sie einen Hersteller mit Support-Zielen, die so lang wie Ihre eigenen sind, und hoffen Sie, dass sie noch vorhanden sind, wenn Sie sie benötigen.

— Kit Scuzz

Klingt so, als hätte der Kunde ein größeres Problem: Er hat sich nicht die Mühe gemacht, die Produktlinie auf dem neuesten Stand zu halten, da die Technologie verbessert wurde. Wenn dies der Fall wäre, wäre es kein Problem, Geschäfte an Konkurrenten zu verlieren. Sie würden allein durch Abwärtskompatibilität gewinnen.

— Dave Tweed

@jippie In Bezug auf die Entlassung der Person, die einem 30-jährigen Supportvertrag zugestimmt hat - Er ist ein Held und hat eine kleine Firma, die er mit 10 Jahren gegründet hat, mit nur einem Vertrag in ein millionenschweres Unternehmen verwandelt . Er ist auch mein potentieller Kunde, also nein, ich werde ihn nicht entlassen :-)

— Anindo Ghosh

Antworten:

Ich habe an nichts gearbeitet, was eine 30-jährige Produktlebensdauer benötigte, aber ich habe an Produkten gearbeitet, die für Halbleiterfertigungsanlagen verwendet wurden und mehr als 10 Jahre Unterstützung benötigten.

Zumindest in diesen Fällen war unser Kunde zuversichtlich, dass manchmal eine leichte Neugestaltung die kostengünstigste und zuverlässigste Lösung ist.

Nicht jeder Halbleiterhersteller kauft lebenslange Benachrichtigungen per Paket

Jeder seriöse Halbleiterhersteller gibt Benachrichtigungen auf der Basis von Teilenummern heraus. Wenn es einen Hersteller gibt, der dies nicht tut, würde ich für kein Projekt von ihm kaufen, geschweige denn für Ihre strengen Support-Anforderungen.

Seriöse Hersteller benachrichtigen nicht nur, wenn ein Teil / eine Verpackung veraltet ist, sondern auch, wenn sich Änderungen am Produkt auf die Qualität auswirken können (im Sinne von ISO 9000). Zum Beispiel teilen sie mit, ob sich das Bleiende von Zinn-Blei zu mattem Zinn ändert. Sie benachrichtigen, wenn der Geräteverpackungsprozess von einer Fabrik in eine andere verlagert wird.

manche Hersteller klappen einfach zusammen und verschwinden

Dies oder natürlich kann nicht geholfen werden. Und es gibt ähnliche Risiken.

David erwähnte einen Fall, in dem ein Fabrikbrand ohne Vorankündigung zu Produktveralterungen führte. In einem anderen Fall, den ich in letzter Zeit kenne, musste ein (großes und sehr bekanntes) Halbleiterunternehmen ohne Produktionsstätten mehrere Produktlinien aus dem Verkehr ziehen, weil sein Gießereiverkäufer beschlossen hatte, eine ältere (und nicht mehr ausreichend rentable) Produktionslinie zu schließen. Zumindest in diesem Fall waren sie in der Lage, eine Vorankündigung zu machen und lebenslange Einkäufe zu ermöglichen ... aber ihre Produkte waren keine $ 0,05-Transistoren, sondern komplexe ICs mit einem Wert von $ 20 - $ 200, so dass Sie sich vorstellen können, welche Investitionen für einige lebenslange Einkäufe erforderlich sind.

Sonstige Risiken - Regulierung

Eine weitere Sache, auf die Sie achten müssen, ist der Aufschwung der Umweltvorschriften. Die europäische RoHS-Richtlinie und ähnliche Gesetze gelten möglicherweise nicht für Ihre Produkte, sie wirken sich jedoch auf Ihre Lieferkette aus. RoHS zum Beispiel zwang viele ausgereifte Produkte zur Neugestaltung und reduzierte das Verkaufsvolumen für viele ausgereifte Komponenten, was wahrscheinlich zu Veralterungen führte, da bestimmte Teile unrentabel wurden.

Neue Versionen von RoHS werden innerhalb weniger Jahre erwartet. Sie können also mit einer neuen Welle von Überholungen rechnen, wenn sich der Markt in Bezug auf die neuen Regeln einpendelt.

Sonstige Risiken - veränderte Marktlandschaft

Wenn Sie vor 30 Jahren ein Produkt entworfen und es vollständig mit Komponenten aus mehreren Quellen wie 2N2904 und 74LS04 entworfen hätten, wären Sie wahrscheinlich noch heute in der Lage, all diese Teile zu erhalten.

Der Trend der letzten Jahre geht jedoch weg von Komponenten mit mehreren Bezugsquellen. Nur sehr wenige neue Produkte werden herstellerübergreifend repliziert. Und die Teile sind ähnlich komplex wie vor 30 Jahren - hexadezimale Logikgatter, einzelne Transistoren usw. Selbst "einfache" Geräte wie lineare Leistungsregler sind jetzt so komplex, dass niemand versucht, das Design eines anderen Unternehmens zu kopieren genau.

Wenn Sie in einem Mikroprozessor oder einem programmierbaren Logikbaustein entwerfen möchten, müssen Sie lediglich eine Komponente aus einer Hand verwenden und das damit verbundene Risiko einer langfristigen Unterstützung in Kauf nehmen.

Wie meine obige Anekdote hervorhob, erhöht der Aufstieg des fablosen Halbleiterherstellers auch das Risiko, da Ihre Chiphersteller möglicherweise nicht über ihre eigenen Fertigungsressourcen verfügen.

Strategie

Für mich klingt es so, als müsse Ihr Verkaufsteam mit diesem Kunden härter werden (Ingenieure sagen das natürlich immer).

Eine Möglichkeit besteht darin, ihnen mitzuteilen, dass Sie das Problem beheben können. Um dieses Supportniveau beizubehalten, erhöht sich der Produktpreis für den Rest der Produktlebensdauer jedes Jahr um XX%. Sie können lebenslange Einkäufe für diese veralteten Produkte tätigen, müssen jedoch für die technische Bewertung der Anforderungen, die Techniker für die Verwaltung der inventarisierten Teile usw. zahlen und dafür Einnahmen aus diesen Produkten erzielen.

Eine andere Möglichkeit ist, den Neuausschreibungsprozess als Bluff zu bezeichnen - es kann nicht so viele Konkurrenten geben, die diese lebenslangen Anforderungen realistisch unterstützen könnten, und diejenigen, die einen entsprechenden Preis erzielen können. Darüber hinaus verfügt Ihr Team über Erfahrung mit dieser speziellen Anwendung und den detaillierten Anforderungen des Kunden, was Ihnen einen Vorteil bei der Ausschreibung des Projekts verschafft. Wer weiß, Sie könnten mit einem Vertrag zu einem wesentlich höheren Verkaufspreis aus einer erneuten Ausschreibung hervorgehen.

— Das Photon
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+1 für einen exzellenten strukturierten Gedanken, den ich schamlos wiederverwenden werde, wenn ich mich entscheide, als Berater in dem Fall vorzugehen! (A) Das "Verkaufsteam" zum Zeitpunkt des Vertragsabschlusses war ein Ingenieur, der ein Produkt demonstrieren konnte, das damals noch niemand angeboten hatte. Ihm gehört übrigens die Firma, die er gegründet hat. (B) Angesichts der Gewinnspannen für das Produkt - in der Größenordnung von 800%, wie ich aus einigen Ausführungen erraten habe - ist meines Erachtens niemand über die Preisgestaltung besorgt. (C) Nein, wenn es erneut ausgeschrieben wird, international Anbieter werden ihren Weg in den Vertrag mit Sicherheit "verschenken". Mein Klient hat Entschädigungen.

— Anindo Ghosh

Außerdem ist das eigentliche Gerät nach heutigen technologischen Standards so einfach, dass es zu Hause nur mit Tonerübertragung, einseitigen Platinen und SMD-Bauteilen mit mittlerem Abstand hergestellt werden kann. Also ja, die "Konkurrenz" ist etwas allgegenwärtig.

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh, eine mit Tonerübertragung zu bauen, ist eine Sache. Aber niemand wird so 70.000 Einheiten pro Jahr bauen und versenden. In diesem Fall verkaufen Sie keine einzigartige Technologie, sondern Ihre Erfolgsgeschichte in Bezug auf Support, Zuverlässigkeit, Anwendungsverständnis usw. (Aber ja, ich habe Ihre anderen Kommentare gelesen und sehe, wie Sie hier in Verlegenheit sind.) .

— Das Photon

Das Tonerübertragungsbeispiel diente nur dazu, die Einfachheit der Herstellung einer Konkurrenzvorrichtung mit den gleichen Funktionsspezifikationen zu verdeutlichen. :-) Das Problem liegt woanders, wie du aus meinen Kommentaren bemerkt hast.

— Anindo Ghosh

Der Umgang mit dem Veralten von Bauteilen über 30 Jahre hinweg ist eine schwierige Aufgabe. Sogar 10 Jahre sind erstaunlich für alles andere als die einfachsten Produkte.

Einfach ausgedrückt, Lieferanten und Hersteller sind über einen Zeitraum von 30 Jahren unzuverlässig. Wie bereits erwähnt, stellen sie die Produktion von Chips ohne vorherige Ankündigung ein oder hören einfach auf zu existieren. Vor ungefähr 6 Jahren gab es einen Hersteller, der in einer seiner älteren Fabriken einen Brand hatte. Anstatt diese Chips neu aufzubauen und wieder herzustellen, haben sie einfach alle dort hergestellten Chips überholt.

Trotz aller guten Absichten sind Teile nicht mehr verfügbar.

Wenn ein PCB-Austausch nicht zulässig ist, besteht die einzige zuverlässige Lösung darin, alle Teile 30 Jahre lang vorrätig zu halten . Dies ist komplexer als es sich anhört, da einige Teile eine begrenzte Haltbarkeit haben. Teile müssten langfristig bei temperatur- und feuchtigkeitsgeregelter Lagerung gelagert werden, und selbst dann halten einige Teile noch nicht 30 Jahre. Die Lagerung von Komponenten über 30 Jahre erfordert die Konsultation der Hersteller, um die idealen Lagerbedingungen zu bestimmen. Die Dokumentation zur ordnungsgemäßen Lagerung und Verlötung der Teile muss archiviert werden. Wenn zum Beispiel ein Auflauf vor dem Zusammenbau erforderlich ist, müssen diese Anweisungen gespeichert werden.

Wenn eine Pause zulässig ist, besteht die ideale Lösung darin, alle Konstruktionsdaten zu archivieren und zusätzliche Dokumentationen zu verfassen, um die Neugestaltung alle 4 bis 10 Jahre zu erleichtern. Meiner Meinung nach ist dies die beste Lösung (vorausgesetzt, eine Pause ist erlaubt). Dadurch kann sich das Produkt im Laufe der Zeit weiterentwickeln, um neuen Technologien und Herstellungsprozessen gerecht zu werden. Dies würde entweder die Produktkosten senken oder den neuen Versionen neue Funktionen und Fähigkeiten verleihen.

— Chris Laplante
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+1 Das ist sehr aufschlussreich: Sie haben meine eigene Diskussion mit dem Kunden vor ein paar Tagen perfekt zusammengefasst. Leider konnte ein Teil davon nicht vorhergesagt werden, so dass es nicht geschah. Gegenwärtig bin ich nicht sicher, ob ich dazu beitragen kann, die Dinge überhaupt zu verbessern.

— Anindo Ghosh

In der Automobilindustrie ist Obsolessenz ein Fluch. Die meisten Anbieter unterstützen nicht länger als 10 Jahre (könnte für die gewerbliche Welt verrückt klingen). Wir haben mehrere Designs, die in kleinen Mengen mehr als 10 Jahre im Einsatz sind. Sogar eine kleine Komponente könnte ein Redesign auslösen, dessen Design und Validierung Millionen von Dollar kosten würde. Wenn die Technologie veraltet ist, ist es noch schwieriger. zB: Keramiksubstrat mit einem veralteten Mikrocontroller.

Es gibt Unternehmen wie Rochester Electronics, die alte Teile handhaben und sogar in der Lage sind, eselalte Teile wieder herzustellen. Tekmos ist auch einer von ihnen (sie kümmern sich mehr um Frescale).

— Kasimani Baskaran
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