Het Common Parts Library-initiatief (CPL)

Het verschil tussen commercieel hardware-ontwerp en hobby-elektronica is de afgelopen jaren vervaagd. Met open source hardware, de nieuwere reeks zeer betaalbare en capabele CAD-tools en de enorme kennisbank die online beschikbaar is, kan het meeste van wat in een groot bedrijfslab kan worden gedaan, ook in een logeerkamer thuis worden gedaan. Dit heeft geleid tot een hernieuwde opkomst van het opstarten van hardware. Het heeft ook een aantal problemen aan het licht gebracht die nog moeten worden aangepakt.

Overdag werk ik voor een productiebedrijf; in het weekend ontwerp en bouw ik kleine elektronische apparaten. Mijn ontwerpprojecten zijn meestal gebaseerd op microcontrollers, waarbij veel van hen aangepaste Arduino-compatibele hardware als kern hebben. Omdat het gebaseerd is op reeds bestaande open source-ontwerpen, zijn dit geen erg moeilijke projecten. Dat wil echter niet zeggen dat er geen ophangingen zijn. Het is niet in de vergadering. Ik heb dat geregeld; ofwel door de eenvoudige planken met de hand te bouwen of door de complexe door de fabriek te sturen tijdens mijn dagelijkse werk. Nee, het is niet het ontwerp of de montage die me tegenvalt. Het is de magere toeleveringsketen.

Kleinere componenten, zoals passives, zijn gemakkelijk in CAD te plaatsen, maar niet per se gemakkelijk bij de hand te houden. Je kunt op maandag een onderdeel uitzoeken en dan ontdekken dat het niet op voorraad is als je de volgende woensdag meer nodig hebt. De grotere componenten in complexe pakketten, zoals microcontrollers met een hoog pin-count, kunnen ook problemen veroorzaken. Het specifieke pakket dat u wilt, kan bij de verschillende distributeurs in of uit voorraad gaan. Als gevolg hiervan kan de initiële bouwfase van een project een beetje lijken op stoelendans, waarbij wordt geprobeerd de voorraad van een enkel of beperkt onderdeel te achtervolgen.

Corporate design organisaties hebben inkoop- en fabricagespecialisten die ervoor zorgen dat de gekozen onderdelen beschikbaar zijn en goed leverbaar zijn. De startende ingenieur of hobbyist heeft niet de luxe van die hulp. Het Common Parts Library-initiatief (CPL) is onlangs ontstaan ​​met als doel veel van deze problemen met de levering van componenten op te lossen.

Ik sprak onlangs met Sam Wurzel van Octopart over de toeleveringsketen en wat ze doen om beschikbaarheidsproblemen te verminderen. Octopart, als je het niet weet, is een uitgebreide onderdelenzoekmachine achter de Common Parts Library. Met de Octopart-engine kunt u een onderdeel van de meeste beschikbare distributeurs zoeken, allemaal op één plek met dezelfde zoekactie. Dus als de QFN-versie van je MCU steeds van de ene plek verdwijnt en willekeurig op een andere plek verschijnt, dan zal Octopart je er zo naartoe leiden.

Octopart is nu eigendom van Alitum, wat hen in een goede positie plaatst om inkoopproblemen echt te begrijpen, van het eerste ontwerp tot aan de productie. De zoekfunctie van Octopart en de CPL kunnen helpen bij het eerste onderdeelselectieproces vóór CAD en vervolgens bij het aankoopproces na CAD. Het basisidee achter de CPL is dat als u een onderdeel uit de lijst kiest, het op voorraad is en gemakkelijk te vinden is.

Voor een realistisch voorbeeld van het probleem hoef ik niet verder te zoeken dan een van mijn eigen ontwerpen. Het is een klein robotbord - deze keer niet op Arduino gebaseerd - met een Microchip MCU en een dubbele motordriver van 1 ampère. Naast alle andere onderdelen heeft het een rode LED als aan-indicator, een groene LED om aan te geven dat de motoren zijn ingeschakeld en vier gele LED's voor door de gebruiker gedefinieerde statusindicatoren; ze zitten allemaal in 0603 pakketten.

Roodgele en groene LED's in 0603 opbouwpakketten komen vaak genoeg voor dat beschikbaarheid nooit een probleem mag zijn. Het is echter een paar maanden geleden dat ik dit bord voor het eerst heb gebouwd en in de tussenliggende tijd zijn alle drie de LED's uitverkocht. Als ik deze boards zou opsturen voor fabricage, zou het bedrijf dat de productie doet het proces moeten stoppen en contact met mij opnemen, dan zou ik een vervangend onderdeelnummer moeten bedenken (nou ja, drie vervangende onderdeelnummers) en geef ze toestemming om te vervangen.

Dat zijn slechts drie delen op een stuklijst van ongeveer 35 verschillende delen, maar vermenigvuldig dat voor een dozijn verschillende borden. Bedenk ook dat, als ik niet wil dat mijn werk wordt stopgezet, ik elk onderdeel op de stuklijst moet controleren elke keer dat ik dat bord opstuur voor fabricage. Het klopt allemaal.

Waarom kiest de fabrikant niet gewoon iets en voert hij automatisch de vervanging uit, vraagt ​​u zich af? Dat kunnen ze niet, omdat ze niet weten welke parameters belangrijk zijn voor de ontwerper. Stel dat mijn LED een voorwaartse stroom van 5 mA heeft en ze vervangen door een voorwaartse stroom van 20 mA. Dat zou de levensduur van mijn batterij volledig kunnen verpesten, of het zou me boven de totale stroombronlimiet van de MCU kunnen brengen. Aan de andere kant, als helderheid belangrijk voor mij is, kan het plaatsen van een 5 mA LED in plaats van een 20 mA LED de prestaties van mijn product verpesten.

"Startups raken gefrustreerd over dezelfde problemen - ze begrijpen problemen met de beschikbaarheid van onderdelen niet en zouden boards bouwen en deze moeten schrappen omdat ze sommige van hun onderdelen niet konden vinden", zegt Wurzel. "BOM's worden naar fabrikanten gestuurd die niet bruikbaar zijn omdat de onderdelen niet beschikbaar zijn in de toeleveringsketen."

Grote bedrijven met veel volumeproductie lossen dit probleem op door een lijst met goedgekeurde vervangingen te hebben. De ingenieur kiest twee of drie onderdelen die allemaal geschikt zijn voor het ontwerp, en de inkopers kunnen alles op de lijst kopen zonder aanvullende goedkeuring.

Octopart werkt en masse om hetzelfde te doen met zijn Common Parts Library-initiatief. Het idee is dat Octopart een grote set inkoopgegevens kan bekijken en kan bepalen welk soort onderdelentechnici het meest gebruiken. Op basis van deze gegevens zijn ze tot twee lijsten gekomen:één gericht op productie en één op prototypes. Voor elk onderdeel in de CPL proberen ze ten minste twee onderdelen van de fabrikant te identificeren die van gelijkwaardige waarde zijn en die beschikbaar zullen zijn. Het is geen absolute garantie, maar het komt in de buurt.

Met miljoenen beschikbare componenten lijkt dit een duizelingwekkende uitdaging. Om dat te verminderen, begint de CPL met een focus op componenten die worden gebruikt in verbonden apparaten en zal ze zich meer richten op doorgelichte community-inhoud. Volgens Wurzel:“Er wordt geen geld verdiend aan CPL. CPL is open en we proberen het gemakkelijker te maken om bij te dragen. Op dit moment neemt Octopart de beslissingen over welke componenten in de CPL zitten, maar we werken aan de decentralisatie van dat proces door samen te werken met de gemeenschap die het gebruikt.”

Bij Screaming Circuits zien we dagelijks de effecten van deze supply chain issues. In feite zijn problemen met componenten waarschijnlijk de meest voorkomende oorzaak van vertragingen bij het bouwen. Het slechte nieuws is dat dit een chronisch probleem is geworden; het goede nieuws is wat er achter dit chronische probleem zit, namelijk een toenemend aantal hardware-startups.

Ik zal de voortgang van de CPL met grote belangstelling volgen. Ondertussen, terwijl ik dit schrijf, kijk ik naar een reeks CPL-onderdeelnummers die het LED-probleem oplossen dat ik eerder noemde. Als u meer wilt weten, kunt u de CPL vinden op octopart.com/common-parts-library.