Elektronikentwicklung

Machbarkeit und Anforderungen

Bevor eine Leiterplatte entsteht, wird geklärt, was das Gerät können muss und wo das Risiko liegt. Diese Phase kostet am wenigsten und entscheidet am meisten.

• Grobkonzept als Blockschaltbild: Funktionen, Schnittstellen, Energiequelle, Bauraum, Umgebung
• Machbarkeitsabschätzung was mit Standardbausteinen geht, was eine Eigenentwicklung braucht und wo die offenen Fragen liegen
• Aufwand in abgegrenzten Bausteinen statt als Pauschale, damit Sie schrittweise entscheiden können
• Ergebnis ein Lastenheft, das Sie freigeben, einschließlich dessen, was bewusst nicht zum Umfang gehört

Funktionsmuster auf Entwicklungsboards

Zuerst wird die riskanteste Annahme geprüft, nicht die schönste Funktion. Reicht die Reichweite, hält die Batterie, erkennt der Sensor das wirklich? Dafür braucht es noch keine eigene Platine.

• Aufbau aus Entwicklungsboards mit ESP32-S3 oder STM32, Sensormodulen und Laborverdrahtung
• Firmware als bewusst unpolierter Wegwerfstand, aber mit Messdatenaufzeichnung
• Ziel eine belastbare Ja-oder-Nein-Antwort in Tagen statt Wochen, bevor Geld in Layout und Fertigung fließt
• Ergebnis Messprotokoll und eine klare Empfehlung, auch wenn die lautet, es anders zu lösen

Der erste eigene Prototyp

Jetzt entsteht eine Leiterplatte, die zum Bauraum passt und die man mitnehmen kann. Prüfpunkte und Schutzbeschaltung kommen sofort mit hinein, weil sie später nicht mehr nachrüstbar sind.

• Entwurf Schaltplan und Layout in KiCad, analog und digital getrennt, Masseflächen durchgehend, Entkopplung an jedem Versorgungspin
• Schutz Verpolschutz, Sicherung und TVS-Dioden an allen nach außen geführten Leitungen, von Anfang an statt als Nachbesserung
• Vor der Freigabe Prüfung auf Fertigungstauglichkeit, damit die Fertigung nicht am Layout scheitert
• Durchlauf typisch zwei bis vier Wochen von den freigegebenen Daten bis zum bestückten Muster, Bring-up am eigenen Prüfplatz

MVP für die ersten Pilotkunden

Fünf bis zwanzig Geräte, die nicht mehr nach Labor aussehen. Sie sollen nicht perfekt sein, sie sollen echte Rückmeldung erzeugen, und zwar bei Menschen, die nicht im Projekt stecken.

• Kleinstserie aus demselben Datensatz wie der Prototyp, mit Gehäuse, Beschriftung und Steckverbindern, die einen Transport überstehen
• Firmware mit Logging und Updatemöglichkeit, sonst kommt aus dem Feld nichts Verwertbares zurück
• Rückkanal definierte Fehlerbilder und Betriebsdaten statt Anrufe mit der Aussage, es gehe nicht

Vorher klären: Die Abgabe von Mustern an Pilotkunden kann bereits ein Inverkehrbringen sein, mit allen Pflichten des Herstellers. Das gehört vor den Pilotbetrieb auf den Tisch und nicht danach.

Iteration mit den Daten aus dem Feld

Der Pilotbetrieb bringt Dinge zutage, die im Labor niemand sieht: Wärme, Feuchte, ungeplante Bedienung, ein Netz, das nachts weg ist. Daraus entsteht ein Stand, der die Serienfreigabe trägt.

• Auswertung Logdaten sichten, Fehlerbilder am Prüfplatz reproduzieren, Ursache belegen statt vermuten
• Revision Änderungen gebündelt in eine neue Revision, jede einzelne in Git nachvollziehbar
• Bauteile Positionen, die sich als knapp oder heikel erwiesen haben, werden jetzt getauscht und nicht im Serienstart
• Ehrlich dazu eine Korrekturschleife nach dem ersten Muster ist der Normalfall, nicht das Zeichen eines Fehlers

Vorserie, Prüfbarkeit und Beschaffung

Hier entscheidet sich, ob die Serie später ruhig läuft. Eine Baugruppe, die man nicht in zwei Minuten prüfen kann, wird in der Fertigung nicht geprüft.

• Fertigungs- und Prüfgerechtigkeit Prüfpunkte, Nutzenaufbau, einseitige Bestückung wo möglich, klare Polaritätskennzeichnung
• Prüfmittel Prüfadapter mit Federkontaktstiften und eine Prüfanweisung, nach der jedes Exemplar gleich geprüft wird
• Stückliste mit Bezugsquellen und Zweitquellen im gleichen Gehäuse, kritische Positionen gekennzeichnet
• Erstmuster aus dem Serienprozess, nicht aus dem Prototypenprozess, sonst prüfen Sie das Falsche

Serienfertigung begleiten

Die Serie ist kein größerer Prototyp, sondern ein Beschaffungs- und Logistikthema. Der häufigste Grund für einen verpatzten Serienstart ist ein Bauteil mit zwanzig Wochen Lieferzeit.

• Fertigerwahl der Standardweg über Asien ist günstig und für Muster schnell, eine Fertigung in der EU verkürzt die Kette und erleichtert Nacharbeit, kostet mehr und braucht mehr Vorlauf
• Beschaffung kritische Positionen werden vor dem Serienstart bevorratet, nicht bei Bedarf bestellt
• Abnahme Erstmuster gegen die Prüfanweisung, Abweichungen dokumentiert und mit dem Fertiger geklärt

Grenze: Eine lückenlose Chargenrückverfolgung gibt es auf dem Standardweg nicht. Wenn Ihre Branche das verlangt, gehört es vor die Fertigerwahl und nicht in die erste Reklamation.

Firmware, Updatefähigkeit und Nachweise

Hardware und Firmware gehören zusammen, weil die entscheidenden Fragen genau an der Grenze liegen. Und weil ein Gerät ohne Updateweg heute ein Gerät mit Ablaufdatum ist.

• Firmware in C und C++ für ESP32-S3 oder STM32, versioniert in Git, mit definierten Zuständen, Fehlerspeicher und Betriebsstundenzähler
• Updates signiert einspielbar, mit Rückfallebene, damit ein abgebrochenes Update kein totes Gerät hinterlässt
• Nachweise die Softwarebestandteile werden dokumentiert, damit Sie Ihre Pflichten als Hersteller überhaupt erfüllen können
• Autark die Grundfunktion läuft lokal weiter, auch wenn Verbindung oder Server ausfallen

Bestandsgerät neu auflegen

Der umgekehrte Fall: Es gibt bereits ein Produkt, aber ein Bauteil darin nicht mehr, oder die Baugruppe in einer Maschine ist defekt und niemand liefert Ersatz.

• Aufnahme Anschlussbelegung, Signalpegel und Funktion werden ermittelt und dokumentiert, es entsteht kein Nachbau, sondern eine neue Baugruppe mit gleichem Verhalten
• Kompatibilität Steckverbinder, Lochbild und Einbaulage bleiben gleich, damit der Kabelbaum unverändert passt
• Redesign bei Abkündigung Ziel ist ein Ersatztyp mit gleichem Fußabdruck, damit das Layout unverändert bleibt, sonst eine Änderung nur im betroffenen Bereich
• Voraussetzung es dürfen keine fremden Schutzrechte entgegenstehen, das wird vor Beginn geklärt