彈簧——電子產(chǎn)品設(shè)計階段的成本控制之一
來源：本站時間：2011/12/6 13:07:55
摘 要: 本文從幾個角度來探討電子產(chǎn)品開發(fā)過程中的開發(fā)成本控制方法。開發(fā)成本包含時間成本和資金成本,圍繞這兩點(diǎn),對以下步驟進(jìn)行了分析:項目宏觀規(guī)劃時的項目分解、文檔制作;硬件設(shè)計時的輔助設(shè)計軟件的使用技巧和電路的可塑性設(shè)計;在軟件設(shè)計方面,提倡使用C語言來進(jìn)行開發(fā)工作。
關(guān)鍵詞: 電子產(chǎn)品 設(shè)計 成本控制 EDA PLD 單片機(jī) C語言
我們在設(shè)計電子產(chǎn)品的過程一般都會對所設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行成本控制,總是盡量簡化電路,減少元器件、盡量簡化安裝工序。一般這些簡化都是針對最終產(chǎn)品的。但是作為開發(fā)工作本身也同樣需要成本,也需要進(jìn)行成本控制。尤其是一些產(chǎn)量小、附加值高的非消費(fèi)類產(chǎn)品。
電子產(chǎn)品的開發(fā)成本一般包括以下這么幾塊:
1. 項目可行性分析費(fèi)用
2. 聯(lián)系元器件廠商,獲取器件資料費(fèi)用
3. 元器件費(fèi)用
4. 開發(fā)人員薪資
5. 樣機(jī)測試費(fèi)用
6. 時間成本
以上幾個點(diǎn)的成本控制和管理在很多工程管理的書籍和資料都有詳細(xì)介紹,本文只是根據(jù)筆者所做過的電子設(shè)計工程補(bǔ)充一些看法。
進(jìn)入項目可行性分析階段后,項目管理人員應(yīng)該仔細(xì)做好項目規(guī)劃工作,一個項目的成功與否,一般取決于該項目的技術(shù)復(fù)雜性和成本復(fù)雜性。為了避免由于不可預(yù)知的工程復(fù)雜性而導(dǎo)致的項目流產(chǎn),項目管理人員在制定設(shè)計方案的時候需要招集各方面的人員,把該項目仔細(xì)的分解開來,然后針對這些子項目逐一探討分析,仔細(xì)地權(quán)衡各方面因素,看看是否可行,成功的代價如何,只有每個子項目都做到有把握后才能將整個項目推入實施階段。
在項目通過可行性論證后,就轉(zhuǎn)入正式的開發(fā)階段。項目管理人員需要制定詳細(xì)的開發(fā)的技術(shù)規(guī)劃,一個項目的設(shè)計思路確定之后,該產(chǎn)品的開發(fā)成本、制造成本和維護(hù)成本也就大致確定下來了。所以一個不良的規(guī)劃,往往會對項目帶來災(zāi)難性的后果。這個階段項目負(fù)責(zé)人要和合作的開發(fā)人員充分交換意見,根據(jù)開發(fā)人員的數(shù)量和專長將項目分解開來,讓每一個工程技術(shù)人員完成本項目的一部分工作。
項目開始運(yùn)轉(zhuǎn)后一定要做好全套設(shè)計文檔。文檔中要明確每個開發(fā)者所必須完成的功能和相互之間的接口。同時也要要求每個開發(fā)人員為自己所開發(fā)的模塊做好技術(shù)文檔。表面上看這個工作增加了開發(fā)成本,但這樣不僅有利于該項目今后的擴(kuò)充維護(hù),也同樣有利于該項目的測試工作。這事實上降低了項目在這些方面的成本,項目規(guī)模越大,在這方面投入所體現(xiàn)的效益就越明顯。同時這項工作還可以降低由于開發(fā)人員流動帶來的工程擴(kuò)充維護(hù)的風(fēng)險,因為技術(shù)文檔越多越詳細(xì),繼承該工作的技術(shù)人員所付出的時間代價就越小。
在元器件選擇方面,應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)器件或易于采購的器件。因為這些元件產(chǎn)量大,價格好,供貨渠道也多,對于降低硬件成本有顯而易見的好處。尤其在所設(shè)計的產(chǎn)品產(chǎn)量不會很大的時候更應(yīng)該如此。在設(shè)計一些高附加值,小批量的產(chǎn)品的時候,盡量使用硬件模塊和軟件模塊來設(shè)計,這雖然加大了一些投入,但總的來說,壓縮開發(fā)時間,讓產(chǎn)品更快面對市場帶來的效益會大于這些投入。同時模塊化設(shè)計還可以提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。更可以將開發(fā)人員的精力集中于高層次的設(shè)計上,提高他們的成就感。
盡量使用各種EDA(電子設(shè)計自動化)工具。綜合使用各種EDA工具來完成設(shè)計,可以大幅度加快開發(fā)進(jìn)度,減少差錯,提高工程質(zhì)量。一提起EDA工具很多人就會想起Protel、Orcad、Pads等電路板布線軟件。其實這些工具不僅包含原理圖和電路板布線,一般也包含了可編程邏輯器件(PLD)設(shè)計、信號仿真等模塊,充分利用這些功能往往可以在設(shè)計階段就發(fā)現(xiàn)很多構(gòu)思和圖紙上的缺陷。對減少設(shè)計階段的返工和修改有事半功倍的效果。此外,還有一些別的種類的軟件,雖然不是專門的電子設(shè)計軟件,但我們依然可以借用。比如:如果項目中包含了復(fù)雜一些的數(shù)學(xué)算法(如模糊邏輯和人工神經(jīng)元算法等),我們還可以動用專門的數(shù)學(xué)CAD軟件――MATLAB先仿真一下你的信號處理流程,然后根據(jù)仿真的結(jié)果來設(shè)計相關(guān)的硬件和軟件。就節(jié)約了很多在目標(biāo)機(jī)上反復(fù)寫片、反復(fù)調(diào)試算法的時間。
在設(shè)計電路的時候,修改硬件在所難免。為了便于電路修改,要注意電路的可塑性。電路的可塑性是指電路的可修改能力。如果電路便于修改,會減少很多開發(fā)人員更改電路的低級勞動。提高電路的可塑性一般有以下幾種方法:
1. 能夠使用軟件實現(xiàn)的功能不要用硬件實現(xiàn)。由于硬件和軟件的物理結(jié)構(gòu)的差異,在修改硬件的時候要付出比軟件多得多的代價。用軟件代替硬件后還能降低產(chǎn)成品的成本,便于批量生產(chǎn)和銷售。
2. 如果電路中有CMOS、TTL電路要盡量使用PLD(可編程邏輯器件)來實現(xiàn),因為PLD本身具有可修改的特性。用它們實現(xiàn)數(shù)字邏輯后,要改變邏輯關(guān)系的時候,只要在計算機(jī)上修改它們的邏輯描述文件,然后經(jīng)過編譯、寫片就得到一片新的邏輯關(guān)系的集成電路。就像修改軟件一樣容易。用PLD代替不同的普通數(shù)字集成電路后,有利于減少元器件種類。方便采購和庫存管理。
3. 試制過程中適當(dāng)在電路板上多留一些資源,比如PLD的容量要比你預(yù)期的容量稍大一些,單片機(jī)的ROM、RAM、I/O端口等資源都要留適當(dāng)?shù)目沼唷Ｒ驗樵谠O(shè)計過程中隨時會有很多不可預(yù)見的情況發(fā)生,解決這些問題,通常會增加對硬件資源的需求量。如果沒有在電路板上保留適當(dāng)?shù)娜哂噘Y源,將不得不在電路板外面再搭一塊小電路板。事實證明,這樣修改電路不僅容易給電路引入干擾信號,而且會大幅度降低試制樣機(jī)的可靠性,同時會使技術(shù)人員的很多時間花費(fèi)在反復(fù)修改電路的簡單勞動上。
編寫單片機(jī)的軟件的時候,應(yīng)該盡量使用高級語言來編寫。現(xiàn)在許多開發(fā)單片機(jī)的技術(shù)人員依然保留了80年代的開發(fā)方法。使用匯編語言,逐條指令編寫,并且手工分配單片機(jī)中的內(nèi)存資源。這種方法在寫小規(guī)模軟件還可以,可一旦軟件規(guī)模變大之后,由于匯編語言的低可讀性、低結(jié)構(gòu)性往往會讓設(shè)計人員被自己軟件中的復(fù)雜的邏輯關(guān)系搞得暈頭轉(zhuǎn)向,在一個軟件的邏輯關(guān)系混亂后,要保證寫出來的軟件能安全運(yùn)轉(zhuǎn)是很困難的。 我們推薦使用C語言來寫軟件單片機(jī)代碼。(對于常見的8051系列,我們一般使用KEIL、FLANKLIN 等軟件。其它類型的單片機(jī)一般都有其配套的C語言編譯器,該型號單片機(jī)的經(jīng)銷商一般可提供)用C語言有這么幾個好處:
1. 可以大幅度加快開發(fā)進(jìn)度。
2. 可以實現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程,它使得軟件的邏輯結(jié)構(gòu)變得清晰、有條理。
3. 在寫一些數(shù)學(xué)算法和循環(huán)、判斷語句的時候有比匯編語言高得多的效率。
4. 省去了人工分配內(nèi)存資源的工作,在匯編語言中我們不得不為每一個子程序來分配儲存變量的空間,這是一個復(fù)雜、乏味又容易出差錯的工作。而使用C語言后你只要在代碼中申明一下變量的類型,編譯器就會自動為你分配寄存器和內(nèi)存,低級重復(fù)易出差錯的事情都由計算機(jī)代勞了。根本不要人工干預(yù)。
5. 因為循環(huán)、判斷語句和變量名字都使用自然語言,因此寫出來代碼的可維護(hù)性和軟件可讀性很好。這樣當(dāng)需要更換軟件開發(fā)人員的時候,可以比較容易地進(jìn)行代碼移交和消化。即使沒有更換人員,他們在維護(hù)自己的代碼的時候也比較容易。
6. 當(dāng)寫好了一個算法后,以后需要在不同種類的CPU上也需要這個算法時,可以直接引用原來的代碼,再配合這種CPU專用的編譯器重新編譯就可以了。這樣可以實現(xiàn)軟件的低成本跨平臺移植。而匯編語言在這種情況下,除了重新寫代碼,沒有別的辦法。因為C語言的這種特性,如果在設(shè)計復(fù)雜算法時(比如視頻/音頻信號處理、模糊邏輯和人工神經(jīng)元算法等),可以在PC機(jī)上使用Visual C++、C++ Build等x86平臺的C語言編譯器設(shè)計、調(diào)試該算法的代碼,調(diào)試成功后就可以移植到單片機(jī)的軟件系統(tǒng)中去。由于PC機(jī)上有充足的系統(tǒng)資源,開發(fā)調(diào)試進(jìn)度會有大幅度的提高,這樣就節(jié)約了軟件的時間成本。
7. 在團(tuán)體寫作的軟件中,軟件接口容易做到規(guī)范統(tǒng)一。
雖然使用C語言寫出來的代碼會比匯編語言所占用的空間要大5%~20%,但是由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,芯片的容量和速度有了大幅度的提高。在這種情況下,代碼占用的空間差異已經(jīng)不是很關(guān)鍵的了。相比之下,我們更應(yīng)該注重軟件是否可以長期穩(wěn)定運(yùn)行的能力,注重使用先進(jìn)開發(fā)工具所帶來的時間成本的優(yōu)勢。