The Common Parts Library (CPL)-Initiative

Der Unterschied zwischen kommerziellem Hardwaredesign und Hobbyelektronik hat sich in den letzten Jahren verwischt. Mit Open-Source-Hardware, der neueren Reihe von sehr erschwinglichen und leistungsfähigen CAD-Tools und der riesigen Wissensdatenbank, die online verfügbar ist, kann das meiste, was in einem großen Unternehmenslabor erledigt werden kann, auch in einem freien Raum zu Hause erledigt werden. Dies hat ein Wiederaufleben des Hardware-Startups gefördert. Es wurden auch einige Probleme ans Licht gebracht, die noch angegangen werden müssen.

Tagsüber arbeite ich für eine Produktionsfirma; an den Wochenenden entwerfe und baue ich kleine elektronische Geräte. Meine Designprojekte sind in der Regel mikrocontrollerbasiert, wobei viele kundenspezifische Arduino-kompatible Hardware im Kern haben. Da sie auf bereits bestehenden Open-Source-Designs basieren, sind dies keine besonders schwierigen Projekte. Das heißt jedoch nicht, dass es keine Aufhänger gibt. Es ist nicht in der Baugruppe. Ich habe das in den Griff bekommen; entweder indem ich die einfachen Boards von Hand baue oder die komplexen Boards in meinem Job durch die Anlage schicke. Nein, es ist nicht das Design oder die Montage, die mich unterkriegen. Es ist die mickrige Lieferkette.

Kleinere Komponenten, wie Passive, lassen sich leicht in CAD einfügen, aber nicht unbedingt leicht zur Hand haben. Sie können am Montag ein Teil auswählen und feststellen, dass es am folgenden Mittwoch nicht auf Lager ist, wenn Sie mehr benötigen. Die größeren Komponenten in komplexen Gehäusen, wie Mikrocontroller mit hoher Pinanzahl, können ebenfalls Probleme verursachen. Das von Ihnen gewünschte Paket kann bei den verschiedenen Händlern auf Lager sein oder ausverkauft sein. Infolgedessen kann die anfängliche Bauphase eines Projekts ein bisschen wie Musikstühle sein, bei denen versucht wird, den Bestand eines einzigen oder limitierten Teils zu verringern.

Corporate-Design-Organisationen verfügen über Einkaufs- und Fertigungsspezialisten, die sicherstellen, dass die ausgewählten Teile verfügbar und in guter Versorgung sind. Der Startup-Ingenieur oder Bastler kann sich diese Hilfe nicht leisten. Die Initiative Common Parts Library (CPL) ist kürzlich mit dem Ziel entstanden, viele dieser Probleme bei der Komponentenversorgung zu lösen.

Ich habe kürzlich mit Sam Wurzel von Octopart über die Lieferkette gesprochen und was sie tun, um Verfügbarkeitsprobleme zu reduzieren. Octopart, falls Sie es nicht wissen, ist eine umfassende Teilesuchmaschine, die hinter der Common Parts Library steckt. Mit der Octopart-Engine können Sie bei den meisten verfügbaren Händlern an einer Stelle mit derselben Suchaktion nach einem Teil suchen. Wenn also die QFN-Version Ihrer MCU immer wieder von einem Ort verschwindet und an einem anderen Ort zufällig wieder auftaucht, dann führt Sie Octopart direkt dorthin.

Octopart ist jetzt im Besitz von Alitum, was sie in eine gute Position versetzt, um Beschaffungsprobleme wirklich zu verstehen, vom ersten Entwurf bis hin zur Herstellung. Die Suche von Octopart und die CPL können beim ersten Komponentenauswahlprozess vor dem CAD und dann beim Kaufprozess nach dem CAD helfen. Die Grundidee hinter der CPL ist, dass, wenn Sie ein Teil aus der Liste auswählen, es auf Lager und leicht zu finden ist.

Für ein reales Beispiel des Problems brauche ich nicht weiter zu suchen als nach einem meiner eigenen Designs. Es handelt sich um eine kleine Roboterplatine – diesmal nicht auf Arduino-Basis – mit einer Microchip-MCU und einem dualen 1-Ampere-Motortreiber. Es verfügt unter anderem über eine rote LED als Betriebsanzeige, eine grüne LED zur Anzeige der Motorfreigabe und vier gelbe LEDs für benutzerdefinierte Statusanzeigen; alle sind in 0603-Paketen.

Rote gelbe und grüne LEDs in 0603 SMD-Gehäusen sind so weit verbreitet, dass die Verfügbarkeit nie ein Problem darstellen sollte. Allerdings ist es schon ein paar Monate her, dass ich dieses Board zum ersten Mal gebaut habe und in der Zwischenzeit sind alle drei LEDs ausverkauft. Wenn ich diese Platinen zur Herstellung einsenden würde, müsste die herstellende Firma den Prozess stoppen und sich mit mir in Verbindung setzen, dann müsste ich eine Ersatzteilnummer angeben (naja, drei Ersatzteilnummern) und erteile ihnen die Vollmacht, sie zu ersetzen.

Das sind nur drei Teile auf einer Stückliste, die etwa 35 verschiedene Teile umfasst, aber multiplizieren Sie das für ein Dutzend verschiedene Boards. Bedenken Sie auch, dass ich jedes Teil in der Stückliste jedes Mal überprüfen muss, wenn ich diese Platine zur Herstellung einsende, wenn ich nicht möchte, dass meine Arbeit unterbrochen wird. Alles summiert sich.

Warum wählt der Hersteller nicht einfach etwas aus und führt die Ersetzung automatisch durch, fragen Sie? Sie können nicht, weil sie nicht wissen, welche Parameter für den Designer wichtig sind. Sagen wir, meine LED hat einen Durchlassstrom von 5 mA und sie ersetzen eine durch einen Durchlassstrom von 20 mA. Das könnte meine Batterielebensdauer völlig durcheinander bringen oder mich über die Gesamtstromquellengrenze der MCU bringen. Auf der anderen Seite, wenn mir die Helligkeit wichtig ist, kann die Verwendung einer 5-mA-LED anstelle einer 20-mA-LED die Leistung meines Produkts beeinträchtigen.

„Startups sind über dieselben Probleme frustriert – sie verstehen Probleme mit der Teileverfügbarkeit nicht und bauen Platinen und müssen sie verschrotten, weil sie einige ihrer Teile nicht finden konnten“, sagte Wurzel. „BOMs werden an Hersteller gesendet, die nicht verwendbar sind, weil die Teile in der Lieferkette nicht verfügbar sind.“

Große Unternehmen mit vielen Serienfertigungen lösen dieses Problem, indem sie eine Liste genehmigter Substitutionen haben. Der Ingenieur wählt zwei oder drei Teile aus, die alle für das Design geeignet sind, und die Einkäufer können alles auf der Liste kaufen, ohne eine zusätzliche Genehmigung zu benötigen.

Octopart arbeitet daran, en masse dasselbe zu tun mit seiner Common Parts Library-Initiative. Die Idee ist, dass Octopart eine große Menge an Einkaufsdaten einsehen und feststellen kann, welche Art von Teilen die Ingenieure am häufigsten verwenden. Aus diesen Daten haben sie zwei Listen erstellt:eine auf die Produktion und eine auf Prototypen. Für jedes Teil in der CPL versuchen sie, mindestens zwei gleichwertige Teile von Herstellern zu identifizieren, die verfügbar sein werden. Es ist keine absolute Garantie, aber es ist nahe genug.

Bei Millionen von verfügbaren Komponenten scheint dies eine schwindelerregende Herausforderung zu sein. Um dies abzumildern, konzentriert sich die CPL zunächst auf Komponenten, die in verbundenen Geräten verwendet werden, und wird sich mehr auf überprüfte Community-Inhalte konzentrieren. Wurzel:„Mit CPL wird kein Geld verdient. CPL ist offen und wir versuchen, es einfacher zu machen, Beiträge zu leisten. Momentan trifft Octopart die Entscheidungen darüber, welche Komponenten in der CPL enthalten sind, aber wir arbeiten daran, diesen Prozess zu dezentralisieren, indem wir mit der Community zusammenarbeiten, die ihn verwendet.“

Bei Screaming Circuits sehen wir täglich die Auswirkungen dieser Lieferkettenprobleme. Tatsächlich sind Komponentenprobleme wahrscheinlich die häufigste Ursache für Build-Verzögerungen. Die schlechte Nachricht ist, dass dies zu einem chronischen Problem geworden ist; Die gute Nachricht ist, was hinter diesem chronischen Problem steckt, bei dem es sich um eine zunehmende Anzahl von Hardware-Startups handelt.

Ich werde die Fortschritte der CPL mit großem Interesse verfolgen. Während ich dies schreibe, schaue ich mir in der Zwischenzeit eine Reihe von CPL-Teilenummern an, die das zuvor erwähnte LED-Problem lösen. Wenn Sie mehr erfahren möchten, finden Sie die CPL unter octopart.com/common-parts-library.