Câu hỏi về hỗ trợ dài hạn cho các thiết kế bảng kế thừa

Câu hỏi này được tóm tắt từ một cuộc thảo luận về trò chuyện StackExchange của Kỹ thuật điện.
Nó được sao chép ở đây với hy vọng tạo ra một cuộc thảo luận với giá trị lâu dài

Câu hỏi cho bất kỳ ai có kinh nghiệm với thiết kế sản phẩm vòng đời dài ( > 30 năm ):
Bạn có thường thiết kế lưu ý đến việc lỗi thời / ngừng các bộ phận chính trong vòng đời của sản phẩm không?

Cụ thể, nếu một tương đương pin tương đương với một IC cụ thể không còn được thực hiện, thì kế hoạch đó được thực hiện như thế nào? Không phải mọi nhà sản xuất chất bán dẫn đều mua thông báo trọn đời theo gói và một số nhà sản xuất chỉ cần gấp lại và biến mất.

Bối cảnh ở đây là một sản phẩm mà khách hàng của tôi có hơn 100 nghìn PCB tồn kho và hơn 2 triệu thiết bị được triển khai trong hơn 30 năm . Một vài trong số các bộ phận chính được sử dụng trên bảng không còn tồn tại, và gần tương đương là tất cả SMT. Tất cả các IC trên bảng gốc là DIP và được cắm. Một số IC trong câu hỏi là các bộ phận xử lý tín hiệu thời gian liên tục tương tự lỗi thời, phần còn lại là logic kỹ thuật số và do đó dễ dàng được thay thế bằng các tương đương, ASIC hoặc MCU tùy thuộc vào độ phức tạp.

Có một quy trình sửa chữa (sản phẩm công nghiệp, bảo hành dịch vụ 20 đến 30 năm) và có một quy trình sản xuất (đơn hàng lặp lại, hàng ngàn bảng mỗi năm).

Trả lời hội đồng quản trị, trong khi đó là một gợi ý lý tưởng, không phải là một lựa chọn trong trường hợp này, vì bộ phận Mua hàng của khách hàng cuối sẽ coi thay đổi PCB cơ bản là một "sản phẩm mới", do đó yêu cầu đánh giá các nhà cung cấp cạnh tranh và đàm phán lại hợp đồng - Điều này sẽ kích hoạt một quy trình đấu thầu mới và có khả năng mất 10 triệu doanh nghiệp hàng năm cho khách hàng của tôi, cho đối thủ cạnh tranh.

Việc sửa chữa hiện tại của các thiết bị tại chỗ của khách hàng đều được thực hiện bằng cách làm lại thủ công trong lĩnh vực này, thiết bị không được phép mang trở lại xưởng. Việc thay thế các bảng sẽ xảy ra, nhưng bảng thay thế "mới" hoàn toàn phải giống hệt bố trí PCB với bảng được thay thế, vì khách hàng cuối không chấp nhận bất kỳ thay đổi nào.

Một đề xuất đang được xem xét, mặc dù chưa được xác thực với nhóm mua hàng của khách hàng cuối cùng , là thay thế các IC DIP bằng các PCB nhỏ có kích thước giống hệt bằng các chân, cắm vào các ổ cắm DIP trên bo mạch chính. Điều này nhằm giảm rủi ro và thời gian làm việc tại hiện trường.

Vì vậy, trở lại câu hỏi: những kinh nghiệm EE thực tế trong việc lập kế hoạch cho vòng đời sản phẩm đó và những thách thức liên quan là gì? Những ý tưởng tuyệt vời cho " lần sau " cũng được hoan nghênh.

Tôi đã không làm việc trên bất cứ thứ gì cần đến tuổi thọ sản phẩm 30 năm, nhưng tôi đã làm việc trên các sản phẩm đi vào thiết bị sản xuất chất bán dẫn và cần hơn 10 năm hỗ trợ.

Ít nhất trong những trường hợp đó, khách hàng của chúng tôi đã đủ tỉnh táo để nhận ra rằng đôi khi một thiết kế lại nhẹ là giải pháp đáng tin cậy và hiệu quả nhất về chi phí.

Không phải mọi nhà sản xuất chất bán dẫn đều mua thông báo trọn đời theo gói

Mỗi nhà sản xuất chất bán dẫn có uy tín sẽ đưa ra thông báo trên cơ sở từng phần. Nếu có một nhà sản xuất ngoài đó không làm điều này, tôi sẽ không mua từ họ cho bất kỳ dự án nào, chứ đừng nói đến một với các yêu cầu hỗ trợ nghiêm ngặt của bạn.

Các nhà sản xuất có uy tín không chỉ thông báo nếu một phần / gói bị lỗi thời, họ thông báo cho bất kỳ thay đổi nào trong sản phẩm có thể ảnh hưởng đến chất lượng (theo nghĩa ISO 9000). Ví dụ, họ thông báo nếu lớp hoàn thiện chì đang thay đổi từ thiếc-chì sang thiếc mờ. Họ thông báo nếu quy trình đóng gói thiết bị đang được chuyển từ nhà máy này sang nhà máy khác.

một số nhà sản xuất chỉ đơn giản là gấp lại và biến mất

Điều này, hoặc khóa học không thể được giúp đỡ. Và có những rủi ro tương tự khác.

David đã đề cập đến một trường hợp trong đó một vụ cháy nhà máy dẫn đến sự lạc hậu của sản phẩm mà không cần thông báo trước. Trong một trường hợp khác gần đây tôi biết, một công ty bán dẫn không lỗ (lớn và cực kỳ nổi tiếng) đã bị buộc phải làm lỗi thời một số dòng sản phẩm vì nhà cung cấp đúc của họ đã quyết định đóng cửa một dây chuyền sản xuất cũ (và không còn đủ lợi nhuận). Ít nhất trong trường hợp này họ đã có thể đưa ra thông báo nâng cao và cho phép mua trọn đời ... nhưng sản phẩm của họ không phải là bóng bán dẫn 0,05 đô la, chúng là các IC phức tạp 20 - 200 đô la, vì vậy bạn có thể tưởng tượng khoản đầu tư cần thiết cho một số lần mua trọn đời.

Rủi ro khác - quy định

Một điều nữa để coi chừng là cuộc tuần hành của quy định môi trường. Chỉ thị RoHS của Châu Âu và các luật tương tự có thể không áp dụng cho các sản phẩm của bạn, nhưng chúng ảnh hưởng đến chuỗi cung ứng của bạn. RoHS, chẳng hạn, đã buộc rất nhiều sản phẩm trưởng thành được thiết kế lại, làm giảm doanh số bán hàng cho rất nhiều thành phần trưởng thành, điều này có thể dẫn đến một số ám ảnh khi các bộ phận cụ thể trở nên không có lợi.

Phiên bản mới của RoHS được dự kiến ​​trong vòng một vài năm. Vì vậy, bạn có thể mong đợi một làn sóng ám ảnh mới khi thị trường giải quyết liên quan đến các quy tắc mới.

Rủi ro khác - bối cảnh thị trường thay đổi

Nếu bạn đã thiết kế một sản phẩm 30 năm trước và bạn đã thiết kế nó hoàn toàn với các thành phần đa nguồn gốc như 2N2904 và 74LS04, thì rất có thể bạn vẫn có thể có được tất cả các bộ phận đó ngày hôm nay.

Nhưng xu hướng trong nhiều năm qua là cách xa các thành phần đa nguồn gốc. Rất ít sản phẩm mới đang được nhân rộng trên khắp các nhà sản xuất. Và các bộ phận có mức độ phức tạp tương tự như 30 năm trước --- cổng logic hex, bóng bán dẫn riêng lẻ, v.v. Ngay cả các thiết bị "đơn giản" như bộ điều chỉnh công suất tuyến tính giờ cũng đủ phức tạp để không ai cố gắng sao chép thiết kế của công ty khác chính xác.

Nếu bạn muốn thiết kế bộ vi xử lý hoặc thiết bị logic có thể lập trình, bạn chỉ bị mắc kẹt với một thành phần nguồn đơn và tất cả rủi ro cho hỗ trợ dài hạn đòi hỏi.

Ngoài ra, như giai thoại của tôi ở trên đã chỉ ra, sự trỗi dậy của công ty bán dẫn không lỗ cũng gây ra rủi ro vì điều đó có nghĩa là các nhà cung cấp chip của bạn có thể không thực sự kiểm soát tài nguyên sản xuất của chính họ.

Chiến lược

Đối với tôi, có vẻ như đội ngũ bán hàng của bạn cần phải khó khăn hơn với khách hàng này (tất nhiên, các kỹ sư luôn nói điều này).

Một lựa chọn là nói với họ rằng bạn có thể khắc phục vấn đề theo cách của họ, nhưng để duy trì mức hỗ trợ này, giá sản phẩm sẽ tăng XX% mỗi năm trong suốt thời gian còn lại của sản phẩm. Bạn có thể mua trọn đời cho các sản phẩm lỗi thời này, nhưng bạn sẽ phải trả tiền để đánh giá kỹ thuật các yêu cầu, kỹ thuật viên để quản lý các bộ phận đã được kiểm kê, v.v., và bạn cần doanh thu từ các sản phẩm này để hỗ trợ điều đó.

Một cách khác là gọi sự vô tội vạ của họ trong quá trình đấu thầu lại --- không thể có nhiều đối thủ cạnh tranh ngoài kia có thể hỗ trợ thực tế cho các yêu cầu trọn đời này và những yêu cầu có thể có giá tương ứng. Trên hết, nhóm của bạn có kinh nghiệm với ứng dụng cụ thể này và các yêu cầu chi tiết của khách hàng, mang lại cho bạn một lợi thế khi đấu thầu dự án. Ai biết được, bạn có thể ra khỏi một cuộc đấu thầu lại với một hợp đồng với giá bán cao hơn đáng kể.

Xử lý lỗi thời thành phần trong 30 năm là một nhiệm vụ khó khăn. Thậm chí 10 năm là tuyệt vời cho bất cứ điều gì nhưng đơn giản nhất của sản phẩm.

Nói một cách đơn giản, các nhà cung cấp và nhà sản xuất không đáng tin cậy trong khoảng thời gian 30 năm. Như đã đề cập trước đó, họ sẽ ngừng sản xuất chip mà không cần thông báo hoặc đơn giản là ngừng tồn tại. Có một nhà sản xuất khoảng 6 năm trước đã bị hỏa hoạn tại một trong những nhà máy cũ của họ. Thay vì xây dựng lại và bắt đầu làm lại những con chip đó, chúng chỉ đơn giản là làm lỗi thời tất cả những con chip được sản xuất ở đó.

Mặc dù ý định tốt nhất của mọi người, các bộ phận trở nên không có sẵn.

Nếu không được phép sử dụng PCB, thì giải pháp đáng tin cậy duy nhất là dự trữ nguồn cung cấp 30 năm cho tất cả các bộ phận. Điều này phức tạp hơn âm thanh vì một số bộ phận có hạn sử dụng hạn chế. Các bộ phận sẽ cần được lưu trữ lâu dài trong lưu trữ được kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, và thậm chí sau đó một số bộ phận vẫn không tồn tại được 30 năm. Lưu trữ các thành phần trong hơn 30 năm sẽ yêu cầu sự tư vấn của các nhà sản xuất để xác định các điều kiện lưu trữ lý tưởng. Tài liệu về cách lưu trữ và hàn đúng cách các bộ phận sẽ cần được lưu trữ. Ví dụ, nếu cần nướng bánh trước khi lắp ráp thì những hướng dẫn đó sẽ cần được lưu lại.

Nếu một respin được cho phép, thì giải pháp lý tưởng là lưu trữ tất cả dữ liệu thiết kế và viết tài liệu bổ sung để tạo điều kiện thiết kế lại sau mỗi 4 đến 10 năm. Theo tôi đây là giải pháp tốt nhất (giả sử được phép sử dụng respin). Nó cho phép sản phẩm phát triển theo thời gian để phù hợp với công nghệ mới và quy trình sản xuất mới. Điều này sẽ làm giảm giá thành sản phẩm hoặc cung cấp cho các phiên bản mới các tính năng và khả năng mới.

Trong ngành công nghiệp ô tô là một lời nguyền. Hầu hết các nhà cung cấp không hỗ trợ quá 10 năm (nghe có vẻ điên rồ với thế giới thương mại / công nghiệp). Chúng tôi có một số thiết kế có hơn 10 năm sử dụng dịch vụ với khối lượng nhỏ. Ngay cả một thành phần nhỏ cũng có thể kích hoạt thiết kế lại sẽ tốn hàng triệu đô la để thiết kế và xác nhận. Khi công nghệ đã lỗi thời thì còn khó hơn. ví dụ: Chất nền gốm với bộ điều khiển vi mô lỗi thời.

Có những công ty như Rochester Electronics xử lý các bộ phận cũ và thậm chí có khả năng tái sản xuất các bộ phận đã có tuổi. Tekmos cũng là một trong số họ (họ xử lý Frescale nhiều hơn).