Удешевление мелких серий электроники в России. Кейс интернет-радиоприемника WOLNA
На картинке ниже фото двух версий платы интернет-радиоприемника WOLNA-1 Слева до того, как я осознал как оптимизировать себестоимость, и справа после. Для сравнения: 120 точек пайки против 300, 20 компонентов против 80, 14 пунктов в BOM вместо 31. И при этом функционал стал шире- появился контроллер питания литиевых аккумуляторов. Кому интересно как это произошло и сколько помогло сэкономить, добро пожаловать под кат. Так же этот материал будет полезен неопытным заказчикам разработки, обращающимся к фрилансерам.
Начну издалека. В бытность работы разработчиком электроники, в штате крупного промышленного холдинга, мне приходилось слышать от начальства фразу: «Если это работает, не важно сколько это будет стоить, мы все равно продадим с накруткой 1000%». Речь, конечно, шла о госзаказе. И мы ставили FPGA Xlinx Zynq (~300$) на платы, которые выпускались десятками, а потом эти платы могли вообще никогда не увидеть свет. Система работала так, что разработчик вообще не видит цену на комплектующие, BOM уходит в отдел закупок, а там закупщик не глядя закупает все по списку. И это превращается в привычку, и перекочевывает во фриланс и собственные проекты, так случилось и здесь.
Конечно, это колоссальная техническая школа, когда ты можешь использовать в дизайне любую самую современную железку, для меня не было недоступных технологий, доступность ограничивалась только моими мозгами, которым не все удавалось освоить. Но это в определенной степени расхолаживает. И если вы заказчик, то здесь для вас первый пункт чеклиста: смотрите где работает инженер у которого вы заказываете дизайн платы. Если вы инженер, можете начинать обижаться вспомните, уверен, так жирно вы жили не всегда:)
Есть еще другая крайность. Тоже расскажу пример из своего опыта. Был у меня однажды контрактный заказ на разработку железки, измеряющей расстояние ультазвуковым методом. Побеседовали с заказчиками по скайпу, я озвучил цену, срок, и на этом он пропали месяца на 4. Потом появился, и просит завершить недоделанный кем-то проект. Я стал смотреть архив с материалами от предыдущего исполнителя: он пошел на базар, купил сломанный парктроник, припаял к нему соплями Атмегу (ардуины тогда еще не было), все это засунул в коробку из под обуви, чего то там поизмерял в попугаях, набросал схему в Sprint Layout и дальше забуксовал. Оказалось что это был грамотный любитель, но даже опыта заказа печатных плат на производстве у него не было. Он просто не знал требований серийного производства плат. В общем дальше прототипа в виде комка проводов из вторсырья дело не пошло. Так что второй пункт чеклиста для заказчика: смотрите портфолио исполнителя. Там должна быть хотя бы одна работающая железка.
Все что происходит дальше, находится между двумя этими крайностями, и требует одновременно понимания экономики рождающегося проекта, схемотехники, и знания номенклатуры элементной базы, предложенной на рынке. Некоторые предложенные решения не популярны среди аудитории с шапкозакидательскими настроениями, в основном из первого примера. Они предпочтут чтобы проект сдох, или не был рожден, чем он будет сделан не по канонам или не дай бог на ардуине. Еще раз повторюсь, скорее всего это мнение людей, которые никогда сами не платили за то что они делают. И да, это все справедливо для мелкий серий 100 ± 100 штук в месяц в России. Но 4 из 5 проектов (моя статистика) этот рубеж и не пройдут, по тому что у них не сходится экономика.
Итак, какими признаками должен обладать экономный проект:
1. У. Унификация.
Посмотрите на BOM лист пассивных компонентов первой платы — это первая версия радиоприемника Волна-1. Этот лист, кстати, тоже не так плох в этом смысле, но все равно есть куда работать. Точками я отметил компоненты, разных номиналов, которые скорее всего можно заменить на один средний. 
В цифровой электронике редко когда имеет значение различие резисторов и конденсаторов больше чем на порядок. Поэтому в моих BOM листах редко встречаются номиналы резисторов отличные от 1k, 10k, 100k, 1M, и конденсаторов 0.01uF, 0.1uF, 1uF, 10uF, 470uF. если нужны промежуточные значения, иногда можно поставить два параллельно или последовательно.
Почему это так важно, и почему я предпочитаю не экономить на количестве пассивных компонентов, а гораздо жестче отношусь к их номенклатуре. Во-первых, они продаются катушками по 1000шт, и цена одного чип резистора или конденсатора в буквальном смысле копейки. А вот что действительно сжирает деньги в прямом виде, и в виде непрямых расходов, это закупка большего количества номенклатуры. То есть мне пришлось взять не 1 катушку по 1000 резисторов, а две. Не одну катушку конденсаторов, а три. И бог с ними, но дальше встает проблема мониторинга наличия на складе всего этого зоопарка. И тут уже просто призываю поверить опыту, вы обязательно упустите момент, когда что то кончится, и все производство встанет из-за какого-то одного элемента.
Итак, выгода унификации, настолько же огромна как и не очевидна. Чем меньше пунктов в листе комплектующих, тем меньше шансов не заметить как что то кончилось. Посчитайте, сколько сжирает день простоя помещения, монтажников, и задержки отгрузки, и еще раз посмотрите на свой BOM:)
2. У. Укрупнение.
Это вообще отркытие, откровение, и одновременно главная претензия ко мне от шапкозакидателей. Суть укрупнения состоит в том, чтобы брать как можно больше готовых блоков.
Для примера, модуль кодека vs1053(слева на картинке ниже) со всем обвесом обходится мне при заказе оптом в 340р. Все что нужно, это запаять 10 пинов PLD2.54. А отдельно микросхема в корпусе QFP48 стоит 270р, но к ней еще нужно под 10 позиций пассивного обвеса. Это ~100 точек пайки по 2р = 200р, а так же возросшая вероятность брака из-за корпуса QFP48. Добавьте это к предыдущему пункту, и решите что проще организовать закупку и мониторинг 1 крупного компонента дешево, или 10 мелких дорого?
Перед тем, как я посчитаю сколько денег сэкономило укрупнение проекту интрнет-радиоприемника WOLNA, сделаю маленькое лирическое отступление. Однажды, человек, которому я отказался сделать скидку, пообещал сообщить в «федеральные органы» о том, что на самом деле «отечественный» интернет-радиоприемник вообще-то не отечественный, по тому что сделан из зарубежных комплектующих. И такого рода комментарии я встречаю среди публики, знающей о существовании ардуино: «все это ардуинизация, и у людей своих мозгов нет». Можно называть это явление как угодно, хоть «ардуинизация», я называю это глобальным распределением труда: китайцы круто и дешево паяют, и я заказываю у них не свой дизайн платы, а выбираю из готовых. И уж точно не надо идти на поводу общего мнения, и отказываться от этого крутого лайфхака, из-за того что железка в итоге выглядит как конструктор ардуино. Причем может показаться что это обеспечивает большую маржинальность и прибыль жадным дельцам типа меня, но на самом деле, речь идет не о прибыли, а жизнеспособности проекта вообще.
Итак, давайте сравним 2 версии одной и той же платы по нескольким параметрам:
2.1. Количество точек пайки и стоимость сборки:
— Версия 1 на рассыпных элементах — 300 точек пайки по 2 рубля ~600 рублей.
— Версия 2 на укрупненных модулях — 120 точек пайки по 2 рубля ~240 рублей.
2.2. Количество позиций в BOM:
— Версия 1 на рассыпных элементах — 31 позиция
— Версия 2 на укрупненных модулях — 14 позиций
Тут разницу в деньгах считать нужно в зависимости от того как организован процесс, уровня зарплат и прочего. Но это десятки процентов себестоимости. Я просто перечислю, на какие сферы кроме непосредственно сборки влияет количество позиций в листе спецификации:
— Мониторинг склада (уже 100 раз написал, но повторюсь).
— Количество поставщиков. Чем больше позиций, тем меньше шансов найти все в одном месте по выгодной цене.
— Подготовка отчетной документации по закупкам для налоговой. По каждой покупке вам придется обменяться документами с поставщиком, если вы ООО, или ИП в некоторых случаях.
— Подготовка отчетной документации о балансе предприятия для налоговой. Оказывается, вы не можете продать то, чего не купили. И если ваша железка состоит из 30 позиций, то вы обязаны об этом сообщить в проверяющий орган, а потом строго следить за тем, чтобы на момент продажи у вас на балансе было закуплено необходимое количество этого барахла, иначе вы не сможете продать готовое изделие.
По поводу последнего пункта хочу остановиться чуть подробнее. Оказывается, если вы производитель, то для вас обязательна такая штука — «норма расхода на изделие», где вы сами прописываете все из чего состоит то, что вы продаете. И все это у вас должно быть на момент отгрузки. То есть да, даже формальное отсутствие на балансе предприятия 1 резистора не позволит вам отгрузить товар покупателю. Да, бухгалтера умеют с этим работать, проводить закупки задним числом, и все прочее. Но подумайте, оно вам надо, ведь они берут за это деньги, причем постоянно? И самой главное, думает ли об этом разработчик, с которым вы работаете? Учитываете ли вы это при разработке, если вы инженер?
Дак сколько же это в деньгах? Зависит от того, как у вас все организовано, но в моем конкретном случае это как минимум:
-20% на бухгалтерию (она на аутсорсе).
-30% себестоимости (меньше точек пайки и меньше комплектующих, меньше их цена при покупке готовым модулем).
-10% фонд оплаты труда (где то пол ставки офис-менеджера на обслуживание процессов связанных с закупкой, сопровождением и документами).
И все это не просто жадность и бабло, а живучесть идеи, и возможность дарить миру то что вы любите по минимальной цене.
В конце, можете посмотреть новостной сюжет о нас, и увидеть, как работает российский микро-производитель электроники WOLNA.
ПС. И да, хоть я уже почти не занимаюсь разработкой на заказ, если у вас есть интересные проекты, пишите мне на почту, обсудим. Но лучше просто посмотрите на крутое интернет-радио WOLNA.
