Pertanyaan tentang dukungan jangka panjang untuk desain papan legacy

Pertanyaan ini dirangkum dari diskusi tentang obrolan StackExchange Teknik Elektro.
Itu direproduksi di sini dengan harapan menghasilkan diskusi dengan nilai jangka panjang

Pertanyaan untuk siapa saja yang memiliki pengalaman dengan desain produk siklus hidup yang panjang ( > 30 tahun ):
Apakah Anda secara umum merancang dengan mengingat kemungkinan keusangan / penghentian bagian-bagian utama dalam siklus hidup produk?

Khususnya, jika pin-kompatibel setara untuk IC tertentu tidak lagi dibuat, bagaimana itu direncanakan? Tidak setiap produsen semikonduktor melakukan pemberitahuan pembelian seumur hidup dengan paket, dan beberapa produsen melipat dan menghilang.

Konteksnya di sini adalah tentang produk yang persediaannya dimiliki oleh klien saya lebih dari 100 ribu PCB, dan lebih dari 2 juta perangkat yang digunakan selama 30 tahun . Beberapa bagian penting yang digunakan di papan tidak lagi ada, dan hampir semua yang setara adalah SMT. Semua IC pada board asli DIP dan dicolokkan. Beberapa IC yang dimaksud adalah bagian pemrosesan sinyal kontinyu waktu analog yang sudah usang, sisanya adalah logika digital dan dengan demikian mudah diganti oleh yang setara, ASIC atau MCU tergantung pada kerumitannya.

Ada alur kerja perbaikan (produk industri, jaminan kemudahan servis 20 hingga 30 tahun), dan ada alur kerja produksi (pesanan berulang, ribuan papan per tahun).

Mengganti papan, sementara saran yang ideal, bukan merupakan pilihan dalam kasus ini, karena departemen Pembelian pelanggan akhir akan mempertimbangkan perubahan basis PCB sebagai "produk baru", karenanya memerlukan evaluasi dari vendor yang bersaing, dan negosiasi ulang dari kontrak - Ini akan memicu proses tender baru dan berpotensi kehilangan bisnis tahunan senilai 10x juta untuk klien saya, kepada pesaing.

Perbaikan saat ini dari perangkat situs pelanggan semuanya dilakukan dengan pengerjaan ulang manual di lapangan, perangkat tidak diizinkan untuk dibawa kembali ke bengkel. Penggantian papan memang terjadi, tetapi papan pengganti "baru" benar-benar harus identik dalam tata letak PCB dengan yang diganti, karena pelanggan akhir tidak menerima perubahan apa pun.

Proposal yang dipertimbangkan, meskipun belum divalidasi dengan tim pembelian pelanggan akhir , adalah penggantian IC DIP dengan PCB kecil berukuran identik dengan pin, yang dicolokkan ke soket DIP di papan utama. Ini dimaksudkan untuk mengurangi risiko dan waktu kerja lapangan.

Jadi, kembali ke pertanyaan: Apa pengalaman EE praktis dalam perencanaan siklus hidup produk dan tantangan terkait? Ide bagus untuk " waktu berikutnya " juga diterima.

Saya belum mengerjakan apa pun yang membutuhkan masa pakai produk selama 30 tahun, tetapi saya telah mengerjakan produk yang masuk ke peralatan manufaktur semikonduktor, dan membutuhkan dukungan lebih dari 10 tahun.

Setidaknya dalam kasus-kasus itu pelanggan kami cukup waras untuk menyadari bahwa kadang-kadang desain ulang yang sedikit adalah solusi yang paling efektif dan andal.

Tidak setiap produsen semikonduktor melakukan pemberitahuan pembelian seumur hidup dengan paket

Setiap produsen semikonduktor yang memiliki reputasi baik akan memberikan notifikasi berdasarkan nomor per bagian. Jika ada produsen di luar sana yang tidak melakukan ini, saya tidak akan membeli dari mereka untuk proyek apa pun, apalagi satu dengan persyaratan dukungan ketat Anda.

Produsen ternama tidak hanya memberi tahu jika bagian / paket akan usang, mereka memberi tahu jika ada perubahan pada produk yang mungkin berdampak pada kualitas (dalam pengertian ISO 9000). Misalnya, mereka memberi tahu jika ujung timah berubah dari timah-timah ke timah matte. Mereka memberi tahu jika proses pengemasan perangkat dipindahkan dari satu pabrik ke pabrik lain.

beberapa produsen hanya melipat dan menghilang

Ini, atau tentu saja tidak dapat membantu. Dan ada risiko serupa lainnya.

David menyebutkan kasus di mana kebakaran pabrik mengakibatkan produk usang tanpa pemberitahuan. Dalam kasus lain baru-baru ini saya tahu, sebuah perusahaan semikonduktor hebat (besar dan sangat terkenal) dipaksa untuk usang beberapa lini produk karena vendor pengecoran mereka memutuskan untuk menutup jalur manufaktur yang lebih tua (dan tidak lagi cukup menguntungkan). Setidaknya dalam hal ini mereka dapat memberikan pemberitahuan lanjutan dan memungkinkan untuk membeli seumur hidup ... tetapi produk mereka bukan $ 0,05 transistor, mereka adalah IC $ 20 - $ 200 yang kompleks, sehingga Anda dapat membayangkan investasi yang diperlukan untuk beberapa pembelian seumur hidup.

Risiko lainnya - regulasi

Satu hal lagi yang harus diperhatikan adalah perjalanan peraturan lingkungan. Arahan RoHS Eropa dan undang-undang serupa mungkin tidak berlaku untuk produk Anda, tetapi mereka mempengaruhi rantai pasokan Anda. RoHS, misalnya, memaksa banyak produk dewasa untuk didesain ulang, mengurangi volume penjualan untuk banyak komponen matang, yang mungkin mengakibatkan beberapa keusangan karena bagian-bagian tertentu menjadi tidak menguntungkan.

Versi baru RoHS diharapkan dalam beberapa tahun. Jadi, Anda bisa mengharapkan gelombang baru yang usang saat pasar menyelesaikan kaitannya dengan aturan baru.

Risiko lain - perubahan lanskap pasar

Jika Anda mendesain produk 30 tahun yang lalu dan Anda mendesainnya sepenuhnya dengan komponen multi-sumber seperti 2N2904 dan 74LS04, Anda kemungkinan besar masih bisa mendapatkan semua bagian itu hari ini.

Tetapi tren dalam beberapa tahun terakhir jauh dari komponen multi-sumber. Sangat sedikit produk baru yang direplikasi di seluruh pabrik. Dan bagian-bagian yang berada pada tingkat kompleksitas yang sama dengan apa yang tersedia 30 tahun yang lalu --- gerbang logika hex, transistor individu, dll. Bahkan perangkat "sederhana" seperti regulator daya linier sekarang cukup kompleks sehingga tidak ada yang mencoba menduplikasi desain perusahaan lain persis.

Jika Anda ingin mendesain dalam mikroprosesor atau perangkat logika yang dapat diprogram, Anda cukup terjebak dengan komponen sumber tunggal, dan semua risiko untuk dukungan jangka panjang yang memerlukan.

Juga, seperti yang ditunjukkan oleh anekdot saya di atas, kebangkitan perusahaan semikonduktor fabless juga menambah risiko karena itu berarti vendor chip Anda mungkin tidak benar-benar mengendalikan sumber daya manufaktur mereka sendiri.

Strategi

Bagi saya, sepertinya tim penjualan Anda perlu lebih keras dengan pelanggan ini (tentu saja, insinyur selalu mengatakan ini).

Salah satu opsi adalah memberi tahu mereka bahwa Anda dapat memperbaiki masalahnya dengan cara mereka, tetapi untuk mempertahankan tingkat dukungan ini, harga produk akan meningkat XX% setiap tahun selama sisa masa pakai produk. Anda dapat melakukan pembelian seumur hidup untuk produk-produk usang ini, tetapi Anda harus membayar untuk evaluasi teknik persyaratan, teknisi untuk mengelola bagian inventori, dll., Dan Anda memerlukan pendapatan dari produk ini untuk mendukungnya.

Yang lain adalah dengan menyebut gertakan mereka pada proses tender ulang --- tidak mungkin ada banyak pesaing di luar sana yang secara realistis dapat mendukung persyaratan seumur hidup ini, dan mereka yang dapat menentukan harga sesuai dengan itu. Selain itu, tim Anda memiliki pengalaman dengan aplikasi khusus ini dan persyaratan terperinci pelanggan, memberi Anda keuntungan dalam hal penawaran proyek. Siapa tahu, Anda bisa keluar dari tender ulang dengan kontrak dengan harga jual yang jauh lebih tinggi.

Menangani komponen usang selama 30 tahun adalah tugas yang sulit. Bahkan 10 tahun adalah luar biasa untuk apa pun kecuali produk yang paling sederhana.

Sederhananya, pemasok dan produsen tidak dapat diandalkan selama rentang 30 tahun. Seperti yang disebutkan sebelumnya, mereka akan berhenti membuat chip tanpa pemberitahuan atau tidak ada lagi. Ada satu pabrik sekitar 6 tahun lalu yang mengalami kebakaran di salah satu pabrik lama mereka. Alih-alih membangun kembali dan mulai membuat chip itu lagi, mereka hanya membuat semua chip yang sudah usang di sana.

Terlepas dari niat terbaik semua orang, bagian menjadi tidak tersedia.

Jika respin PCB tidak diperbolehkan, maka satu-satunya solusi yang dapat diandalkan adalah dengan persediaan 30 tahun semua komponen. Ini lebih kompleks daripada kedengarannya karena beberapa bagian memiliki umur simpan terbatas. Bagian-bagian harus disimpan jangka panjang dalam penyimpanan yang dikontrol suhu dan kelembaban, dan bahkan beberapa bagian masih tidak akan bertahan 30 tahun. Menyimpan komponen selama 30+ tahun akan memerlukan konsultasi dari produsen untuk menentukan kondisi penyimpanan yang ideal. Dokumentasi tentang cara menyimpan dan menyolder komponen dengan benar perlu diarsipkan. Misalnya, jika kue diperlukan sebelum perakitan maka instruksi tersebut perlu disimpan.

Jika respin diperbolehkan, maka solusi yang ideal adalah mengarsipkan semua data desain dan menulis dokumentasi tambahan untuk memfasilitasi perancangan ulang setiap 4 hingga 10 tahun. Menurut pendapat saya ini adalah solusi terbaik (dengan asumsi respin diperbolehkan). Ini memungkinkan produk untuk berkembang dari waktu ke waktu untuk mengakomodasi teknologi baru dan proses manufaktur baru. Ini akan menurunkan biaya produk atau memberikan fitur dan kemampuan baru versi baru.

Dalam industri otomotif, keusangan adalah kutukan. Sebagian besar vendor tidak mendukung lebih dari 10 tahun (mungkin terdengar gila bagi dunia komersial / industri). Kami memiliki beberapa desain yang lebih dari 10 tahun dalam penggunaan layanan dalam volume kecil. Bahkan komponen kecil dapat memicu desain ulang yang akan membutuhkan biaya jutaan dolar untuk mendesain dan memvalidasi. Ketika teknologi sudah usang itu bahkan lebih sulit. misalnya: Substrat Keramik dengan pengontrol mikro yang sudah usang.

Ada perusahaan seperti Rochester Electronics yang menangani suku cadang lama dan bahkan memiliki kemampuan untuk memproduksi kembali suku cadang yang berumur bertahun-tahun. Tekmos adalah salah satu dari mereka juga (mereka menangani Frescale lebih banyak).