La iniciativa de la biblioteca de piezas comunes (CPL)

La diferencia entre el diseño de hardware comercial y la electrónica para pasatiempos se ha difuminado en los últimos años. Con hardware de código abierto, la lista más nueva de herramientas CAD muy asequibles y capaces, y la vasta base de conocimientos disponible en línea, la mayor parte de lo que se puede hacer en un gran laboratorio corporativo también se puede hacer en una habitación libre en casa. Esto ha propiciado un resurgimiento del inicio de hardware. También se han sacado a la luz algunos problemas que aún deben abordarse.

De día, trabajo para una empresa de fabricación; los fines de semana diseño y construyo pequeños dispositivos electrónicos. Mis proyectos de diseño suelen estar basados ​​en microcontroladores, y muchos tienen hardware personalizado compatible con Arduino en el núcleo. Al estar basados ​​en diseños de código abierto preexistentes, estos no son proyectos terriblemente difíciles. Sin embargo, eso no quiere decir que no sean complejos. No está en la asamblea. Lo tengo manejado; ya sea construyendo a mano los tableros simples o enviando los complejos a través de la planta en mi trabajo diario. No, no es el diseño o el montaje lo que me deprime. Es la miserable cadena de suministro.

Los componentes más pequeños, como los pasivos, son fáciles de poner en CAD, pero no necesariamente fáciles de tener a mano. Puede elegir una pieza el lunes y luego descubrir que está agotada cuando necesite más el miércoles siguiente. Los componentes más grandes en paquetes complejos, como los microcontroladores de alto número de pines, también pueden causar problemas. El paquete específico que desea puede estar disponible o agotado en los distintos distribuidores. Como resultado, la fase de construcción inicial de un proyecto puede ser un poco como sillas musicales, tratando de perseguir el stock de una pieza única o de fuente limitada.

Las organizaciones de diseño corporativo tienen especialistas en compras y fabricación que se aseguran de que las piezas elegidas estén disponibles y en buen suministro. El ingeniero de startups o el aficionado no puede darse el lujo de esa ayuda. La iniciativa Common Parts Library (CPL) ha surgido recientemente con el propósito de resolver muchos de estos problemas de suministro de componentes.

Recientemente hablé con Sam Wurzel de Octopart sobre la cadena de suministro y lo que están haciendo para reducir los problemas de disponibilidad. Octopart, si no lo sabe, es un motor de búsqueda integral de piezas que se encuentra detrás de la biblioteca de piezas comunes. El motor de Octopart le permite buscar una parte de la mayoría de los distribuidores disponibles, todo en un lugar con la misma acción de búsqueda. Entonces, si la versión QFN de su MCU sigue desapareciendo de un lugar y reapareciendo aleatoriamente en otro lugar, entonces Octopart lo llevará directamente a él.

Octopart ahora es propiedad de Alitum, lo que los coloca en una buena posición para comprender realmente los problemas de abastecimiento, desde el diseño inicial hasta la fabricación. La búsqueda de Octopart y la CPL pueden ayudar con el proceso de selección de componentes inicial antes de CAD, y luego con el proceso de compra después de CAD. La idea básica detrás de la CPL es que, si elige una pieza de la lista, estará disponible y será fácil de encontrar.

Para ver un ejemplo del problema del mundo real, no necesito buscar más allá de uno de mis propios diseños. Es una placa de robot pequeña, esta vez no basada en Arduino, con un Microchip MCU y un controlador de motor dual de 1 amperio. Entre todas las demás partes, tiene un LED rojo como indicador de encendido, un LED verde para indicar que los motores están habilitados y cuatro LED amarillos para los indicadores de estado definidos por el usuario; todos están en paquetes 0603.

Los LED rojos, amarillos y verdes en los paquetes de montaje en superficie 0603 son lo suficientemente comunes como para que la disponibilidad nunca sea un problema. Sin embargo, han pasado unos meses desde que construí esta placa y, en el tiempo intermedio, los tres LED se han agotado. Si tuviera que enviar estas placas para la fabricación, la empresa que realiza la fabricación tendría que detener el proceso y ponerse en contacto conmigo, entonces tendría que encontrar un número de pieza de repuesto (bueno, tres números de pieza de repuesto). y darles autorización para sustituir.

Eso es solo tres partes en una lista de materiales que comprende aproximadamente 35 partes diferentes, pero multiplíquelo por una docena de tableros diferentes. También considere que, si no quiero que se detenga mi trabajo, necesito verificar cada parte en la lista de materiales cada vez que envío esa placa para su fabricación. Todo suma.

¿Por qué el fabricante simplemente no elige algo y automáticamente hace la sustitución? No pueden, porque no saben qué parámetros son importantes para el diseñador. Digamos que mi LED tiene una corriente directa de 5 mA y lo sustituyen por una corriente directa de 20 mA. Eso podría arruinar totalmente la duración de mi batería, o podría llevarme por encima del límite de fuente de corriente total de la MCU. Por otro lado, si el brillo es importante para mí, colocar un LED de 5 mA en lugar de un LED de 20 mA podría arruinar el rendimiento de mi producto.

“Las empresas emergentes se están frustrando por los mismos problemas:no comprenden los problemas relacionados con la disponibilidad de piezas y construyen placas y necesitan desecharlas porque no pueden encontrar algunas de sus piezas”, dijo Wurzel. "Las listas de materiales se envían a los fabricantes que no se pueden utilizar porque las piezas no están disponibles en la cadena de suministro".

Las grandes empresas con mucho volumen de fabricación resuelven este problema teniendo una lista de sustituciones aprobadas. El ingeniero elegirá dos o tres piezas que sean adecuadas para el diseño, y los agentes de compras pueden comprar cualquier cosa de la lista sin necesidad de aprobación adicional.

Octopart está trabajando para hacer lo mismo en masa con su iniciativa Common Parts Library. La idea es que Octopart pueda analizar un gran conjunto de datos de compras y determinar qué tipo de piezas utilizan más los ingenieros. A partir de estos datos, han elaborado dos listas:una centrada en la producción y otra en los prototipos. Para cada parte de la CPL, intentan identificar al menos dos partes de fabricantes que tengan un valor equivalente que estarán disponibles. No es una garantía absoluta, pero está lo suficientemente cerca.

Con millones de componentes disponibles, esto parece ser un desafío vertiginoso. Para mitigar eso, la CPL está comenzando con un enfoque en los componentes utilizados en los dispositivos conectados y se moverá más hacia el contenido de la comunidad examinado. Según Wurzel:“No se gana dinero con CPL. CPL está abierto y estamos tratando de trabajar para que sea más fácil contribuir. En este momento, Octopart está tomando decisiones sobre qué componentes están en la CPL, pero estamos trabajando para descentralizar ese proceso trabajando con la comunidad que lo está utilizando ”.

En Screaming Circuits, vemos los efectos de estos problemas de la cadena de suministro a diario. De hecho, los problemas de componentes son probablemente la causa más frecuente de retrasos en la construcción. La mala noticia es que esto se ha convertido en un problema crónico; la buena noticia es qué hay detrás de este problema crónico, que es un número cada vez mayor de inicios de hardware.

Estaré observando el progreso de la CPL con gran interés. Mientras tanto, mientras escribo esto, estoy viendo un conjunto de números de pieza de CPL que resuelven el problema de los LED que mencioné anteriormente. Si desea obtener más información, puede encontrar la CPL en octopart.com/common-parts-library.