《硬件产品经理》第八章：产品生产制造

一、制造基础与供应链

1. 设计与制造的矛盾

• 设计端：追求创新与改变
• 制造端：强调流程稳定与重复性
• 冲突点：微小改动（如更换电容）可能引发生产链连锁反应（机器重编程、测试调整、库存变更）

2. 制造问题的影响

• 四大风险：
  • 成本增加（无法生产或成本飙升）
  • 可靠性下降（如电路板藏污）
  • 可获得性差（零件短缺）
  • 交期延误（物料周期长）
• 解决方案：
  • DFM（可制造性设计） 与 DFA（可装配性设计）
  • 设计人员需深入工厂，协同解决生产可行性问题

3. 供应链管理

• 核心挑战：
  • 多供应商协调（数十家供一款产品）
  • 成本控制（元件采购占最大成本）
  • 供应中断（自然灾害/经销商断供）
  • 元件淘汰（需替代方案）
  • 交期差异（定制件需数月）
  • 假货风险（劣质元件引发召回）
• 库存策略：
  • 平衡库存成本与供应风险
  • 罕见元件备货量需高于常规件
• 物料编码原则：
  • 一物一码、可扩展、直观易查
  • 修改规则不影响历史编码

4. 工厂选择

• 核心步骤：
  • 优先解决制造问题，再投入品牌设计
  • 途径：行业展会（如广交会）、阿里巴巴平台
• 合作要点：
  • 准备专业术语与细节问题
  • 验证样品质量与工厂诚信

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二、外壳制造工艺

1. 设计关键因素

• 功能需求（按钮/LED/散热）
• 环境限制（耐冲击/化学腐蚀）
• IP防护等级（格式IPXY，X=气密性，Y=水密性）
• 产量目标（决定成本结构）
• 外观重要性

2. 主流工艺对比

工艺	适用场景	优点	缺点
公模外壳	原型/外观不重要	零设计成本、快速获取	尺寸/外观受限
3D打印	小批量（<100件）	灵活、无模具成本	速度慢、表面粗糙
注塑成型	大批量（>1000件）	单位成本低、质量稳定	模具贵、设计约束多
真空成型	中批量（10~1000件）	模具便宜、供应商易找	单件成本高于注塑
钣金成型	大型设备/散热需求	散热好、耐极端环境	水密性难、成本高
CNC加工	复杂金属外壳	设计自由度高	超小批量、单价极高
激光切割	塑料/木材组装	低成本、视觉效果好	结构强度低、组装复杂

3. 表面处理工艺

• 机械加工：
  • 磨砂（改变透明度）
  • 抛光（降低粗糙度）
• 镀覆处理：
  • 喷涂（着色/防老化）：分喷粉、合金喷涂、喷漆（UV漆替代PU漆趋势）
  • 印刷：丝印/移印/烫印/转印
• 装饰处理：
  • IMD（模内装饰）：耐磨防刮，用于电器面板/汽车外壳
  • 电镀：增强美观与耐腐蚀
  • 咬花：模具腐蚀形成纹理（蛇纹/蚀纹）

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三、PCBA制造流程

1. 核心步骤

1. 涂焊膏：
   • 钢网定位 → 刮刀涂覆焊膏（锡粉+助焊剂）
2. 贴装元件：
   • 贴片机吸放元件（带盘供料）
   • 痛点：元件种类受贴片机带盘数限制 → 设计时需标准化元件
3. 回流焊：
   • 温度曲线：预热 → 助焊剂活化 → 熔锡 → 冷却
     
4. 光学检测（AOI）：
   • 检查焊接位置/方向 → BGA元件需X光检测
5. 手工修补：
   • 返修问题焊点/穿孔元件/温度敏感件
6. 清洗：
   • 去除残留助焊剂（防腐蚀）
7. 拼板与分板：

   • 拼板方式：V割（矩形板）、邮票孔（异形板）、空心连接条（半孔模块）
     

   • 工艺边：宽度3~5mm，含定位孔与光学点
     

2. 测试策略

• 四类必测项：供电电压/电流、微控制器、信号传感器、人机交互功能
• 治具设计：
  • 材料：3D打印/胶合板 → 专业治具厂量产
  • 自动化：机械臂按压按钮+传感器验证LED
  • 界面：简明的通过/失败指示
  • 备份：防产线停滞

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四、生产线测试方案

1. 三级测试体系

测试类型	检测目标	工具	适用场景
在线测试（ICT）	元件焊接/电气特性	针床夹具	大批量（覆盖每个焊点）
功能测试（FCT）	系统整体功能	定制固件+接口通信	所有规模（需编程支持）
老化测试	潜在缺陷/早期故障	高温+电应力环境	高可靠性产品（如汽车电子）

2. 老化测试原理

• 浴盆曲线理论：
  

  • 早期失效期 → 偶然失效期（稳定期） → 耗损失效期

• 目标：通过加速应力暴露缺陷，将故障消灭在稳定期前

• 三大方案：

  1. 常温通电老化（48~72小时）
  2. 中温通电老化（40_45℃，2436小时）
  3. 高温通电老化（60~65℃，12小时）

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五、组装、测试与包装

1. 量产规模策略

产量分级	年产量	关键策略
超大批量	>10万	全自动化+零库存管理
大批量	1万~10万	自动化生产+供应链优化
中批量	1千~1万	部分自动化+适度库存
小批量	100~1000	手工组装+飞针测试替代针床
原型	<100	全手工操作+功能测试为主

2. 终检与包装

• 组装要点：
  • 分步作业指导书（图文/视频）
  • 每步即时检验（防成品拆解返工）
• 终功能测试：
  • 全机外观检查 + 主观功能验证（需标准化判定）
• 包装原则：
  • 简化人工操作（装盒/封胶/折叠）
  • 包含配件/说明书/防护材料

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核心逻辑链条

总结：本章系统揭示从设计到交付的全链条制造逻辑，核心矛盾在于 创新设计与稳定生产的平衡。解决方案依赖三大支柱：

1. DFM/DFA前期协同（避免“做不出来”）
2. 供应链弹性管理（防中断/降成本）
3. 测试全覆盖（ICT+FCT+老化剔除隐患）