Initiative de bibliothèque de pièces communes (CPL)

La différence entre la conception de matériel commercial et l'électronique de loisir s'est estompée au cours des dernières années. Avec le matériel open source, la nouvelle gamme d'outils de CAO très abordables et performants et la vaste base de connaissances disponible en ligne, la plupart de ce qui peut être fait dans un grand laboratoire d'entreprise peut également être fait dans une pièce libre à la maison. Cela a favorisé une réémergence du démarrage du matériel. Il a également mis en lumière quelques problèmes qui doivent encore être résolus.

Le jour, je travaille pour une entreprise manufacturière; le week-end, je conçois et fabrique de petits appareils électroniques. Mes projets de conception sont généralement basés sur des microcontrôleurs, dont beaucoup ont au cœur du matériel personnalisé compatible Arduino. Étant basés sur des conceptions open source préexistantes, ce ne sont pas des projets très difficiles. Cela ne veut pas dire que ce ne sont pas des raccrochages, cependant. Ce n'est pas dans l'assemblée. Je m'en occupe ; soit en construisant à la main les planches simples, soit en envoyant les plus complexes à travers l'usine à mon travail de jour. Non, ce n'est pas la conception ou l'assemblage qui me déprime. C'est la chaîne d'approvisionnement misérable.

Les composants plus petits, comme les composants passifs, sont faciles à intégrer dans la CAO, mais pas nécessairement faciles à garder sous la main. Vous pouvez choisir une pièce le lundi et découvrir qu'elle est en rupture de stock lorsque vous en avez besoin de plus le mercredi suivant. Les composants plus gros dans des boîtiers complexes, comme les microcontrôleurs à nombre de broches élevé, peuvent également causer des problèmes. L'emballage spécifique que vous souhaitez peut être en stock ou en rupture de stock chez les différents distributeurs. En conséquence, la phase de construction initiale d'un projet peut être un peu comme des chaises musicales, essayant de chasser le stock d'une pièce à source unique ou limitée.

Les organisations de design d'entreprise ont des spécialistes des achats et de la fabrication qui s'assurent que les pièces choisies sont disponibles et en bon approvisionnement. L'ingénieur de démarrage ou l'amateur n'a pas le luxe de cette aide. L'initiative Common Parts Library (CPL) a récemment vu le jour dans le but de résoudre bon nombre de ces problèmes d'approvisionnement en composants.

J'ai récemment discuté avec Sam Wurzel d'Octopart de la chaîne d'approvisionnement et de ce qu'ils font pour réduire les problèmes de disponibilité. Octopart, si vous ne le savez pas, est un moteur de recherche de pièces complet qui se trouve derrière la bibliothèque de pièces communes. Le moteur Octopart vous permet de rechercher une pièce parmi la plupart des distributeurs disponibles, le tout au même endroit avec la même action de recherche. Ainsi, si la version QFN de votre MCU continue de disparaître d'un endroit et de réapparaître au hasard à un autre endroit, Octopart vous y conduira directement.

Octopart appartient désormais à Alitum, ce qui les place en bonne position pour vraiment comprendre les problèmes d'approvisionnement, de la conception initiale à la fabrication. La recherche d'Octopart et le CPL peuvent aider dans le processus de sélection initial des composants avant la CAO, puis dans le processus d'achat après la CAO. L'idée de base derrière le CPL est que, si vous choisissez une pièce dans la liste, elle sera en stock et facile à trouver.

Pour un exemple réel du problème, je n'ai pas besoin de chercher plus loin que l'une de mes propres conceptions. C'est une petite carte de robot - pas basée sur Arduino cette fois - avec un MCU Microchip et un double pilote de moteur de 1 ampère. Parmi toutes les autres parties, il a une LED rouge comme indicateur de mise sous tension, une LED verte pour indiquer que les moteurs sont activés, et quatre LED jaunes pour les indicateurs d'état définis par l'utilisateur ; tous sont dans des colis 0603.

Les LED rouges jaunes et vertes dans les boîtiers de montage en surface 0603 sont suffisamment courantes pour que la disponibilité ne soit jamais un problème. Cependant, cela fait quelques mois que j'ai commencé à construire cette carte et, dans l'intervalle, les trois LED sont en rupture de stock. Si je devais envoyer ces cartes pour la fabrication, l'entreprise chargée de la fabrication devrait arrêter le processus et me contacter, puis je devrais trouver un numéro de pièce de rechange (enfin, trois numéros de pièce de rechange) et donnez-leur l'autorisation de se substituer.

Cela ne représente que trois parties sur une nomenclature comprenant environ 35 parties différentes, mais multipliez cela pour une douzaine de planches différentes. Considérez également que, si je ne veux pas que mon travail s'arrête, je dois vérifier chaque pièce de la nomenclature à chaque fois que j'envoie cette carte en fabrication. Tout s'additionne.

Pourquoi le fabricant ne choisit-il pas simplement quelque chose et ne procède-t-il pas automatiquement à la substitution, demandez-vous ? Ils ne le peuvent pas, car ils ne savent pas quels paramètres sont importants pour le concepteur. Supposons que ma LED a un courant direct de 5 mA et qu'elle en remplace une par un courant direct de 20 mA. Cela pourrait totalement gâcher la durée de vie de ma batterie ou m'amener au-dessus de la limite de source de courant totale du MCU. En revanche, si la luminosité est importante pour moi, mettre une LED 5 mA à la place d'une LED 20 mA pourrait ruiner les performances de mon produit.

"Les startups sont frustrées par les mêmes problèmes - elles ne comprennent pas les problèmes de disponibilité des pièces et construiraient des cartes et devraient les mettre au rebut parce qu'elles ne pouvaient pas trouver certaines de leurs pièces", a déclaré Wurzel. "Les nomenclatures sont envoyées aux fabricants qui ne sont pas utilisables parce que les pièces ne sont pas disponibles dans la chaîne d'approvisionnement."

Les grandes entreprises avec beaucoup de volume de fabrication résolvent ce problème en ayant une liste de substitutions approuvées. L'ingénieur choisira deux ou trois pièces qui conviennent toutes à la conception, et les acheteurs peuvent acheter n'importe quoi sur la liste sans avoir besoin d'une approbation supplémentaire.

Octopart travaille pour faire la même chose en masse avec son initiative Common Parts Library. L'idée est qu'Octopart peut examiner un grand nombre de données d'achat et déterminer quel type de pièces les ingénieurs utilisent le plus. À partir de ces données, ils ont établi deux listes :l'une axée sur la production et l'autre sur les prototypes. Pour chaque pièce de la CPL, ils essaient d'identifier au moins deux pièces de fabricants de valeur équivalente qui seront disponibles. Ce n'est pas une garantie absolue, mais c'est assez proche.

Avec des millions de composants disponibles, cela semble être un défi vertigineux. Pour atténuer cela, la CPL commence par se concentrer sur les composants utilisés dans les appareils connectés et s'orientera davantage vers un contenu communautaire approuvé. Selon Wurzel :« Aucun argent n'est gagné avec le CPL. Le CPL est ouvert et nous essayons de faciliter la contribution. À l'heure actuelle, Octopart prend les décisions concernant les composants à inclure dans la CPL, mais nous travaillons à la décentralisation de ce processus en travaillant avec la communauté qui l'utilise. »

Chez Screaming Circuits, nous constatons quotidiennement les effets de ces problèmes de chaîne d'approvisionnement. En fait, les problèmes de composants sont probablement la cause la plus fréquente des retards de construction. La mauvaise nouvelle est que c'est devenu un problème chronique; la bonne nouvelle est ce qui se cache derrière ce problème chronique, qui est un nombre croissant de démarrages de matériel.

Je suivrai avec grand intérêt l'évolution du CPL. Pendant ce temps, au moment où j'écris ces lignes, j'examine un ensemble de références CPL qui résolvent le problème de LED que j'ai mentionné plus tôt. Si vous voulez en savoir plus, vous pouvez trouver le CPL sur octopart.com/common-parts-library.