Кейс Mishiko: как произвести умный GPS-ошейник в Китае

Стартап Mishiko планировал с нуля создать умный GPS-ошейник для домашних животных. После нескольких неудачных попыток сотрудничества с российскими производствами они обратились в РУКИ. За три года совместной работы мы выпустили две партии устройств и снизили их себестоимость почти в 4 раза. Рассказываем историю самого сложного hardware-продукта из нашей практики.

В 2015 году к нам обратились ребята из компании InTech. Тогда они только создали новое hardware-подразделение и работали над первым продуктом – GPS-ошейником и фитнес-трекером для собак под брендом Mishiko. Предполагалось, что гаджет будет отслеживать местоположение питомца и мониторить его физическую активность. А главное, устройство будет работать не только на территории России, но и за рубежом. К тому времени команда уже спроектировала PCB и PCBA и сконструировала макет корпуса.

Нам предстояла комплексная работа над продуктом со сложной электроникой. Важно, что Mishiko разрабатывали девайс с нуля. Производить устройство изначально они хотели в России – и даже экспериментировали с прототипами на местных фабриках, но в итоге "развернули вектор на Китай".

Hardware is hard

В 2010-е на рынке уже было немало GPS-трекеров, в том числе и для животных. Для их работы обычно требовалась SIM-карта, которую нужно было вставлять самостоятельно. Это ограничивало зону действия и создавало лишние сложности – нельзя было просто достать устройство из коробки, надеть на питомца и активировать в любой точке мира. Mishiko решили использовать не карту, а SIM-чип с микросхемой T-Mobile – он позволял гаджету работать в 170 странах.

Такому устройству требовалась сложная электронная начинка: это и сам SIM-чип, и 3G-модем, и антенна, и процессор. При этом девайс должен поддерживать функцию беспроводной зарядки и быть водонепроницаемым. А еще нужно настроить работу световых индикаторов и сделать сверхпрочный корпус из пластика и анодированного алюминия, который будет весить всего несколько десятков граммов.

В общей сложности над Mishiko работали больше 10 поставщиков.

Одни производили пластиковые корпуса, другие алюминиевые детали, третьи занимались производством плат, четвертые – поставляли аккумуляторы, пятые – беспроводные зарядки. Ошейники, липучки, ремешки, а также упаковка и полиграфия – мы координировали производство каждой детали, вплоть до колпачков на USB-проводах. Только электронных компонентов на PCB по BOM (оптимизация которого тоже была нашей задачей) было 57 позиций.

Большинство фабрик базировалось в провинции Гуандун, а часть производств располагалась в непосредственной близости от нашего офиса в Шэньчжэне. Это помогало экономить время – можно было день в день получать и тестировать очередную партию образцов.

Работа шла по плану. Но аксиома hardware is hard сработала и на этот раз.

С первым челленджем мы столкнулись на стадии прототипирования: было важно добиться равномерной подсветки корпуса. Свет должен был равномерно рассеиваться при прохождении через световод так, чтобы нельзя было различить отдельные светодиоды.

Над дизайном и конструкцией работал Никита Старцев, который ранее сотрудничал с Airbus. Он спроектировал световод, который выполнял функцию индикатора подзарядки. При активации устройства диоды последовательно горят по кругу. Если устройство заряжено наполовину, подсветка работает на 50%, а если светодиоды "моргают" – пора ставить прибор на беспроводную станцию зарядки.

Чтобы добиться правильного и ровного рассеивания света, пришлось экспериментировать с пластиком. Мы пробовали разную шагрень, меняли материал, красили пластик в массе, но кольцо световода все еще было слишком прозрачным, и светодиоды по контуру были различимы. Решить проблему помогла сложная покраска: мы наносили на внутреннюю поверхность три слоя белой краски, потом покрывали черной, а потом еще раз белой. Это хороший пример классического итерационного процесса прототипирования.

Разработка железа – это постоянный поиск оптимальных решений, при этом даже незначительная деталь может иметь важное значение. Как пример – длина проводов у аккумуляторной батареи. Корпус и плата Mishiko довольно компактны – внутри не было свободного места. Достаточно было превысить допустимую длину проводка – и он просто не помещался в корпус, а если его излишне укоротить – не доставал до платы.

Часть электронных компонентов Mishiko заказывали у глобальных производителей, поэтому логистика отнимала много времени. Иногда у поставщиков были складские запасы, но часто приходилось заказывать из-за рубежа и ждать поставки 2-3 месяца.

Перед запуском второй партии перед нами была поставлена задача существенно удешевить производство. Проблемным компонентом, который сильно влиял на себестоимость продукта, был GSM-модем от канадской компании Sierra Wireless, который помимо того, что стоил $25, имел плохо прогнозируемые сроки поставки.

Польза итераций

GSM-модем от Sierra Wireless дополнительно требовал строгого контроля технологии производства PCBA. В чем заключалась сложность? Модем крепится к плате с помощью “шариков” припоя. Чтобы модем напаялся на плату, нужно выдерживать ее в Reflow-печи определенное время и при определенной температуре. Погрешность в температуре или времени приводила к тому, что припой хаотично перемещался по модему и выводил его из строя.

В первой тестовой партии из 10 штук 8 образцов оказались бракованными. Формально настройки печи были корректными, но в процессе производства следующих двух партий образцов, при мониторинге температурного графика, мы обнаружили превышение в пиковые моменты.

Решить проблему с модемами помогли тестовые стойки – вместе с инженером Mishiko мы брали “свежие” платы, ждали, пока они остынут и тут же проверяли на стенде.

Только после решения вопроса с перегревом мы запустили следующую партию – на этот раз 100 образцов. И снова обнаружили брак.

Проводим тесты, и выясняется, что корень проблемы не в модеме, не в SMT-производстве, а в платах PCB, которые были произведены ранее в количестве 3000 штук. С PCB обычно не возникает проблем – они производятся по утвержденным Gerber-файлам и брак встречается редко. Стали разбираться и обнаружили, что один из контактов на плате разорван, оказалось, что ошибка содержалось в самом файле от разработчиков – из-за сбоя ПО на схеме образовался разрыв контакта.

Цена ошибки может быть очень высока, поскольку нельзя создать одно тестовое изделие – для производства запускается вся SMT-линия. Потери при прототипировании исчисляются сотнями долларов, а в случае брака при производстве партии речь уже идет о десятках тысяч долларов.

Этот пример показывает, почему так важно всегда делать пробные партии. Мы всегда рекомендуем выпускать тестовые образцы в несколько этапов. Риск слишком велик – брак бывает даже у Apple и Samsung, причем проблемы возникают не только из-за производства, но из-за человеческого фактора или сбоя ПО при создании документации.

Фабрика с "открытым кодом"

В 2016 году мы выпустили первую коммерческую партию ошейников – 1500 экземпляров. Но продукт продолжали усовершенствовать, а себестоимость снижать. На этом этапе Mishiko пришлось принять непростое решение – частично отказаться от in-house разработки и обратиться к поставщику готовых систем.

Мы нашли фабрику носимых GPS-трекеров в Гуанчжоу – это крупное производство, которое поставляет трекеры по всей Европе. Они полностью отвечали за сборку и производство плат собственной разработки, на базе новых процессоров, а мы поставляли комплектующие и корпуса. Из-за новой электроники пришлось немного изменить корпус, чтобы вместить все компоненты.

Продукт стал проще, но зато работал стабильнее, а главное стоил дешевле. Трудности возникли только с ПО – его пришлось доработать. Фабрика не предоставляла исходные коды, но согласилась подробно отвечать на вопросы разработчиков. Это помогло провести реверс-инжиниринг и создать подходящее ПО.

В разработке железа зачастую проще и правильнее использовать готовые решения, чем разрабатывать продукт с нуля.

Это не значит, что нужно полностью отказаться от инновационных разработок. Просто иногда процесс разработки становится непродуктивным – так было с Mishiko. Если на рынке уже есть похожие рабочие варианты по адекватной цене, лучше более детально ознакомиться с ними и рассмотреть возможность доработки существующего продукта. Плюс Китая в том, что фабрики готовы делиться своими технологиями, если заказчик обеспечивает определенный объем закупки. Open-source подход заложен в основу китайского производства, поэтому фабрики идут навстречу клиентам, предоставляя свои мощности для доработки продукта.

Три правила hardware-разработки

С точки зрения электроники, GPS-ошейники Mishiko стали самым сложным продуктом, над которым нам приходилось работать. Вторая версия девайса работала стабильно, а ее себестоимость снизилась почти в 4 раза.

Устройство хорошо продавалось, о нем писали СМИ, его привозили на выставки электроники.

Но в какой-то момент инвесторы по внутренним причинам прекратили финансирование проекта, и разработку следующей версии свернули.

Сегодня Mishiko не существует, а устройства больше нет в продаже. Мы получили ценный опыт, а главное, вывели три правила, которые можно применять к любым hardware-проектам:

1. Невозможно предусмотреть все – и это нормально.
Проблемы обязательно будут возникать, главное, вовремя найти решение

2. При любых обстоятельствах и любом бюджете делайте тестовые образцы – в идеале пробную партию в 100 штук.
Не начинайте сразу с 1000, чтобы сэкономить. Воспринимайте разработку и производство как квест – вы не сможете перейти на следующий уровень, пока не выполните задание из предыдущего. Итерационность – главный принцип в любой разработке.

3. Разработка с нуля – не всегда лучшее решение. Есть риск потерять деньги и время, погрязнув в сложной разработке. В таком случае профильные производители, которые давно работают на рынке – это рабочий компромисс. Конечно, не нужно экономить и искать самые дешевые контрактные производства. В Китае достаточно фабрик, которые производят качественный продукт. Важно правильно организовать коммуникацию.