Fases del desarrollo de un producto electrónico
El prototipo funciona en la mesa y llega la pregunta de siempre: ¿cuánto falta para fabricarlo? La respuesta depende de en qué fase está el proyecto y de qué se ha dejado sin cerrar por el camino. No hay una norma que fije las fases del desarrollo de un producto electrónico, y cada empresa usa las suyas. Pero los métodos más extendidos comparten la misma lógica: decidir pronto lo que es caro de cambiar, probar contra lo que se ha especificado y no fabricar en serie sin haber preparado la fabricación.
Las fases, de la idea a la fábrica
Estas son las fases que ordenan un proyecto típico. Los nombres cambian según quién los use. Lo importante es qué entra en cada una, qué sale y qué se decide antes de pasar a la siguiente.
1. Especificación
Entra una idea, a veces con una prueba de concepto sobre una placa de evaluación. Sale un documento que dice qué tiene que hacer el producto, en qué entorno, en qué mercados se va a vender y a qué coste objetivo. Es la referencia contra la que se probará todo lo demás.
2. Arquitectura y viabilidad
Se eligen los bloques que condicionan el resto: microcontrolador, comunicaciones, alimentación y batería, caja y conectores. Se comprueba que la combinación es viable técnicamente y en coste, y que los componentes clave se pueden comprar.
3. Diseño detallado
Esquema, layout de PCB y firmware, con revisiones en puntos fijos. Sale lo necesario para fabricar el primer prototipo: ficheros de fabricación, lista de materiales y un plan de pruebas.
4. Prototipos y validación
Se montan las placas, se ponen en marcha y se comprueba con ensayos de validación que cumplen la especificación. En electrónica de consumo e IoT es habitual llamar EVT (engineering validation test) a la ronda que valida la ingeniería y los componentes, y DVT (design validation test) a la que valida el diseño completo frente a los requisitos. Es una nomenclatura de uso común, no una norma. En nuestros proyectos, lo normal son dos iteraciones de placa antes de producción.
5. Certificación
Los ensayos y la documentación que exige el mercado de destino, que en Europa terminan en el marcado CE. Lo explicamos en el artículo sobre qué certificaciones necesita un dispositivo electrónico.
6. Preserie e industrialización
La ronda PVT (production validation test) valida el proceso de producción: que se puede fabricar de forma repetible y a escala, normalmente en una serie piloto. Aquí entran el diseño para fabricación (DFM) y el test de producción. Incluso cuando el diseño sale bien a la primera, el fabricante que monta las placas (EMS) suele pedir pequeños cambios para optimizar la producción.
7. Producción
El primer lote y el soporte para lo que aparezca en él.
Del esquema al primer prototipo:Diseño de hardwarePrototipado y puesta en marcha
Tres métodos para recorrer las fases
Las fases dicen qué hay que hacer. Un método dice cómo se avanza de una a otra y quién decide. Hay tres enfoques que conviene conocer, porque cada uno resuelve un problema distinto.
Por etapas y puertas (Stage-Gate)
Es un método de gestión creado por Robert G. Cooper, que publicó el término por primera vez en 1988. Divide el desarrollo en etapas: descubrimiento de ideas, concepto, caso de negocio, desarrollo, pruebas y validación, y lanzamiento. Antes de cada etapa hay una puerta: un punto de decisión con unos entregables y unos criterios definidos. Las decisiones posibles son seguir, cancelar, esperar o rehacer la etapa. Un "seguir" compromete presupuesto, personas, plazo y la fecha de la siguiente puerta.
Su fuerza está en obligar a decidir con datos y en poder parar a tiempo un proyecto que no va a salir. No dice cómo diseñar ni cómo probar: eso queda para la ingeniería.
El modelo en V
Es un método de ingeniería. El V-Modell XT, el modelo de referencia de la Administración federal alemana, lo resume en cuatro principios:
- En la rama descendente de la V, el sistema se descompone hasta los módulos y se especifica cada vez con más detalle: los requisitos dicen qué debe hacer, y la arquitectura y el plan de integración y pruebas dicen cómo.
- En la rama ascendente, las piezas se fabrican o se compran y se integran hasta el sistema completo.
- En cada nivel hay pruebas, y sus especificaciones salen de los requisitos y las especificaciones del lado descendente: cada requisito tiene su prueba.
- La V no se recorre una sola vez: normalmente se pasa por ella varias veces, en iteraciones, y el sistema crece en cada una.
La V ayuda a distinguir dos preguntas que se confunden a menudo. La NASA las separa así. Verificar es demostrar que el producto cumple cada requisito, es decir, que se ha construido bien. Validar es demostrar que cumple su propósito en el entorno real, es decir, que se ha construido el producto correcto. Un producto puede pasar todas las verificaciones y no servir al cliente, si la especificación estaba mal.
Iterativo y ágil
El manifiesto ágil nació en 2001 para el software. Valora, entre otras cosas, el producto que funciona por encima de la documentación exhaustiva y la respuesta al cambio por encima de seguir un plan, y propone entregar algo que funcione cada pocas semanas. En hardware, esas iteraciones chocan con los plazos de fabricar piezas físicas: una placa no se recompila. Según proveedores de software de ingeniería como PTC, muchas organizaciones usan por eso modelos híbridos, que combinan prácticas ágiles con procesos de ingeniería tradicionales.
Cómo se combinan en la práctica
Los tres enfoques no compiten. El propio V-Modell organiza el proyecto en puntos de decisión que llama quality gates, y admite combinarse con métodos ágiles como Scrum o Kanban. En un proyecto de electrónica, una combinación razonable es esta:
- Las puertas separan las fases de la figura y obligan a decidir: no se pasa a diseño sin especificación cerrada, ni a preserie sin un DVT superado.
- Cada ronda de prototipos es un recorrido completo de la V: especificar, diseñar, fabricar, integrar y probar contra lo especificado. EVT, DVT y PVT son los nombres de esos recorridos.
- Dentro de cada ronda, el firmware y las pruebas pueden avanzar en iteraciones cortas, que es donde lo ágil funciona sin chocar con los plazos de fabricación.
Esta es también la lógica de cómo trabajamos: propuesta con alcance cerrado, diseño con revisiones, y prototipo y validación iterando hasta cumplir la especificación.
Por qué cuesta tanto cambiar tarde
Un estudio de la NASA de 2004, sobre sistemas de hardware y software del tamaño de una nave espacial o un satélite pequeño, estimó cuánto cuesta corregir un error de requisitos según la fase en que se descubre. Si en la fase de requisitos cuesta 1, en diseño cuesta de 3 a 8, en fabricación de 7 a 16, en integración y pruebas de 21 a 78, y en operación de 29 a más de 1 500. Son proyectos mucho mayores que un producto IoT y las cifras no se trasladan tal cual, pero la tendencia es la misma en cualquier escala: cada fase que pasa encarece el cambio.
Por eso la NASA insiste en validar a menudo durante el diseño, y sobre todo al principio, cuando corregir el rumbo todavía es barato. En la práctica significa enseñar maquetas, prototipos tempranos y la especificación a quien va a usar el producto antes de congelar el diseño.
Lo que le falta a un prototipo que ya funciona
Un prototipo que funciona en la mesa ha superado, como mucho, algo parecido a un EVT. Lo que suele faltar a quien llega con un prototipo así es el diseño para fabricación y la industrialización: componentes que se puedan comprar en volumen, una placa que el EMS pueda montar sin retoques, un test de producción y la documentación para fabricar sin el diseñador al lado. Son las fases 6 y 7, y no se improvisan al final.
Si tu proyecto está en ese punto, podemos ayudarte a ver qué falta para llegar a producción.
Llegar a producción:Revisión y rescate de diseñosTest y validación