“纳米级”拆机教程 | 妈见打系列

想学习做产品,先从学会怎么拆开始。从一次灵光一闪到最终的产品落地,需要经过多少关卡呢?智慧生活中心王承宁老师和王勋老师以市面上一款智能防抖勺的拆解为例,为同学们带来了一堂精妙绝伦的产品拆解课程,整个拆解环节被分为十一部分,116页PPT,可以说细致到了“纳米级”。听完整堂课的同学们are like:




背景介绍

帕金森是一种神经系统退行性疾病,手指不自觉地做搓药丸动作是这种病的典型症状,病症带来的主要影响就是患者会出现手抖、进食困难的情况。很多人没有得病之前,很难意识到不能独立吃饭是多么严重的问题,而且无法独立吃饭的窘境还会给患者造成更严重的精神负担,比如会觉得自己没用,自己是累赘等。


针对以帕金森患者为代表的因为手抖无法独立吃饭的用户,智能防抖勺应运而生。它的勺头仿照云台的原理工作,可以在勺柄抖动的时候保持自身的稳定性,解决手抖产生的进食困难等问题。这门课程主要对市面上的一款智能防抖勺进行全方位的产品拆解,让同学们更加深入了解这款产品。



PRODUCT

1、产品介绍


(产品核心组件)


智能防抖勺产品的具体样式如图所示,核心组件分为硬件产品和软件产品两部分。硬件部分即防抖勺机身,它具备强耐高温、3小时续航、全方位防抖等功能,拥有勺子、叉子等多种可替换餐头;餐具全身使用医疗级材料,净重仅130g,轻便易用。

软件部分采用wifi连接,网络稳定性高,使用数据可上传云端存储,还可以通过对数据的学习不断优化用户使用体验。此外软件具备智能健康管理与线上问诊功能,实时关注用户的健康情况。

  课代表有话说  

初步了解一款产品,可以从产品名称、应用场景、用户画像、用户需求分析、核心卖点、产品发展历程、核心组件与产品架构、基本规格、使用方法、采购渠道及价格等维度进行。



PRODUCT

2、产品体验分析


一款产品合不合用,肯定是每个用户购买前最在意的地方。对于这款智能防抖勺,开发者为用户提供了一个“测试框”,如果手抖的范围在框内,则表示防抖勺对其适用。通过明确产品适用的用户范围,保证了产品的使用体验。



(适用性测试方法)


但产品在实际使用过程中仍然有很多“槽点”。比如勺柄太短,容易把包裹电机的软胶弄脏;握持处太粗,不符合中国人的握勺习惯;开机功能操作复杂,不适合老年人使用;震动带来的噪声很大,影响使用体验。

同时,作为一款餐具,智能防抖勺的防水等级较低,不支持全身水洗,影响使用体验。

  课代表有话说  

产品体验分析可以分为硬件端体验与软件端体验两部分。硬件端体验包括产品适用性分析以及视触听嗅味五个角度的直观感受等,软件端体验分析包括软件风格、新设备绑定流程、以及数据呈现等。


PRODUCT

3、产品包材分析


防漏勺产品的包装形状方正,包装简洁,层次分明,选用了吸塑壳固定产品,避免了对零件表面的划伤,整体设计在实用性和成本之间达到了比较好的协调。

(产品包装)


品的很多功能与注意事项并没有通过外包装做出强调,比如产品的数据检测功能以及产品需要下载APP并进行配适都只在内置于包装盒中的产品说明书中才有所体现,说明书中的部分标识信息也没有体现在产品外包装上,可能存在用户使用上的误操作。

此外,最外层热塑膜的使用没有考虑到老年用户的使用体验,撕掉较为困难,容易破裂粘在外箱上影响产品打开,建议更改包装方案。


(包材BOM)

  课代表有话说  

产品的包材分析可以从包装形态、包装形式、外箱信息、内饰布局、外箱及收纳盒分析、说明书分析、配件分析等多个维度进行,最终可以生成包材BOM,并尝试给出迭代建议。


PRODUCT

4、产品结构分析


ID设计作为产品研发的第一步,它的好坏直接影响产品研发的后续步骤和产品的销量。在ID设计中,产品经理需要从场景交互、造型、材质和表面处理四个方面进行考量。

结构设计过程中对细节的处理是产品传递温暖的最佳途径,防漏勺的ID设计中就有很多细节值得学习。比如防漏勺餐头增加了勺盖组件,不仅避免了因为其他问题污染食物的可能,还解决了喝汤的时候因为抖动容易产生的汤汁泼洒的问题。

(ID设计)

防漏勺结构整体全部采用FPC连接方案,优点在于体积小,重量轻,散热性能和焊接性能好。此外,FPC可自由弯曲,能够按照产品空间布局灵活调整,使产品趋向轻薄化和微型化。

但相应的FPC方案成本较高,不易修补和更改,维修难度大,而且受制作工艺影响,很难生产出较长的板子,使用场景有局限性。

(磁吸公投-左与接口设计-右)


防漏勺的各大组件中,磁吸公头设计很巧妙。


01

为什么磁吸头设置为跑道形?

点击空白处查看答案

传递扭矩,型面传动;

02

为什么通过两块磁铁吸一块铁板?

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平面上等效出一块径向磁铁,配合霍尔芯片(磁编码器)实现ROLL轴电机闭环控制;

03

为什么磁吸头上设计有凸起?

点击空白处查看答案

防呆设计,结合角度感知可以使餐具始终保持朝上的姿态。


但开关按钮、充电口与餐头更换这三处的设计还有优化空间。作为针对以帕金森患者为主用户的产品,长按小按钮开关机、插入式充电和餐头更换,这三种动作对手稳定性的要求都很高,设计非常不合理。


可以尝试改为磁吸式充电头或者充电座的形式,餐具接口也可以使用容错率更高的锥形导向接口。


(结构件装配步骤)

  课代表有话说  

产品结构分析包括CMF设计分析,ID设计分析,结构整体方案分析,结构组件分析等,其中防漏勺结构整体方案分析,可以从防水防尘等级、FPC方案、姿态传感方案、电机方案、电机限位设计几个部分。通过结构分析可以生成产品的结构BOM,并尝试复原产品的结构件装配步骤。


PRODUCT

5、产品硬件分析


防抖勺的PCB主板采用四层板结构,同时按照“供电区、信号区、驱动区”合理进行区域划分,避免相互干扰;WiFi主控板外加屏蔽罩避免EMC干扰,同时采用板载天线的形式减少装配复杂度和降低物料成本。

高速信号flash就近放置在MCU侧部和底部,有效降低中间电路的长度,同时避免被干扰。充电IC背部增加了接地覆铜,更有利于快充时器件散热。Pitch轴电机安装在驱动区上侧,直接通过焊接的方式固定在PCB上,对PCB强度有依赖,但缩短了走线。

(PCB-布局分析)

九轴陀螺仪FPC和磁编码器FPC为信号串联传递关系,且九轴陀螺仪FPC板承载了陀螺仪、距离传感器、磁传感器等器件,适配陀螺仪、磁传感器所需结构位置,整体器件较少。同时,通过较长的延长线整体替代了连接线和PCB板,起到了减轻重量、提升可靠性的目的

磁编码器FPC末端承载了九轴陀螺仪FPC传递过来的数据,以及本轴磁编码器数据,器件都较少。设计上采用90度弯折固定的方案,减少了FPC的活动空间有利于降低磨损以及避免弯折的风险。

(PCB-布局分析)

各接插件根据功能区域及对外接口合理布局,并直接采用小型的回流焊连接器部件,降低SMT难度和减小占用空间。连接器均采用FPC方案,减少连接器的使用。

对该结构复杂的产品,无论是选型还是尺寸,都较为技巧并相对合理针对压合或者扣合式的连接器,为增加固定的可靠性,采用了点胶工艺处理

(PCB-连接器分析)

  课代表有话说  

产品硬件分析包括PCB-布局分析、PCB-连接器分析、绘制硬件电路框架图、绘制电源框架图以及器材选型分析几部分,最终可生成硬件BOM。


PRODUCT

6、产品软件分析


防抖勺的控制原理和云台非常相似,可以理解为两轴的云台,利用三个单电机控制模型输出一个固定的位置

整个产品软件架构分为WIFI-APP连接、底层基础应用、介入决策+行动系统以及二轴防抖系统四大部分。

(软件架构)

  课代表有话说  

产品软件分析由控制原理、单电机控制模型与软件架构三部分组成。


PRODUCT

7、产品成本分析


BOM成本是产品成本构成中最基本的、占比较大的成本,BOM降成本是可明确量化的,收益也是最明显的。

(智能硬件产品成本构成)

  课代表有话说  

智能硬件产品的成本构成可分为边际成本、研发成本、服务成本三大类。其中边际成本指每生产或销售一台都需要增加的成本,包括单机成本、销售成本、软件研发成本;研发成本指可均摊到单机成本内的成本,包括硬件设计成本、硬件开发成本、认证费用。


PRODUCT

8、产品测试分析


课程中展示了对产品规格、充电时间、无线标准、频率范围、天线类型的测试结果,与产品说明书中的参数基本吻合。在课后同学们的拆解实践中,针对产品的其他参数,比如抖动幅度,基于大数据进行治疗诊断等,老师将和同学们共同测试。


(产品测试结果)

  课代表有话说  

智能硬件性能测试可以从以下几方面进行:电子元器件性能、认证标准、产品功能特性、设备壳体性能、环境适应性等。


PRODUCT

9、产品生产分析


对于智能防抖勺SMT段流程分析,首先产品用到3个PCB,需要进行3次SMT;两个FPC为单面板,只需一次过炉即可,主板为双面板,需要过两次炉,每个PCB要注意做首件,确认SMT单板功能正常,避免批量出错。

其次主板为双面板,要注意因为WiFi主控模组较重,避免掉落或虚焊,回流焊时先贴背面,再贴WiFi主控模组所在面,通过无需波峰焊,可推测只有一个人工焊接点位。

最后FPC板子出厂时一般不是真空包装,在运送和存储进程中易吸收空气中的水分,需在SMT投线前作预烘烤处理。在进行SMT之前,首先需要将FPC精确固定在载板上,且到进行上锡、贴装和焊接之间的寄存时刻越短越好。


(SMT段流程)

本产品整机编码下下挂多个1703编码,可从侧面说明这几个组件是分别组装的因为一般为便于产品出现异常时单个或批量的回溯,或生产过程返工,需要将各个部件进行物料编码,通过MES系统进行分层关联。

(产品回溯设计)

  课代表有话说  

产品生产分析包括生产工艺分析、SMT段流程、单板段流程、裸机段流程、整机段流程、产品回溯设计几个部分。


PRODUCT

10、产品分析总结


综合前面的分析内容,关于此款智能防抖勺,可以总结出以下的优势和不足。



PRODUCT

11、产品创新性思考


最后,老师通过产品对比分析智能防抖勺的产品创新性,不难发现该款智能防抖是在另一款产品的基础上进行的差异化创新。

(产品对比)

比如,餐头从金属变为医疗级塑料,老师分析这是为了降低餐头重量,使切换更小功率的电机成为可能,从而达到降低成本、减小产品体积与重量,优化用户体验的目的。

创新的功能是有成本的,针对可替换餐头的创新,可从6个方面看出这个创新的代价:

  • 增加了1个旋转电机,成本增加;

  • 增加了1个距离传感器,成本增加;

  • 增加长度,力矩大,后端电机需要输出更大的扭矩,成本增加;

  • 导致整体结构更复杂,同时增加了生产和工艺成本;

  • 硬件电路更复杂,成本增加;

  • 建模软件算法更复杂。


那么,从目标用户的使用场景来看,叉子的引入是不是用户的需求呢?欢迎同学们留言讨论!

  课代表有话说  

产品开发过程中,我们需要清楚用户购买、接触和体验产品的整个过程,包括购买前、购买中、收货,使用前、使用中、使用后等,分析和找出用户能直观感受到的产品特征或者价值点,从中找出最关键的几个价值点不断放大、做强、做到极致,超出用户的认知和期望,就形成了有效的产品差异化创新。


课代表小结


这门拆解课程从十一个方面对于智能防抖勺进行了系统分析,是一堂干货满满的硬核课程,可以作为今后同学们进行产品拆解时的“字典”级教材。

(同学们在拆防抖勺)

拆解一款产品时,首先要搞清楚产品的目标用户是谁,用户场景是什么,解决什么问题。接下来才是产品所有的技术细节,从外观的包装设计,到产品的结构设计、电路设计、生产设计,再到产品的使用效果等等。

这门拆解课也提醒同学们,即使有了清晰的目标,想做一款真正解决用户痛点的产品也很不容易,在迭代产品功能的时候要善于运用第一性原理,从用户的角度出发挖掘最真实的需求。

希望通过这次学习,同学们更加懂得如何去定义一款产品,更加了解产品打造的全流程。创新创业之路知易行难,深圳科创学院将持续为同学们保驾护航,带来更多硬科技创业“食粮”!

授课老师 | 王承宁、王勋
拆解案例 |  
王承宁、王勋、马克、蔡德铮、陈炫玮、韩君怡、林东龙、范伟厚、李磊、 马敬轩、苏文正、张展华
文 | SY、LX
编辑 | LX

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