Gruppal ile Tatile kn
 
Makaleler
Türkçe English
Bir Elektronik Tasarım Projesi Üzerine
28 Eylül 2005

Bir süredir medikal ve endüstriyel görüntüleme alanlarında kullanılabilecek bir CCD (*) tabanlı bir elektronik cihazın tasarımı ile uğraşıyorum. Küçük yaşlardan beri elektroniğe karşı olan ilgim ve Kontrol & Bilgisayar Mühendisliği öğrenimim sırasında aldığım dersler nedeniyle (aslında yıllardır yazılım mühendisliği ve sistem tasarımı ile uğraşan biri olmama rağmen) elektronik tasarım hep ilgimi çekmiştir.

Tabii bir elektronik mühendisi kadar bu konuda bilgi sahibi olduğumu iddia etmem yersiz olur. Bu gibi çalışmaların ekip işi olduğunu uzun yıllardır idrak etmiş biri olarak Türkiye'nin en iyi elektronik mühendislerinden biri olan Basri Kul ile beraber çalışmayı uygun gördüm.

Temmuz 2004'te başladığımız tasarım çalışmamız bugün itibariyle 2. prototip aşamasına gelmiş bulunuyor. Yurtdışından beklediğimiz parçaların Ekim ayı içinde gelmesi ile beraber nihai sonuçları ve buna bağlı olarak da ticari değer yaratılması ile ilgili izleyeceğimiz yola karar vermiş olacağız.

Yazımın devamında, yaklaşık 1 yıldır devam eden çalışmamız ile ilgili olarak Türkiye'de elektronik tasarım ve üretim alanlarında elde ettiğimiz deneyimlerin bazılarını sizlerle paylaşıyor olacağım. Alsında diğer ülkelerde de benzer çalışmalar yapılırken hemen hemen aynı yollardan geçilecek olmasına rağmen, Türkiye'ye özel bazı durumları önplana çıkartıyor olacağım.

Bir elektronik projesi basit ve çok temel olarak aşağıdaki evrelerden oluşmaktadır:

 0. Pazar analizi
 1. İhtiyaçların belirlenmesi
 2. Fonskiyonel tasarım
 3. Elektronik tasarım
 4. Numunelerin getirtilmesi
 5. Prototip hazırlanması
 6. Prototipin testi
 7. Prototipin revize edilmesi
 8. Deneme üretimi
 9. Saha testleri
10. Satın alma
11. Seri üretim

İlk olarak tasarım ve üretim aşamalarına geçilmeden önce ürünün satılması planlanan pazarlarda analiz çalışması yapılarak, pazar dinamikleri ve rakipler ile ilgili bilgiler toplanır. Bu çalışma sonucunda ürünün son kullanıcı satış fiyatı ile ilgili bir ön bilgi edinilir. Burada elektronik tasarım ile ilgili adımlara ağırlık vermek istediğim için pazar analizi, fiyatlandırma, ürün stratejileri, satış, pazarlama, dağıtım kanalları gibi iş geliştirmeye yönelik çalışmaları başka yazıların konusu olarak, dışarıda bırakıyorum.

Sonraki adımda ürünün işlevselliği, sahip olması gereken özellikler ve diğer kriterler tanımlanır.

2. adımda, ihtiyaçların belirlenmesi aşamasında yapılmış olan tanımlamalar baz alınarak fonksiyonel tasarım yapılır.

Seri üretime geçilmeden önce, yapılan elektronik tasarımın bir prototip üzerinde sınanması esastır. 3. adımda prototipin elektronik tasarımı yapılır. Bu aşamada, tasarımla beraber kullanılacak parçalar ve alternatifleri belirlenmiş olur.

Belirlenmiş olan parçalar, 4. adımda numune olarak üretici firmalardan talep edilir. Buna alternatif olarak bazı durumlarda küçük miktarlarda satın alımlar yapılabilir. Numunelerin öngörülen zamanlarda ve miktarlarda getirtilememesi durumunda elektronik tasarımın alternatif parçalar ile revize edilmesi gerekebilir. Numunelerin talep edildiği firmalardan seri üretim adetleri için tekliflerin alınması, ileriki aşamalarda üretim maliyetlerinin belirlenmesi açısından faydalı olacaktır.

4. adım aslında oldukça önemli bir adımdır. Prototipte kullanılacak numunelerin fiziksel olarak getirtilmesinin yanında; tedarikçilerin belirlenmesi, seri üretim için maliyet bilgilerinin oluşturulması, teslim zamanlarının belirlenmesi ve bunlara bağlı olarak da, yapılan tasarımın pazar koşullarında rakiplerine göre ne durumda olacağının kestirilmesi açısından kritik önem taşımaktadır.

Kullanılacak parçaların elektronik tasarım sürecinden önce biliniyor olması durumunda ise maliyet çalışması önceden yapılarak, tasarımın fizibilitesi çıkartılmış olur. Beklentilerin üzerinde maliyetlerin hesaplanması durumunda elektronik tasarım yapılmadan projenin gidişatı ile ilgili kararlar alınabilir.

Numunelerin gelmesi ile beraber 5. adım olan prototipin hazırlanması aşamasına geçilebilir. Bu adımda PCB üzerine parçaların montajı yapılır. Küçük ölçekli elektronik tasarım firmalarınında çoğu zaman dizgi makinesi bulunmayacağı için bu çalışma genellikle elle yapılır. Bazı parçaların alternatiflerinin olması durumunda 4. aşamada alınmış olan fiyat bilgilerine bakılarak, aynı işlevselliğin üretim maliyetlerinin düşürüşmesi için daha ekonomik yoldan sağlanıp sağlanamayacağı belirlenebilir.

Sonraki aşama, prototipin birim testlerinin yapılmasıdır. Yapılan tasarımın, 1. ve 2. adımlarda belirlenmiş olan kriterleri sağlayıp sağlamadığı test edilir. Fonksiyonel testlerin dışında cihazın uyması gereken uluslararası normlara uyup uymadığı da bu aşamada test edilebilir yada başka bir firmaya test ettirilebilir.

Yapılan testlerin başarısız olması yada belirli kısımların revize edilmesi gereken durumlarda yeni bir prototip hazırlanır ve 4. adımdaki sürece geri dönülür. Revizyonun yeni numuneler gerektirmesi durumunda ciddi zaman kayıpları ile karşılaşılması olasıdır.

Prototipin testlerinin başarıyla sonuçlanması durumunda kullanılan parçalara ait numunelerden deneme üretimine geçilir. Bu aşamada planlanan üretim adetleri için numunelerin yetmesi durumunda yeni parça getirtilmesine gerek yoktur. Daha adetli yada az sayıda numune olması durumlarında satın almalar gerekebilir.

9. adımda deneme üretiminin saha testleri yapılır. Gerçek kullanıcılar ve ortamlarda üretim belirli bir süre ile sınanır. Bu koşullarda 1. ve 2. adımlarda belirlenen kriterleri tam olarak yerine getirdiğinin doğrulanmasından sonra seri üretime geçilebilir.

Seri üretim öncesi, 10. adımda belirtildiği gibi yüksek miktarlarda parça satın alımları söz konusu olacaktır.

Temel olarak bir elektronik tasarım sürecini bu şekilde özetledikten sonra, yukarıda belirtilen aşamaların hangilerinde Türkiye'de ne gibi zorluklar ile karşılaştığımıza değinmek istiyorum:

Konservatif Japon Üreticileri

Hassasiyetleri daha fazla olduğu için geliştirmekte olduğumuz üründe Sony'nin CCD tabanlı görüntü sensörlerini kullanmayı uygun görmüştük. CCD sensörler ve bunların sürülmesine ait yongalar Sony'nin websitesinde belirtilmektedir. Üretimden kaldırılmamış olmalarına rağmen, Sony'den detaylı teknik bilgi ve uygulama notu talebinde bulunduğumuzda çoğu zaman cevap alamadık. Aldığımız cevaplarda "Sizin bulunduğunuz bölgede bu ürünleri satmıyoruz, desteğini vermiyoruz" şeklinde idi. Sony'ye alternatif olarak CCD üreten Panasonic gibi diğer firmalarla da yaptığımız görüşmelerde benzer cevapları aldık.

Websitelerinde bölge ayrımı yapmaksızın ürünlerini sergileyen firmaların aslında iş üretime geldiğinde bölge bazında farklılıklar gösterdiğini, teknik destek ve numune konusunda ise yardımcı olmadıklarına şahit olduk. Japon firmaları aşırı konservatif yapıları ile bu konuda haklı bir üne sahipler. Sony ve Panasonic gibi firmalar Türkiye'de sadece tüketici elektroniği ile temsil edildiklerinden yarıiletkenler ile ilgili taleplerde dışarıdaki merkezleri ile bağlantı kurmanın dışında bir çare kalmıyor.

Websitelerinde açıkça belirtilmiş olmasına rağmen ürünler ile ilgili teknik bilgi ve numune vermemelerini bu firmaların ürettikleri dijital kamera gibi ürünlerin belirli bir pazar payını yakalayıp, teknolojileri eskiyene kadar kendilerine rakip yaratmamak adına önemli yarıiletkenleri dışarıya vermediklerini düşünüyorum.

CMOS görüntü sensörleri üreten daha küçük firmaların tepki zamanları ise hem daha kısa hem de tepkileri daha pozitif. CMOS ile CCD teknolojileri arasında CCD hassasiyet açısından biraz daha iyi durumda olduğu için biz ilk ürünü CCD tabanlı üretmeye karar vererek CMOS alternatiflerini ilk aşamada değerlendirmedik. Üreticilerden destek alamayınca Sony'nin ürünleri ile ilgili bulabildiğimiz kadar teknik doküman, uygulama notu topladık. Internet'teki video ve CCD ile ilgili forumları takip ederek yaptığımız tasarımlarda aklımıza takılan bazı sorulara cevap aradık. Numune getirtme işini ise Sony'nin Taiwan'daki bir distribütörü üzerinden hallettik.

Numuneler ve Tedarikçiler

Elektronik tasarım aşamasında kullanılmasına karar verdiğimiz parçalar ile ilgili olarak numune getirtme aşamasında Sony'nin dışındaki bazı parçalarda problem yaşadık. Yaşanan problemler büyük ölçüde yurtdışındaki elektronik parça distribütörlerinin minimum sipariş adetlerini oldukça yüksek tutmalarından kaynaklandı. Prototip aşamasında bir entegreden 600 adet getirtmek anlamlı olmadığı için alternatif tedarikçilerin bulunması oldukça yorucu ve zaman alıcı bir çalışma oldu. Neticesinde 3000 küsur e-posta gönderek daha düşük miktarlarda satış yapacak firmalar bulduk ve parçaları getirttik :)

Avnet, Future, Arrow gibi uluslararası bazı distribütörlerin Türkiye ofisleri numuneler konusunda oldukça yardımcı olmakla birlikte, belirli bir proje planı dahilinde gerekli parçaları getirtme durumunda olduğumuz için bu firmaları defalarca arayarak numunelerin ne aşamada olduğunu sorgulamak durumunda kaldık.

Tasarımının seri üretime geçmesi durumunda maliyeti etkileyen en önemli etken bana göre düşünülen üretim miktarları için parçaları en iyi fiyatlardan ve minimum teslimat zamanları ile getirtebilmek. Bazı parçaları üreticilerden istediğinizde 12 haftaya kadar çıkabilen teslimat süreleri verebiliyorlar. Bu durum ciddi zaman ve pazar kayıpları yaşatabilir.

4. adımda sözünü etmiş olduğum numune getirtme süreci, tedarikçiler ve üreticiler ile ilk kontakt kurulması aşaması olduğu için fiyat ve teslim sürelerinin önceden öngörülmesi açısından kritik önem taşımaktadır.

Avrupa ve Amerika'daki tedarikçiler aynı parçaları oldukça yüksek fiyatlardan satıyorlar. Bu konuda en iyi fiyat ve teslim süresini uzakdoğudaki ciddi elektronik distribütörlerinden almak olası. Ancak, Çin'deki firmalara çok dikkat etmek gerekiyor çünkü dolandırıcılık almış başını gidiyor (Bizim de iş yaptığımız dürüst Çinli'leri tenzi ederim). Güney Kore ve Taiwan firmaları; iletişim, kalite ve dürüstlük açısından nispeten daha iyiler.

Ürün gamı geniş ve güvenilir bir tedarikçi ile çalışmak maliyetlerin düşürülmesi açısından kritik önem taşıyor. Çünkü, her değişik firmadan vereceğiniz sipariş SWIFT komisyonu ve kurye masrafı olarak geri döndüğü için satın alımların konsolide edilmesi en ciddi aşamalardan bir tanesi.

Kristaller gibi spesifik frekanslarda çalışan ürünler genellikle sipariş bazında özel üretildikleri için teslim zamanları uzun olabilmektedir.

31 Aralık herkes için yeni yıl mı ?. Olmadığını bu proje ile birlikte öğrendim :)

Baskı Devreler, Dizgi ve Fikir Hakları

Bundan 3-4 yıl öncesine kadar yurtdışında yaptırmak durumunda kaldığımız baskı devreleri artık Türkiye'de yerleşik olan ve yurtdışına da hizmet verebilen Delron gibi firmalar sayesinde Türkiye'de yaptırabiliyoruz. Bu sevindirici bir gelişme. Bizim prototipte kullandığımız baskı devre 2 katmanlı. Normalde CCD tabanlı uygulamalarda kullanılacak baskı devrelerin gürültünün minimuma indirgenebilmesi için 4 katmanlı olması gerekiyor. Tabii prototip aşamasında 3-5 baskı devre için firmaya 4 katmanlı PCB yaptırmak ekonomik açıdan çok maliyetli olduğu için 2 katmanlıları tercih ettik.

Küçük ölçekli elektronik firmalarında ekonomik nedenlerden genellikle dizgi makinesi bulunmadığı için prototiplerin montajı elle yapılır. Elle montaj yapmak ise tamamı yüzey montaj olan malzemeler ile oldukça uzun, yorucu ve hataya açık bir süreçtir.

Bunun engellenebilmesi için prototiplerin bir baskı devre firmasına dizdirilmesi daha verimli olabilir ancak bu durumda da kendinizi bir şekilde koruyabilmeniz lazım. Tasarım dosyalarını ve kullanılacak parçaları herhangi bir dizgi firmasına verdiğinizde 1-2 ay sonra ürününüzü raflarda görebilirsiniz.

Tabii kimse böyle bir durumu arzu etmez :)

Üretim Adetleri, Birim Maliyetler ve Satın Alınması Gereken Hizmetler

Bir elektronik tasarım projesinde birim maliyetleri direkt olarak etkileyen en önemli unsur üretim adetleridir. Üreticilere vereceğiz 1000 adet ile 10000 adetlik siparişler arasında birim maliyet açısından ciddi boyutlarda (~%70) farklılıklar olacaktır. Dışa bağlı olduğumuz parçaların ideal fiyatlardan alınabilmesi için pazar araştırmalarını ve buna bağlı olarak da üretim adetleri ile teslimat zamanlarının olabildiği kadar gerçekçi hesaplanması gerekmektedir.

Elektronik parçaların dışında nihai ürünün oluşturulması için gereken; lens, endüstriyel tasarım, kalıp, ambalaj ve CE sertifikasyonu gibi unsurların maliyetlerini ve zamanlamalarını da peşinen öngörmek sonrada gol yememek açısından faydalı olacaktır.

Burada özellikle öne çıkacak maliyetler kalıp maliyetleri ve CE sertifikasıdır. Türkiye'de hali hazırda hassas kalıp işleri kolaylıkla yapılamadığı için burada da bir dışa bağımlılık söz konusudur. Artık üretilen bütün ürünlerde CE sertifikası aranmaktadır. Class II ve üzeri bütün cihazların bir CE otoritesi tarafından sertifikasyonunun yaptırılması gerekmektedir. CE otoritesi Türkiye'de bulunmadığı için bu hizmeti de dışarıdan almak durumundayız :)

Bu şartlar altında tabii insanın kendine şunu sorması lazım: Kendine kastin mi var ki üretim ile uğraşıyorsun ? :)

(*) CCD (Charge Coupled Device)

1969 yılında George Smith ve Willard Boyle Bell Laboratuarlarında ilk CCD'yi yaptılar. CCD esasen değişen ışık miktarlarına karşı gelen yükleri biriktiren elektronik bir dönüştürücüdür ve dijital kamera, tarayıcı gibi aletlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapısı gereği, daha tümleşik ve fiziksel olarak da daha küçük olan CMOS görüntü sensörlerine göre ışığa daha duyarlıdır. CCD konusunda Sony geliştirdiği SuperHAD ve EXviewHAD teknolojileri ile dominant durumdadır.


© 2005 Ilker Atalay
  • Diğer Makaleler




  • Home
         ICQ #: 7318385