Perguntas sobre suporte de longo prazo para projetos de placas herdadas

Esta pergunta está resumida em uma discussão no bate-papo de Engenharia Elétrica StackExchange.
É reproduzido aqui na esperança de gerar uma discussão com valor a longo prazo

Pergunta para qualquer pessoa com experiência em design de produto de ciclo de vida longo ( > 30 anos ):
Você geralmente projeta tendo em mente a possível obsolescência / descontinuação de peças-chave no ciclo de vida do produto?

Especificamente, se um equivalente compatível com pinos para um IC específico não for mais produzido, como isso é planejado? Nem todo fabricante de semicondutores recebe notificações de compra vitalícia por pacote, e alguns fabricantes simplesmente dobram e desaparecem.

O contexto aqui é de um produto para o qual meu cliente possui mais de 100 mil PCBs em estoque e mais de 2 milhões de dispositivos implantados em 30 anos . Algumas das principais partes usadas no quadro não existem mais e quase equivalentes são todas SMT. Todos os ICs nas placas originais são DIP e soquete. Alguns dos ICs em questão são peças obsoletas de processamento de sinal analógico em tempo contínuo, o restante é lógica digital e, portanto, facilmente substituído por equivalentes, ASICs ou MCUs, dependendo da complexidade.

Existe um fluxo de trabalho de reparo (produto industrial, garantias de manutenção de 20 a 30 anos) e existe um fluxo de trabalho de produção (pedidos repetidos, milhares de placas por ano).

Respinning the board, embora seja uma sugestão ideal, não é uma opção neste caso, pois o departamento de Compras do cliente final consideraria uma alteração básica de PCB como um "novo produto", exigindo, portanto, avaliação de fornecedores concorrentes e renegociação do contrato - Isso desencadeará um novo processo de licitação e, potencialmente, perda de 10 milhões de dólares em negócios anuais para o meu cliente, para um concorrente.

Os reparos atuais dos dispositivos no local do cliente são todos feitos com retrabalho manual em campo, não é permitido que o dispositivo seja levado de volta a uma oficina. A substituição das placas ocorre, mas a "nova" placa de substituição deve ser absolutamente idêntica no layout da PCB à que está sendo substituída, pois o cliente final não aceita as alterações.

Uma proposta que está sendo considerada, ainda a ser validada pela equipe de compras do cliente final , é a substituição de ICs DIP por pequenas PCBs de tamanho idêntico com pinos, conectadas aos soquetes DIP na placa principal. Isso visa reduzir os riscos e o tempo do trabalho de campo.

Então, voltando à pergunta: quais são as experiências práticas de EE no planejamento de tais ciclos de vida de produtos e desafios associados? Grandes idéias para a " próxima vez " também são bem-vindas.

Não trabalhei em nada que necessitasse de uma vida útil de 30 anos, mas trabalhei em produtos que foram usados ​​em equipamentos de fabricação de semicondutores e precisavam de mais de 10 anos de suporte.

Pelo menos nesses casos, nosso cliente era sensato o suficiente para perceber que, às vezes, um leve reprojeto é a solução mais econômica e confiável.

Nem todo fabricante de semicondutores faz notificações de compra vitalícia por pacote

Todo fabricante respeitável de semicondutores dará notificações por número de peça. Se houver um fabricante por aí que não faça isso, eu não compraria deles para nenhum projeto, muito menos um com seus rigorosos requisitos de suporte.

Fabricantes respeitáveis ​​não apenas notificam se uma peça / pacote está obsoleta, mas também notificam qualquer alteração no produto que possa afetar a qualidade (no sentido ISO 9000). Por exemplo, eles notificam se o acabamento do chumbo está mudando de estanho para chumbo. Eles notificam se o processo de empacotamento do dispositivo está sendo movido de uma fábrica para outra.

alguns fabricantes simplesmente dobram e desaparecem

Isso, claro, não pode ser ajudado. E há outros riscos semelhantes.

David mencionou um caso em que um incêndio na fábrica resultou em obsolescências do produto sem aviso prévio. Em outro caso recente, sei que uma empresa de semicondutores (grande e extremamente conhecida) foi forçada a obsoleta várias linhas de produtos porque seu fornecedor de fundição decidiu fechar uma linha de fabricação mais antiga (e não mais suficientemente lucrativa). Pelo menos nesse caso, eles foram capazes de avisar com antecedência e permitir compras vitalícias ... mas seus produtos não eram transistores de US $ 0,05, eram complexos ICs de US $ 20 a US $ 200, para que você possa imaginar o investimento necessário para algumas compras ao longo da vida.

Outros riscos - regulamentação

Mais uma coisa a observar é a marcha da regulamentação ambiental. A diretiva européia RoHS e leis semelhantes podem não se aplicar aos seus produtos, mas elas afetam sua cadeia de suprimentos. O RoHS, por exemplo, forçou a reformulação de muitos produtos maduros, reduzindo o volume de vendas de muitos componentes maduros, o que provavelmente resultou em algumas obsolescências à medida que peças específicas se tornaram inúteis.

Novas versões do RoHS são esperadas dentro de alguns anos. Assim, você pode esperar uma nova onda de obsolências à medida que o mercado se acalma em relação às novas regras.

Outros riscos - cenário de mercado alterado

Se você projetou um produto há 30 anos e o projetou inteiramente com componentes de várias fontes, como 2N2904 e 74LS04, você provavelmente ainda conseguiria obter todas essas peças hoje.

Mas a tendência nos últimos anos está longe de componentes com várias fontes. Muito poucos produtos novos estão sendo replicados entre os fabricantes. E as peças que estão em níveis de complexidade semelhantes ao que estava disponível há 30 anos --- portas lógicas hexadecimais, transistores individuais, etc. exatamente.

Se você deseja projetar em um microprocessador ou dispositivo lógico programável, está simplesmente preso a um componente de fonte única e a todo o risco de suporte a longo prazo.

Além disso, como minha anedota acima apontou, a ascensão da empresa de semicondutores sem fábricas também acrescenta risco, porque isso significa que seus fornecedores de chips podem não controlar realmente seus próprios recursos de fabricação.

Estratégia

Para mim, parece que sua equipe de vendas precisa ficar mais dura com esse cliente (é claro, os engenheiros sempre dizem isso).

Uma opção é dizer a eles que você pode resolver o problema da maneira deles, mas para manter esse nível de suporte, o preço do produto aumentará XX% a cada ano pelo restante da vida útil do produto. Você pode fazer uma compra vitalícia para esses produtos obsoletos, mas precisará pagar pela avaliação de engenharia dos requisitos, técnicos para gerenciar as peças inventariadas etc., e precisa de receita com esses produtos para dar suporte a isso.

Outra é chamar a atenção deles para o processo de re-tender --- não pode haver muitos concorrentes por aí que possam apoiar realisticamente esses requisitos vitalícios e aqueles que podem pagar pelo preço adequado. Além disso, sua equipe tem experiência com esse aplicativo específico e com os requisitos detalhados do cliente, oferecendo uma vantagem quando se trata de licitar o projeto. Quem sabe, você pode sair de uma nova licitação com um contrato a um preço de venda substancialmente mais alto.

Lidar com a obsolescência de componentes por 30 anos é uma tarefa difícil. Até 10 anos é incrível para qualquer coisa, menos para os produtos mais simples.

Simplificando, fornecedores e fabricantes não são confiáveis ​​ao longo de um período de 30 anos. Como mencionado anteriormente, eles deixarão de fabricar chips sem aviso prévio ou simplesmente deixarão de existir. Havia um fabricante há cerca de 6 anos que incendiou uma de suas fábricas mais antigas. Em vez de reconstruir e começar a fabricar esses chips novamente, eles simplesmente obsoletos todos os chips que foram feitos lá.

Apesar das melhores intenções de todos, as peças ficam indisponíveis.

Se uma respin de PCB não for permitida, a única solução confiável é estocar um suprimento de 30 anos de todas as peças. Isso é mais complexo do que parece, porque algumas partes têm uma vida útil limitada. As peças precisariam ser armazenadas a longo prazo no armazenamento controlado por temperatura e umidade, e mesmo assim algumas partes ainda não durarão 30 anos. O armazenamento de componentes por mais de 30 anos exigirá a consulta dos fabricantes para determinar as condições ideais de armazenamento. A documentação sobre como armazenar e soldar adequadamente as peças precisaria ser arquivada. Por exemplo, se um cozimento for necessário antes da montagem, essas instruções precisarão ser salvas.

Se uma respin for permitida, a solução ideal é arquivar todos os dados do projeto e escrever documentação adicional para facilitar o redesenho a cada 4 a 10 anos. Na minha opinião, esta é a melhor solução (supondo que uma respin seja permitida). Permite que o produto evolua ao longo do tempo para acomodar novas tecnologias e novos processos de fabricação. Isso reduziria o custo do produto ou daria às novas versões novos recursos e capacidades.

Na indústria automotiva, a obsolência é uma maldição. A maioria dos fornecedores não oferece suporte além de 10 anos (pode parecer loucura para o mundo comercial / industrial). Temos vários projetos com mais de 10 anos em uso de serviços em pequenos volumes. Mesmo um pequeno componente poderia desencadear uma reformulação que custaria milhões de dólares para projetar e validar. Quando a tecnologia está obsoleta, é ainda mais difícil. por exemplo: Substrato de cerâmica com um microcontrolador obsoleto.

Existem empresas como a Rochester Electronics que lidam com peças antigas e têm capacidade de refabricar peças com anos de burro. Tekmos também é um deles (eles lidam mais com o Frescale).