研究方案的設計階段

　　華為研發(fā)方案設計階段的準備階段

　　曾經(jīng)說過，在開始動手畫原理圖之前，需要做需求分析，專題分析等等工作。但是在真正開工之前，有反復的方案設計的迭代過程。也有一些不是研發(fā)出身的老板跟我抱怨，硬件工程師讓結構先設計、結構工程師說硬件工程師應該先給大致的需求，不知道應該誰先動。

　　工欲善其事,必先利其器是說:工匠想要使他的工作做好，一定要先讓工具鋒利。比喻要做好一件事，準備工作非常重要。語出《論語·衛(wèi)靈公》：子貢問為仁。子曰：“工欲善其事，必先利其器。居是邦也，事其大夫之賢者，友其士之仁者。” 這個準備工作，當然不只是指工具，還有動手之前的策劃、思考、評估、方案設計、架構設計等。

　　硬件工程師動手畫原理圖之前，需要畫的一個東東就是，用“猥瑣”(Visio)畫出電路板方案框圖。

　　當然，每個工程師都有自己的喜好。有的人喜歡用Visio、有的人喜歡用PPT，這都無所謂。關鍵是這個電路板的框圖不是簡單的拍腦袋就出來的。

　　它的誕生，就是一個電路板方案設計的過程。如果這個階段拍腦袋、回板就會拍大腿，最后只能拍拍屁股走人了。

　　那么我們?nèi)绾文軌蛲瓿梢粋�電路板的方案設計過程呢?除了憑借我們的經(jīng)驗，還有什么是我們需要做的呢?

　　【步驟一、建立歸檔文件夾，明確歸檔計劃】

　　建議自建SVN的云服務器，講需要歸檔的文件夾，按照本企業(yè)或者本項目的需求進行設立需要的文件夾。這些自然就是我們在產(chǎn)品研發(fā)完成一個完整的產(chǎn)品，需要產(chǎn)生和考慮的所有維度、需要歸檔的所有內(nèi)容的綱領。

　　github或者內(nèi)網(wǎng)文件夾共享其實都可以，但是github速度不快有點影響設計效率，內(nèi)網(wǎng)文件夾不便于版本管理，當服務器出現(xiàn)故障會影響整個團隊的開發(fā)，也不便于移動辦公。

　　【步驟二、建立問題跟蹤機制】

　　之前的系列，我們專門說過問題跟蹤，我們針對當前項目，需要建立例會的制度，根據(jù)人員情況和人員的素質(zhì)不同，需要有針對性的進行例會。可能是每天晨會、也可以是每周例會，靈活把握跟蹤頻度。

　　但是我們需要針對項目建立該項目的問題跟蹤表格，便于整個項目過程中所有出現(xiàn)的問題，跟蹤閉環(huán)，避免問題跟蹤出現(xiàn)遺漏。

　　當然我們還可以計算更復雜的表格，以前我們做個一個表格可以計算每個任務的完成提前、拖延的天數(shù)，可以作為KPI進行考核。(這個做法不提倡)

　　【步驟三、需求跟蹤】

　　在華為、這個部分會由SE(系統(tǒng)工程師、system engineer不是stupid engineer)進行分解分配。硬件工程師根據(jù)分解分配結果對照檢查，并創(chuàng)建單板需求跟蹤表。跟蹤表完成后需召集SE、整機結構、產(chǎn)品工程工藝(PCB Layout工程師、工藝工程師)、生產(chǎn)、測試、軟件等周邊人員評審歸檔。

　　當然，我們從來都是期望需求能歸檔之后不再修改。但是我們在設計過程中會發(fā)現(xiàn)會不可避免的進行修改。但是我們在TR3之后是應該禁止修改的，如果在TR3之后增改需求，所有的需求變更需要通過CR(需求變更電子流)進行跟蹤。

　　從硬件穩(wěn)定的角度來說，越在項目的后期，需求的變更帶來的影響越大，帶來的設計變動，對質(zhì)量的影響越大。但是隨著敏捷的思想，以及客戶需求可能在硬件長周期過程中的變化，很多場景我們不等不去變更需求。

　　序號

　　各階段簡介

　　備注

　　1

　　Charter

　　責任主體：Marketing團隊和SE

　　主要工作：Charter需要回答這些問題：版本的Top N需求和主要競爭需求，主要目標客戶，完整的包需求，版本的里程碑時間點，應用的時間窗口以及在版本火車中所處的位置

　　2

　　Charter-TR1

　　責任主體：SE團隊，同時Marketing配合完成需求的細化、澄清和修訂。

　　主要工作：輸出設計需求(包括每個需求的輸入、輸出參數(shù)，并輸出低保真界面原型)

　　3

　　CDCP

　　責任主體：

　　主要工作：近年來大部分項目都裁剪，具體作用不明

　　4

　　TR1-TR2

　　責任主體：SE團隊

　　主要工作：輸出是設計規(guī)格(接口設計、高保真界面原型)

　　5

　　PDCP

　　責任主體：開發(fā)代表

　　主要工作：代碼規(guī)模、關鍵時間點和人力需求。質(zhì)量目標、SOW(工作任務書)

　　6

　　TR2-TR3

　　責任主體：開發(fā)組

　　主要工作：需求規(guī)格說明書(SRS);系統(tǒng)測試用例(STC)、概要設計(HLD)、集成測試用例(ITC)

　　需求的分析和理解往往不可能一步到位，研發(fā)人員的理解也有可能不能非常準確理解現(xiàn)場場景。所以需求跟蹤完成之后，需要進行兩輪的需求的串講、反串講。(串講，是指需求發(fā)布者與開發(fā)者講解，反串講是指開發(fā)者理解需求之后，對需求發(fā)布者進行講解)。

　　需求反串講，是設計者向SE、項目經(jīng)理等角色逐條講解硬件需求，形成統(tǒng)一的認識。對于已有實現(xiàn)方案的需求，講解要包含方案。串講和反串講一定要讓SE/軟件/測試領域全程參與，提出的問題要在詳細設計開始前全部解決閉環(huán)。

　　【步驟四、關鍵器件分析】

　　我們研發(fā)一個新項目的時候，不可避免的會使用我們沒有使用過的器件，甚至是整個公司都沒有使用過的器件。

　　我們根據(jù)設計需求選定了基本方案之后，需要對新器件、關鍵器件進行應用分析，輸出應用分析報告，并召集相關人員、管理者、有經(jīng)驗的工程師進行評審和分析。

　　方案分析過程中需要參考和更新器件的Bug List和設計注意事項。同時收集案例，并給出應對解決措施，提前預防已知問題。

　　關鍵器件不僅僅局限于新引入的器件，還包括復雜的器件、開發(fā)人員及項目組經(jīng)驗積累都不足的器件。

　　這個關鍵器件的分析，我們需要對器件的datasheet進行分析、尋找并Demo板、查閱廠家的errata，尋找已經(jīng)產(chǎn)品化或者已經(jīng)完成過的設計，部分電路的改動，需要動手做電路實驗、或者做電路仿真，進行驗證。

　　【步驟五、預布局及結構設計】

　　我們根據(jù)需求，明確了必要的功能、性能、然后明確了關鍵器件，也就是電路板上面大功率器件、新器件、復雜器件都已經(jīng)敲定了。那么我們可以做一個預布局，明確電路板尺寸，形狀的大致想法。

　　我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)一個準確的預布局，需要輸出一個預布局原理圖，要求原理圖至少包含主要器件、電源、熱敏感器件和接插件。

　　預布局需要把電路板的信號流向、器件功能、主要器件的電源管腳分布、整個電路板的電源的基本分布和流向。

　　然后把相關的訴求，提供給ID工程師，給一個基本的ID設想，然后由結構工程師進行結構設計的細化。

　　如果是成熟的機框，則這個過程相對簡單一些，例如ATCA、VPX這種標準機框。一些個人消費電子產(chǎn)品這個過程反復的可能性非常大。

　　為了避免這個過程，硬件工程師在完成初步的預布局，之后應該把自己的設計訴求，全部記錄在《結構要素圖設計說明書》中，提供給結構和ID工程師。

　　【步驟六、散熱評估】

　　硬件工程師需要提供單板布局和器件熱耗(功耗)表、各器件散熱參數(shù)。數(shù)字器件要注意提供盡量準確的功耗數(shù)據(jù)，特別是DDR/FPGA等器件要根據(jù)使用場景進行計算。提供的器件的功耗需要準確，避免過設計，也避免散熱風險。

　　【步驟七、新器件導入評估】

　　在華為，一個新器件的導入是非常復雜的，我們不在華為，選擇新器件，也需要謹慎選取，并做相關評估。

　　這個其實應該是一個sourcing的過程：我們不但需求考慮新器件功能是否滿足我們的需求，同時需要考慮：可靠性、可采購性、成本、焊接工藝、功耗、散熱等維度。

　　【步驟八、背板管腳分配、板間FMEA分析】

　　我們需要根據(jù)背板標準，分配電路板的管腳。如果是新設計背板，需要考慮背板連接器的成本、速率、數(shù)量。

　　在產(chǎn)品設計階段，F(xiàn)MEA針對所有板間信號/關鍵器件展開分析，可確保無故障遺漏。用以分析所有故障影響，同時做到優(yōu)化故障管理能力。在這個過程中存在著兩個標準，那就是對于嚴重故障，要求盡最大可能避免;對于需要處理的故障，要求能夠監(jiān)測并定位到現(xiàn)場置換單元(FRU，F(xiàn)ield Replacement Unit)。

　　【步驟九、歸一化分析】

　　歸一化作為DFx的一項內(nèi)容，需要硬件特別關注。每個產(chǎn)品需整理自身的BOM歸一化器件清單，常用器件選型只能在歸一化清單中選擇。歸一化清單為本企業(yè)或者本部門使用過的器件或者采購過的器件。

　　盡量減少器件種類，有效減少器件種類、不但降低管理成本、同時也降低加工和采購成本。

　　【步驟十、可重用性分析】

　　所有單板都要進行可重用性分析，包含三方面內(nèi)容：

　　1、本單板可重用的已有電路;

　　2、本單板希望能夠重用的電路;

　　3、本單板完成開發(fā)后，可提供其它項目重用的電路。

　　【步驟十一、早期BOM審查】

　　1、方案確定后就把已確定的關鍵器件，通過采購進行關鍵器件的意見反饋。

　　2、所有非常規(guī)器件、非主流器件、器件必須逐一和采購進行確認，詳細評估風險，有風險的器件要選擇替代方案。

　　3、有關鍵器件在設計過程中變更時，還需要與采購人員進行確認。

　　經(jīng)過上述十一個步驟

　　1、我們選定了關鍵器件、并進行了預布局、明確了結構的設計，排除了可行性、采購、可靠性、散熱方面的風險。

　　2、通過需求跟蹤，確保所有需求能夠在設計中落實，最終設計的產(chǎn)品符合客戶的需求。

　　3、通過歸一化、可重用性分析，提升了整體的設計效率，并且隱性的提升了設計質(zhì)量。

　　4、通過《問題跟蹤表》、建立《歸檔文件夾》，確保了交付的項目管理。

　　完成這些準備工作之后，我們的電路原理框圖、電路原理圖的設計才是讓人安心和可靠的。

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