與軟件封閉開發不同，硬件產品會涉及供應鏈和渠道管理，對成本和時間的限制性要求較高。
硬件產品很難實現類似軟件產品的快速迭代，初創硬件公司也往往只有一次機會來交付產品。
Eric Ries 推廣的精益開發流程已經根植於軟件開發文化中，即通過 build – measure – learn 精益開發循環指導軟件產品的開發設計：
build：快速地構建一個能夠投入市場試驗的版本；
measure：衡量市場的反饋；
learn：通過市場反饋來調整產品的思路。
這是一個循環過程，通過小步快跑，迭代推進產品，但該理念並不完全適用於硬件產品的開發。
硬件產品開發需要制定更多的計劃，許多環節都有很長的交貨週期，往往也伴隨着高成本。
如果處理不當，設計中的小錯誤或質量控制不佳的零件都可能使你破產。
2019 年從事智能鎖行業時，筆者在深圳組裝廠聽聞有一家友商投產了 10w 套，生產測試時卻發現硬件功耗問題無法解決（方案設計未驗證完全），最後老闆直接跑路，留下一地雞毛。
硬件產品設計一般包含四個階段：構思、設計、工程和驗證。
一、構思
構思從明確定義問題範圍開始，以概念證明原型結束，可以爲後續產品開發打下堅實基礎。
1. 問題研究
首先需要定義要解決的問題，一般可以通過用戶訪談來了解用戶問題。
採訪注意要點：
溝通過程流暢並保持開放的態度，並瞭解對話的走向；
不要談論你的產品或解決方案；
記錄詳細的筆記或者錄音，以建立用戶數據庫；
努力建立 3 個以上的用戶畫像；
不要僅僅專注於人們所說的話，更要注意他們是怎麼說的。
幾乎每個公司都以“啊哈”的時刻（靈感）開始，這往往是將創始人的經驗與他們要解決的問題聯繫在一起的軼事。
初創企業資源有限，更不可能像互聯網巨頭那樣採集用戶數據，用戶訪談是建立用戶畫像的基礎，這些角色是理想用戶的虛構或概括性描述，進行大量此類對話還將爲你提供一個用戶數據庫。
有效的問題研究通常遵循以下清單：
1）針對 B2B 客戶
你知道公司的哪個利益相關者是決策人，可以做出決定？
他們是如何購買類似產品的？
爲什麼這對他們來說是“前三大”問題？
2）針對消費類客戶
你知道他們能夠識別哪些品牌？
他們居住在哪個指定的營銷區域？
他們的購買習慣是什麼？
3）他們願意爲你的產品支付多少費用
4）你已經定義了搶灘型用戶羣，並且總用戶羣數已定
2. 概念驗證原型
概念驗證「POC」（Proof of concept）原型是驗證問題的主要假設，構建 POC 原型需要反覆進行，此過程涉及的技巧包括：
1）在構建原型之前，需要先想出很多想法，然後評估最好的想法以進行原型設計。
一些人喜歡使用工具，如，思維導圖、超級討論、小組構想、頭腦風暴等；但是這些工具往往不如非正式工具更有效果，如，對話、模型或對現有技術的搜索。
2）專注於測試假設。
3）優先考慮速度而不是質量。
4）使用現成零件快速搭建模型。
二、設計
通過第一個步驟，你已經瞭解問題以及你將如何解決該問題，而設計階段的目的便是優化解決方案，以便用戶可以正常使用它。
設計階段的每個步驟（用戶開發與反饋、線框圖和外觀原型），旨在測試對產品外觀以及用戶如何與其交互的假設。
1. 用戶開發與反饋
專注於用戶反饋的初創企業更有可能獲得成功，在構建概念驗證原型之後，將原型放置到用戶可能的使用環境。
只有當你 < 產品經理 > 看着設計 < 產品 > 被使用時，你才能瞭解到你的設計有多糟糕。
在用戶開發與反饋階段的採訪要點：
記錄詳細的筆記和/或錄音；
儘可能建立長期溝通反饋；
針對 B2C：允許用戶使用該產品，而無需對其進行解釋或設置；
不要問用戶會改變什麼，觀察他們如何使用它；
不要過多地關注細節，如顏色和尺寸。
2. 線框圖
獲得足夠的反饋之後，你需要對產品的設計進行迭代，線框圖製作過程從完整的產品體驗（高級“草圖”）開始。
主要描述點：
1）包裝
你的包裝是什麼樣的？
你如何用 9 個字以內的字數（平均框形區域）來傳達你的產品含義？
你的包裝盒有多大？
它在商店/貨架上的位置？
2）銷售
你的產品在哪裏出售，以及人們在購買之前如何與之互動？
有互動顯示嗎？
客戶在購買產品之前是否瞭解了很多有關你的產品的信息？
客戶是衝動性購買嗎？
3）拆箱
打開箱子的經驗是什麼？它應該是簡單的、明顯的，並且只需要最少的精力。
4）設置
客戶需要經歷哪些步驟才能準備好首次使用？
除了包裝盒中隨附的配件外，還需要什麼？
如果它不起作用（即無法創建 WiFi 連接或未安裝智能手機應用程序）怎麼辦？
5）首次使用
如何確保用戶快速熟悉你的產品？
你在產品中設計了什麼來取悅客戶？
6）重複使用或特殊用例
你如何確保用戶不斷返回到你的產品並享受他們的體驗？
你的產品可能會遇到特殊的用例：連接/服務丟失，固件更新等。
7）客戶支持
用戶遇到問題時，他們會怎麼做？
如果向他們退換設備，該交易/設置如何發生？
8）壽命終止
大多數產品在 18 或 24 個月後就會淘汰，如何迭代？
你希望用戶購買另一臺嗎？
他們如何從一種產品過渡到另一種產品？
3. 外觀原型
外觀原型呈現的是最終產品的外觀模型，但無法正常工作。像過程的其他部分一樣，建立外觀模型是與用戶重複溝通的過程。
從廣泛的想法開始，並努力選擇一些可以滿足用戶標準的概念。
外觀原型設計過程從產品的高級草圖開始，大多數工業設計師會進行現有技術搜索，以尋找相關的形式和產品，一般情況下 ID 設計師會查看其他產品並對其形式進行採樣。
一旦選擇了一些粗略的概念，就該評估產品的形式在現實世界中將如何工作。唯一適用的規則是：快速，便宜地製造它們。
一旦選擇了一種形式，就需要考慮模型的比例或大小的細節，通常情況下有兩到三個對產品的“正確感覺”的維度至關重要，必須突出顯示用戶體驗的某些細節。
每個產品都有一種“設計語言”，用於與用戶進行視覺或體驗交流。
爲了快速確定產品的最終外觀，設計師需要研究顏色、材料和工藝，通常稱爲CMF。
低保真 CMF 研究的輸出是該產品的高質量數字模型，這通常包括先前步驟中的所有內容：形式、大小、圖標、UX、顏色、紋理和材料。
這些高質量的渲染也是幾乎所有營銷材料的基礎，幾乎每個硬件企業都會使用渲染圖進行宣傳。
如果你的產品具有數字接口，則創建更高保真度的模型對於定義品牌的用戶體驗非常有幫助。
在設計步驟中，有一個通常被遺忘的步驟是包裝。
製作出高保真的外觀原型後，返回給客戶以測試在此過程中做出的許多假設。通常需要進行兩次或三次迭代才能獲得外觀精美的原型。
設計過程完成後，你將獲得一個漂亮的產品模型，該模型可以展示你的設計意圖，但無法正常工作。
客戶和投資者應該能夠通過與該模型進行交互來快速瞭解你的產品。
三、工程
工程階段的每個步驟（規格、功能原型以及固件/軟件）均旨在確保產品可靠地運行並且具有成本效益。
到流程結束時，初創公司將擁有一個功能良好的 demo 原型，但沒有良好的用戶體驗，工程階段一般與設計階段同時完成。
1. 工程規範
精心設計的產品的最好標誌之一是工程規範文檔的嚴格性，一般針對的是 PRD 產品需求文檔。
工程規範（或產品設計/需求規範，通常稱爲“規範”）是創建每個硬件產品的關鍵文檔。
可以通過七個核心領域來定義大多數產品：
1）商業廣告和法規
銷售國家和製造商建議零售價；
法規要求；
可接受的保證金結構；
產品更新時間表（EOL）；
2）硬件和傳感器
整個硬件的原理圖和 PCB 圖；
主要 BOM 元器件列表；
傳感器要求；
3）電子產品
PCB 的大小；
內存；
處理器和無線電的要求；
電池的大小/壽命/化學性質；
4）固件和庫
固件使用的操作系統或嵌入式環境；
API 規範，所需的外部庫；
5）軟件和 Web
開發的軟件堆棧和環境；
服務器基礎結構要求、SCM 計劃、錯誤狀態；
6）耐用性和包裝
使用壽命要求；
各種子系統的週期；
包裝要求；
7）環境和服務
工作溫度和溼度；
可維護性和退貨流程說明；
客戶支持系統和公差；
許多大公司都依賴大量的文檔，這些文檔通常是精心編寫的，並且充滿了表格/圖表以及所有可能的細節。
即使對於某些類型的產品來說這是必需的，但對於大多數初創公司而言，這仍然會帶來很多開銷。
而依靠“工作規範”更爲有效，一般通過按需求組細分共享大綱。許多初創公司在瞭解有關其產品要求的更多信息時會不斷更新此文檔。
2. 功能原型
一旦規範中記錄了足夠的信息，就該開始使用解決方案解決每個需求了。
這最終形成了一個原型，該原型通常看起來與最終產品完全不同，但功能可靠且滿足規範的每個要求。
功能原型旨在解決因開發工程需求而發現的大量問題：核心功能、組件選擇、PCB、力學、手感和組裝。
大多數產品具有“核心功能”，這是迄今爲止確保可靠使用的最重要系統。
選擇組件可能需要幾個月的審查和鑑定（測試），以確保它們滿足基本的功能和耐用性要求。
如果你的產品具有印刷電路板（PCB），則在準備投入批量生產之前，通常需要進行 5 到 10 個修訂。
PCB 開發過程從選擇組件開始，然後進入麪包板，並完成了一系列預製板。
所有組件和 PCB 都需要封裝在外殼中，如果外殼中包含金屬，則通常需要較長的開發週期。
幾乎每個產品都至少具有一個塑料部件，模製塑料零件通常需要 8 到 12 周的時間進行開發和調整，因此儘快完成設計將放寬你的時間表。
隨着產品越來越接近批量生產，關注可能出現的組裝故障點和成本/時間優化成爲焦點。組裝還包括設計諸如線束、粘合劑、緊固件、對準/定位器特徵、間隙和工具可行性之類的東西。
3. 固件和軟件
電氣工程師（和嵌入式系統人員）在構建固件時具有多種樣式和開發順序，最常見的是“自下而上”的方法。
該過程從最低級別（硬件）開始，並逐步擴展到 Web 或 App：
1）硬件測試
建立測試硬件的基本功能，以確保正確設計 PCB 和原理圖；
測試固件閃爍，循環上電，LED閃爍，喇叭提示等；
2）命令
測試每個數字組件（I2C，SPI，串行，USB等總線上的任何組件）；
這是一項基本的功能測試，可確保組件以正確的參數響應；
3）函數
將每組命令和邏輯序列包裝在自定義函數中；
4）庫
開發相互依賴的功能組；
5）管理器
許多產品都是多線程，需要保證每個線程可靠地運行。
6）API / Web
這些線程函數然後與各種 Web 服務進行通信；
許多產品具有雙向通信，因此硬件可以向服務器發起請求，而服務器可以向硬件發起請求。
構建有條理的，合理的API有助於確保通信高效且穩定。
在首次組裝出功能原型後，通常會有很多不足之處。有時，規範文檔的要求不完整/不正確，或者組件可能無法達到規範要求。
在進入最終開發階段之前，通常會至少構建 3 或 4 個全功能原型。
四、驗證
驗證階段是產品開發中最常見的標準化階段。
驗證是一個逐步嚴格的過程，當驗證階段從工程原型（EP）過渡到工程驗證（EVT）、設計驗證（DVT）和生產驗證（PVT）時，每個階段都將重點放在針對批量生產（MP）的優化上。
1. 工程原型 EP
工程原型「EP」是設計和工程相結合的第一步。
你可能還記得在設計和工程階段中每個階段都以一個原型結束，合併這兩個原型可能具有挑戰性。
工程原型過程應以以下內容結束：
5 個或更少的單位（通常 1 個就足夠了）；
沒有工具和有限的成本優化，如果單位成本非常高（通常是生產版本的 10 倍以上）也可以；
準備發送給合同製造商報價的“數據庫”（或零件和模型文件的完整列表 BOM）；
EP 代表了產品開發過程中最大的單個步驟功能，對於 B2B /企業業務：EP 通常足夠好，可以開始銷售。由於銷售週期往往會更長，因此對 EP 進行演示並承諾在幾個月內交付生產版本是合理的。
如果你的產品具有 PCB，則是時候進行性能和成本的最終優化。
EP 的最重要部分之一是完善用於大批量生產的塑料和金屬零件的設計，通常被稱爲 DFM（製造設計）。
對這些零件進行優化後，工程師通常會進行幾次“空運行”裝配，以測試裝配順序，電纜長度，間隙和配合/功能，在 EVT 構建過程中對此進行了進一步優化。
當一切都搞定之後，你便有了最終的 EP。
2. 工程驗證測試 EVT
工程驗證測試「EVT」是核心產品工程的最終測試。
在 EVT 構建期間提出的問題是“我的產品是否滿足規範的功能要求？” 。
首次 EVT 構建的常用參數：
通常爲 20–50 個單位；
合同製造商第一次組裝單元，這個階段可能會暴露出很多問題；
建立在尚未完成的工具上（通常稱爲“第一槍”），因此通常會出現閃爍，着色不正確，無紋理甚至零件配合嚴重問題；
基本測試，包括功率、過熱和 EMI 等。
進行更改後，進行第二次 EVT 構建並不少見。
EVT 通常是第一次在生產環境中使用 PCB（儘管通常使用預生產或測試固件）。
EVT 單元是使用 EP 階段中規定的生產組裝程序構建的，這包括建立產品的子裝配體，然後將它們結合在一起。
一旦子組件完成並連接在一起，你將看到第一批 EVT 生產單元首次通電。
然後，這些 EVT 單元將進行一系列功能測試，比如一些基本的功耗測試。EVT 單元還將經過測試，以確保它們不會過熱並且可以承受 EMI /靜電累積。
如果發現主要的設計缺陷，則執行另一個 EVT 構建。否則，將繼續驗證設計。
3. 設計驗證測試 DVT
設計驗證測試「DVT」是首次將生產過程作爲主要重點。
DVT 構建的核心問題是“產品是否滿足包括法規和環境方面的所有可能要求？” ，
DVT構建中的常用參數：
通常爲 50–200 個單位；
製作可售單元之前的最終驗證測試；
優化產量（下線的產品所佔百分比）和時間（每天製造的產品數量）；
DVT 裝置經過大量測試。
由於要構建的單元太多，因此 DVT 構建將重點放在使單元保持一致運行的工具和技術上。
如果尚未建立生產構建環境，那麼該構建環境了。
請注意，組裝步驟與 EVT 構建相同，但數量要大得多。
然後將 DVT 單元進行大量測試，DVT 單元通常用於法規測試。
如果你的產品具有裝飾性功能，例如模內裝飾、移印、塑料色或絲網印刷。則 DVT 單元通常是使用生產裝飾性工藝製造的第一個單元。
4. 生產驗證測試 PVT
生產驗證階段「PVT」是第一次正式生產運行。
PVT 階段僅專注於生產，除非出現嚴重問題，否則絕不會改變產品，PVT運行的常見過程：
通常超過 500 個單位或首次運行的 5–10％；
如果一切順利，這些單元可以出售；
無需更改工具；
仔細分析指標以預測批量生產，產量、數量、時間、返工時間等；
全套生產線設置和培訓程序；
最終的質量檢查/質量控制流程。
夾具和固定裝置對於確保可靠的組裝至關重要。
根據合同製造商的能力，有時你需要設計和製造自己的夾具和固定裝置。
PVT 版本是調整工具和流程的最後機會，該階段必須開發和測試質量保證（QA）和質量控制（QC）程序。
設備通過 QC 檢查後，就需要與配件進行匹配，將它們放在盒子中準備發貨，觀察客戶使用第一批設備。
5. 批量生產 MP
批量生產「MP」是第一次全面生產，通常滿足大多數供貨商的最小訂購量 MOQ。
第一次批量生產的常用參數：
單位：對於消費類產品來說，通常爲 1000 套；
某些單元的故障和良率分析，常見爲 1％ 以內；
開始考慮優化供應鏈以進行後續生產；
預測銷量/需求。
在營銷和分銷階段，你需要時刻關注用戶的使用情況，記錄和分析用戶故事，這個過程往往會顯現出一些需要改進或解決的問題。
在第二次生產運行中，通常會進行一些更改，包括：
降低成本；
產量/質量提高；
現場故障分析，確保所有發生故障的單元都可以返回給工程團隊進行診斷；
必要時設置第二條線。
路漫漫而修遠兮，吾將上下而求索！！！
作者：衛Sir，公衆號：簡一商業
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