Co powinno być pierwsze w projektowaniu urządzeń - wzornictwo czy elektronika?

POTZ BALANCE - szkice projektowe, wizualizacja 3D i ostateczny produkt, czyli niekonwencjonalny mechanizm do nakręcania zegarków, zapewniany przez ruch żyroskopowy odzwierciedlający naturalny ruch nadgarstka. Autorzy projektu: Mikołaj Wiewióra, Artur Niedbało, Anita Rogoża © Mindsailors sp. z o.o.

— Mindsailors zatrudnia zarówno projektantów z doświadczeniem inżynierskim, jak i inżynierów oraz programistów z designerską pasją — powiedział w rozmowie ze mną Mikołaj Wiewióra. — Jesteśmy studiem wzornictwa przemysłowego tworzącym produkt zarówno od strony designu, jak i technologii, ale z racji tego, że dzisiaj wiele produktów bez części elektronicznej nie istnieje, to podjęliśmy wyzwanie zbudowania zespołu elektroników i inżynierów projektujących elektronikę z nami lub dla nas. Przy większych projektach kooperujemy również z firmami EMS, czyli kontraktorami produkującymi elektronikę dla naszych klientów. 

Mikołaj Wiewióra i wnętrze studia projektowego w Poznaniu

Od idei do produktu

Projektowanie w poznańskim studiu zaczyna się od zrozumienia potrzeb klienta i tego, co tak naprawdę ma być efektem pracy zespołu. Jest to etap, który w Mindsailors nazywany jest Predesign. Komunikat zawarty w tzw. briefie, czyli wypisanej przez klienta liście celów, wymagań i założeń odnośnie pomysłu na nowy lub modyfikowany produkt, musi być czytelny. Projektanci analizują listę punkt po punkcie, formułują debrief, czyli odpowiedź na brief, gdzie doprecyzowują cele i potem - w porozumieniu z klientem - tworzą pierwsze szkice produktu w trwającym od jednego do trzech miesięcy etapie zwanym Conceptual Design. 

Proces projektowy w Mindsailors sp.z o.o.

— Z punktu widzenia wzornictwa jest to relatywnie prosty i przewidywalny w czasie proces, ale gdy dochodzi elektronika, to już jest trudniej — opowiada Mikołaj Wiewióra. — Nie wiadomo do końca co powinno być pierwsze. Z jednej strony wzornictwo może narzucić jakąś bryłę i tym samym to, co powinno być w środku, a z drugiej strony dzisiejsze możliwości produkcyjne i dostępność komponentów, która od dwóch lat jest gigantycznym problemem w świecie elektroniki, czasem determinują kształt urządzenia. To jest moment, w którym my jako biuro wzornicze musimy znaleźć sposób jak wyjść z tego impasu. Przyjmujemy założenie, że najpierw jest wzornictwo, ale podparte wiedzą o liczbie potrzebnych elementów elektronicznych ułożonych na określonej powierzchni płytki PCB. Definiujemy bazowy szkic bryły 3D, na którym pracujemy z elektronikami i czekamy aż powiedzą „zmieścimy się”. Taki sposób projektowania pozwala nam na pokazanie koncepcji wizualnych, które mają realne szanse na przejście do następnego etapu bez drastycznych zmian w proporcjach lub gabarytach. Czasem chcemy wyjść poza schemat i zmieniamy proporcje płytki PCB lub stawiamy na elastyczną elektronikę - i co ciekawe - często klient wybiera projekt, który spełnia wszystkie założenia, ale wykracza nieco poza brief. 

Po przedyskutowaniu wszystkich za i przeciw z interesariuszami nowego produktu, projektanci z Mindsailors przechodzą do etapów Targeted Conceptual Design (z punktu widzenia wzornictwa) i Targeted Prototype (w przypadku elektroniki). Do tej pory ryzyko jeszcze nie jest wielkie, ale wzrasta w miarę materializowania się projektu, ponieważ trzeba uwzględnić wszystkie problemy technologiczne, co jest szczególnie trudne przy skomplikowanych czy wodoszczelnych urządzeniach. Koniec tego etapu to najlepszy moment, żeby po po wielotygodniowej pracy i niezliczonych dyskusjach, stworzyć namacalny i dobrej jakości prototyp, który wreszcie można dotknąć i zderzyć pierwotną wizję z rzeczywistym przedmiotem.

POTZ BALANCE - model mechaniczny 3D, prototyp i płytka PCB

Studio projektowe wchodzi powoli w fazę Mechanical Design, która polega na zaprojektowaniu wnętrza produktu, od ułożenia elementów takich jak zatrzaski, żeberka itp. aż po dokumentację, do wytworzenia pierwszego (i kolejnych) prototypu mechanicznego oraz Firmware, czyli napisaniu oprogramowania obsługującego elektronikę urządzenia. Często programiści embedded piszą dodatkowe fragmenty kodu, które pozwalają zespołowi testować kolejne funkcjonalności nowego produktu. 

— Musimy udowodnić klientowi, że to co zakładaliśmy, faktycznie uda się zrealizować. Wykonujemy prototyp, który pokazuje nie tylko kształt produktu, ale również mieszczącą się w środku i dobrze działającą elektronikę — kontynuuje Mikołaj Wiewióra. — Na etapie Mechanical Design najczęściej staramy się testować poszczególne elementy prototypu, które wykonujemy z pianki, metalu lub przy pomocy drukarki 3D, np. ergonomię bryły, zamykanie się obudowy na zatrzaskach czy giętkość elementu zabezpieczającego kabel. Ta faza trwa około roku. 

Montaż testowy elektroniki i pisanie oprogramowania Firmware

Następne elementy procesu to Design for Manufacturing i Design for Launch, czyli projekt produkcyjny obudowy, uwzględniający wszystkie wcześniejsze wymagania, ale też zoptymalizowany pod kątem produkcji i montażu. Po stronie elektroniki jest to uruchomienie zaprojektowanego urządzenia, odbywające się w kolejnych iteracjach. W software trwają one kilka godzin lub dni, natomiast w przypadku hardware kilka tygodni lub miesięcy, a czasem nawet dłużej.  

— Jako studio wzornicze nadzorujemy produkcję w końcowej fazie zwanej Production Supervision. Na potrzeby sprawdzenia pomysłu na produkt jesteśmy w stanie wyprodukować małe serie produktów w kooperacji z narzędziownią oraz firmą specjalizującą się we wtryskach. Podobnie jest z elektroniką - wykonujemy ją sami lub z pomocą zaufanych podwykonawców (w tym firmy EMS). Podczas pierwszych prób w danej fabryce odpowiadamy na wszystkie pytania, pokazujemy dokumentację zdjęciową i tłumaczymy intencje, jakie kierowały nami podczas procesu projektowego oraz objaśniamy nasze oczekiwania odnośnie formy, struktury powierzchni i funkcjonowania nowego produktu. Jest to konieczne, ponieważ nie zawsze rysunki i modele 3D dokładnie wszystko pokazują. Model mechaniczny projektujemy zawsze z zachowaniem wszystkich technologicznych zasad, jak chociażby właściwe pochylenie ścianek i podziały, aby element obudowy bez problemu wyszedł z formy wtryskowej — wyjaśnia Mikołaj Wiewióra. — EMS-y mają o tyle fajną cechę, że jeżeli otrzymają obudowę, to są w stanie dostarczyć kompletny produkt. Wtryskownie nie zawsze mają kompetencje do wdrożenia elektroniki, ponieważ wiąże się z tym konieczność wykonania serii specjalistycznych testów. Zdarza się też, że klient sam przekazuje producentowi elektroniki znalezioną na rynku i gotową obudowę, która nie spełnia warunków projektu i wówczas taki EMS zgłasza się do biura projektowego, aby ją poprawiło lub stworzyło na nowo. Są to jednak jeszcze rzadkie sytuacje.

Urządzenia zaprojektowane w Mindsailors sp. z o.o. Od lewej: parowar STEAMIE; przenośny spirometr AioCare; SARAEYE - asystent domowy AI z obrotowym obiektywem kamery 360 stopni; PREGNABIT - przenośne KTG do monitorowania tętna płodu, pulsu matki oraz skurczów macicy. Z tym ostatnim wiąże się ciekawa historia, ponieważ okazało się, że zaangażowana w cały proces projektantka jest w ciąży, wobec czego klient bardzo się postarał o szybkie wdrożenie swojego pomysłu i sprezentował autorce gotowy produkt, który mogła sama sprawdzić jako użytkownik docelowy.

Doprowadzenie do uruchomienia seryjnej lub masowej produkcji danego urządzenia, który w 100% odpowiada oczekiwaniom zespołu projektowego, również trwa kilka miesięcy. W Mindsailors zajmują się tym zazwyczaj dwie związane z określonym projektem osoby, które dbają o wszystkie szczegóły wdrożenia. Przygotowują listę części mechanicznych i elektronicznych oraz sprawdzają dostępność komponentów, podzespołów i płytek PCB. Pilnują też właściwej komunikacji i przesyłania na czas zapisanych w uniwersalnym formacie plików (gerberów) pomiędzy zespołem projektowym, narzędziownią i producentem elektroniki. 

Zespół Mindsailors Industrial Design Studio w Poznaniu

— Kiedy próbne wtryski wychodzą tak jak tego oczekujemy, a elektronika działa i jest przetestowana zgodnie z rekomendowaną przez nas procedurą, oznacza to dla nas koniec pracy nad projektem. Po uruchomieniu produkcji pozostajemy jeszcze do dyspozycji klienta, ale jeśli obie strony, zarówno klient, jak i producent wiedzą już co mają robić, to nasza pomoc jest im niepotrzebna. Staramy się doprowadzić projekt do takiego punktu, kiedy nie musimy już interweniować — podsumowuje Mikołaj Wiewióra.

Rozmawiała i opracowała Agnieszka Kubasik   

Poznańskie studio Mindsailors sp. z o.o. zaprezentuje swoje projekty jako wystawca na organizowanych przez nas jednodniowych targach TEK.day (wroclaw.tekday.pl), które odbędą się 30 marca na terenie Tarczyński Arena Wrocław. Organizatorem jest portal informacyjny branży elektronicznej tek.info.pl 

Zapraszamy na jednodniowe targi elektroniki we Wrocławiu! Zapisz się