De ontwikkelafdeling van Confed, Confed Solutions, is gespecialiseerd in het ontwerpen van slimme producten. Onze expertise richt zich op embedded systemen, elektronica producten waarin hardware, embedded software en firmware samenkomen. We helpen klanten gedurende de product levenscyclus van hun product. De meeste projecten beginnen met een definitie van de eigenschappen van het product en doorlopen dan de hele cyclus totdat het product gereed is voor serieproductie. Wanneer een concept al is uitgewerkt kan er ook gestart worden in een latere fase. Projecten worden veelal in samenwerking met de klant uitgevoerd in een vorm van co-development.

Definiëring van de eigenschappen en het pakket van eisen

In de eerste fase komen we samen met de opdrachtgever tot een definitie van de eigenschappen van het product en aansluitend een eisenpakket. Naast de functionele eisen kijken we ook naar de niet-functionele zaken zoals performance, voldoen aan wettelijke (CE) eisen, omgevingscondities e.d. 

Als de technische haalbaarheid of de uitgangspunten van het product niet duidelijk zijn kunnen we starten met het uitvoeren van een Proof of Concept of haalbaarheidsstudie. 

Keuze voor een systeem architectuur

Als de uitgangspunten bekend zijn wordt gestart met het bepalen van de systeem architectuur. De functies van het product worden opgesplitst, er worden afwegingen gemaakt op het vlak van make or buy, hardware en software, microcontroller/FPGA etc. Voor de hoofdfuncties worden passende component keuzes gemaakt, de benodigde interfaces worden gekozen en op software niveau wordt de architectuur vastgelegd waarbij o.a. bepaald wordt of er gebruik gemaakt gaat worden van een RTOS, Linux of een bare metal implementatie. Daarnaast wordt gekeken naar de vormfactor van het product, waaruit blijkt of een opdeling in fysieke modules noodzakelijk is.

De architectuur wordt vastgelegd in een Architectural Design Document (ADD)

Uitwerken van detailontwerp

Tijdens het detailontwerp wordt er onderscheid tussen de verschillende disciplines gemaakt. Voor iedere discipline wordt het ontwerp in detail verder uitgewerkt. De resultaten van het ontwerp worden vastgelegd per discipline. 

Software detailontwerp

Voor de definitie van de software maken we gebruik van het Software Detailed Design (SDD) document. In navolging van de architectuur beschrijven we in deze fase wat de opzet van de code is. 

Hardware detailontwerp

Deze fase levert een Hardware Detailed Design document (HDD) op waarin de ontwerp overwegingen worden vastgelegd. Bij het uitvoeren van het detail hardware ontwerp worden voor alle functies de benodigde componenten geselecteerd. In deze fase worden ook de elektronische circuits ontworpen.

Onderwerpen die verder aan bod komen zijn onder andere simulaties, thermische aspecten, warmtehuishouding en EMC filtering.

Interface detailontwerp

Interfaces zijn er binnen een product op meerdere vlakken. In het Interface Detailed Design (IDD) document wordt de werking van de interface beschreven maar ook hoe de interface gebruikt kan worden.

Behuizing ontwerp

Om de elektronica te beschermen tegen omgevingsfactoren kan gekozen worden uit verschillende opties voor de behuizing, zoals een klantspecifieke behuizing, selectie van standaard behuizing en het wel of niet ingieten in kunsthars. Confed speelt hierin een adviserende rol. Overwegingen die meegenomen worden zijn in de keuze zijn uitstraling, kostprijs, productie aantallen, IP classificatie, robuustheid.

Implementatie

Tijdens de implementatie fase wordt het uitgewerkte ontwerp uitgevoerd zoals beschreven is in de detailontwerp fase. 

Software implementatie

Op basis van de gedefinieerde functionele blokken wordt nu de implementatie van de software uitgevoerd, het daadwerkelijk coderen van de software. Afhankelijk van het project gebruiken we de programmeertaal welke het beste past binnen de benodigdheden van het project. Ter ondersteuning van het ontwikkelen van de code maken we gebruik van  verschillende tools. We maken gebruik van een versiebeheer systeem (SVN/GIT) en een automatische bouw- en test omgeving (Continuous Integration / Continuous Delivery).

Hardware Implementatie

Met het hardware design document als startpunt wordt nu het elektrische schema getekend waarbij gebruik gemaakt wordt van Altium Designer. Net als bij de software implementatie wordt ook het volledige hardware ontwerp opgeslagen in een versiebeheer systeem, en worden relaties vastgelegd met de gebruikte issue trackers’.

Prototype bouw

Na afronding van de hardware implementatie worden er 1 of meerdere prototypes van het product gebouwd. De uitvoering daarvan kan door onze Protoshop gecoördineerd worden.

Verificatie, validatie en acceptatie testen

In deze fase wordt gecontroleerd of de implementatie op correcte wijze is uitgevoerd. Met het prototype worden de deelcircuits in detail gecontroleerd. Zo beoordelen wij of het prototype voldoet aan de omschreven functionaliteit. De resultaten van de testen worden vastgelegd in een testrapport.

De volgende stap is de integratie tussen hardware en software. Doel van deze testen is het controleren of het gehele product voldoet aan de eigenschappen zoals beschreven in de systeem architectuur.

Tijdens de acceptatie testen wordt gecontroleerd of het product voldoet aan de eisen die zijn beschreven in het Requirements Document. Voor alle test fases geldt dat eventuele afwijkingen in het ontwerp worden geregistreerd. Voordat het ontwerp wordt vrijgegeven aan productie worden alle geregistreerde afwijkingen verwerkt in het ontwerp. 

Productie ondersteuning

Overdracht naar productie

Als het ontwerp gereed is voor seriematige productie wordt er Technische Product Documentatie (TPD) opgeleverd waarin staat beschreven hoe het product geassembleerd moet gaan worden. Deze informatie omvat o.a. Gerber/ODB++ files, stuklijsten, bestuckingstekeningen, PCB specificaties, montagevoorschriften en 3D modellen.

Met deze gegevens worden de productiemiddelen voorbereid om een beperkte 0-serie te kunnen assembleren. Deze 0-serie producten kunnen vervolgens door de klant ingezet worden voor een veldtest. 

Productie test systemen

Om tijdens productie te kunnen controleren of met de juiste kwaliteit is geproduceerd wordt er gebruik gemaakt van verschillende soorten productie test systemen. De gekozen test strategie hangt af van productie volumes, complexiteit van het product. Vaak wordt een functioneel test systeem op basis van een pinnen bed ingezet. Het ontwerp van het test systeem kan door Confed Solutions worden uitgevoerd. 

Ondersteuning tijdens de productie fase

Wanneer de 0-serie afgerond is en de productie test systemen zijn gevalideerd kan productie opgeschaald worden. Het ontwerpteam blijft beschikbaar voor ondersteuning tijdens de productie fase. Te denken valt aan advies over toepassen van second sources voor componenten en ondersteuning tijdens productie testen.