Z tym pytaniem zwróciliśmy się do Mikołaja Wiewióry z poznańskiego studia wzornictwa przemysłowego Mindsailors, które od 15 lat tworzy produkty – od koncepcji, przez mechanikę i elektronikę, po produkcję i sprzedaż.

- Mindsailors to zespół projektantów z doświadczeniem inżynierskim oraz inżynierów i programistów z pasją do projektowania - powiedział Mikołaj Wiewióra. - Jesteśmy studiem wzornictwa przemysłowego, które tworzy produkt zarówno od strony projektowej, jak i technologicznej. Większość produktów nie istniałaby bez elektroniki, dlatego podjęliśmy wyzwanie zbudowania zespołu inżynierów elektroników. Przy większych projektach współpracujemy również z firmami EMS, wykonawcami, którzy produkują elektronikę dla naszych klientów.

Mikołaj Wiewióra i wnętrze pracowni projektowej w Poznaniu.

OD POMYSŁU DO PRODUKTU

Projektowanie w poznańskim studiu zaczyna się od zrozumienia potrzeb i pomysłów klienta. Jest to etap, który w Mindsailors nazywa się Predesign. Przekaz zawarty w briefie projektowym, czyli spisie celów, wymagań i założeń dotyczących pomysłu na nowy lub zmodyfikowany produkt, spisanym przez klienta, musi być jasny. Projektanci analizują listę punkt po punkcie, tworzą odpowiedź na brief, w której doprecyzowują cele. Następnie - w porozumieniu z klientem - tworzą pierwsze szkice produktu w trwającym od jednego do trzech miesięcy etapie, zwanym Projektem Koncepcyjnym.

Proces projektowania w Mindsailors sp. z oo

- Z punktu widzenia projektowania jest to stosunkowo prosty i przewidywalny proces, ale gdy w grę wchodzi elektronika wbudowana, jest trudniej - mówi Mikołaj Wiewióra. - Nie do końca jasne jest, co powinno być pierwsze. Z jednej strony projektowanie może określić kształt, a tym samym to, co powinno być w środku, z drugiej strony dzisiejsze możliwości produkcyjne i dostępność podzespołów elektronicznych (półprzewodników), co od dwóch lat stanowi gigantyczny problem w świecie elektroniki, czasami determinują kształt urządzenia. To jest moment, w którym my jako biuro projektowe musimy znaleźć wyjście z tego impasu. Zakładamy, że projektowanie jest pierwsze, ale podpieramy się wiedzą na temat liczby potrzebnych podzespołów elektronicznych rozmieszczonych na określonym obszarze płytki PCB. Pracujemy nad szkicem bazowym bryły 3D i konsultujemy się z zespołem elektroniki wbudowanej, aby upewnić się, że elektronika będzie pasować. Ten sposób projektowania pozwala nam pokazać koncepcje wizualne, które mają realną szansę na przejście do następnego etapu bez drastycznych zmian proporcji lub wymiarów. Czasami chcemy wyjść poza schemat i zmienić proporcje płytki PCB lub postawić na elastyczną elektronikę — i co ciekawe, klient często wybiera projekt, który spełnia wszystkie wymagania, ale nieznacznie wykracza poza ramy wytycznych.

Po omówieniu wszystkich zalet i wad z interesariuszami nowego produktu, projektanci w Mindsailors przechodzą do etapu Targeted Conceptual Design i Targeted Prototype dla elektroniki. Do tego momentu ryzyko nie jest jeszcze zbyt duże, ale wzrasta wraz z fizycznym rozwojem projektu, ponieważ należy wziąć pod uwagę wszystkie problemy technologiczne, co jest szczególnie trudne w przypadku złożonych lub wodoodpornych urządzeń. Koniec tego etapu to najlepszy czas na wyprodukowanie namacalnego i dobrej jakości prototypu, którego można wreszcie dotknąć. Oryginalną wizję można porównać z rzeczywistym obiektem po tygodniach pracy i niezliczonych dyskusjach.

POTZ BALANCE - niekonwencjonalny mechanizm nakręcania zegarków, oparty na żyroskopowym ruchu odzwierciedlającym naturalny ruch nadgarstka. Autorzy projektu: Mikołaj Wiewióra, Artur Niedbało, Anita Rogoża © Mindsailors sp. z oo - model mechaniczny 3D, prototyp i PCB.

Studio projektowe rozpoczyna fazę projektowania mechanicznego, która obejmuje projektowanie wnętrza produktu, od rozmieszczenia komponentów, takich jak zatrzaski, żebra itp., po dokumentację, produkcję pierwszego (i kolejnych) prototypu mechanicznego i oprogramowania układowego, tj. napisanie oprogramowania obsługującego elektronikę urządzenia. Często programiści systemów wbudowanych piszą dodatkowe fragmenty kodu, które pozwalają zespołowi testować dalsze funkcjonalności nowego produktu.

- Musimy udowodnić klientowi, że to, co sobie wyobraziliśmy, faktycznie zadziała. Wykonujemy prototyp, który pokazuje nie tylko kształt produktu, ale także elektronikę, która mieści się w środku i dobrze działa – kontynuuje Mikołaj Wiewióra. - Na etapie Projektu Mechanicznego staramy się zazwyczaj testować poszczególne elementy prototypu, które wykonujemy z pianki, metalu lub za pomocą drukarki 3D, takie jak ergonomia bryły, zamykanie obudowy na zatrzaski czy elastyczność elementu zabezpieczającego kable. Ta faza trwa około roku.

Testowanie montażu elektroniki i pisania oprogramowania sprzętowego.

Kolejnymi elementami procesu są Design for Manufacturing i Design for Launch, czyli projekt produkcyjny obudowy, uwzględniający wszystkie poprzednie wymagania, ale zoptymalizowany pod kątem produkcji i montażu. Po stronie elektroniki jest to uruchomienie zaprojektowanego urządzenia, co jest procesem iteracyjnym. W oprogramowaniu zmiany te zajmują kilka godzin lub dni, podczas gdy w sprzęcie zajmują kilka tygodni lub miesięcy, czasami nawet dłużej.

- Jako studio projektowe nadzorujemy produkcję w fazie końcowej, zwanej Nadzór Produkcyjny. Aby przetestować pomysł na produkt, jesteśmy w stanie wyprodukować małe serie produktów we współpracy z narzędziownią i firmą specjalizującą się w formowaniu wtryskowym. To samo dotyczy elektroniki, którą produkujemy sami lub z pomocą zaufanych podwykonawców (w tym EMS). Podczas pierwszych prób w fabryce odpowiadamy na wszystkie pytania, pokazujemy dokumentację fotograficzną i wyjaśniamy nasze intencje w trakcie procesu projektowania, a także nasze oczekiwania co do formy, struktury powierzchni i funkcji nowego produktu. Jest to konieczne, ponieważ rysunki i modele 3D nie zawsze pokazują wszystko dokładnie. Zawsze projektujemy model mechaniczny, mając na uwadze wszystkie zasady technologiczne, takie jak prawidłowe nachylenie ścianek i podziałów, tak aby element obudowy wyszedł z formy wtryskowej bez żadnych problemów - wyjaśnia Mikołaj Wiewióra. - EMS-y mają tę zaletę, że jeśli otrzymają obudowę, są w stanie dostarczyć kompletny produkt. Dostawcy form wtryskowych nie zawsze mają kompetencje, aby umieścić w niej elektronikę, ponieważ wiąże się to z szeregiem specjalistycznych testów. Zdarza się również, że klient sam przekazuje producentowi elektroniki gotową obudowę znalezioną na rynku, która nie spełnia warunków projektu. W takim przypadku EMS zwraca się do studia projektowego o jej poprawienie lub stworzenie na nowo. Są to jednak nadal rzadkie sytuacje.

Urządzenia zaprojektowane w Mindsailors sp. z oo Od lewej: parownik STEAMIE; przenośny spirometr AioCare; SARAEYE - domowy asystent AI z obiektywem kamery obracającym się o 360 stopni; PREGNABIT - przenośny KTG do monitorowania tętna płodu, tętna matki i skurczów macicy. Z tym ostatnim wiąże się ciekawa historia, ponieważ okazało się, że projektantka zaangażowana w cały proces była w ciąży, więc klientka dołożyła wszelkich starań, aby szybko zrealizować swój pomysł i podarowała projektantce gotowy produkt, aby mogła sama przetestować PREGNABIT jako docelowa użytkowniczka.

Potrzeba również kilku miesięcy, aby wprowadzić konkretne urządzenie do produkcji seryjnej lub masowej, które w 100% odpowiada oczekiwaniom zespołu projektowego. W Mindsailors zajmują się tym zazwyczaj dwie osoby związane z konkretnym projektem, które dbają o wszystkie szczegóły wdrożenia. Przygotowują listę części mechanicznych i elektronicznych oraz sprawdzają dostępność komponentów, podzespołów i płytek PCB. Dbają również o prawidłową komunikację i terminowe przesyłanie plików zapisanych w uniwersalnym formacie między zespołem projektowym, narzędziownią i producentem elektroniki.

Zespół studia wzornictwa przemysłowego Mindsailors w Poznaniu.

- Gdy testowe elementy formowane wtryskowo wyjdą tak, jak się spodziewamy, a elektronika będzie działać i zostanie przetestowana zgodnie z naszą zalecaną procedurą, oznacza to dla nas koniec prac projektowych. Gdy produkcja jest już uruchomiona, nadal jesteśmy do dyspozycji klienta, ale jeśli obie strony, klient i producent, wiedzą już, co mają zrobić, nasza pomoc jest dla nich niepotrzebna. Staramy się doprowadzić projekt do punktu, w którym nie musimy już interweniować - podsumowuje Mikołaj Wiewióra.

Wywiad przeprowadziła i opracowała Agnieszka Kubasik

Kliknij tutaj, aby przeczytać wywiad w oryginalnej wersji po polsku!

Zaprezentujemy nasze projekty jako wystawca na jednodniowych targach TEK.day , które odbędą się 30 marca w Tarczynski Arena Wrocław. Organizatorem jest serwis informacyjny branży elektronicznej tek.info.pl