Pregunta sobre soporte a largo plazo para diseños de placas heredadas

Esta pregunta se resume a partir de una discusión en el chat StackExchange de Electrical Engineering.
Se reproduce aquí con la esperanza de generar una discusión con valor a largo plazo.

Pregunta para cualquier persona con experiencia en el diseño de productos de ciclo de vida largo ( > 30 años ):
¿Generalmente diseña teniendo en cuenta la posible obsolescencia / interrupción de partes clave dentro del ciclo de vida del producto?

Específicamente, si ya no se fabrica un equivalente compatible con un pin para un IC específico, ¿cómo se planifica eso? No todos los fabricantes de semiconductores compran notificaciones de por vida por paquete, y algunos fabricantes simplemente se pliegan y desaparecen.

El contexto aquí es de un producto para el cual mi cliente tiene más de 100k PCB en inventario, y más de 2 millones de dispositivos implementados durante 30 años . Algunas de las partes clave utilizadas en el tablero ya no existen, y casi equivalentes son todas SMT. Todos los circuitos integrados en las placas originales son DIP y están enchufados. Algunos de los circuitos integrados en cuestión son partes obsoletas de procesamiento de señales analógicas de tiempo continuo, el resto son lógicas digitales y, por lo tanto, se sustituyen fácilmente por equivalentes, ASIC o MCU dependiendo de la complejidad.

Hay un flujo de trabajo de reparación (producto industrial, garantías de servicio de 20 a 30 años), y hay un flujo de trabajo de producción (pedidos repetidos, miles de tableros por año).

Redefinir el tablero, aunque es una sugerencia ideal, no es una opción en este caso, ya que el departamento de Compras del cliente final consideraría un cambio de PCB base como un "nuevo producto", por lo que requiere la evaluación de los proveedores competidores y la renegociación del contrato: esto desencadenará un nuevo proceso de licitación y una posible pérdida de 10x millones de negocios anuales para mi cliente para un competidor.

Las reparaciones actuales de los dispositivos en el sitio del cliente se realizan mediante reelaboración manual en el campo, no se permite que el dispositivo sea llevado de vuelta a un taller. El reemplazo de las placas ocurre, pero la "nueva" placa de reemplazo debe ser absolutamente idéntica en el diseño de la PCB a la que se está reemplazando, ya que el cliente final no acepta los cambios.

Una propuesta que se está considerando, aunque aún no se ha validado con el equipo de compras del cliente final , es el reemplazo de los circuitos integrados DIP con pequeños PCB de tamaño idéntico con clavijas, enchufados en los enchufes DIP de la placa principal. Esto tiene la intención de reducir los riesgos y el tiempo de trabajo de campo.

Entonces, volviendo a la pregunta: ¿Cuáles son las experiencias prácticas de EE en la planificación de tales ciclos de vida de productos y desafíos asociados? Grandes ideas para la " próxima vez " también son bienvenidas.

No he trabajado en nada que necesite una vida útil de producto de 30 años, pero he trabajado en productos que entraron en equipos de fabricación de semiconductores, y necesité más de 10 años de soporte.

Al menos en esos casos, nuestro cliente estaba lo suficientemente cuerdo como para darse cuenta de que a veces un ligero rediseño es la solución más rentable y confiable.

No todos los fabricantes de semiconductores compran notificaciones de por vida por paquete

Cada fabricante de semiconductores de buena reputación dará notificaciones por número de parte. Si hay un fabricante por ahí que no hace esto, no los compraría para ningún proyecto, y mucho menos uno con sus estrictos requisitos de soporte.

Los fabricantes de renombre no solo notifican si una pieza / paquete se está volviendo obsoleto, sino que notifican cualquier cambio en el producto que pueda afectar la calidad (en el sentido de ISO 9000). Por ejemplo, notifican si el acabado del plomo está cambiando de estaño-plomo a estaño mate. Notifican si el proceso de empaque del dispositivo se traslada de una fábrica a otra.

algunos fabricantes simplemente se pliegan y desaparecen

Esto, o por supuesto no se puede evitar. Y hay otros riesgos similares.

David mencionó un caso en el que un incendio en la fábrica resultó en la obsolescencia del producto sin previo aviso. En otro caso reciente que conozco, una compañía de semiconductores fables (grande y extremadamente conocida) se vio obligada a obsoleta varias líneas de productos porque su proveedor de fundición decidió cerrar una línea de fabricación más antigua (y ya no lo suficientemente rentable). Al menos en este caso, pudieron dar aviso por adelantado y permitir compras de por vida ... pero sus productos no eran transistores de $ 0.05, eran complejos CI de $ 20 - $ 200, por lo que puede imaginar la inversión requerida para algunas compras de por vida.

Otros riesgos - regulación

Una cosa más a tener en cuenta es la marcha de la regulación ambiental. La directiva RoHS europea y leyes similares pueden no aplicarse a sus productos, pero afectan su cadena de suministro. RoHS, por ejemplo, obligó a rediseñar una gran cantidad de productos maduros, reduciendo el volumen de ventas de muchos componentes maduros, lo que probablemente dio lugar a algunas obsolescencias a medida que partes específicas no eran rentables.

Se esperan nuevas versiones de RoHS dentro de unos años. Por lo tanto, puede esperar una nueva ola de obsolescencias a medida que el mercado se establece en relación con las nuevas reglas.

Otros riesgos - cambio en el panorama del mercado

Si diseñó un producto hace 30 años y lo diseñó completamente con componentes de múltiples fuentes como 2N2904 y 74LS04, es muy probable que todavía pueda obtener todas esas piezas hoy.

Pero la tendencia en los últimos años está lejos de los componentes de múltiples fuentes. Muy pocos productos nuevos se están replicando en todos los fabricantes. Y las partes que están en niveles de complejidad similares a lo que estaba disponible hace 30 años --- puertas lógicas hexadecimales, transistores individuales, etc. Incluso los dispositivos "simples" como los reguladores de potencia lineales ahora son lo suficientemente complejos como para que nadie intente duplicar el diseño de otra compañía exactamente.

Si desea diseñar en un microprocesador o un dispositivo lógico programable, simplemente está atrapado con un componente de fuente única y todo el riesgo de soporte a largo plazo que conlleva.

Además, como lo señaló mi anécdota anterior, el aumento de la compañía de semiconductores sin fama también agrega riesgos porque significa que sus proveedores de chips pueden no controlar sus propios recursos de fabricación.

Estrategia

Para mí, parece que su equipo de ventas necesita ser más duro con este cliente (por supuesto, los ingenieros siempre dicen esto).

Una opción es decirles que puede solucionar el problema a su manera, pero para mantener este nivel de soporte, el precio del producto aumentará un XX% cada año durante el resto de la vida útil del producto. Puede hacer una compra de por vida para estos productos obsoletos, pero tendrá que pagar por la evaluación de ingeniería de los requisitos, técnicos para administrar las piezas inventariadas, etc., y necesita ingresos de estos productos para respaldar eso.

Otra es llamar a su fanfarronear sobre el proceso de re-licitación --- no puede haber tantos competidores por ahí que puedan respaldar de manera realista estos requisitos de por vida, y aquellos que puedan tener un precio acorde. Además de eso, su equipo tiene experiencia con esta aplicación en particular y los requisitos detallados del cliente, lo que le brinda una ventaja a la hora de ofertar el proyecto. Quién sabe, podría salir de una nueva licitación con un contrato a un precio de venta sustancialmente más alto.

Manejar la obsolescencia de los componentes durante 30 años es una tarea difícil. Incluso 10 años es sorprendente para cualquier cosa que no sea el más simple de los productos.

En pocas palabras, los proveedores y fabricantes no son confiables durante un período de 30 años. Como se mencionó anteriormente, dejarán de hacer chips sin previo aviso o simplemente dejarán de existir. Hubo un fabricante hace unos 6 años que tuvo un incendio en una de sus fábricas más antiguas. En lugar de reconstruir y comenzar a hacer esos chips nuevamente, simplemente obsoletos todos los chips que se hicieron allí.

A pesar de las mejores intenciones de todos, las partes no están disponibles.

Si no se permite un respin de PCB, entonces la única solución confiable es almacenar un suministro de 30 años de todas las piezas. Esto es más complejo de lo que parece porque algunas partes tienen una vida útil limitada. Las piezas tendrían que almacenarse a largo plazo en un almacenamiento controlado por temperatura y humedad, e incluso entonces, algunas piezas aún no durarán 30 años. El almacenamiento de componentes durante más de 30 años requerirá la consulta de los fabricantes para determinar las condiciones ideales de almacenamiento. Debería archivarse la documentación sobre cómo almacenar y soldar correctamente las piezas. Por ejemplo, si se requiere un horneado antes del ensamblaje, entonces esas instrucciones tendrían que guardarse.

Si se permite un respin, la solución ideal es archivar todos los datos de diseño y escribir documentación adicional para facilitar el rediseño cada 4 a 10 años. En mi opinión, esta es la mejor solución (suponiendo que se permita una respiración). Permite que el producto evolucione con el tiempo para acomodar nuevas tecnologías y nuevos procesos de fabricación. Esto reduciría el costo del producto o daría a las nuevas versiones nuevas características y capacidades.

En la industria automotriz, la obsolescencia es una maldición. La mayoría de los proveedores no admiten más de 10 años (puede parecer una locura para el mundo comercial / industrial). Tenemos varios diseños que llevan más de 10 años en servicio en pequeños volúmenes. Incluso un pequeño componente podría desencadenar un rediseño que costaría millones de dólares diseñar y validar. Cuando la tecnología es obsoleta, es aún más difícil. Por ejemplo: sustrato de cerámica con un microcontrolador obsoleto.

Hay compañías como Rochester Electronics que manejan piezas viejas e incluso tienen la capacidad de refabricar piezas que tienen años de burro. Tekmos es uno de ellos también (manejan más Frescale).