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編輯導(dǎo)語：完成了前期一系列的準(zhǔn)備工作，明確了產(chǎn)品的概念，現(xiàn)在要做的就是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計；硬件產(chǎn)品的設(shè)計極其復(fù)雜，但是作為硬件產(chǎn)品經(jīng)理要有一定的了解，才能在出現(xiàn)問題時與同事進(jìn)行溝通；本文作者就詳細(xì)的介紹了硬件設(shè)計的整個流程。

硬件產(chǎn)品從0到1的過程，也就是概念產(chǎn)品化的過程。

所謂概念——就是產(chǎn)品的創(chuàng)意和想法，內(nèi)容可包括前文提及的：市場分析、用戶研究、產(chǎn)品定義和產(chǎn)品設(shè)計；

此時已經(jīng)基本明確了為什么要做這款產(chǎn)品，以及這款產(chǎn)品將做成什么樣子，即WHY和WHAT兩個方面。

其中需要重點傳遞給研發(fā)同事的是WHAT的部分——即產(chǎn)品的PRD，這是從產(chǎn)品的上游，輸入給研發(fā)下游的關(guān)鍵文檔。

此時產(chǎn)品仍然只有概念，以及“虛無縹緲”的產(chǎn)品PPT、Word等文檔，因此在“概念產(chǎn)品化”的階段，關(guān)鍵任務(wù)是確保產(chǎn)品定義能夠?qū)崿F(xiàn)。

當(dāng)然在PRD出來之前，產(chǎn)品經(jīng)理也會有和研發(fā)相關(guān)人員的可行性討論，避免PRD出來之后可行性不強(qiáng)的尷尬。

接下來把這個階段的流程梳理一下，當(dāng)然每個公司的流程都不盡相同，但大體思路應(yīng)該是一致的。

一、ID設(shè)計

這里提到的ID設(shè)計，指的是狹義上的外觀設(shè)計。

外觀設(shè)計：就是把產(chǎn)品的框架架構(gòu)出來，剩下的細(xì)節(jié)還需要結(jié)構(gòu)工程師、模具工程師、軟硬件工程師等人員協(xié)同完成。

一件新產(chǎn)品從無到有，在殼料上可以分為兩個階段：

1. 設(shè)計該產(chǎn)品的外觀形狀
2. 設(shè)計該產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)造以實現(xiàn)產(chǎn)品功能

對于ID設(shè)計師來說，常用的軟件工具是Autodesk Alias，是Autodesk公司旗下的計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計軟件；以及Rhino，是美國Robert McNeel & Assoc開發(fā)的PC上強(qiáng)大的專業(yè)3D造型軟件。

ID設(shè)計師一方面需要具備適度豐富的想象力，足夠的想象力才能夠產(chǎn)出好的產(chǎn)品創(chuàng)意；但是想象力也需要適度，如果太有想象力，會加大后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具制作以及工藝生產(chǎn)的難度，甚至無法制造。

另一方面，也需要熟悉相關(guān)外觀效果和外觀工藝，在設(shè)計過程中能熟練使用正確工藝來表達(dá)效果；最重要的是對產(chǎn)品的理解要足夠深，能夠讓設(shè)計直指產(chǎn)品本質(zhì)，這部分需要產(chǎn)品經(jīng)理多介入溝通，確保產(chǎn)品理念和定義傳遞到位。

ID設(shè)計之后會進(jìn)入到MD（Mechanical Design）設(shè)計，MD工程師在ID基礎(chǔ)上進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計；因此在ID設(shè)計階段，MD、硬件也需要參與，溝通產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)、性能等要求，在設(shè)計初期就一并考慮到位。

ID設(shè)計一般分為三個階段：

1. 草圖階段
2. 平面效果圖階段
3. 3D設(shè)計圖階段

草圖階段：主要是基于設(shè)計師的構(gòu)思，通過草圖勾畫的方式，快速記錄下設(shè)計師思考形成的創(chuàng)意，這個階段非常重要，會決定了后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計的主要方向；草圖是即時靈感的視覺呈現(xiàn)，缺少精確的尺寸和幾何信息，這時候一般會出多個方向，再從中篩選出來若干個，進(jìn)入下一階段的深入設(shè)計。

平面效果圖：是2D的視覺表達(dá)，通過CAD軟件完成，意在將草圖中模糊的設(shè)計清晰化表達(dá)；這個階段的圖紙相比于草圖，可以更為清晰地給他人傳遞產(chǎn)品尺寸以及視覺感受。

3D設(shè)計圖階段：是通過三維建模的方式，更直觀、更真實地在三維空間中多角度觀察產(chǎn)品形態(tài)；可以清晰展示設(shè)計師的設(shè)計思想、思路和細(xì)節(jié)，相比于最終實物，幾乎只有一線之差。

二、CMF設(shè)計

?所謂CMF，分別指代了C（Colour顏色）、M（Material材料）、F（Finishing）。

1. C（顏色）是產(chǎn)品外觀效果的第一要素，是人們視覺感受最重要的部分。

不同的顏色可以給用戶傳遞出不同的情感，如下表所示：

2. 同樣的M（材料）使用了不同的顏色，會產(chǎn)生完全不同的效果。

在硬件產(chǎn)品上，主要使用的材料為塑料和金屬，不太常用的材料包括了精密陶瓷、玻璃、皮革、板材、紡織面料等。

3. 不同的材料有著相對應(yīng)的F（成型工藝與表面處理工藝）。

成型工藝是指把原材料加工成為產(chǎn)品，例如：將顆粒狀、粉狀、條狀、塊狀的基礎(chǔ)原材料，塑型成為產(chǎn)品的部件，表面處理工藝指的是在成型工藝的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品部件進(jìn)一步加工，使其性能或者裝飾效果得到進(jìn)一步提升。也就是說，成型工藝賦予了產(chǎn)品身體，表面處理工藝賦予了產(chǎn)品臉面。

除了CMF三大要素之外，還有另外一個重要的要素P（Pattern圖紋），所以當(dāng)前CMF設(shè)計領(lǐng)域中，已經(jīng)更多的在強(qiáng)調(diào)CMFP了，而不只是CMF。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計

ID鎖定之后，就進(jìn)入了結(jié)構(gòu)設(shè)計階段。

產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計：是指結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)產(chǎn)品功能來進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程：包括了根據(jù)外觀模型來進(jìn)行零件的分件、確定各個部件的固定方法、設(shè)計產(chǎn)品使用和運動功能的實現(xiàn)方式、確定產(chǎn)品各部分使用材料和表面處理工藝等；另外，結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中還需要考慮外形、成本、性能、可制造性、可裝配性、維修、運輸?shù)榷鄠€方面。

結(jié)構(gòu)設(shè)計主要就是結(jié)構(gòu)工程師的工作了，產(chǎn)品經(jīng)理參與得少，但也需要了解結(jié)構(gòu)工程的相關(guān)基礎(chǔ)知識；在后續(xù)的文章中，會有簡單介紹產(chǎn)品經(jīng)理需要了解的知識點。

四、硬件設(shè)計

硬件設(shè)計：指的是電子電路部分的設(shè)計，整個設(shè)計過程包括設(shè)計需求分析、原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、工藝文件處理等幾個階段。

硬件工程師在接收到產(chǎn)品經(jīng)理輸出的PRD文件之后，會對其中硬件部分的需求進(jìn)行分析，形成硬件設(shè)計方案，來決定如何選用電路核心元器件以及設(shè)計典型電路。

原理圖設(shè)計是電路設(shè)計的核心，包括了元器件選型和繪制原理圖兩個階段。

所謂元器件指的就是芯片、電阻、電容、二極管、晶振、電源模塊、傳感器、存儲器等這些。元器件的選擇是否優(yōu)質(zhì)（保證性能）、合理（保證成本），將直接影響整個硬件電路乃至最終產(chǎn)品的性能表現(xiàn)；確定好選型之后，就可以開始繪制原理圖了，硬件工程師一般都使用EDA軟件作為工具來繪制電路原理圖。

原理圖輸出之后，下一步就進(jìn)入PCB工程師的PCB設(shè)計環(huán)節(jié)（也叫PCB Layout）——PCB（Printed Circuit Board）即印制電路板的意思。

PCB由絕緣底板、連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元件的焊盤組成，具有導(dǎo)電線路和絕緣地板的雙重作用，本質(zhì)上也就是為了實現(xiàn)各元器件的電氣互聯(lián)。

PCB按照電路層數(shù)分類可劃分為單面板、雙面板和多層板：單面板的元件集中在一面，導(dǎo)線集中在另一面，因?qū)Ь€集中在一面所以叫做單面板；雙面板顧名思義，就是兩面都有布線，兩面之間的線路通過“導(dǎo)孔”來作為橋梁連接；雙面板解決了單面板布線交錯的難點，適用于更復(fù)雜的電路上；常見的多層板一般為4層板或者6層板，復(fù)雜的甚至可以達(dá)到幾十層。

PCB設(shè)計以硬件工程師輸出的原理圖作為設(shè)計依據(jù)，來實現(xiàn)硬件電路的功能：

• 首先要制作物理邊框，這是PCB設(shè)計的基本平臺；
• 接著引入原理圖中涉及到的元器件和網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行元器件布局（放置順序、位置、方向）、電路板布線（位置、寬度、長度、角度）。

可以這么打個比方：原理圖好比建筑圖紙，PCB設(shè)計好比按圖施工，PCB設(shè)計相對來說是簡單一些的工作內(nèi)容。

PCB設(shè)計完成后，便可發(fā)出PCB制造廠打樣，PCB打樣的數(shù)量沒有限制，一般在硬件設(shè)計未完全確定和完成測試之前都可稱之為打樣。

打樣回來之后，就可以安排制作PCBA了，PCBA即Printed Circuit Board Assembly的縮寫（在歐美的標(biāo)準(zhǔn)寫法是PCB’A，多了個點），指的是PCB空板經(jīng)過SMT（Surface Mounted Technology，表面貼裝技術(shù)，也叫貼片），或者DIP（Dual in-line Package，雙列直插封裝技術(shù)）插件的整個制作過程。

SMT簡單地講，就是通過貼片機(jī)把一些微小型的元器件貼裝到PCB上，而DIP插件則是在PCB上插入大一些的無法使用SMT的元器件。

PCBA制作完成回來后，硬件工程師就可以開始進(jìn)行硬件自測，如果有問題就改，重復(fù)一遍原理圖、PCB layout、PCB打樣、PCBA制作的過程，當(dāng)然從哪個環(huán)節(jié)重新開始得看看更改的內(nèi)容是什么。

五、固件開發(fā)

與硬件設(shè)計相伴的，是固件開發(fā)。

固件也叫Firmware，之所以叫做固件，可以理解為是“固化的軟件”，廣泛地存在于各種電子產(chǎn)品中。

以前的固件一旦燒錄入芯片中，后續(xù)就再也無法更改，一方面是技術(shù)原因，一方面也是因為沒有必要對固件進(jìn)行升級操作，即便固件出現(xiàn)了嚴(yán)重bug也只能將寫好程序的芯片拆卸下來更換。

當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展，修改固件以適應(yīng)不斷更新的硬件環(huán)境已經(jīng)成為標(biāo)配需求，可重復(fù)刷寫的芯片也出現(xiàn)了，所以當(dāng)前的固件大都是可以O(shè)TA（Over the Air）升級的，目前固件和軟件的區(qū)分和界限，也越來越模糊，固件已經(jīng)不固。

固件擔(dān)負(fù)著一個硬件系統(tǒng)最基礎(chǔ)、最底層的工作，可以理解為硬件的操作系統(tǒng)；固件好比是硬件設(shè)備的靈魂，沒有固件的PCBA，就像一塊磚頭啥也干不了；固件也有大小之分——大的可達(dá)幾百兆，小的甚至只有幾K，甚至不足1k。

六、手板制作

在結(jié)構(gòu)設(shè)計完成之后，需要制作手板（Prototype）來驗證產(chǎn)品可行性。

剛設(shè)計完的產(chǎn)品離最終可量產(chǎn)狀態(tài)，還差得很遠(yuǎn)，所以需要做手板來進(jìn)行驗證，確保沒問題之后才能進(jìn)入模具設(shè)計階段——因為模具的投入金額一般都很大，需要確保設(shè)計圖紙都是沒問題的才能投入。

“手板”一詞屬于行業(yè)俗語（也有叫首板），即產(chǎn)品在定型之前少量制造的驗證樣件，專業(yè)術(shù)語也叫做樣件、驗證件、樣板、等比例模型等等；硬件產(chǎn)品殼料都需要模具來生產(chǎn)，手板就是在投模之前，根據(jù)產(chǎn)品外觀圖紙、結(jié)構(gòu)圖紙先做出的若干個樣件，來驗證外觀情況和結(jié)構(gòu)合理性。

按照打手板的目的不同，可以分為外觀手板、結(jié)構(gòu)手板和功能手板三種。

1. 外觀手板：主要用來驗證產(chǎn)品的外觀設(shè)計，對外觀要求很高，視覺上和量產(chǎn)產(chǎn)品比較接近，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)無處理，有時甚至是實心的。
2. 結(jié)構(gòu)手板：主要用于驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，對產(chǎn)品尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求高，對外觀要求較低。
3. 功能手板：要求最高，需要做到和最終產(chǎn)品一樣的外觀、結(jié)構(gòu)和功能。

當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和硬件設(shè)計都完成之后，就可以安排制作功能手板了。

七、硬件測試

硬件測試就是測試工程師，站在用戶的角度，對產(chǎn)品的功能、性能、可靠性、兼容性、穩(wěn)定性等方面對產(chǎn)品的硬件（主板）進(jìn)行嚴(yán)格的測，硬件測試是產(chǎn)品從研發(fā)走向生產(chǎn)的關(guān)鍵把關(guān)環(huán)節(jié)。

• 功能測試：就是測試產(chǎn)品設(shè)計的功能有沒有得到實現(xiàn)。
• 性能測試：則是測試已經(jīng)實現(xiàn)的功能性能表現(xiàn)如何。打個不是很恰當(dāng)?shù)谋确?，功能測試就是0和1，而性能測試則是1之后能走到多遠(yuǎn)。
• 可靠性測試：就是給產(chǎn)品加上各種外部不利條件，看看產(chǎn)品表現(xiàn)能否穩(wěn)定，是否足夠“靠譜”。比如：把溫度整高點或者整低點（模擬熱帶寒帶環(huán)境）、加點鹽霧環(huán)境（模擬海運場景）、給你震一震顛簸下（模擬物流環(huán)境）、再往地上摔一摔（模擬不小心產(chǎn)品掉地上了），看看產(chǎn)品被蹂躪一番之后，表現(xiàn)是否依舊堅挺。

以上大概介紹了ID設(shè)計、CMF設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件設(shè)計、固件開發(fā)、手板制作、硬件測試等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

如果你的產(chǎn)品是智能硬件產(chǎn)品的話，那么大概率還有APP開發(fā)、云平臺開發(fā)的環(huán)節(jié)。

有了app就可以通過手機(jī)等控制終端對設(shè)備進(jìn)行操控；有了云平臺，硬件產(chǎn)品就能夠在廣域網(wǎng)（例如4G網(wǎng)絡(luò)，控制終端和設(shè)備不在同一個局域網(wǎng)下）的前提下也可以對設(shè)備進(jìn)行操控。

至于APP和云，那是軟件產(chǎn)品經(jīng)理要操心的事情了，這里對于軟件產(chǎn)品不做過多介紹。

當(dāng)然這些環(huán)節(jié)并不是串行的，像ID設(shè)計和硬件設(shè)計可以并行走，但大體的邏輯順序是按照上面的描述進(jìn)行。

對于所有這些環(huán)節(jié)，作為硬件產(chǎn)品經(jīng)理，雖然不需要做到很精通，但至少對于各個環(huán)節(jié)都需要有所了解。

那么了解到什么深度才算足夠呢？

可以這樣來簡單判斷，當(dāng)項目進(jìn)行過程中碰到了相關(guān)問題，與ID、CMF、結(jié)構(gòu)、硬件、固件、測試等相關(guān)同事溝通時，確保你能聽懂他的話，就可以了。

以上幾個關(guān)鍵步驟走完之后，你手上就有了一臺可以正常工作的功能樣機(jī)。

這時候立項之初虛無縹緲的PPT，終于落地成為眼前的一臺功能樣機(jī)，這就是概念產(chǎn)品化的過程；

在概念產(chǎn)品化的階段：一方面要正確評估關(guān)鍵功能的技術(shù)難度；一方面需要集中資源，確保實現(xiàn)關(guān)鍵功能。

本文由@Ericleen 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理，未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載

題圖來自Unsplash，基于CCO協(xié)議