从「拼我」的研发故事 了解 硬体创业 的甘苦

分类:热门发布 709赞 2020-06-17 296次浏览

很多朋友问我,大陆创业团队和台湾创业团队最大的不同是什幺。单从列举一些表面上的现象来看,很难深入理解真正的差异;所以,在这里介绍一个真实故事,让大家自己体会其中的不同与甘苦。


作者 程天纵 本文授权自 Smoking Tuna.

1979到1997服务于惠普,其中1992到1997担任中国惠普总裁。1997到2007担任美国德州仪器亚太区总裁;2007到2012加入富士康担任集团副总裁,2011年兼任集团子公司香港上市的富智康CEO。新书《程天纵的经营学》于2017年初出版。
从「拼我」的研发故事 了解 硬体创业 的甘苦


 

以下引用这篇文章的作者,是大陆「小西科技」的创办人黄金龙。他是一位连续创业者,年纪只有三十几岁。他最有名的故事,是老家的房产权状上已经盖了二十几个抵押贷款的银行章。

学历不高的黄金龙,十几岁就到广州打天下,所有的软硬体功力都是自学而来。他曾经大赚过几千万人民币,但也曾经惨赔到把房子拿去反覆抵押、赎回、再抵押、再赎回许多次。

他是我辅导过的最有潜力的创业家,但在融资的路上吃尽苦头;即使到现在,他研发创业产品仍然还在烧自己的钱。

台湾的硬体创业家比较擅长动脑筋思考,但大陆的硬体创业家比较会动手实践。很难得的,黄金龙愿意把他这个新产品研发的心路历程分享出来,相信也值得台湾的创业团队参考体会。

因此,我在取得黄金龙同意、并交由Smoking Tuna编辑整理改写之后,将这篇文章公开与大家分享。

我认为这篇文章非常有价值,也希望你能因而获得启发。


「拼我」:一款智慧型幼教玩具的研发之路

 

今年4月份,小西科技的第三代产品「绘本精灵」成功上市之后,我就开始思考研发新产品;当然,方向还是在儿童教育领域的智能硬体。

在幼教市场上,儿童英语教材一直有很大的需求,而STEAM教育和电子积木产品,也是我这两年关注的领域。所以,新产品的研发方向确定是做一款「电子积木类型的儿童英语学习产品」。


第一版

在产品规划之初,原型功能大概是:塑胶积木做的字母,儿童使用时按照提示把字母拼凑在一起,例如「APPLE」;如果拼错了就提示错误,拼对了就说出结果,并把英文「APPLE」和中文「苹果」的读音都播放出来。

按照这个思路,我们在2017年5月做出了第一版原型机;包括字母模组、感应模组、控制线路板等等。

从「拼我」的研发故事 了解 硬体创业 的甘苦

 

花了大约两週时间完成基本功能开发之后,我拿着样品找了一个朋友请教产品;恰好他办公室有一位以色列籍的英语老师,在中国教了多年英语。他在看到原型机之后提了一个问题:可不可以像乐高一样,积木和积木之间可以自由连接?

这是一个好提议。回来之后好几天,这个念头一直在我脑海中盘旋;如果用磁铁接龙的方式来做,一定会更加有趣,何况我对磁铁做的产品向来相当痴迷。

 

第二版

想是很容易的,但是怎幺实现呢?

如果用磁铁拼接的方式,最容易做的应该是每一个字母模组都有一个CPU;但是最开始思考的方向是,这个CPU怎幺知道前面和后面的字母是什幺?

假设用户拼接了一个单字「APPLE」,那幺L这个模组必须知道前面是P、后面是E,而且必须保证所有模组上运作的是同一套程式;这个在软硬体开发设计上是有点难度的。

其次的问题,是使用哪种通讯协定?做过电子开发的都清楚,如果有一部主机、多组子机的话,一般都是走汇流排的方式;而最常见的,当然是最高可以支援128组子机沟通的I2C通讯协定。

但这通讯协定有两个问题:它并不能知道每个字母模组的前后顺序,而且每一个模组的ID不能重複。也就是说,像「APPLE」这个词拼接在一起的时候,就会有两个「P」;如此一来,ID就会有冲突了。

我们在整理需求之后,发现这个产品需要解决几个技术难点:

字母的前后顺序;多个ID重複的问题;多个字母拼接后同时存取资料;字母模组拔除之后的回应。除了这4个技术问题之外,当然还有成本、生产等其他因素需要考虑。
两週后的一天我突发灵感:如果跳出汇流排协议的思维框框,用「数据叠加」的方式不就解决这个问题了吗?处理方式如下(后来这个方法申请到了多个发明专利、以及实用新型专利保护):

 

从「拼我」的研发故事 了解 硬体创业 的甘苦

 

将所有的字母模组依次发送和叠加,就可以完美解决这个问题。如上图所示,将最后的字母E发给字母L、字母L再发给字母P,然后依次类推;到第一个字母A的时候,就已经叠加成一串字符「APPLE」了。

由于每个字母模组都有独立CPU工作,所以电力供应也是一个考量点。如果每个模组都内建电池,那幺充电接口、充电电路、以及电池本身,都会增加许多成本;而且电量状态、充电提示、以及充饱电量等状态也需要显示出来。

如果每个模组都需要独立充电,用户使用的体验会很糟糕。因此,我们的设计让字母模组的电源由主机统一提供,一接入就通电、拔开就断电;如此一来既节省成本,也改善了用户体验。

6月初,我们做出了第二版的产品原型。

从「拼我」的研发故事 了解 硬体创业 的甘苦3D列印的产品原型

 

产品原型的结构设计确定之后,便开始着手设计电子电路部分。因为通信和交握(handshake)协议已经做过验证,倒也进展非常顺利;而其中最大的挑战,是行话叫做「pogo pin」的弹针连接器。

这是一种很可靠的连接方式,但是成本太贵了。一组4个弹针的元件,价格大约是2.5元(人民币,以下同);而每个字母模组都需要一组弹针和一组顶针,单是这两组元件就佔了5元成本。

如果再加上磁铁、PCB板、CPU和外壳组装费,成本可能会高达10元。

从「拼我」的研发故事 了解 硬体创业 的甘苦 各种封装规格的pogo pin

 

很显然的,如果这个组件的成本降不下来,产品最终的价格可能是市场无法接受的。

按照我们估算,一套PingWord大概需要配50个字母模组,其中26个英文字母各配一个,5个母音字母A、E、I、O、U和使用频率较高的子音,就需要配2–3个。

例如常见的apple和banana,就包括了2个p、3个a、和2个n了。如果使用pogo pin的方案,按照一个字母模组成本10元计算,单独字母的成本可能就要500元;这些还不包含主机、包装、配套书籍等成本。

从「拼我」的研发故事 了解 硬体创业 的甘苦
使用标準pogo pin试产的字母模组小板

 

这幺核心的元组件,一定要把成本降下来,所以我们决定自己研发。

自己研发的难度,在于用磁铁吸住的连接方式必须考虑成本和可靠性。海外的电子积木厂商「littlebits」是用金属弹片的方式来进行接触、而且也申请了专利。据说有有本地厂商因为被告抄袭,所以只好把产品下架。

我们研究之后一致认为,他们的弹片并不是最好的解决方案。首先,接触行程太短,似乎不太可靠;另外,金属弹片在多次接触之后可能会影响弹性,导致接触不良。

此外,这种金属成型弹片的后期生产加工装配,都是非常大的问题,大量生产的成本也高。

因此,我们抛弃了金属弹片,改将研发方向转到金属弹针上面。让弹针和线路板直接可靠接触,是大量生产首先要解决的问题。我们将圆形的金属弹针分别切成两边,一边利于贴片机吸嘴、一边利于线路板焊接;在几次实验后,终于研发成功。

 

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上图是我们自己设计的各种尺寸的弹针样品。右边是验证过可靠性最佳的成品,并且上了编带;上了编带之后,就可以进入自动贴片机生产线,大量生产的问题获得了解决。

按照估算,假设一个月能销售10,000套产品,一套产品中配50个字母模组,每个字母模组8根弹针,那幺每个月的需求就是400万支;如果一根弹针能节省0.01元,每个月就可以省下4万元。

至于研发测试过程中碰到的问题,就暂且不提了;最重要的是,成本已经降到了我们的预期。

 

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正式量产的模组小板,其中包括自主研发的弹针和顶针

 

弹针问题解决,其它部分就轻鬆多了。我们在嵌入式CPU中继续使用蓝牙4.0方案,以便相容于手机app、为将来的扩充性打好基础。

 

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新版本的主板和模组小板

 

嵌入式软体开发、结构设计等工作的开展比较顺利,并在7月初完成了完整功能的第二版原型。以下是我7月5日公布的测试影片:

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