Question sur la prise en charge à long terme des conceptions de cartes héritées

Cette question est résumée à partir d'une discussion sur le chat Electrical Engineering StackExchange.
Il est reproduit ici dans l'espoir de générer une discussion avec une valeur à long terme

Question pour toute personne ayant une expérience dans la conception de produits à cycle de vie long ( > 30 ans ):
Concevez-vous généralement en gardant à l'esprit l'obsolescence / l'arrêt éventuel de pièces clés dans le cycle de vie du produit?

Plus précisément, si un équivalent compatible avec les broches pour un CI spécifique n'est plus fabriqué, comment cela est-il prévu? Tous les fabricants de semi-conducteurs n'effectuent pas de notifications d'achat à vie par paquet, et certains fabricants se replient simplement et disparaissent.

Le contexte ici est celui d'un produit pour lequel mon client a plus de 100 000 PCB en inventaire et plus de 2 millions d'appareils déployés en 30 ans . Quelques-uns des éléments clés utilisés sur la carte n'existent plus, et les quasi-équivalents sont tous SMT. Tous les circuits intégrés sur les cartes d'origine sont DIP et emboîtés. Certains des circuits intégrés en question sont des éléments de traitement de signaux analogiques en temps continu obsolètes, les autres sont de logique numérique et sont donc facilement remplacés par des équivalents, des ASIC ou des MCU en fonction de la complexité.

Il y a un flux de travail de réparation (produit industriel, garanties de service de 20 à 30 ans) et un flux de production (commandes répétées, milliers de cartes par an).

Le renouvellement de la carte, bien qu'une suggestion idéale, n'est pas une option dans ce cas, car le service des achats du client final considérerait un changement de PCB de base comme un "nouveau produit", nécessitant donc une évaluation des fournisseurs concurrents et une renégociation de la contrat - Cela déclenchera un nouveau processus d'appel d'offres et potentiellement la perte de 10x millions de dollars d'affaires annuelles pour mon client, à un concurrent.

Les réparations actuelles des appareils sur le site du client sont toutes effectuées par des retouches manuelles sur le terrain, l'appareil ne doit pas être ramené à un atelier. Le remplacement des cartes a bien lieu, mais la "nouvelle" carte de remplacement doit absolument être identique dans la configuration du PCB à celle qui est remplacée, car le client final ne prend pas en compte les modifications.

Une proposition à l'étude, bien qu'elle n'ait pas encore été validée par l'équipe des achats du client final , est le remplacement des circuits intégrés DIP par de petits PCB de taille identique avec des broches, branchés sur les prises DIP de la carte principale. Ceci est destiné à réduire les risques et le temps de travail sur le terrain.

Donc, revenons à la question: Quelles sont les expériences pratiques d'EE dans la planification de ces cycles de vie des produits et des défis associés? Les bonnes idées pour "la prochaine fois " sont également les bienvenues.

Je n'ai travaillé sur rien de ce qui nécessitait une durée de vie de 30 ans, mais j'ai travaillé sur des produits entrant dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs et j'avais besoin de plus de 10 ans d'assistance.

Au moins dans ces cas, notre client était suffisamment sain d'esprit pour se rendre compte que parfois une légère refonte est la solution la plus rentable et la plus fiable.

Tous les fabricants de semi-conducteurs n'effectuent pas de notifications d'achat à vie par package

Chaque fabricant de semi-conducteurs réputé donnera des notifications par numéro de pièce. S'il y a un fabricant qui ne fait pas cela, je ne l'achèterais pour aucun projet, encore moins avec vos exigences de support strictes.

Les fabricants réputés ne notifient pas seulement si une pièce / un emballage devient obsolète, ils notifient tout changement dans le produit qui pourrait avoir un impact sur la qualité (au sens ISO 9000). Par exemple, ils notifient si la finition du plomb passe de l'étain-plomb à l'étain mat. Ils avertissent si le processus d'emballage de l'appareil est déplacé d'une usine à une autre.

certains fabricants se replient et disparaissent

Cela, ou bien sûr, ne peut pas être aidé. Et il existe d'autres risques similaires.

David a mentionné un cas où un incendie d'usine a entraîné des obsolescences de produits sans préavis. Dans un autre cas récent que je connais, une entreprise de semi-conducteurs sans usine (grande et extrêmement bien connue) a été forcée de rendre obsolètes plusieurs gammes de produits parce que leur fournisseur de fonderie a décidé de fermer une chaîne de fabrication plus ancienne (et plus rentable). Au moins dans ce cas, ils ont pu donner un préavis et permettre des achats à vie ... mais leurs produits n'étaient pas des transistors à 0,05 $, ils étaient des circuits intégrés complexes de 20 à 200 $, vous pouvez donc imaginer l'investissement requis pour certains achats à vie.

Autres risques - réglementation

Une autre chose à surveiller est la marche de la réglementation environnementale. La directive européenne RoHS et les lois similaires peuvent ne pas s'appliquer à vos produits, mais elles affectent votre chaîne d'approvisionnement. RoHS, par exemple, a contraint de nombreux produits matures à être repensés, ce qui a réduit le volume des ventes de nombreux composants matures, ce qui a probablement entraîné certaines obsolesences, car des pièces spécifiques devenaient non rentables.

De nouvelles versions de RoHS sont attendues d'ici quelques années. Vous pouvez donc vous attendre à une nouvelle vague d'obsolescence à mesure que le marché s'installe par rapport aux nouvelles règles.

Autres risques - évolution du paysage du marché

Si vous avez conçu un produit il y a 30 ans et que vous l'avez entièrement conçu avec des composants multi-sources comme les 2N2904 et 74LS04, vous seriez très probablement toujours en mesure d'obtenir toutes ces pièces aujourd'hui.

Mais la tendance au cours des dernières années est loin des composants multi-sources. Très peu de nouveaux produits sont reproduits par les fabricants. Et les pièces qui sont à des niveaux de complexité similaires à ce qui était disponible il y a 30 ans --- portes logiques hexadécimales, transistors individuels, etc. exactement.

Si vous souhaitez concevoir dans un microprocesseur ou un dispositif logique programmable, vous êtes simplement coincé avec un composant à source unique, et tout le risque de support à long terme que cela implique.

En outre, comme mon anecdote l'a souligné ci-dessus, la montée en puissance de la société de semi-conducteurs sans usine ajoute également des risques car cela signifie que vos fournisseurs de puces peuvent ne pas réellement contrôler leurs propres ressources de fabrication.

Stratégie

Pour moi, il semble que votre équipe commerciale doive être plus stricte avec ce client (bien sûr, les ingénieurs le disent toujours).

Une option consiste à leur dire que vous pouvez résoudre le problème à leur manière, mais pour maintenir ce niveau de support, le prix du produit augmentera de XX% chaque année pour le reste de la durée de vie du produit. Vous pouvez faire un achat à vie pour ces produits obsolètes, mais vous devrez payer pour l'évaluation technique des exigences, des techniciens pour gérer les pièces inventoriées, etc., et vous avez besoin de revenus de ces produits pour soutenir cela.

Une autre consiste à appeler leur bluff sur le processus de nouvel appel d'offres --- il ne peut y avoir autant de concurrents qui pourraient répondre de manière réaliste à ces exigences de durée de vie, et ceux qui peuvent fixer le prix en conséquence. En plus de cela, votre équipe a de l'expérience avec cette application particulière et les exigences détaillées du client, ce qui vous donne un avantage lorsqu'il s'agit de soumissionner le projet. Qui sait, vous pourriez sortir d'un nouvel appel d'offres avec un contrat à un prix de vente sensiblement plus élevé.

Gérer l'obsolescence des composants pendant 30 ans est une tâche difficile. Même 10 ans, c'est incroyable pour tout sauf pour les produits les plus simples.

Autrement dit, les fournisseurs et les fabricants ne sont pas fiables sur une période de 30 ans. Comme mentionné précédemment, ils cesseront de fabriquer des puces sans préavis ou cesseront simplement d'exister. Il y a environ 6 ans, un fabricant a mis le feu à l'une de ses anciennes usines. Plutôt que de reconstruire et de recommencer à fabriquer ces puces, ils ont simplement rendu obsolètes toutes les puces qui y étaient fabriquées.

Malgré les meilleures intentions de chacun, les pièces deviennent indisponibles.

Si un respin PCB n'est pas autorisé, alors la seule solution fiable est de stocker un approvisionnement de 30 ans de toutes les pièces. C'est plus complexe qu'il n'y paraît car certaines pièces ont une durée de conservation limitée. Les pièces devraient être stockées à long terme dans un stockage à température et humidité contrôlées, et même alors, certaines pièces ne dureront pas encore 30 ans. Le stockage des composants pendant plus de 30 ans nécessitera la consultation des fabricants pour déterminer les conditions de stockage idéales. La documentation sur la façon de stocker et de souder correctement les pièces devrait être archivée. Par exemple, si une cuisson est requise avant l'assemblage, ces instructions devront être enregistrées.

Si un respin est autorisé, alors la solution idéale est d'archiver toutes les données de conception et d'écrire de la documentation supplémentaire pour faciliter la refonte tous les 4 à 10 ans. À mon avis, c'est la meilleure solution (en supposant qu'un respin est autorisé). Il permet au produit d'évoluer dans le temps pour s'adapter aux nouvelles technologies et aux nouveaux processus de fabrication. Cela réduirait le coût du produit ou donnerait aux nouvelles versions de nouvelles fonctionnalités et capacités.

Dans l'industrie automobile, l'obsolescence est une malédiction. La plupart des fournisseurs ne prennent pas en charge au-delà de 10 ans (cela peut sembler fou pour le monde commercial / industriel). Nous avons plusieurs conceptions qui ont plus de 10 ans d'utilisation de service en petits volumes. Même un petit composant pourrait déclencher une refonte qui coûterait des millions de dollars pour la conception et la validation. Lorsque la technologie est obsolète, elle est encore plus difficile. par exemple: substrat en céramique avec un microcontrôleur obsolète.

Il existe des entreprises comme Rochester Electronics qui manipulent des pièces anciennes et ont même la capacité de recréer des pièces qui ont des années d'âne. Tekmos est également l'un d'entre eux (il gère plus Frescale).