制造商的物联网之旅：概念，生产及超越

许多关于物联网的文章都侧重于收集数据见解，但很少有人能够解释物联网发展之旅本身。如果公司了解最佳应用以及如何辨别潜在的障碍，那么探索硬件物联化方式并开始生成数据会更容易。

本文为家电制造商和原始设备制造商（例如家用电器原始设备制造商）提供关于嵌入连接并为其设备启用物联网功能的关键阶段的指导 - 从最初的概念，原型设计，生产到后期完善。请记住，这些阶段可以并行进行，也可以改变顺序。

技术规范阶段

分配两个关键角色

第一步是填补两个关键角色：产品经理和项目经理。

应该让经验丰富的产品经理负责管理整个开发过程，从最初的概念，技术规范和开发到批量生产以及对接供应商和内部团队。产品经理应具有跨领域的经验和知识，包括电子硬件，工业设计，嵌入式软件/固件，UX，云/物联网平台，移动应用程序，组件供应商和合同承保制造商谈判，并了解认证过程和挑战。

一个项目经理应该纵览跨越多个团队的项目规划以及供应商的物料资源储备。

识别必须具备的一些功能

与其为终端用户提供精致的用户体验，不如先启用基本的物联网功能，并保持系统可远程更新来支持后续改进。一些建议的功能包括：

• 设备连接模块，云，移动应用程序的远程维护，支持和远程更新
• 远程监控和远程设备管理
• 面向管理人员，经销商，技术支持，零售商和其他渠道用户的基于角色的访问控制和仪表盘
• 能够从设备收集使用情况数据（仅限用户许可情况下），以提供对未来产品功能的研发思路
• 保持局域隐私的端到端安全性和合规性

构建版本控制系统

为技术规格，软件，设计，源代码，测试数据，RFQ，供应商，物联网平台文献，工业设计资源等文档安装适当的存储库和版本控制系统，以确保可追溯性和互联互通并应用到所有团队中。

生成清晰的技术规范

从营销需求文档中，产品经理必须生成清晰，可量化和可度量的技术规范和文档，并将其记录在包含，电子设备，固件，软件，法规，商业，包装，环境，维修和适用性，耐用性，预期产量，COGS（销售成本），BOM（物料清单），工业化等各种因素的产品需求文档中。产品功能应该优先考虑，这将决定最小可行的产品定义和后续阶段要求。

对于软件，将高标准的营销需求转化为用户案例。将这些转换成需求文档，涵盖嵌入式固件和软件，物联网平台，云，移动，安全，身份验证和隐私。不要忽视电子产品，区域认证，软件安全，环境和包装方面的容差。

通常情况下，在原型制造阶段完成之后，一些技术规格会得到提升，在元件被最终确定后将会投产。

平台，云和核心组件挑选阶段

选择合适的物联网平台

在琳琅满目的物联网平台市场中，做出正确的选择可能会令人困惑。由于一般的电器的使用寿命为五年或更长，为了对用户产生长期影响，可以考虑如延长售后支持。

在评估物联网平台时，以下是需要考虑的一些问题和需要考虑的事项：

• 它是否经OEM /家电制造商认可？
• 它是否已在多个地区进行全面生产现场测试？
• 如果平台供应商是初创公司，它的行业资质是什么？客户类型和资金是关键的考虑因素。如果供应商被收购，是否在法律文件中规定的过渡期内持续提供支持？
• 比较配置，入门，远程设备和连接模块管理等功能，包括每个设备的OTA升级; 远程诊断和日志记录; 认证/身份管理; 基于角色的访问控制，配置和仪表板; 安全，隐私（例如，个人身份信息），多区域支持; 产品退役；基于云端的边缘化分析；数据聚合/存储；权限和事件管理；API和API管理集成到商业应用程序中；和合作伙伴关系管理。
• 商业开发成本，生产授权，单元授权，后期生产维护和支持等因素。

选择连接模块和管理

许多设备制造商缺乏建立自己的连接模块和在其目标市场获得必要认证的专业知识。尽管成本更高，但通过选择预先通过Wi-Fi / BLE，3G / GSM和其他标准的模块认证，最终产品认证的复杂性大大降低。拥有更大市场份额的大众模块在互操性，支持和认证方面是更保险的选择。

在此阶段以及进行硬件设计和印刷电路板组装（PCBA）期间聘用通信专业顾问也是一个不错的主意。

模块设备管理，供应，调试，部署和退役是其他重要的考虑因素。为设备软件/固件和连接模块固件提供集成设备管理的IoT平台具有明显的优势。如果选择了数据网络连接模块，联网管理将成为一个重要因素。

同样，必须选择其他部件来满足各种规格的电子部件需求，

选择应用程序云

大众的公共云，一些提供自己的物联网平台，使得集成到应用程序云相当容易。但是，当数据从物联网平台传输到应用程序云时，隐私和跨区域界限是必须考虑的重要考虑因素。

用户体验和工业设计阶段

选择一体集成的用户体验和工业设计

一个连接设备的用户体验同时影响两个虚拟世界（移动应用，云）和物理世界（装置或触摸屏显示器上的实体按钮）。设备控制和实时状态处于不稳定的连接和延迟会带来复杂的设计障碍。集成简化的高质量用户体验需要多次迭代，其中包括人性化的客户或企业员工反馈。

工业和软件用户体验团队必须密切合作，从集成系统和独立设备和控件中提供适当的设计体验。联网的设备封装也应提前设计好。

验证性测试协助提升用户体验

为了深化用户体验，迭代和快速的验证性测试（POC）非常重要，可以通过处理，控件和仿真的模拟进行。POC有助于产品设计阶段以及原型设计阶段。POC测试可以通过现成的硬件套件进行。

软件系统构架

软件系统构架需要设计为为设备，物联网平台，应用程序云，移动，用户管理和整体集成系统上的软件

该架构应解决安全性，隐私，故障恢复，远程诊断/日志记录，供应，升级，撤销，退役，基于角色的访问，身份验证/身份管理等等。

隐私和安全性尤其重要，因为设备被破解对用户造成的损害以及损害公司声誉的责任影响可能是巨大的。欧洲隐私权法律和标准将于明年生效，对不符合要求的企业将受到严厉处罚。

必须创建IoT平台接口和接触点的基础层，以便在未来有必要时平滑迁移到其他物联网平台。

以下是IoT平台必须支持的系统体系构架的一些关键组件以及它们对整个系统体系结构的影响：

• 云，设备和仪表板的基于角色的访问控制。不同的用户需要不同的权限且具有适当的身份验 同样，必须支持各种配置仪表板和状态显示仪表板。
• 安全和隐私。必须考虑具有处理故障，攻击，恢复，撤销，升级和隐私法规遵从性（包括PII /欧洲GDPR）能力的自下而上的方案。使用公钥基础设施（PKI）时，在攻击后销毁和恢复设备数据，重新加密和恢复数据的能力至关重要。其他考虑因素包括安全引导，密钥存储和安全API。
• 包括首次启动，然后在设备上设置安全凭据（例如，Wi-Fi设备作为访问接入点启动），用户设备声明/未声明，以及在声明的用户的云上注册/注销。
• 远程设备/设备和模块管理，诊断和日志记录。
• 软件/固件升级和恢复通过跨地区，设备，云和移动应用的活动/时间表。升级功能需要同时适用于设备和连接模块。
• 嵌入式设备安全。需要安全启动，固件升级，制造时的关键配置和存储以及产品生命周期中的全方位密钥管理。
• LAN连接。当移动设备和设备位于同一局域网中时，移动终端可以直接与设备进行交互，而不是通过云端进行交互，从而减少延迟和丢包。物联网平台应支持局域网和云之间的动态切换。

规划阶段

创建测试和验证计划

一份详细测试计划需要涵盖功能，性能，稳定性，验证，认证和用户测试，每个测试都会产生可量化和可测量的结果。

由于部分测试应该是自动化的，因此还需要自动化测试团队。有些测试可能需要专门的硬件，并配备硬件设计团队。必须提前将测试设置和计划提交给合同制造商进行出厂测试。

项目执行计划

制定涉及所有团队（UX，ID，软件，硬件），供应商（组件，软件），合同制造商，顾问和测试团队以及相应任务和里程碑的详细项目计划

原型阶段

构建外观/应用原型

设计师应该经尽可能的依照产品需求文档技术规范用现有的套件去设计外观（ID，颜色，材料）和工件（机械，PCB，连接性）模型。一个工件样式的原型必须符合技术规范，组件选择，PCB，机械原理，体验和装配，从电路试验板开始并进入功能性PCB。元件选择时间可能很长，在生产之前PCB应该经历几个周期。典型的是多个工件样/外观的原型。最终组件选择通常发生在该阶段结束时。

发展阶段

软件开发设备上的

嵌入式软件/固件，云配置和应用软件，配置和与所选IoT平台的集成，移动应用程序，DevOps + CI / CD等等都是必需的。尽管每个软件开发阶段都可以保持敏捷，但依赖于硬件阶段则决定整体开发采用瀑布模型。软件开发将经历各种硬件原型的不同阶段进行。建议开发一个模拟硬件功能的软件系统。

开发PCBA，电路板支持包和低级固件

设计最终样式因子印刷电路板组件，并开发最终（电路板支持包）和低级固件。具有铺设天线和综合EMI / EMC专业知识的无线通讯顾问非常重要。功耗也是一个很重要的考虑因素。

系统集成阶段

开发工程原型

一旦完成了外观/工件的迭代原型，通过迭代的DFM / DFA过程，外观/工件的系统必须与最终的PCBA，外形尺寸和机械部件集成到一个单元中大批量生产。工程原型是一个关键的里程碑。

我们建议在工程样机上进行预先符合性EMI / EMC测试，以及测试功耗和散热。

最终设备固件，嵌入式软件，Wi-Fi模块连接和管理，物联网平台配置和状态更新，移动应用程序和其他云系统必须在工程原型上进行功能和稳定性的集成和测试。

测试阶段

测试每个阶段贯穿批量生产

我们建议在工程原型阶段的每个阶段进行最小相关测试，并在各个级别进行细节测试。

预计工程样机的详细测试将涵盖：功能和系统测试（手动和自动），性能，稳定性，PCBA的ICT测试，生产线验证，安全和隐私测试/审核，限制和以用户为中心的测试。设计验证测试侧重于环境，可靠性，外观和生产构建环境的验证。

法规测试包括认证/合规性（UL，CE，FCC等）和安全性。区域合规可能需要在特定地区进行测试。蜂窝连接可能需要运营商特定的测试。测量生产产量/废料并对生产单位进行QA / QC测试（如黑盒测试）非常重要。

在最终部署之前，与极客们进行的Beta测试非常关键，可持续数月，并持续改进和调整。

在批量生产期间，连续监测废品数量和运行参数产量有助于最大限度地减少错误。

支持和升级阶段

支持，托管服务和升级后期生产

在部署之前，建立24/7云/设备/应用程序运行状况监控，问题响应和回单系统以及24/7 L1支持。现场问题很难调试，并且需要远程调试/日志记录来跟踪问题。在此期间，问题解决方案的软件/固件升级以及稍后的功能改进将继续进行。必须通过OTA设备制造商跨地区管理修补程序和定期升级计划，这些设备制造商具有长远的的维护/支持周期，通常为5到10年或更长。

概要

据称，早期的技术创新者本杰明富兰克林曾经说过：“如果你没有计划，你就打算失败。”这对于成功地将物联网产品推向市场提供了及时的建议。我真诚地希望，当您开发和推出您的物联网设备时，我分享的上述路线图将为您提供更顺畅的旅程。

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