浅析智能硬件及其生命周期

互推小编 2023-05-16

编辑导语：狭义上的智能硬件产品，是在传统的电子产品上增加了联网通信的能力，通过云端实现了更复杂的逻辑判断、远程操作及多设备间的协调联动等。本文作者对智能硬件产品的系统及生命周期等进行了分析，希望能给你带来帮助。

一、什么是智能硬件产品

硬件是“由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置”，是我们看得见摸得着的实体。典型的硬件产品就是绿油油的印刷电路板，我们日常生活中用到的普通风扇、充电器、耳机等都是硬件产品；纯粹的硬件产品，就像是提线木偶，智能化程度极低，只能对人的指令做出简单的响应，功能单一，对环境的适应性低。

软件是“一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合”，简单的说就是程序员们敲的一串串代码。软件的类型有很多，电脑/手机/平板的操作系统如win系列、OS系列，安卓系列，手机上跑的应用程序app如微信、钉钉；我们打开的网站等等都属于软件。

如果将硬件产品比作是身体，那软件就像是“大脑”，软件结合硬件的产品相当于具有了简单的“智力”，可以对周围的环境做出反应，根据环境的变化来自动调整功能。典型的就是我们用的小家电如冰箱、空调等。

虽然软件结合硬件的产品已经比纯粹的硬件产品更加复杂、自动化了，但是依然不能称之为智能硬件产品。因为这些产品的自动化是通过编译好的程序实现的，其本身并不具备学习能力，以及基于所获得的信息做出推理判断的能力。

智能硬件产品，其核心在于“智能化”。我们狭义上理解的智能硬件产品，是在传统的电子产品上增加了联网通信的能力，通过云端实现了更复杂的逻辑判断、远程操作及多设备间的协调联动等；典型的就是我们所用的智能手机，AR/VR设备等。

还有一些“AI+”设备，已可根据已有的条件或知识，实现一定程度上推理判断，甚至可以自动泛化的学习知识。如小爱同学、小度AI等。这些也是智能硬件产品。

智能硬件产品一般都具备联网能力，在使用时需进行联网配对。如套件内置4G模块，在插入sim卡后，开机即可自动联网；

相比于传统的电子产品如老式家电、空调，智能硬件产品在交互方式上增加了APP/小程序操控、语音操控、事件触发等方式。不同的应用场景或环境对智能硬件产品会产生影响，或者说智能硬件产品会针对不同的环境做出调整。

二、智能硬件系统概览

智能硬件系统，总的来说包括硬件、本地系统、云服务三部分。

硬件，包括壳体和PCBA两部分，壳体就是产品的外壳，材质可以是金属、塑料、玻璃、木材等，用来收纳保护脆弱的电子元件，将产品内部组件统一为一个整体，也起着便于使用，视觉美观的功能。

PCBA，已焊接贴片的印刷电路板，是电子元件的承载基体。PCBA上一般焊接有处理器、通信模块、传感器。通过线缆的方式，也可以与显示器、执行器、传感器相连接。

处理器：包括MCU、CPU、GPU等，是智能硬件产品的心脏，承担着收集、处理、转发信号的功能
通信模块：有多种类型，包括常见的4G、wifi、蓝牙，也有不常见的NB-IOT、Lora等，用于联网传输数据
显示器：常见的如我们手机的显示屏，承担着信息展示、操作交互的重要功能，是使用者与产品的重要沟通渠道，就像是人的面部和嘴巴
传感器：也有多种类型，可以按照需求监测多种物理量，例如温度、气压、方向、角度等，就像是人的眼、耳、鼻、舌、皮肤
执行器：例如电磁阀、继电器，电机等，是将数字信号转换为显示世界的各种动作，就像是人的四肢

在处理器内，一般都运行着本地系统，简单的说就是电脑、手机、平板等的操作系统。不同的硬件平台支持不同的本地系统，包括安卓、IOS、RTOS嵌入式系统等；同一个硬件平台上，因编译的优劣程度不同，同种类型的本地系统也有很大的性能差异。

传统的电子设备受限于本地计算能力和储存能力，无法运行复杂的程序和存储更多的数据，从而为用户提供更好的服务。智能硬件产品，借助通信模块与互联网相连接，与云服务器及其他互联网设备紧密联系，从而获得了更多的能力。智能硬件产品之间通过云服务器进行互通协作，将多种数据进行融合处理和储存；同时，产品与用户之间也增加了更多的交互方式，从点按物理按键的传统方式，进化成了手势操作、语音控制、APP远程操作等，交互方式更多样，操作更加简便高效

总的来说，智能硬件产品融合了很多功能与技术，当前的产品可能做不到完全的智能化，但是相比于传统的电子设备，其功能的丰富程度，操作的简便程度已极大提高。

三、智能硬件产品的生命周期

一款典型的智能硬件产品，其全生命周期一般涵盖6个阶段。需求确认阶段、产品设计阶段、产品落地阶段、产品推广阶段、售后维护阶段、产品消亡阶段。

1. 需求确认阶段

俗话说“知己知彼，百战不殆”，在需求确认阶段，调研信息收集资料是最重要的工作。智能硬件产品的研发及迭代成本很高，因此必须重视决策。

需求确认阶段分为四部分，不一定是完全按照先后顺序进行执行，可以交错进行。大致包括“收集需求并定义产品”，“可行性分析”，“市场分析和竞品分析”，“项目立项”。

在做一款智能硬件产品之前，需要考虑的是这款产品能解决怎样的用户痛点，为客户带来怎样的价值，客户愿意为这款产品付出多少。因此，产品的功能点绝对不是拍脑袋想出来的，而是通过大量的调研、需求收集、甄别筛选出来的。

在项目立项之前，需要对市场规模、用户需求、产品的优劣势、产品切入的方向进行分析；同时，要对目标用户的购买力、同类产品的优劣势、定价、利润，产品核心器件的种类价格，以及上下游供应商等做到心中有数。

在立项前，产品经理需要将产品规格、可行性分析报告…等准备就绪，并发起公司内部的评审，需得到高管层和开发团队的认可。

一个标准的智能硬件项目团队主要包含两方面的人才，软件层面包括UI设计师、后台开发、前端开发、安卓/IOS/RTOS工程师、软件测试工程师等；硬件层面包括ID设计师、结构工程师、硬件工程师、硬件测试工程师、采购员、质量工程师等。此外还需要产品经理及项目经理，这是产品能顺利诞生的灵魂人物。有些时候，产品经理会兼职项目经理。

2. 产品设计阶段

产品设计阶段是影响产品型态的最关键阶段，可以说需求阶段决定了产品的上限，设计阶段决定了产品的下限。设计阶段也是产品经理参与最多的环节。

产品经理将需求梳理清楚后，以软硬件PRD的文档形式，进行需求的内审和外审。评审完成后，工业设计师、结构工程师、硬件工程师、电气工程师等就会在产品经理的带领下有序的展开工作，具体各个角色应该完成哪些设计工作，将在第四章节详细阐述。

设计阶段最终的输出，是产品需求文档以及各组件的样品。

3. 产品落地阶段

设计阶段是将脑海里的想法转化为实物的过程，但是要让想法真正落地，成为可用的产品，不能离开落地阶段的付出。

落地阶段又被称为研发样机阶段，主要有打样和测试两部分工作。需研发人员进行物料备料及打样，需完成各项测试并修复严重设计缺陷。

打样就是将设计阶段的各种样品，包括板卡、天线、壳体、连接器、线缆等组装成整机，并连接好外设（如果有的话）。我们称其为手板样，一般不超过30套。

而测试分为硬件和软件两部分，硬件部分包含PCBA单板测试、整机功能测试、整机可靠性测试等。根据每款智能硬件的产品差异，具体的测试项目有所区别。

软件部分包含固件全量测试、平台端全量测试、移动端全量测试、接口压力测试等。因为软件迭代比较快，所以落地阶段的软件测试，往往针对的某一阶段性软件版本，测试进行的同时，新版本的软件可能还在同步规划开发。

经过完善的测试和修复，我们可以认为手板样试制成功，可以开启下一阶段。

4. 产品推广阶段

在产品落地阶段，技术出身的产品经理常常会囿于技术视野，将大量的精力投入到难点问题的攻克，致力于打造一款“完美”的产品。其实这是得不偿失的，智能硬件产品也需讲究快速试错快速迭代。

在产品推广阶段，需要将手板样快速投放到市场中去，让种子用户上手使用。在这一过程中不断收集用户反馈的有用信息，藉此实现符合用户需求的优化迭代；

在推广阶段，需要进行产品的相关认证如CCC认证、CE认证等，这些认证往往是为符合主流市场当地的政策要求而做的，没有认证证书，产品无法售卖；

同样的，为了使产品更易触达用户，销售话术提炼、宣传资料如渲染图、说明书、产品彩页等也需在此阶段准备好。

产品推广阶段，必然伴随着生产规模的扩大。一般会经历三个小环节：

小批试制阶段（NPI开始介入；研发备料，少量样机，一般不超过100套；形成SOP），整体工艺盘清楚，且解决九成五以上的生产问题，无法从研发层面解决的问题由产线提供方法修补。研发层面完成物料封样，产品完成资料准备，完成产测工装的设计打样。产品及研发支持，必要时跟产
生产导入（研发备料，一半不超过1000套），需对生产流程及生产工艺进行梳理细化，形成工艺指导文件SOP；需基于SOP、产测工装等开始批量生产
正式量产（生产备料，视销售预期而定）

5. 售后维护阶段

其实从第一套产品以“商品”的身份被送到客户的手上开始，售后的过程就开始了。售后维护阶段的工作更偏向于运营，一方面需要持续收集客户的意见和建议，收集竞品的优势与亮点，和并将其传导到产品经理及研发处，进行产品的优化迭代；另一方面也要对市场的不良品进行处理，需有一套完整的售后服务体系，及时修复或更换问题产品。

售后维护阶段，往往占据智能硬件生命周期的接近50%，这一阶段的重点在于服务好客户，保障用户粘性，维持稳定销量。

6. 产品消亡阶段

打败一匹马的往往不是另一匹更快的马，而是一辆汽车。产品的本质是解决用户的痛点，满足用户的需求。当需求发生变化，产品也就失去了存在的土壤，而需求又是随着时间的流逝不断发生变化。因此产品的消亡不可避免。

在繁华落幕的阶段，我们能做的可以是紧跟潮流及时推出新的产品，可以是提前洞悉趋势提前落子布局，甚至可以是创造需求引导需求。

如果时代的大潮落在头上，猝不及防，也需要对库存的产品进行处理，结清尾款，尽量保障资金的回笼。

总的来说，就像人类从胎儿开始，经历的生老病死的一生，智能硬件产品也是从最开始的灵感或想法出发，通过研发而落地，在面向市场的过程中不断打磨自己的棱角，成长壮大，最后也会因为跟不上时代的发展而最终沉寂消亡。

四、核心硬件设计环节简述

下面带大家了解典型智能硬件产品的核心硬件研发设计过程，一般包含四个部分：ID设计、结构设计、硬件设计、电气设计。

ID设计，Industry Design，又叫工业设计，关注着产品是否好看，像是描画人的皮囊。本质上分为三个方向，三维设计方向、平面设计方向、UI设计方向。这里说的ID设计，特指三维设计方向，主要是对智能硬件产品的外观进行设计，关注外形曲线、人体工程学、材质、表面处理方式等，力求做到美观、便于用户使用和市场接受。工业设计带给产品美好的“皮囊”。

MD设计，Mechanic Design，又叫结构设计，是对产品的内部结构和机械部分进行设计，关注着产品是否经久耐用，如同打造人的筋骨。工业设计负责的是产品的外观造型，而结构设计负责的是产品的骨架，结构设计的好坏直接影响产品的成本、质量和寿命，可以说造就了产品的“筋骨”。结构设计关注安装和使用的便捷性、散热、防水防尘等。

硬件设计，针对板卡进行设计，直接影响一款产品好不好用，类比创造人的大脑。没有焊接元器件的叫做印刷电路板，英文简称PCB；焊接了元器件的就是我们一般所说的板卡，简称PCBA。PCBA是一款智能硬件产品核心运行逻辑的承载体，可以说是产品的“大脑”，硬件设计重点关注元器件的选型和连接，信号传导的效率、电磁兼容能力等。

电气设计，针对各种组件的供电及通信进行设计，是一款产品能顺畅使用的关键所在，好似疏通人的经络。电气设计重点关注过流能力、屏蔽干扰的能力、安装使用的易用性及便捷性等。

请注意，智能硬件产品还需进行软件设计，包括UI设计、APP、固件等的设计，重点关注业务逻辑和交互方式，这里不做重点阐述。