汽车行业,福特的T型车极简设计改变了美国,改变了世界。而在电子行业,索尼的随身听极简设计也改变了世界,成为“索尼信仰”。几十年过去,索尼产品还有很多人收藏。它们的ECRS ROOT设计思想,传递给了三星、特斯拉等,还在影响着世界。
苹果的乔布斯也继承了部分衣钵,公开向索尼致敬。
如图3-4所示的索尼随身听诞生于1979年。它一经推出就风靡世界,它创立的耳机文化成为一种时尚和一种新的生活方式,影响至今。原来索尼预计随身听的销量只有10万台,但第一年就卖出了400万台,总共销售超过3亿台。随身听产品中所包含的ECRS ROOT深度极简设计和福特T型车殊途同归,一脉相承。
Eliminate:传统的录放机,既有放音功能,也有录音功能。索尼随身听设计人员历经无数次失败,终于完成了放音机的小型化,但录音部分怎么都搞不定。一筹莫展之际,索尼总裁盛田昭夫要求直接取消录音机。因为除了记者等少数人群,大部分人只听音乐,很少录音。而记者等这部分客户的需求,选择放弃。
图3-4 索尼随身听
Combine:索尼采用的是一体化单板和一体化结构件设计,如图3-5所示。
图3-5 一体化单板与一体化结构件
Rearrange:传统录放机的音箱,占用了较大的体积和功耗。随身听通过架构重构,将音箱解构,植入耳朵,创立了耳机文化。
Simplify:各个部件,比如驱动系统的简化设计以及单板的简化设计,减少器件种类和数量;结构件的简化设计,减少用材,减少整体重量。
采用最先进的半导体技术,是随身听能做小的关键。
电池是便携式移动设备续航的关键瓶颈。盛田昭夫对设计团队提出的要求是:能够在跨越太平洋的航班上完整地听完一部歌剧。第一代索尼随身听TPS-L2上市,电池容量无法做到这一点。索尼创新研发出了第一批口香糖电池 ,然后又开发出能量密度更高的锂电池。锂电池高度不稳定,研发难度远超人们想象,但索尼也因此构建了高门槛。在提升能量密度的同时保障安全性,索尼试验的正负极和电解液的配方与配比方案有1.1亿种之多。在经历了许多波折之后,今天广泛采用的18650锂电池终于诞生。
今天,从手机到电动车,锂电池依然广泛使用,人们还在受益。
当年索尼的盛田昭夫送给乔布斯一台随身听。乔布斯非常喜欢,甚至可以说是痴迷。乔布斯拆了装,装了拆,反复研究它是如何设计、如何制造、如何工作的。后来苹果的iPod与iPhone等产品的极简设计,在很大程度上继承了索尼的极简设计基因。
如图3-6所示,乔布斯在苹果发布会上还特意向盛田昭夫致敬。
图3-6 乔布斯向盛田昭夫致敬
不止苹果,索尼还有一长串的学生。三星也长期把索尼作为学习的标杆。电子行业内的IBM、戴尔,摩托罗拉、诺基亚与苹果,如图3-7所示,其实都有着ECRS ROOT深度极简的设计基因!
如图3-8所示,产品形态的简化演进为房间级→柜式→桌面框式/盒式→模块/本式→手持(双手)→手持(单手)。
▶ 房间级:计算机最早重30吨,是占用几个房间的复杂系统。
▶ 柜式:从房间简化收敛到柜式产品,比如IBM的柜式服务器(可移动)。
▶ 桌面框式/盒式:继续收敛到插框,可以放在桌上(便于移动)。或者插卡盒式产品,可以放在桌上。
▶ 模块/本式:配置固定,比如可以放在膝盖上的笔记本(摆脱房间束缚,可户外)。
▶ 手持(双手):比如平板电脑。
▶ 手持(单手):比如可以单手把玩的智能手机。
产品性能提升,体积减小,通过形态收敛不断摆脱场景的束缚,不断降低门槛,规模持续扩大。索尼随身听推出之前,录放机很难摆脱房间与电源线的束缚。而随身听的出现,摆脱了房间的束缚,使用空间和市场空间都被大大放开。计算机也是一样,性能提升,产品形态收敛,不断摆脱机房实验室的束缚,摆脱办公室的束缚,使用场景不断扩大。市场规模也从几十、几百,到百万、千万,甚至向亿级扩展。通信行业也基本遵循了这种演进趋势。华为推出分布式基站、模块化RRU就摆脱了机房的束缚,安装和使用场景、市场空间都被大幅度放大。
但也有些产品,性能不断提升,但设计上就是不断地堆砌器件、材料,产品不是越来越小,而是越搞越大,对此设计团队需要特别小心。
图3-7 ECRS ROOT深度极简设计的基因传承
图3-8 产品形态的简化演进
模块类产品或者手持书本式产品,建议用图3-9所示的“三明治平板堆叠”架构,上下为一体化结构件,中间为单板。有的时候因为成本等原因做不到一板或者一体化结构件,比如低速率和高速率等不同功能要求的电路等差异,PCB材质和层数差异大。那可以采用多层平板堆叠,中间通过硬连接简化设计。平板堆叠的时候首先需要确定基座面。比如苹果手机是以屏幕为基座,而有的手机是以背板为基座。然后结构件、单板、部件,一层一层的平板堆叠上去,生产、装配非常简单,也更容易采用自动化设备。因为装配方向单一,很适合机器作业。
图3-9 “三明治平板堆叠”架构
巴西无线产品本地生产开始时,RRU产品还是合页式设计。它的生产、装配比较复杂,因为看不到上下盖之间的连接线缆,合盖时很容易压线。后来采用“三明治平板堆叠”和免线缆设计,从设计源头彻底规避了这个问题,生产效率和生产成本都有了很大的改进。
一体化单板,多板合一有利于降低整体成本。单板需要预留工艺边,这样生产时方便定位和夹持,单板还需要预留对外接口,周转运输时还需要包装盒。所以多一个单板,不可用的工艺边浪费一分;多一个单板,单板之间接口和互连线缆、连接器等的成本就会增加。而质量问题通常发生在接口连接环节,对后端维修和维护费用也有重要影响。多一个单板,架构复杂后对应结构体积更大,材料增加。多一个单板,生产多一次排队,供应链复杂性增加,周期增加后系统响应就慢……这是一连串的连锁反应。
要实现单板在架构层面的整合,有的时候需要技术突破。比如不同功能的单板使用的PCB单板材质和层数等会有不同,在成本上有很大差异。要解决这个问题,鱼和熊掌兼得,就需要有技术突破。而不同行业遇到的挑战和技术突破点不同,这是DFX设计的关键难点和突破点。
一体化结构件,一次成型,可以减少零部件数量。这个简洁化设计原则与前面的单板简洁化设计是同一个思路。如图3-10所示,首先,一体化结构件本身可以减少材料成本;其次,一体化结构件可以减少结构件之间的连接,比如焊接、螺钉连接等。另外,也减少连接不可靠带来的质量返修和维护费用。
从线缆数量通常可以很直观地看出产品设计是否简洁,是否有品质感。我大学毕业后在长虹修理仪器,当时有中日韩及美国安捷伦等生产的仪器。这些仪器的外表看上去都挺漂亮,但把“衣服”一脱,看里面的线缆就能看出产品设计水平的高低。
图3-10 戴尔电脑的一体化单板与平板堆叠结构
▶ 设计好:美国安捷伦的设计就没有线缆,单板和前面板以及后端接口之间是直出设计,减少周转连接。即使有不同功能的单板,接口位置也预留得当,免线缆硬连接。
▶ 设计中等:日本和中国台湾地区的仪器,有几个单板,单板之间有线缆连接。但数量相对可控,连接也比较美观。不过在使用、维护的时候,连接很容易出问题。我修理过很多故障仪器,其出问题就是因为连接不可靠。
▶ 设计不足:当时中国大陆的一些仪器厂家还在起步阶段,仪器的外表也都挺漂亮,但在打开仪器后,能看到设计水平明显要差一些。最明显的就是线缆比较多。有的因为前端设计不好要打补丁,在单板内部还有跳线。希望现在设计水平进步了。
免线缆设计,首先是减少线缆与连接器。对料本和制造成本控制,以及质量可靠性和后期维护管理成本控制都有好处。线缆多,连接多,质量一般也好不了。因为连接点一般是最脆弱的,比较容易出问题,会影响生产过程中的测试维修和发到市场后的售后服务等。线缆多,自动化夹取和定位也会很复杂,不太容易进行自动化。如果主要靠人工,很容易做成劳动力密集型的低端产品,人力资源重载,生产成本高,供应柔性差。
客户多样化需求天然存在,不能简单抑制。大家都说苹果简洁。其实苹果的硬件平台是归一精品化了,但苹果把应用软件解耦,把软件生态开放出去,构建起了软件生态的多样性。所以对客户来说,苹果手机也是有多样性的。只是相比硬件,软件的柔性迭代能力会强很多。当然,软件设计,包括软件架构也需要简洁化,这是另外的课题了。
对于电子产品,性能提升,体积减小是永恒的主题。芯片/集成部件是关键技术手段。华为在芯片领域一直在坚定地投入,一个集成芯片顶别人好几个单板。初始难度可能较大,但这是甩开小公司纠缠、跳出堆砌式设计,构建行业准入门槛的好机会。
性能不断提升,体积不断减小,这就带来了另一个问题:散热,散热技术对电子产品极简设计非常关键。如何减少发热?从关键器件和关键芯片入手,提高效率,减少热转换,比如选择功率管等效率转换和散热技术突破。转换效率提升,功率上去,发热反而减少。另外,多研究采用创新性散热技术、散热材料。
对于移动便携电子产品,电池也是极简设计的关键根技术,既要提升续航能力,又要保障安全。这些 N +1、 N +2,甚至更远的技术规划,以及底层技术的突破很难,但就是因为难,才是防止抄袭和模仿、构建竞争门槛并甩开低端对手纠缠的关键。
在ECRS ROOT设计原则指引下,向下扎到根,不断吸收营养,才能厚积薄发,向上捅破天。