Разработка электроники. Выигрышная стратегия технологического стартапа. Часть I

Тема оказалось слишком широка, чтобы уместить её в одну статью. Предлагаю вашему вниманию вступительную часть. В ней пойдёт речь о действиях, которые желательно предпринять ещё до написания технического задания на разработку, чтобы существенно снизить риски неудачи.



Мир вошёл в эпоху “умных вещей”, что породило интерес к технологическим стартапам, который только растёт год от года. На КС они бьют рекорды по сборам, даже несмотря на то, что достойно выполнить свои обязательства удаётся далеко не всем. За десяток с хвостиком лет попыток работы в роли волшебника воплощающего задумки клиентов и вдыхающего в них жизнь мною накоплено много опыта. Безжалостная статистика говорит о том, что 9 из 10 стартапов терпят фиаско. В моей практике это соотношение менее драматично. Возможно потому, что стараюсь не принимать участие в проектах, изначально имеющих большие шансы на провал.

Основываясь на собственном опыте и подглядывая в умные книги, я попытаюсь сформулировать стратегию разработки, повышающую шанс на успех. В качестве примера возьмём технологический стартап средней сложности, которыми я в основном занимаюсь.

Сначала о главном — о деньгах

Заранее хочу разочаровать тех, кто надеется увидеть рекомендации, как, наняв студента-фрилансера, собрать гениальный проект на основе платы Ардуино с несколькими шилдами, закачать в него десяток скетчей с гита и добавить сотню строк за пару тысяч рублей. Затем три тысячи инвестировать в портирование этого шедевра на двухслойную плату, а оставшуюся пятёрку потратить заказав её изготовление и сборку у китайцев. Таким образом, уложившись в бюджет 10 000 руб и календарный месяц, получить хит сезона и прибыль в миллион долларов. Я не волшебник, а только учусь, поэтому подобных рецептов не имею.

Разработка продукта средней степени сложности, активная фаза которого длится 3 — 12 месяцев, требует вложения 10 — 50 тысяч долларов. Вы можете надеяться на гранты и инвестиционные фонды, но добывание средств с их помощью весьма длительный и дорогостоящий процесс, который заставит потратить массу времени на отчётность и добавит существенное количество ограничений на ваши действия в дальнейшем. К тому же, чем позднее ваш проект поднимет раунд финансирования от фонда, тем меньшей долей в нём вам придётся пожертвовать. Поэтому, начиная проект, следует иметь понимание, что в течении первых трёх месяцев тысяч десять придётся вложить, иначе процесс рискует растянуться, или даже раздробиться на несколько отдельных слабо взаимосвязанных временных участков, что ещё хуже. Если подобная сумма кажется для вас запредельной, лучше запускать стартап в области создания «software» — гораздо проще будет сделать первые шаги собственными силами.

Я являюсь горячим приверженцем гибкого подхода, но сделать разворот в процессе hardware разработки сложнее, дольше и дороже, чем в случае с чистым софтом.

Именно поэтому, я посвятил эту статью процессу, который необходимо провести ещё до непосредственного старта разработки. Лучше потратить тысячу долларов на проверку жизнеспособности вашей идеи, чем 50 000 на никому ненужную опытную партию!

Подробнее о процессе подбора кадров и деньгах, в одной из следующих статей цикла, а сейчас пора переходить к основной теме.

Не стоит отливать ТЗ в граните

Ошибки в процессе проектирования, а тем более производства “hardware” продуктов стоят очень дорого как в прямом, так и в переносном смысле. Больно смотреть когда люди раз за разом повторяют одни и те же ошибки. Самая распространённая из них — пытаться поддерживать завесу секретности до получения полнофункционального конечного продукта. Идеи сегодня витают в воздухе, они почти ничего не стоят, настоящую ценность имеет умение воплощать их в жизнь. Схожие проекты практически одновременно стартуют в разных частях земного шара. Если ты медленно бежишь — стоишь на месте. Для того, чтобы двигаться в максимальном темпе и при этом с минимальными издержками необходимо параллельно заниматься маркетингом, продвижением продукта и его разработкой. Находить потенциальных клиентов и использовать обратную связь с ними для усовершенствования продукта в ходе итераций его создания.

Работа по составленному ещё до старта незыблемому ТЗ — один из худших вариантов для стартапа. Без использования элементов новомодных стратегий типа MVP, Голубых и Алых океанов, SCRUM, удалённого программирования, трудно сегодня добиться быстрой и эффективной разработки, особенно в рамках ограниченного бюджета, но именно элементов. В чистом виде не слишком подходят для проектирования электронных устройств.

Огонь, вода и медные трубы

Итак, у вас есть идея и она кажется вам уникальной. Но пока это только ваши предположения, и до того, как вы приступите к непосредственной её реализации, неплохо выяснить насколько они соответствует действительности. Возможно, она и в самом деле замечательна, но изменив в ней пару штрихов, вы сможете сделать её превосходной. А что, если она не имеет перспектив, и отказавшись от неё ещё до стадии реализации, вы сэкономите себе массу времени, денег и нервов? Чем раньше вы это поймёте, тем лучше, ведь завтра у вас может родиться другая, действительно гениальная, но ресурсов на её воплощение в жизнь уже не останется. Безусловно, вы уже посоветовались с близким и друзьями, но в случае технологического стартапа, ещё до того, как получить физическое воплощение вашей мечты, стоит поинтересоваться и мнением профессионала, который не одну собаку съел, принимая участие в подобных процессах.
Вместо того, чтобы немедленно приступать к созданию первого варианта устройства в “железе”, стоит сначала подвергнуть испытаниям вашу виртуальную модель. Прогнать её через Огонь, Воду и Медные Трубы. Если она сгорит, заржавеет или превратится в прах — лучше придумать что-то новое. Пройдя же все суровые испытания, она станет достойна процесса воплощения во плоти.

Из огненного Алого Океана в Голубой

Для начала следует выяснить какие конкурентные преимущества перед уже существующими аналогами имеет ваше будущее устройство и насколько легко с их помощью вы сможете отвоевать свою долю рынка. В стратегии голубых океанов для этого существует простая и хорошая методика, основанная на построении “стратегической канвы” лично мне больше нравится термин “кривая ценностей”. Для её построения, по одной из осей откладываются основные характеристики продукта, влияющие на выбор покупателя. На другой оси -относительные значения свойств.
В случае, когда кривые ценности для аналогичных продуктов от разных производителей близки друг к другу, мы скорее всего находимся на весьма конкурентном рынке. За долгие годы борьбы, на нём устоялись оптимальные характеристики как товара, так и способов его продвижения. Основная конкуренция ведётся методами снижения издержек и дорогостоящими рекламными компаниями. Не лучший рынок для появления новичка. Для выхода на него в качестве нового игрока крайне желательно иметь серьёзное конкурентное преимущество, но в данном случае найти его будет непросто. Однако, усиливая одни свойства за счёт ослабления других и создавая новые потребительские свойства у существующих продуктов, можно в корне изменить ситуацию. При этом мы как бы выходим за рамки стандартных методов борьбы и, если изменения в свойствах достаточно серьёзны, по сути, создаём новый сегмент рынка. Для нас, это голубой океан — большой и чистый, в котором практически отсутствуют конкуренты. Наглядным примером может служить Apple, разработавшая первый iPhone, благодаря которому сформировала новый рынок смартфонов и стала на нём лидером.

Анализ существующего рынка

Рассмотрим применение методики на конкретном примере. Допустим, пять лет назад вы решили создать новый трекер.

Почему не сегодня ? Пять лет назад мы проходили этот путь с одной из фирм, бывшей моим клиентом. В этой статье я приведу именно те рекомендации, которые давал тогда. Сегодня хорошо видно насколько они были действенны. С другой стороны, за давностью лет и потерей своей актуальности, они уже могут являются коммерческой тайной.

Конкуренция на рынке трекеров огромна. В низшем ценовом сегменте прочно закрепились китайцы, удовлетворяющие массовый спрос, на вершине находятся бренды, производящие надёжные устройства с богатой функциональностью для отдельных рыночных ниш. В довершение к этому, GPS модулями сейчас оснащены даже недорогие сотовые телефоны и планшеты. Для успеха на рынке нам необходимо серьёзное конкурентное преимущество.

В российских условиях им вполне может стать дружба с одним человеком, благодаря которой ваши трекеры принудительно поставят на все эксплуатируемые в стране автобусы. Но что делать, если вы учились не в той школе, а вместо дзюдо увлекались горным туризмом? Придётся пораскинуть мозгами.



Эврика. Делаем трекер для маленьких детей — дошколят и младшего школьного возраста. Сотовый телефон для них слишком велик, пользоваться им они толком не умеют, легко могут потерять или разбить дорогую вещь. Мы отсекли самого серьёзного конкурента, но остались китайцы со своим ширпотребом. Очевидно, что для начала стоит поискать аналоги на алиэкспрессе, где этих приборов предлагается немало.

После нескольких часов исследования выясняем, что уже существуют трекеры, которые теоретически можно использовать для наблюдения за детьми, более того, это упоминается в их описании. Ещё несколько часов уйдёт на то, чтобы разбить их многообразие на две основные группы:

Первая использует для определения координат LBS технологию GSM модемов. Координаты определяются на основании расстояния от модема до ближайших базовых станций сотовой сети. Точность определения при этом лежит в пределах 300 — 1000 метров, в зависимости от плотности расположения этих станций, возможностей доступа к ним и других условий.

Вторая категория имеет настоящий GPS приёмник и даже мобильное приложение, способное изменять рабочую конфигурацию, обеспечивать некоторые сервисные функции, отображать полученные координаты на карте, а иногда и сохранять треки. В зависимости от качества исполнения и богатства функций, их стоимость лежит в пределе 30 — 60 USD. Вот это уже наши прямые конкуренты.

Строим и анализируем стратегическую канву

Для того, чтобы определить каким образом мы можем конкурировать с китайским ширпотребом, построим “стратегическую канву” для обоих типов устройств. Синим цветом на ней будет выделена кривая LBS трекеров, фиолетовым — полноценных с GPS модулем.



Ввязываться в конкуренцию с первой группой товаров нет никакого смысла, точность в 300 метров при определении координат не подходит для детского трекера. Те, кто покупает подобные устройства для наблюдения за детьми — не наши клиенты. Это люди, ориентирующиеся только на цену, пусть китайские мастера рубятся за их деньги между собой.

Конкурировать со второй группой по отображённым на графике параметрам будет крайне сложно. Изменяя одни в лучшую сторону, мы ухудшаем другие. Например, для увеличения чувствительности GPS приёмника придётся увеличить габариты антенны и платы, применить внешний LNA, в результате цена и габариты устройства существенно возрастут, что для детского трекера критично. Попытка уменьшения габаритов приведёт к уменьшению времени работы и ухудшению точности определения координат. Параметры таких устройств определялись за годы развития рынка и находятся в балансе друг с другом, близкому к оптимальному.

Наилучший выход из положения — добавление новых функций, которые могут придать нашему гаджету эксклюзивные и принципиальные, для детского трекера, качества, отсутствующие у остальных.

Создание пространства, свободного от конкуренции

Найти такое решение гораздо проще совместно с опытным разработчиком. Он знает что хорошим ходом будет введение в схему чипа инерциального сенсора, способного измерять ускорения и повороты вокруг оси. Это увеличивает себестоимость прибора на 2-3 доллара, зато позволит реализовать уникальные функции, отсутствующие у рассмотренных выше трекеров.

Акселерометр имеет чрезвычайно низкое энергопотребление, в 1000 раз меньшее чем GPS приёмник в активном режиме. С его помощью можно отслеживать наличие движения — когда объект перемещается не равномерно происходят периодические изменения ускорения. Значит мы можем выключить приёмник на периоды времени, пока нет движения.

Благодаря анализу данных об ускорении объекта, можно сделать выводы о характере движения. Отличить прыжки на месте от ходьбы, подъёму по лестнице или движению в автомобиле.



На рисунке сверху изображены показания акселерометра при частоте опроса 15 раз в секунду. Белая, жёлтая и зелёная кривые — показания по трём взаимно перпендикулярным осям, а красная — абсолютное значение результирующего вектора ускорения. Видно что ходьба вызывает его колебания близкие к синусоидальным. По их частоте, амплитуде и форме можно судить о многом.

С помощью GPS мы не можем отслеживать координаты внутри помещений, не можем мы делать это и с помощью акселерометра. Но с его помощью мы способны распознать например подъём и спуск по лестнице, движение на лифте. При использовании гироскопа ещё и повороты. Когда человек находится внутри помещения, логично отключить GPS приёмник, поскольку он бесполезен. Однако, как тогда определить в какой момент он вышел на открытой пространство и пора его включать? Один из вариантов, который можно реализовать с помощью акселерометра — отслеживание длительности пешего движения. Если вы находитесь в помещении, но при этом прошли 15 метров в одном направлении, это повод проверить наличие сигнала на GPS приёмнике — с большой степенью вероятности вы покинули помещение.
Тут мы подходим к следующему понятию — типы зон. Маленький ребёнок достаточно сильно ограничен в своих перемещениях. Количество мест, в которых он обычно находится, а тем более между которыми может перемещаться самостоятельно, невелико. Квартира, двор, соседние детские площадки, ближайший парк, дом бабушки с дедушкой или друзей, детсад или школа… С помощью мобильного приложения мы можем пометить эти зоны и контролировать, находится ли трекер внутри одной из них, а также характер движений, которые он там совершает.

Более того — пути перемещения между этими зонами обычно, если не жёстко заданы, то имеют небольшие вариации — например от школы до дома можно добраться двумя — тремя дорогами. Зоны и их названия задаются пользователем из мобильного приложения. Если ввести режим самообучения, то трекер в автоматическом режиме может отследить наиболее характерные пути между зонами и внести их в список «типичных маршрутов».

В результате, мы получаем самообучающуюся систему, которая может предупредить родителей о том, что ребёнок совершает нехарактерные действия и, в зависимости от выбранного профиля сообщений, послать предупреждающий сигнал с помощью клиентского приложения, установленного на вашем телефоне. К примеру, ваше чадо удалилось от детской площадки в сторону более чем на 10 метров, или вместо того, чтобы пойти после школы домой, направилось в обратном направлении. Данную тему можно развивать долго, но уже ясно, что ваш трекер стал уникальным прибором и дешёвые китайские поделки ему уже не конкуренты.

Благодаря включению GPS только когда необходимо, время работы от одной зарядки, с той же батареей, увеличилось с одних суток до двух недель, вам не нужно всматриваться в Гугл карту и пытаться понять где же находится ваш ребёнок, заглянув в смартфон. Информация предоставляется в самом удобном виде — дома, у бабушки, на детской площадке… А если вдруг посреди пути из школы домой, ребёнок начался перемещаться со скоростью автомобиля, на смартфон немедленно приходит тревожное сообщение.
Осталось ещё немного поработать — убрать ставшие ненужными функции — тревожную кнопку, динамик с микрофоном, что повысит герметичность, уменьшит размеры и немного снизит цену.

В качестве вишенки на торте, можно усилить эмоциональную составляющую — поместить трекер в красивый пластиковый корпус или чехол, сделанный в виде игрушки, например милой собачки. Ребёнку будет гораздо приятнее носить его, вместо прямоугольной коробочки. Кроме того, благодаря этому может добавиться герметичности — даже упав в лужу он не утонет. Если уж совсем творчески подойти, то можно увеличить плату и вместе с ней план земли и, благодаря этому, поднять усиление антенн как GPS приёмника, так и GSM модуля.
Другим хорошим шагом стало бы поместить устройство в корпус от детских часов, но это уже в разы увеличит стоимость и сложность разработки. Специфический корпус и конструктив, заказной чипсет, индикатор, интеграция антенны в ремешок… Всё это очень нетривиальные задачи. К тому же резко снизится время жизни устройства от одной зарядки аккумулятора.

Результат — мы получили явные конкурентные преимущества перед имеющимися на рынке изделиями в созданной нами нише. Вероятность того, что наше устройство найдёт своего потребителя многократно увеличилась, а цена вывода на рынок существенно упала. Мы смогли выбраться из, алого от крови конкурентов, океана в свободный голубой! Прошли огонь и воду, но это только часть пути!



На графике выше добавлена кривая для получившегося у нас устройства. Видно, что красная стратегическая канва серьёзно разошлась с первыми двумя. Мы добавили новый функционал и убрали ненужный, который дублируется нашим клиентским приложением на смартфоне. Добавили эмоциональную составляющую, что очень важно для того, чтобы ребёнок с удовольствием носил с собой вещь и старался её не потерять. По сути, на основе чипа акселерометра и творческого использования его возможностей, создан новый подсегмент рынка. Мы получили первую MVP, пока виртуальную. Пора позаботиться о деталях. Радиодеталях.

Медные трубы

Пришло время подумать о физической реализации. Очень полезно закупить ближайшие аналоги нашего будущего прибора и внимательно проанализировать их устройство, элементную базу и работу. Вполне вероятно, из них можно почерпнуть интересные идеи. Например, в трекере «Пилигрим» антенна GPS модуля была реализована путём печатного монтажа на плате, которая являлась частью корпуса. Впоследствии, это навело меня на мысль установить керамическую антенну перпендикулярно плате, что существенно сэкономило габариты платы и обеспечило приемлемые характеристики приёмо-передающего тракта.

Необходимо принять решение, достаточно ли информации мы имеем, чтобы приступить к проектированию готового прибора или стоит начать с проведения исследований — НИОКР.

На этой стадии создаётся структурная схема устройства и подбираются ключевые компоненты. Под ключевыми я понимаю те, от которых во многом зависит цена и направление разработки. Обычно эти компоненты активные — микроконтроллер, стабилизатор питания, GPS модуль и т. п., но в отдельных случаях в них может включаться и пассивка — например, индуктивность обладающая особыми свойствами для PLC модема, аккумулятор или ультразвуковой излучатель. Выбирается технология изготовления платы — материал, количество слоёв, толщина и т. п. Определяются габариты будущего устройства, материал корпуса. Выбирается корпус, если он заказной, либо делается габаритная трёхмерная модель собственного, при необходимости рисуются эскизы.

Подбор ключевых компонентов — очень важный этап, которому не всегда уделяют должное внимание. К примеру, микроконтроллеры STM в низкой ценовой категории превосходят аналоги ATMEL по соотношения цена/функциональность, зато в более высокопроизводительном сегменте чипы ATMEL ныне MICROCHIP выглядят привлекательнее. Нужная вам аппаратная функция, присутствующая в общем даташите семейства микроконтроллеров, может оказаться недоступна для конкретного чипа, в выбранном вами корпусе. Инерциальный датчик одной фирмы может стоить дешевле, чем другой, но при этом отличаться более низким энергопотреблением, да ещё и иметь дополнительные функции FIFO буфера и предварительной обработки сигнала… Конечно, в следующей итерации вашей платы, можно заменить эти ключевые компоненты, но зачастую, это ведёт к существенному увеличению времени разработки и дополнительным материальным затратам.

Случай НИОКР

В случае проведения предварительного НИОКР о форме корпуса, конечно, беспокоиться рановато, а вместо платы можно использовать набор демобордов, которые впоследствии послужат источниками референсного дизайна и для проверки функциональных модулей ПО.

На основании применённых ключевых компонентов рассчитывается приблизительная себестоимость готового изделия.

Если, как функциональность, так и себестоимость будущего устройства устраивают, можно наконец переходить к следующему шагу — формированию рамочного, для всего проекта, и детального, для первой Минимально Функциональной Модели, ТЗ и плана графика работ на основе диаграммы Ганта, если нет — провести повторную итерацию.

Кстати, за то время, пока идёт подготовка ТЗ, основатель проекта уже сможет провести первые тесты. Например закупив несколько игрушек разной формы из разных материалов и с участием детей подобрать оптимальный размер, форму, тип крепления к одежде…

Но о тонкостях формирования и содержания Технического Задания, уже в следующей статье цикла. Надеюсь, в ней найдётся место также для того, чтобы обсудить оптимальный подбор команды разработчиков, коммуникации с ними и выяснить, что не стоит опасаться удалённой разработки даже в области hardware.

Литература

В заключении хочется привести названия замечательных книжек, идеи которых я широко использую в ходе своих разработок:

«Стартап. Настольная книга основателя»
Авторы: Боб Дорф, Стив Бланк

«Стратегия голубого океана. Как найти или создать рынок, свободный от других игроков»
Авторы: Рене Моборн, В. Чан Ким

Обе доступны в электронном виде. Читать лучше именно в той последовательности, в которой я их привёл. Первая требует вдумчивого чтения, а вторую можно купить и в аудиоверсии.

Будо особенно признателен тем, кто не только дочитал статью до конца, но и нашёл силы поделиться своим мнением в опубликованном ниже опросе