La gestione dell’obsolescenza dei componenti elettronici
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Dalla rivista:
Elettronica Oggi
Il problema (indicato con l’acronimo Dmsms, diminishing manufacturing sources and material shortage) si presenta quando un elemento o un componente elettronico non è più disponibile in quanto non più prodotto dal fornitore o non più reperibile da distributori o Oem.
Il problema
Anche se in linea di principio nessun prodotto elettronico può considerarsi immune da questa problematica, i settori più impattati dal problema dell’obsolescenza sono quelli dove gli apparati hanno normalmente una durata operativa ben più lunga del ciclo di vita tecnologico dei singoli componenti adottati: militare, aeronautico, medico-biomedicale, telecomunicazioni, automazione industriale, automotive, solo per citare i principali.
In questi settori, i sistemi elettronici sono così complessi che richiedono lunghi tempi di progettazione e di cicli di test, per cui possono subire una carenza di componenti e parti di ricambio anche solo dopo qualche anno dalla loro progettazione, a volte prima dell’avvio in produzione. A questo si aggiunge il fatto che spesso questi sistemi hanno costi elevati e possono offrire un ritorno sull’investimento solo se vengono resi operativi per un lungo periodo, anche 20 anni e oltre, durante i quali devono poter essere riparati e mantenuti affidabili.
In tutto questo scenario, anche la nota legge di Moore presenta il suo “lato oscuro”: poiché il numero di transistor su un chip raddoppia ogni 18-20 mesi, un approccio insufficiente nella gestione dell’obsolescenza può creare una indisponibilità di soluzioni al problema della reperibilità dei componenti elettronici usciti dalla produzione che fa lievitare i costi di riprogettazione e aggiornamento necessari a contrastare gli effetti dell’invecchiamento dei sistemi.
Il problema dell’obsolescenza investe un prodotto in tutte le fasi del suo ciclo di vita, e non riguarda un solo elemento, ma comprende hardware, software, attrezzature di test, sistemi di supporto, ed altro ancora.
Il ciclo di vita dei dispositivi elettronici, in accordo con quanto stabilito dalle EIA
Le soluzioni
Le modalità per affrontare il problema dell’obsolescenza sono due: reattiva e proattiva. La modalità reattiva prevede ad esempio il ricorso a fornitori di componenti dismessi, sottostando alle loro condizioni e prezzi, oppure alla riprogettazione del sistema in tutto o in parte, con conseguenti elevati costi e tempi di realizzazione.
La migliore soluzione è gestire in modo proattivo il problema in tutto il ciclo di vita del prodotto. La gestione dell’obsolescenza (Om, obsolescence management) deve essere tenuta in considerazione sia durante la fase di progetto/sviluppo, in modo da minimizzare il problema all’origine, sia durante la fase operativa di esercizio, per tenere sotto controllo la situazione e intervenire rapidamente se necessario.
Un piano di gestione dell’obsolescenza (Omp, obsolescence management plan) deve considerare tutti i componenti utilizzati, non solo quelli appositamente sviluppati ma anche i sottosistemi “prefabbricati” disponibili in commercio (Cots), deve prevedere cicli di riprogettazione estremamente rapidi e deve analizzare la situazione secondo tre fattori di rischio: impatto dell’obsolescenza sul sistema; costo della possibile soluzione; probabilità con cui si verificherà l’obsolescenza.
Una volta analizzati gli impatti e identificate le soluzioni, il piano stabilisce come passi successivi la valutazione delle soluzioni, la loro prioritizzazione e schedulazione nel tempo, e la ricerca del relativo budget per la loro realizzazione ed effettiva implementazione.
È estremamente importante tenere in considerazione le tendenze tecnologiche e normative e i loro possibili impatti sul prodotto finale, e verificare con i fornitori quale sarà il periodo di vita e di supporto dei loro componenti, identificando la disponibilità di eventuali scorte. Molti grossi produttori di semiconduttori rilasciano delle “silicon road map” con una finestra temporale di 12-24 mesi, che elencano i prodotti destinati a uscire dal mercato (Eol, End of life) e i nuovi prodotti in fase di consegna, dove è possibile trovare componenti compatibili che permettono di affrontare l’obsolescenza senza grossi impatti.
Spesso il nuovo componente è migliore del precedente (minori consumi e maggiore velocità, ad esempio) e la gestione dell’obsolescenza permette anche di migliorare le performance del prodotto finale dando valore aggiunto. Se la road map non contiene componenti compatibili, si ha il tempo di richiedere al fornitore alcuni consigli o modifiche per ovviare all’obsolescenza. In altri casi, è possibile ricorrere all’uso di Fpga o altri dispositivi programmabili per rimpiazzare vecchi circuiti con nuove tecnologie miniaturizzate capaci di offrire le stesse funzionalità.
Un’altra tecnica disponibile è l’implementazione della Drl (die redistribution layer), utile per adattare i pad del chip a uno zoccolo non progettato in origine per tale scopo. Alcuni produttori e Oem si sono accordati per costituire delle “banche di chip” (die bank), finalizzate a mettere da parte su richiesta un numero sufficiente di chip originali (in particolare memorie flash e Sram) da destinare alla manutenzione in modo da non dover essere costretti a utilizzare chip di nuova generazione.
Sempre in ottica di proattività, presso l’Università statunitense del Maryland è stata sviluppata una metodologia orientata a determinare il momento migliore per effettuare una riprogettazione e la migliore combinazione di azioni da effettuare. L’implementazione di questa metodologia, detta Moca (Mitigation of Obsolescence Cost Analysis) determina il migliore piano di riprogettazione di un sistema dal punto di vista economico, basandosi su proiezioni future, esigenze di manutenzione e previsioni di obsolescenza.
Sull’argomento “obsolescenza” esiste già diversa letteratura e alcune norme tecniche di riferimento, in grado di fornire una fonte di approfondimento e di supporto alla problematica. Si possono citare ad esempio la norma CEI EN 62402 intitolata “Gestione dell’obsolescenza; guida applicativa”, emanata dal Comitato elettrotecnico italiano, la guida della British Standard Institution BS-PD-6614 “Obsolescence Management-Guide to the Substitution of Components in electronic equipment” e la linea guida applicativa IEC 62198 dell’International Electrotechnical Committee riguardante “Project risk Management”.
Si può quindi affermare che l’obsolescenza è una tematica da non ignorare o sottovalutare, ma che è possibile gestire e risolvere, preferibilmente in modo proattivo, seguendo una metodologia e approcci già definiti. È indispensabile che questa problematica venga inserita e analizzata nel ciclo di vita di ogni progetto di sistema elettronico, in particolare per quelli destinati ad avere una vita operativa medio-lunga.
Silvano Iacobucci
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