Cómo crear la mejor BOM para su PCB

La lista de materiales (BOM - Bill of Materials) es de vital importancia en la fase de diseño y producción de todo dispositivo electrónico, comenzando por la placa de circuito impreso (PCB). En ausencia de una BOM detallada y minuciosamente compilada, el proyecto puede requerir diversas revisiones innecesarias, con posibles problemas y retrasos durante la producción. Aunque la BOM puede no parecer el aspecto más importante en el desarrollo de la PCB, ciertamente es uno de los más críticos.

¿Qué es una BOM?

BOM son las siglas del término inglés «bill of materials» (lista de materiales) que no es nada más que un listado completo de materias primas, componentes electrónicos, montados y semimontados, pequeñas piezas y todo lo necesario para la fabricación de la PCB. Una BOM debe ser necesariamente muy precisa, detallada y no dejar cabida a posibles malentendidos, ya que contiene la información utilizada para la fabricación de la placa de circuito impreso: esencialmente contiene los requisitos que el cliente presenta al fabricante.

La BOM es de primera necesidad en el diseño de la PCB: los miembros del equipo de producción pueden configurar y programar máquinas para la fabricación de la PCB, mientras que los agentes de compras saben qué materiales y componentes necesitan pedir y en qué cantidades. Existen muchos formatos distintos de BOM, de compilación manual por parte de los diseñadores o de creación automática mediante herramientas de software especializadas, normalmente integradas en la infraestructura corporativa de TI (ERP, SAP u otro software de gestión similar). Aunque compilar una BOM lleva tiempo, permite hacer más eficiente el proceso de fabricación, evitando costosos errores especialmente en los proyectos más complejos. La Figura 1 muestra un ejemplo de BOM para PCB, cuyo contenido se describirá en detalle en los párrafos siguientes.

Figura 1: Ejemplo de BOM.

Como muestra la Figura 1, una BOM es básicamente una tabla y, por tanto, una herramienta para compilar hojas de cálculo puede ser suficiente para proyectos que no sean especialmente complejos. Sin embargo, según aumenta el tamaño y la complejidad del proyecto, es recomendable utilizar herramientas específicamente diseñadas para este fin.

Antes de preparar una BOM, el diseño de la PCB ya debe haberse completado, en concreto los archivos Gerber que representan la información necesaria para este proceso deben estar disponibles. Por lo general, se llega a la versión final tras una serie de iteraciones que reflejan diversas mejoras, correcciones o modificaciones de los requisitos introducidas en el diseño original. Debido a que múltiples usuarios pueden estar autorizados a realizar cambios en la BOM, se requiere un sistema de trazabilidad de versiones que permita tener un control total sobre cada cambio y quién lo realizó. También debe tenerse en cuenta que, en muchas organizaciones, la BOM se utiliza por miembros de diferentes departamentos, tales como el de diseño electrónico, el mecánico, el de adquisiciones y el de fabricación.

Cómo cumplimentar una BOM

Con independencia de la herramienta concreta empleada, la creación de una BOM se divide en las siguientes fases comunes:

• creación de la versión inicial del documento, indicando en la parte superior el nombre del proyecto y cualquier otra información útil que permita su inmediata identificación;
• organización del documento, que define los usuarios que pueden tener acceso al mismo y sus derechos de acceso (lectura, redacción, creación, cancelación, etc.). También es necesario activar el sistema de control de cambios y establecer el repositorio físico (con funcionalidad de copia de seguridad) que alojará el archivo;
• definición de las columnas: en cada una de las columnas de la hoja de cálculo debe figurar en la parte superior el nombre que identifica la categoría, por ejemplo: nombre de la pieza, cantidad, fabricante, código, descripción, etc. (Véase la Figura 1);
• cumplimentación de las filas: para cada elemento perteneciente a la BOM, debe añadirse una fila y cumplimentarse adecuadamente. Dado que esta información es crucial para el éxito del proyecto, la información introducida debe ser precisa y acorde a los archivos Gerber de la PCB;
• mantener la BOM actualizada: una vez creado, el archivo debe mantenerse actualizado, con la trazabilidad de cada revisión realizada.

Qué información debe contener una BOM

Aunque la información contenida en la BOM puede diferir de un proyecto a otro, existe cierta información básica que debe estar siempre presente y asociada con cada columna de la tabla. La siguiente es una posible lista:

• número de pieza (del fabricante) – es el código, también conocido como NPF o por sus siglas en inglés MPN (Manufacturer Part Number), proporcionado por el fabricante para identificar cada pieza individual. Debido a que el número de pieza es un código único de uso internacional, no existe riesgo de confusión o malentendido entre quienes compilan la lista y quienes la utilizan;
• nombre del fabricante: en este campo se detalla la pieza individual y se permite a quienes utilizan la BOM acceder directamente al catálogo del fabricante o distribuidor, identificando la pieza de inmediato y correctamente. Para quienes compilan la BOM, esta información es muy crítica: es necesario verificar, de antemano, que cada pieza esté disponible en la cantidad requerida, asegurándose de que se pueda encontrar a un coste y en un plazo compatible con el presupuesto del proyecto. De lo contrario, debe buscarse un reemplazo, operación que implica tiempo y costes adicionales;
• descripción: proporciona información adicional sobre la pieza, como el color, el peso, el tamaño, las unidades de medida y las características eléctricas (tensión, corriente, potencia, etc.), útil para detallar mejor y de manera única el artículo individual;
• cantidad: especifica, para cada pieza, el número de unidades requeridas por el diseño de la PCB. Debe tenerse en cuenta que, en caso de producciones a gran escala (que superen unos pocos miles de unidades), generalmente pueden obtenerse descuentos del fabricante;
• referencia: cada pieza de la PCB debe tener una referencia única (normalmente coincidente con la serigrafía de la PCB) que permite identificar dónde se colocará la pieza en el circuito impreso (por ejemplo, R₁, R₂, R₃, etc. para los resistores). La referencia, que suele estar compuesta de una letra seguida de un número correlativo ascendente, coincide también con la información de los esquemas;
• tipo de montaje: en relación con muchos componentes electrónicos debe efectuarse una distinción entre el montaje en superficie (SMD) o a través de un orificio (PTH);
• tipo de paquete: cuando proceda, el paquete concreto utilizado por la pieza debe especificarse (p. ej., QFN16 o 20-SSOP);
• número de capa: con la proliferación de placas multicapa, resulta importante especificar a qué capa pertenece la pieza;
• pieza alternativa: si una pieza puede reemplazarse fácilmente sin afectar al diseño de la PCB, es posible indicar una pieza alternativa a utilizar si la original ya no está disponible;
• nivel en la BOM: a menudo, la lista de materiales se organiza en varios niveles, cada uno de los cuales identifica un conjunto o subconjunto específico. La indicación del nivel permite navegar fácilmente por los diversos niveles de la BOM. Una BOM multinivel se denomina también jerárquica, mientras que la BOM de un solo nivel se denomina plana. Un smartphone, por ejemplo, consta de un sistema en un chip (SoC), pantalla, memoria, sensores, cámara, interfaz inalámbrica, conectores, tornillos y piezas pequeñas, entre otros. Cada uno de estos subcomponentes podría tener una BOM específica. La BOM de la cámara puede expandirse aún más en sus componentes, tales como lentes, procesador, firmware, soporte de la cámara, etc. La Figura 2 muestra una BOM jerárquica;
• fase: este campo indica en qué fase del ciclo de vida del proyecto se utiliza una pieza concreta, por ejemplo: “en producción”, “durante el desarrollo”, “no lanzada”, “pendiente de aprobar”, etc. Esta información es especialmente útil para proyectos (NPI) muy innovadores, ya que permite rastrear fácilmente los avances materializados y crear un calendario realista del proyecto.

Figura 2: Ejemplo de BOM jerárquica.

Errores comunes y cómo evitarlos

Si una BOM no cumple los estándares de calidad requeridos, pueden producirse problemas durante la producción, tales como piezas que no coinciden, costes más elevados que los planificados o retrasos en el lanzamiento del producto. Uno de los errores más comunes es la posibilidad de que algunos componentes no se hayan introducido en la BOM o se hayan colocado en el lugar incorrecto. En ocasiones, si falta un componente, simplemente puede añadirse durante la revisión: esto no solo retrasará la entrega, sino que comportará también un coste adicional. Si una BOM no especifica al fabricante qué pieza debe colocarse en la placa, algunos componentes pueden intercambiarse. Si este problema se detecta de inmediato, el fabricante puede modificar el lote de producción o ejecutar uno nuevo. De otra forma, el problema solo se detectará al probar el prototipo del primer lote de producción. Los principales tipos de errores pueden clasificarse como sigue:

• error de inventario: si el número de unidades de cada pieza no está especificado correctamente, se producirán inevitables retrasos en el proyecto, generando unos costes superiores. Las mismas consecuencias se producen en caso de que falten componentes;
• errores en la evaluación del producto: las piezas especificadas en la BOM deben cumplir los requisitos presupuestarios impuestos para la producción; de lo contrario, el proyecto puede ser abandonado por considerarse no rentable;
• uso de piezas no estándar: muchos dispositivos electrónicos, como es el caso de los dispositivos electromédicos y los consumibles, deben cumplir estrictas restricciones de seguridad. Cualquier componente que no cumpla con los estándares requeridos (por ejemplo, una batería de iones de litio de calidad inadecuada) puede acarrear consecuencias graves para el usuario y dañar la reputación de la marca;
• BOM no actualizada o sin trazabilidad: siempre hay que asegurarse, antes de iniciar la producción, que toda la información contenida en la BOM sea correcta y que la versión enviada al fabricante sea la más reciente. Incluso el más pequeño error puede tener efectos desastrosos durante la fabricación de la PCB.