モジュラー型の製品開発と聞くと、どのような製品が真っ先に思い浮かびますでしょうか? おそらく自動車か機械の類でしょう。 モジュール性を初心者に説明するための最初の例として、レゴがよく挙げられます。レゴは世界中でよく知られており、ほとんどの人は各パーツがもつ標準化されたインターフェースの大きな利点を理解しているからです。
MFD（モジュラー・ファンクション・デプロイメント）手法は、モジュール、インターフェース、モジュール戦略を定義することで、電子機器製品に適用することができます。このブログでは、電子機器製品生産にモジュラー化を導入する利点について説明します。
一般的に、私たちが日常的に使用する製品には、ますます多くの電子機器が搭載される傾向にあります。この技術分野の開発ペースは速く、市場投入までの時間を短縮することが企業に求められています。製品が複雑化すればするほど、検証やテストはより高度になる必要があります。さまざまな顧客要求と相まって、これはR&D部門だけでなく、運用部門にとっても課題となります。
すべてのモジュールが物理的に分離されていない場合でも、電子機器のサプライ チェーンはモジュラー化から大きな利益を得ることができます。 複雑さの軽減、コンポーネントの再利用、モジュール戦略の実装は、サプライ チェーン戦略に有益です。 電子機器においても、他のテクノロジーと同様に、製品の複雑さがプロセスの複雑さの増大につながることは基本的に事実です。 ただし、いくつかの重要な基本メカニズムを理解することで、プロセスの複雑さを軽減できます。
電子機器製品生産におけるモジュラー化の4つの利点
多くの組織では、電子機器の直接コストに過度の焦点を当てる一方で、設備や手戻りにかかる間接的な生産コストには十分な注意を払っていません。これらのコストは、生産からの要件を考慮し、製品ごとのアプローチではなくプラットフォーム・アプローチを適用することによって、大幅に削減することができます。
電子機器製品生産における典型的な間接費
組立設備費
一見すると、表面実装技術 (SMT) は複雑な処理に長けているように見えます。 コンポーネントを追加するには、プログラムに小さな変更を加え、追加のコンポーネントフィーダを追加します。 しかし、これが複数回発生すると、フィーダやその他のハードウェアが急速に増加する可能性があります。 ボリュームによっては、アセンブリプログラムの小さな変更が、バッチの実際のアセンブリ時間に比べて重要になる場合があります。 セットアップも変更する必要がある場合、準備と組み立て時間に見合う大量生産が必要になります。
モジュラー化プログラムの一般的な成果は、部品数の 40 ～ 60% の削減です。
試験装置のコスト
電子機器製品生産におけるもうひとつの課題は、複雑なテストです。製品や製品システムがますます複雑になるにつれ、そのテストも複雑になっています。以前の記事で、正しく定義され管理された、電子機器とPCBモジュラー化におけるインターフェースの重要性についてお読みいただけます。この重要性は、製品のインターフェースや生産・試験装置のインターフェースにも当てはまります。各製品開発プロジェクトが自由にテストインターフェースを定義すると、1つの製品につき1つのテストフィクスチャーが必要になってしまいます。各PCBAの微妙に異なる場所にコネクタを配置する必要があるからではなく、異なるチームが異なる時期に設計を行ったからです。
試験の重要性が増すにつれ、試験装置の価値は設備投資の大部分に相当することが予想されます。
多品種少量生産で、製品のライフサイクルが短～中期程度であれば、製品が寿命に達した時点で試験装置も廃棄されることが予想されます。試験装置がまだ機能していたとしても、次世代の製品に再利用することはできません。
スペアパーツを長期にわたって供給している企業では、いつか必要になるかもしれないレガシーなテスト機器をすべて保管することにさえ問題が生じかねません。貴重な床面積をめったに使用されない機器に費やすことは、通常、ビジネスにとって効率的でも安全でもありません。
生産設備費
試験装置に使用される同様の推論は、生産設備にも適用できます。 生産ラインの数は、多くの場合、明確に定義されたインターフェースと、製品開発に対する機能横断的で総合的なアプローチにより削減できます。 この最適化により、今日ほとんどの組織が優先している自動化とデジタル化の取り組みが大幅に改善されます。モジュラー化により、明確に定義されたインターフェースと汎用的な生産セットアップが可能になり、工場での生産の柔軟性が大幅に向上することは言うまでもありません。 さらに、これらの改善を生産拠点全体に導入できる可能性もあります。
歩留まり向上による手戻りの削減
新しく設計された複雑な電子機器製品を生産に導入されると、歩留まりが低くなることが多く、修正に熟練したリソースと時間が必要になります。頻繁に新製品が導入されると、繰り返される再試験の要求に応えるために、追加のテスト機器への投資が必要になることさえあります。
設計の共通化と再利用が進むと、開発はインターフェース内で分離されます。企業は、新製品をリリースする際にも、製品の各部にわたってすでに安定した設計と、デバッグ済の機器から利益を得ることができます。その結果、新製品投入に伴う歩留まりの低下を抑えることができます。このアプローチはよく知られていますが、多くの企業では、モジュラープラットフォームを長期にわたってうまく維持するには、まだ道半ばです。モジュラー化の導入は、製品開発プロジェクトだけではなく、組織全体にとっての変革の旅なのです。
安定したモジュラープラットフォームによる歩留まり低下低減。プラットフォームが長寿命であればあるほど、そのメリットは蓄積される。
生産に適したPCBと電子機器のモジュラー化を実現する方法
「レゴの箱」以上に、モジュラー化には電子機器製品を含む多くの応用があります。電子機器製品では、製品開発およびエンジニアリング全体にメリットをもたらす論理的モジュールから、バリューチェーン全体にメリットをもたらす物理的モジュールまで、モジュラー化のさまざまなレイヤーを特定することができます。長期にわたって安定したモジュール式電子機器プラットフォームを実現するには、機能、定義されたインターフェース、企業戦略に基づいてモジュールを定義する必要があります。
部門横断的なアプローチが非常に重要です。 生産に適したモジュラープラットフォームを設計するには、バリューチェーン全体の複雑さの要因を理解することが重要です。
まとめ
前途のように、モジュラー化された電子機器は生産に大きな利点をもたらします。すべてのモジュールが物理的な物体として生産されることはないとしても、論理的なモジュール、設計、コンポーネントを再利用し、定義されたインターフェースを維持することは、生産にとって大きなメリットとなります。
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