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機構設計者とPCB設計者

PCB開発と機構設計者の関係

PCB開発における機構設計者は、基板と筐体を適切に組み合わせ、製品として成立させるための重要な役割を担います。

機構設計者は、PCBを収納する筐体の設計(基板主導設計)や、既存の筐体に合わせた基板サイズ・形状の決定(機構主導設計)を行います。また、機械図面の作成、試作・評価用レイアウトの設計、コネクタやケーブル、ワイヤハーネスの設計なども担当します。

設計にあたっては、電気設計チームと連携しながら、製品の機能性、信頼性、製造性を確保することが求められます。そのため、機械設計の知識に加え、3D CADやモデリングツールの活用スキル、材料や製造プロセスへの理解も重要です。

機構設計者は、電子設計と機械設計の橋渡し役として、製品開発を円滑に進めるために欠かせない存在です。

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製造性を考慮した設計は部品選定から始まる 表紙 製造性を考慮した設計は、部品選定から始まります 1 min Blog 機構設計者(メカエンジニア) 技術マネージャー 機構設計者(メカエンジニア) 機構設計者(メカエンジニア) 技術マネージャー 技術マネージャー 試作ビルドの2週間前、あるチームは、数か月前に定格電流を理由に選定した基板対電線コネクタが「新規設計非推奨」(NRND)に変更されていたことを知ります。その部品を扱っている唯一のディストリビュータの在庫は、必要数量を下回っており、メーカーの補充納期は40週間との回答でした。最も近い代替品は同じケーブルと嵌合できますが、フットプリントが異なり、高さも約1mm高くなります。 そこで電気設計者はコネクタ周辺を再配線することになります。しかし高くなったハウジングが筐体内のボスと干渉し、機械設計者はそのボスを移動して金型見積もりを取り直さなければならず、結果として試作ビルドのスケジュールは数週間遅延します。 この一連の手戻りは、すべて最初のコネクタ選定にさかのぼります。その部品は単一メーカー製で、選定当時から在庫は薄かったにもかかわらず、電気的仕様だけを基準に採用されました。そしてNRND通知が出るまで、誰も再確認しなかったのです。Design for manufacturability(DFM)は、こうした初期判断に生産要件を織り込み、リリースまで継続して見直せるようにする考え方であり、ほとんどの電子製品では、その判断を機械設計と電気設計が共同で行うことを意味します。 重要なポイント 初期の部品選定、アーキテクチャ、製造方法の選択は、製品コストの主要因を決定づけます。したがって、それらの判断を行う際には生産要件も考慮する必要があります。 部品を最初に選定する際に、ライフサイクル状況、パッケージ、ディストリビュータ在庫を確認し、そのうえで認定済み代替品、または対策計画をBOMに記録しておきましょう。 推奨部品リストによって固有部品を減らし、スタックアップを決める前に、製造業者の対応可能なスタックアップ構成とインピーダンス許容差を入手しておきましょう。 コネクタ選定や部品高さのような共有判断事項は、早い段階で機械設計者と電気設計者が一緒に決めるべきです。 製造コストはどこで決まるのか コスト見積もりに関する研究で昔からよく言われている経験則では、製品コストの約70%は設計初期段階で決まるとされています。『Design for Manufacturability』の著者であるDavid M. Andersonも、予算の観点から同じ傾向を説明しています。すなわち、設計が完了する時点では製品予算のうち実際に使われたのは約8%にすぎない一方で、その時点ですでに約80%のコストが実質的に確定している、というものです。どちらも概算ですが、示している内容は同じです。つまり、コストは早い段階で固定化されるのです。 各プロジェクト段階は、それ以前の判断の積み重ねの上に成り立っています。そのため、問題の発見が遅れるほど、一般に修正コストは高くなります。大規模なハードウェアおよびソフトウェアシステムにおけるエラー修正コストの増大を定量化した NASAの研究では、要求定義段階で1単位のコストで修正できる要求エラーが、設計段階では3~8単位、製造段階では7~16単位、統合・試験段階では21~78単位のコストになることが示されました。 こうして固定化されるコストの多くは、日常的な設計判断のほんの一部から生じます。以下の4つの実践は、機械設計者と電気設計者が最も直接的に制御できる項目に対応するものです。 レイアウト開始前にコストを下げる4つのDFM実践 記事を読む