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IoTの力を活用している7つの産業
インターネット・オブ・シングス(IoT)は、あらゆる業界を革命的に変革し、多くのセクターの運用風景を変えています。そして、その中心にあるのが電子部品です。高度なセンサーや小型化されたコントローラー、無線通信モジュールなど、革新的な部品が、リアルタイムでデータを収集・分析し、これまでにない洞察を提供し、新たな効率性をもたらす、驚くべき多様なIoTデバイスを可能にしています。 農業において作物の収量を最適化し廃棄を減らすことから、小売業においてパーソナライズされたショッピング体験を提供し在庫管理を改善することまで、IoTは私たちの未来を形作る技術的な巨人です。Forbesによると、2024年末までには 2000億を超えるアクティブなIoTデバイスが存在することになります。この未来へと歩みを進める中で、IoTが魔法をかけている7つの業界を見てみましょう。 1. ヘルスケア ヘルスケアセクターは、IoTの進歩の主要な恩恵を受けています。遠隔患者モニタリング(RPM)やテレメディシン、薬の服用順守、慢性疾患管理から、IoTはヘルスケアの提供を再形成し、患者ケアにおいて重要な役割を果たしています。リアルタイムデータを提供し、タイムリーな介入とより良い患者の成果を可能にしながら、ヘルスケアの専門家や施設への負担を軽減します。 センサー - 温度センサー、 圧力センサー、 動作センサーを含む - は、ヘルスケアのIoTデバイスにおいて重要な部品であり、生命徴候、活動レベル、環境条件のモニタリングに使用されます。 無線通信モジュールは、IoTデバイスがデータを無線でヘルスケアの専門家やシステムに送信することを可能にします。Fitbitsやスマートウォッチなどのウェアラブルヘルスモニターは、心拍数、睡眠周期などのメトリックを追跡し、患者が自身の健康をモニタリングし、そのデータをヘルスケア提供者と共有することを可能にします。 IoTヘルスケア市場の価値は、2023年に約1500億ドルに達すると予測され、2028年までに2890億ドルの市場になるとされています。 2. 小売 小売業界は、顧客体験を向上させ、運営を効率化することを目的としたIoTの実装で賑わっています。これは、IoTがリアルタイムの在庫管理、サプライチェーンの最適化、店内分析、パーソナライズされたマーケティングを容易にし、小売業者に競争の激しい市場での新たな競争優位性を提供するためです。 RFIDタグは、リアルタイムで在庫レベルを追跡し、品切れや過剰在庫のリスクを減らします。また、需要予測とサプライチェーンの最適化にも役立ちます。 ビーコンは、顧客のスマートフォンにカスタマイズされた通知を送信することで、パーソナライズされた店内体験を提供します。顧客追跡システムは
初回のPCB製造ロットでの数量
初めての大規模なPCB製造では、適切な量を使用するか、LRIPコンセプトに従うべきです。初回生産に使用すべきことはこちらです。
原則が健全である理由、しかし戦術は再考が必要である
私たちの「アジャイルを解明する」シリーズの最終回では、ハードウェア開発がアジャイル手法と交差する複雑な風景をナビゲートします。アジャイルの基本原則は確かな基盤を提供しますが、 電子ハードウェアのユニークな課題に適用される場合、戦術の再評価が不可欠になります。探求の旅で、アジャイルの共通の要素と儀式を解き明かし、それらを具体的な製品開発の文脈で変革する方法を探ります。 アジャイルマインドセットを採用し、一貫して育むことから始める ハードウェア開発における日々のソフトウェアアジャイル実践を強力な利点に高めるための戦術的調整に深く潜る前に、アジャイルマインドセットの基本的な原則をまず受け入れることが重要です。良いスタート地点は、 アジャイル宣言の意図を考慮し、ハードウェア開発のニーズに合わせて言語を修正することかもしれません。以下の表は、ハードウェア開発のための一つの潜在的な宣言を提供します。 各マニフェストの意図の簡単な要約は、 「協力して反復的な開発と学習のアプローチを用い、顧客が本当に価値を見出すものを発見し、提供しましょう。」となるでしょう。もちろん、これはほぼすべてのプロジェクトにとって理にかなっており、チームが日々の開発戦術に没頭する中で、これらの基本的な原則を念頭に置くことが重要です。 方向性計画の重要な役割 アジャイルの反復的な性質は、時に初期計画が後回しにされ、とにかく始めることに重点が置かれるような印象を与えることがあります。しかし、物理的および電子製品の設計と開発の複雑なプロセスをナビゲートするためには、ある程度の事前計画が不可欠です。徹底的な事前計画ではなく、反復的な学習と実行を通じてチームを開発の旅に導くロードマップと考えてください。 アジャイルハードウェア開発の初期計画には、明確な目標の設定、マイルストーンの定義、そして熟考されたプロトタイピングと フィードバック戦略を通じたリスク評価の軽減が含まれます。これにより、チームはアジャイルの適応性と成功したハードウェア開発に必要な構造化された計画の間のバランスを取ることができます。 ユーザーストーリーと作業項目の分離 このシリーズの前の記事で議論したように、 アジャイル「専門家」はしばしば、ハードウェアチームにタスクを定義するためにバックログをユーザーストーリーで埋めるよう促します。ハードウェアのユーザーストーリーを考えてみましょう。新しいフォークリフトの開発を計画していると仮定します。次のようなユーザーストーリーを書きます: "ユーザーとして、素材をすぐに取り出せるようにしたいので、在庫の移動にかかる時間を節約できます。" ハードウェア開発者は何をすべきか知っていますか?おそらく知りません。解決すべき問題の側面が多すぎます。実装には、フォークリフトの速度、フォークアタッチメントの精度、インテリジェントな在庫感知、在庫の向き、その他多くの要因が関わるかもしれません。これらのユーザーストーリーは、具体的な機能やタスクではなく、 製品要件や作業項目というよりも、顧客の目標になるべきです。 ユーザーストーリーは、アジャイルなハードウェア設計フローにおいて、顧客のニーズに焦点を当て、顧客が達成しようとしている結果を明確にするための場所があります。しかし、物理製品のユーザーストーリーは直接的に機能、属性、またはタスクに翻訳できないため、それらはタスクバックログを開発するための出発点となり、バックログアイテム自体にはなりません。 実証可能な進捗と成功のためのプロトタイピング戦略 計算されたプロトタイピングは、ハードウェア開発における要であり、その重要性は過大評価できません。アジャイルの伝道師は、迅速なソフトウェアリリースの美徳を説きますが、ハードウェアの領域では、
多くのアジャイル「グル」がハードウェア開発について誤解していること
アジャイル手法は、ソフトウェア開発の世界に根ざしており、技術業界において変革的な力として称賛されています。しかし、ハードウェアおよび電子機器の開発に進出するにつれて、アジャイル原則の見かけ上スムーズな適応は、課題と誤解の迷宮に直面します。この3部構成の探求の第1回目では、 ハードウェアとソフトウェア開発の違いから生じるアジャイルの課題を分析しました。この記事では、アジャイル「専門家」によって広められた神話を検証します。 電子ハードウェア開発におけるアジャイルの複雑さに踏み込む前に、アジャイルのコーチやコンサルタントを非難することが私たちの意図ではないことを明確にすることが重要です。私たちは、彼らの善意と、顧客がアジャイル手法の利点を享受するための熱意を認識し、評価しています。批判が生じることもありますが、それはハードウェアの微妙な違いを十分に理解していないことから来るものであり、批判することが目的ではありませんが、アジャイル原則を効果的に適応させ、ハードウェア開発の特定の要求を満たすことが目的です。私たちの焦点は、このユニークな文脈でその利点を活用するためにアジャイル戦術を調整し、アプローチを変更しつつも原則を保持することです。 神話#1:柔軟で適応し続ける必要があります アジャイルの専門家は、反復的な実行、フィードバックループ、そしてソフトウェアのデジタル領域で栄えている迅速な適応性の長所を正しく賞賛しています。しかし、これらの原則をハードウェアや電子機器の具体的な風景に移行することは、純粋なデジタルスペクトラムにはない複雑さの層を導入します。物理的な解決策は、そのソフトウェアの対応物とは異なり、「完成」する必要があります。部品を注文し、金型を製造し、厳格な製造ニーズを満たすためです。アジャイルの絶え間ない変化への呼びかけは、ゲームの遅い段階でさえ小さな変更が必要な場合、ハードウェアの容赦ない性質と衝突します。 これに対応して、ハードウェア開発にアジャイルを適用するには、パラダイムシフトが必要です。それは絶え間ない変更についてではなく、 プロトタイピングと、時間、予算、リソースの制約内で価値を最大化することを目指す、迅速な学習と実行サイクルに基づく、情報に基づいた戦略的な適応についてです。アジャイルの機敏さと物理製品の最終性の要求との間のダンスは、より良心的なイテレーション計画と、プロジェクト全体を通じてリスク削減への深いコミットメントを必要とします。 神話#2:毎スプリントで動作するプロトタイプを開発する必要があります アジャイルの純粋主義者がよく唱える、2〜3週間ごとに完全に機能するプロトタイプを開発する 「スプリント」はアジャイルであるための普遍的な「必須」項目とされていますが、このアプローチの実用性は、ハードウェアおよび電子機器の開発(および予算)の現実に直面して崩れます。何かを構築し、進捗を示し、この結果を使用して貴重な技術的および商業的フィードバックを得て、次のイテレーションに役立てるという考え方は正しいです。しかし、各ハードウェアプロジェクトは、独自の目標、依存関係、リードタイムの制約、必要なイノベーションの領域、およびリスクを持つ独立したエンティティです。そして、各プロジェクトは、プロトタイピングと学習に対する独自のアプローチを受けるに値します。 アジャイルなハードウェア製品開発を真に受け入れるためには、チームはワンサイズフィットオールの考え方を捨てる必要があります。代わりに、プロジェクトのニーズを慎重に検討し、創造的で学習とプロトタイピングの戦略を導き出すために協力する必要があります。"プロトタイプ"は、予備的なパンフレットから、スティーブ・ジョブズの有名な「ポケットに1000曲を入れる」iPodモックアップのような泡のモックアップ、部分的または完全に機能するプロトタイプまで、あらゆる実証可能な成果物であることを認識することが重要です。 神話#3:バックログにストーリーを追加して、ただ始める アジャイル手法の固有の強みは、従来のウォーターフォールアプローチよりもプロジェクトをはるかに迅速に開始できる能力にあります。実際、アジャイルハードウェア電子プロジェクトにおいては、概念の特定から開発の開始までの期間が大幅に短縮されていることがわかっています。この期間は、従来の段階的アプローチの下では多くの場合、数ヶ月または数年に及ぶことがありましたが、アジャイル方法では数週間または数日にまで短縮されています。もちろん、この劇的な結果の一部は、私たちが「開発の開始」と定義する方法にあります。 ソフトウェアにとって、これは簡単です。アジャイルの専門家は、ソフトウェア機能を定義するためのユーザーストーリーの作成、それらをバックログに優先順位付けし、スプリントを開始することを推奨しています。しかし、ハードウェアでは、少なくともプロジェクトを正しい方向に導くために、アーキテクチャ、重要な望ましい属性、制約、およびその他の要因の理解を伴う最低限の事前計画が必要です。この事前の努力は、「動作するソフトウェアが進捗の主要な尺度である」と「開発の遅い段階でさえ、変更される 要件を歓迎する」というアジャイルの原則と明らかに衝突するように見えるかもしれません。 和解は、製品開発の前段階に一般的に理解されているアジャイルの戦術を適応させることによってバランスを見つけることにあります。ハードウェアのアジャイルプロジェクト管理は、プロジェクトの戦略的意図に沿って迅速に開始し、従来のアプローチよりもはるかに多くの未知数を受け入れることを可能にします。その後、チームはアジャイルの反復学習を使用して最適な解決策を定義し、スケジュールとリソースの制約内で製品価値を高める戦略的変更に対して開かれた心を持って協力することができます。 神話#4:すべての作業項目をユーザーストーリーとして定義する 多くのアジャイルの専門家が唱える重要な指示の一つは、すべての開発作業をユーザーストーリーとして定義すべきだということです。このアドバイスは、システムコンポーネント、インターフェース、他のエンジニアなども「ユーザー」として扱うべきだと続けています。このアドバイスにより、ほとんどの電子機器およびハードウェア開発者は頭を悩ませ、遵守に苦労しています。 ソフトウェアチームがアジャイルの実践をすんなりと採用している主な理由の一つは、顧客のニーズを伝統的な要件文書や詳細なユースケースで文書化することが非常に無駄であり、チームにほとんど価値を加えなかったからです。なぜユーザーが何をしようとしているのかを宣言し、その機能を文書化するためにユーザーストーリーを書き、それを開発タスクとして扱わないのでしょうか?これは自己文書化するだけでなく、これらのストーリーが一貫して優先され、顧客との検証が行われれば、変化に対応し価値を最適化するための完璧なクローズドループシステムを持つことになります。素晴らしいですね! ハードウェア開発のためにユーザーストーリーを直接作業項目として書き、それらを価値ある顧客の成果に追跡するこの試みは、多くのハードウェアチームにとってアジャイルの限界点であることがよくあります。ハードウェアを定義することは、ソフトウェアを定義することとは異なります。従来の製品要件文書(PRD)や機能仕様は、ハードウェア開発者にとって安心感を提供するだけでなく、彼らの作業を分解して提供するために必要な詳細を提供します。開発者に「処理ユニットとして、クリーンな入力を保証するために電圧調整が必要です...」のようなユーザーストーリーを書かせることは、ユーザーストーリーを通じて顧客価値を捉える目的を無効にし、ソフトウェア開発者がアジャイル原則で取り除こうとした非価値の無駄を追加します。
Altium Designer Projects
設計フェーズ - リッドアセンブリ電子部品 パート2
オープンソースラップトッププロジェクトシリーズへようこそ!これまでに、蓋組み立て電子部品の機能とコンポーネント選択について議論し、回路図のキャプチャについて詳しく見てきました。そして、PCBレイアウト設計のためのプロジェクトの準備が整いました。 このアップデートでは、ウェブカメラボードのPCB設計に取り組みますが、いくつかの予想される課題があります。例えば、ボードの全体的な小さなフォームファクターを扱うことや、顕微鏡で見るようなウェブカメライメージセンサーをブレイクアウトすることです。 イメージセンサーパッケージ ウェブカメライメージセンサーとマッチングフットプリントをより詳しく見てみましょう。イメージセンサーOV2740は、いくつかのパッケージで利用可能です。イメージセンサーは、通常、PCBに直接接着またははんだ付けされる裸のダイとして販売されます。その後、センサーは必要なすべての信号をブレイクアウトするために、薄い金のボンディングワイヤーを使用してボードに接合されます。 PCBに接合されたOV2740ダイ 完全にパッケージされたセンサーではなく、裸のダイを使用する理由はいくつかあります。最も顕著な3つの理由は、コスト、フォームファクター、および光学特性です。まず、コストを考えてみましょう:イメージセンサーを光学性能に影響を与えずにパッケージングすることは、高価なプロセスです。パッケージなしでセンサーダイを直接PCBに接合することで、パッケージングコストを節約できますが、組み立て/製造コストは高くなります。PCB上の光学コンポーネントを接合するには、通常、クリーンルーム設定および接合可能なPCB表面仕上げが必要です。これらのオプションは製造コストを押し上げるため、直接ダイアタッチは通常、大量生産または高度に特殊化された製品にのみ実行可能です。 直接ダイアタッチ方法を選択するもう一つの良い理由は、特にラップトップやスマートフォンのような密集したカメラソリューションで、全体的なソリューションの高さを減らすことです。Z軸でのわずかなミリメートル単位の差が重要です。イメージセンサーのアクティブダイがボード表面から0.5mm上にある場合、その余分な高さはレンズアセンブリによって補償されなければなりません。これは、しばしばイメージセンサーとレンズのスタック全体の厚みを増加させる結果となります。 さらに、レンズアセンブリの取り付けが容易であることは、裸のセンサーダイを利用するもう一つの説得力のある理由となります。歪みのない画像を得るためには、センサーダイがレンズアセンブリの軸に対して完全に垂直でなければなりません。レンズアセンブリは、PCB表面に機械的に参照され、その表面は画像センサーダイと完全に平行でなければなりません。例えば、画像センサーがBGAコンポーネントとしてパッケージされている場合、それが基板表面に対して完全に平行であることを保証することは困難です。この効果はレンズアセンブリによって補償される必要がありますが、直接ダイアタッチアプローチでは通常存在しません。 私たちのノートパソコンの設計では、製造コストの増加のため、センサーダイを直接PCB表面に取り付けることは選択肢ではありません。したがって、私たちはOV2740を細ピッチBGAコンポーネントとして使用します。 BGAパッケージのOV2740イメージセンサー イメージセンサーのフットプリント センサーパッケージは通常のBGAパッケージではなく、マルチピッチグリッドアレイです。私たちの場合、これはX軸とY軸ではんだボールのピッチが異なることを意味します: イメージセンサーのBGAフットプリント スクリーンショットは、BGAフットプリントがX軸で0.53mmのピッチを、Y軸で0.48mmのピッチを使用していることを示しています。これは、基板の設計と製造技術の選択にいくつかの意味合いを持ちます。ほとんどのPCBプロバイダーは、標準プロセスで0.1mmのトレース幅と間隔を製造できます。高い技術クラスに追加費用を支払うことなく標準の設計ルールを選択したい場合、センサーピンをY軸でのみブレイクアウトすることができます: BGAコンポーネントのブレイクアウト X軸のピンピッチがわずかに大きいため、2つのパッドの間に0.1mmのトレースを便利に配置することができます。X軸の第2行もブレイクアウトしたい場合は、ほとんどのメーカーが標準の設計ルールで対応できない0.09mmのトレース間隔を選択する必要があります。 イメージセンサーには5行あり、最も外側の2行のピンを問題なくブレイクアウトできます。中央に1行残っており、その行は上層からは到達できません。パッド間に0.4mmのパッドと0.2mmのドリルを持つVIAを配置することは、VIAからパッドまでの間隔が十分でないため、オプションではありません。これは、ほとんどの標準的なPCB設計ルールの限界です: VIAを備えたBGAフットプリント この時点で、PCB製造プロセスに追加のステップを使用できます。それは、VIAのプラグとキャップをすることです。キャップ付きVIAを使用することで、PCB組み立て中に信頼性の問題を引き起こすことなく、パッド内に直接VIAを配置できます。 この方法で、イメージセンサーのエスケープルーティングは次のようになります:
ハードウェア開発がただ…異なる5つの方法
電子ハードウェア開発におけるアジャイル手法の実装に伴う独自の課題と戦略を探求します。アジャイルフレームワーク内でのハードウェアとソフトウェア開発の主な違いを理解します。
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