デバイスやシステムが高速化、コンパクト化、高性能化するにつれて、信頼性の高いパフォーマンスを確保することが重要になります。その結果、エンジニアやシステム アーキテクトは、製品の信頼性を実現するために、コスト パラメータ、ビジネス仕様、市場の期待の間で交渉することになります。
製品の信頼性はもはや特別なものではなく、業界全体で必要不可欠なものであり、ブランドの評判に直接結びついています。このため、信頼性の欠陥が認識されると、ブランドのイメージ、製品の成功、テクノロジーの採用に大きな影響を与える可能性があります。これらの影響にもかかわらず、最近の Molexの信頼性とハードウェア設計に関する調査 では、今日のエンジニアとシステム アーキテクトのうち、複雑な設計のトレードオフを行う際に信頼性を最優先事項と考える人はごくわずかであることがわかりました。
2023年10月に実施されたこの調査には、信頼性の高い製品ソリューションの構築に関する見解を共有した、世界中の756人の有資格システム アーキテクト、エンジニア、エンジニアリング マネージャーからの意見が反映されています。代表される業界には、自動車/運輸、家電、データセンター、防衛/航空宇宙、ヘルスケア、工業、通信などが含まれます。信頼性の妥協を回避しながら設計要件を満たすのに役立つ回答者の洞察と関連アプローチについて詳しく説明します。
調査データは、製品コストと製造可能性はしばしば絡み合っているという事実を裏付けており、調査回答者の50% がコストを、46% が製造可能性を製品の信頼性よりも優先される可能性が高い設計上のトレードオフとして挙げています。しかし、これらのトレードオフは本当に必要なのでしょうか?
主に運輸業界が推進する予測エンジニアリング（予測モデリングと呼ばれることもある）とデジタルツインの作成における技術的進歩が、状況を変えようとしているようです。これらの高度なテクノロジーは、実物大のプロトタイプが作成される前に、実際のシナリオで予想される製品のパフォーマンスを積極的に評価します。この早期の認識により、エンジニアはコスト、製造可能性、信頼性の間で効果的なバランスをとることができます。このような早期の洞察は、次の2つの重要な領域で特に有利になります。
材料の選択: 設計で使用する材料は、製品のコスト、製造方法、組み立て、長期的な信頼性に大きな影響を与える可能性があります。予測エンジニアリングは、材料がどのように機能するかを示し、日常的な使用やより厳しい環境条件に耐える能力を測定するのに役立ちます。
コンポーネントの選択: 予測モデリングは、主要なパフォーマンス基準を満たすために既製のコンポーネントまたはカスタム コンポーネントが必要かどうかを設計エンジニアが判断するのに役立ちます。この重要な選択は、製品ライフサイクル全体にわたる全体的なコストと信頼性に影響を与える可能性があります。
予測エンジニアリングとデジタルツインの今後はどうなるのでしょうか?これらのテクノロジーと拡張現実 (AR) および仮想現実 (VR) デバイスとの統合はすでに始まっています。この統合により、エンジニアは仮想ユースケース環境と直接やり取りできるようになり、コストと製造可能性に関する重要な情報を早い段階で得ることができます。これらの統合テクノロジが普及するにつれて、エンジニアは実際の製品が製造される前に、システム、サブシステム、コンポーネントの信頼性特性を視覚化できるようになります。
信頼性に関しては、調査回答者の25% が電力消費を最優先事項として挙げているのは、おそらく驚くことではありません。より高速で機能豊富なシステムやデバイスをユーザーが求めるにつれて、電力消費は増加しています。このダイナミクスにより、信頼性との興味深い双方向の関係が生まれました。これは、特に熱管理に関して、製品設計の観点から課題をもたらします。しかし逆に、こうした高い使用パターンに対応すると、電力網自体の信頼性にも負担がかかります。
エンジニアは、信頼性を危険にさらすことなく、今日の増大する電力需要に対応する設計をどのように行うことができるでしょうか?
信頼性を確保するために、高品質のコネクタを選択することは常に重要ですが、接続が不安定になるとシステムに損害を与えたり周囲に影響を与えたりする可能性がある高電力アプリケーションでは、さらに重要になります。たとえば、電気自動車のバッテリー充電が不十分だと、寿命が短くなり、走行距離が短くなり、さらには危険な熱暴走を引き起こす可能性があります。同様のリスクは家庭用エネルギー貯蔵システムにも当てはまる可能性があり、電力伝送が不十分だと、最も必要なときにバッテリー バックアップ システムが機能しなくなる可能性があります。
熱管理の面では、高電力アプリケーションに高品質のコネクタを選択すると、有害な熱の発生を防ぐこともできます。もちろん、電流容量は高出力アプリケーションにおいて依然として重要な要件です。しかし、エンジニアは、熱の発生を最小限に抑えるために、大きな接触面や低い接触抵抗などの特殊な設計特性も探す必要があります。
たとえば、MolexのCOEURソケット テクノロジーは、嵌合インターフェースでの接触抵抗を低く抑え、発熱を最小限に抑えながら高い電流容量を実現します。この革新的な技術を採用した製品の例としては、 Sentrality ピンおよびソケット相互接続システム、 PowerWize 高電圧、高電流のワイヤ対基板/ワイヤ対バスバーコネクタ、 SW1 ワイヤ対基板/ワイヤ対バスバー相互接続などがあります。Molexは、信頼性を最適化するために設計された広範な高出力ポートフォリオを提供しています。
あらゆる業界でモノのインターネット (IoT) デバイスや高度なシステムが普及するにつれ、電子機器はさまざまな環境条件や使用事例にさらされる可能性があります。調査回答者もこれを認めており、回答者の23% が、環境や使用条件に耐える製品の能力を主要な設計基準の1つと考えています。
予測エンジニアリングを超えて、信頼性の他の側面を損なうことなく、現実世界の耐久性にどのように対処できるでしょうか?
過酷な環境に関しては、輸送用途が通常リストのトップになります。車両内で使用されるコネクタは、水、ほこり、頻繁な振動、極度の熱などに耐える必要があります。さらに、スペースが限られている場合に信頼性の高いパフォーマンスを優先するように設計されることがよくあります。このため、車両はコンポーネントの信頼性を実際にテストする究極の手段とみなされることが多いのです。産業用ロボット、農業機械、屋外照明などのアプリケーションはすべて、輸送部門で使用される耐久性の高い、路上テスト済みのコネクタの恩恵を受けることができます。
これを念頭に置いて、厳しい条件や実際の使用に適した信頼性の高いコンポーネントを選択する際に設計エンジニアが追求すべき重要な特性をいくつか示します。
- IP67、IP68、IP69kなどの高い侵入保護等級（IP）を備えた頑丈なハウジングにより、液体やゴミの侵入を防ぎます。
- コネクタ位置保証（CPA）、端子位置保証（TPA）、プライマリロック強化（PLR）、独立セカンダリロック（ISL）、慣性ロックなどのロックおよび位置合わせ機構により、偶発的な切断を最小限に抑えます。
- 凍結や高温状態から保護するための広い動作温度範囲
Molexの製品例には、過酷な環境やスペースが限られた用途向けに設計されたコンパクトなワイヤ対ワイヤ MXP120 1.20mm自動車用密閉接続システム、高振動および高温の用途で極めて高い電気的接触信頼性、嵌合保持、省スペースを実現する端子保持オプションを備えた DuraClik コネクタ、UL認定のIP68シール定格を備え、最大14.0Aの電流を流して幅広い用途で信頼性の高い電力供給を可能にする Squba 密閉ワイヤ対ワイヤ コネクタ システムなどがあります。
顧客との連携による信頼性の最適化
エンジニアがますます複雑化する信頼性の課題に取り組む中、MolexやArrowのような経験豊富なプロバイダーが重要な役割を果たすことは明らかです。調査回答者の圧倒的多数である91% が、製品の信頼性を実現するには信頼できる実績のあるサプライヤーが不可欠であることに同意しました。
MolexとArrowは、信頼性に関する課題に取り組む顧客を支援することに精通しています。当社が持つさまざまな業界にわたる多様な歴史、グローバルなエンジニアリング チーム、コンサルティング アプローチ、継続的な顧客対応により、設計エンジニアとシステム アーキテクトは成功できます。私たちは協力して、信頼性を優先する必要性を犠牲にすることなく、今日のお客様が複雑なトレードオフを乗り越えられるよう支援することに特化しています。
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