現代社会において、電子機器は私たちの生活に欠かせない存在となっています。スマートフォンや家電製品、自動車の電子制御システム、さらにはIoTデバイスまで、さまざまな場面で電子機器が活躍しています。本記事では、電子機器開発の全プロセスを徹底解説し、企画から量産までの成功ポイントを詳しく紹介します。
1. 電子機器開発とは？
電子機器開発の定義と重要性
電子機器開発とは、電子回路やソフトウェア、筐体などを設計・製造し、市場に製品として提供する一連のプロセスを指します。このプロセスは、企画・構想段階から設計、試作、評価、量産準備、製造、出荷まで多岐にわたります。電子機器開発の成功は、企業の競争力向上や新たな市場開拓につながり、その重要性はますます高まっています。
必要な技術分野の紹介
電子機器開発には以下のような幅広い技術分野が関わります。
- デジタル回路設計：マイコン、FPGA、デジタルICなどを用いた論理回路の設計。
- アナログ回路設計：電源回路、センサ回路、信号処理回路など、アナログ信号を扱う回路の設計。
- 筐体設計：製品の外観デザイン、機械的強度、熱設計、電磁波対策（EMC）を考慮した筐体の設計。
- ソフトウェア開発：組込みソフトウェア、ファームウェア、アプリケーションソフトの開発。
- CADツールの活用：回路設計や基板設計、3DモデリングにおけるCADツールの使用。
- 評価・試験：製品の性能や安全性、規格適合性を確認するための各種試験。
これらの技術を統合し、高品質で競争力のある製品を生み出すことが電子機器開発の核心となります。
2. 電子機器開発の流れ
電子機器開発は一般的に以下のプロセスで進行します。
企画・構想段階
製品のコンセプト設計と市場調査
まず、製品のコンセプトを明確にします。ターゲットユーザーのニーズを把握し、市場規模や競合製品を分析することで、自社製品の差別化ポイントや提供価値を定義します。
仕様検討のポイント
製品コンセプトに基づき、必要な機能や性能、コスト目標、サイズ、デザインなどの具体的な仕様を決定します。詳細かつ現実的な仕様設定が後の設計や製造工程の円滑化につながります。
設計段階
回路設計（デジタル・アナログ）
デジタル回路ではマイコンやFPGAの選定、アナログ回路では電源回路やセンサ回路の設計を行います。シミュレーションツールを活用して設計の妥当性を検証し、問題発生のリスクを低減します。
回路設計のポイントについてはこちらも御覧ください。
基板設計（CADツールの活用例）
回路図に基づき、プリント基板（PCB）のレイアウト設計を行います。CADツールを使用して部品配置や配線パターンを設計し、ノイズ対策や熱設計を考慮します。
ソフトウェア設計（マイコンやファームウェア）
ハードウェアと並行して、組込みソフトウェアやファームウェアの開発を進めます。ハードウェアとのインターフェースやリアルタイム性を考慮し、全体のシステム性能を最適化します。
試作・評価段階
試作基板の製造と実装
設計データを基に試作基板を製造し、部品を実装します。試作品を用いて実際の動作を確認し、設計とのギャップを洗い出します。
評価試験（EMC試験、PSE、技適など）
製品の信頼性や安全性を確保するために、各種評価試験を実施します。EMC試験や電気安全規格（PSE）、無線機器の場合は技術基準適合証明（技適）など、法規制への適合性も検証します。
フィードバックと設計の改良
評価試験で発見された問題点を設計にフィードバックし、改良を行います。試作と評価を繰り返すことで、製品の完成度を向上させます。
量産準備・製造
部品調達とコスト管理
量産に必要な部品を調達します。部品の入手性や価格、供給リードタイムを考慮し、安定したサプライチェーンを構築します。
組立工程の設計と量産試作
量産に適した組立工程を設計します。作業効率や品質管理を考慮し、生産ラインを構築します。量産試作を行い、生産工程の問題点を洗い出します。
最終製品の検査と出荷
製品の品質を保証するために、最終検査を実施します。検査項目や基準を明確にし、不良品の流出を防ぎます。検査に合格した製品を出荷します。
3. 電子機器開発で注意すべきポイント
設計段階でのコスト意識
設計段階からコストを意識することで、量産時のコスト削減につながります。高価な部品の仕様見直しや、部品点数の削減、製造プロセスの最適化などを検討します。
部品の入手性と廃番リスクの管理
部品選定では、供給の安定性や廃番リスクを考慮します。代替部品の検討や、複数のサプライヤーからの調達戦略が重要です。
安規対応の計画的な実施
製品が対象とする規格や法規制（EMC、PSE、RoHSなど）への対応は、初期段階から計画的に進める必要があります。認証取得には時間とコストがかかるため、開発計画に組み込むことが重要です。
各工程間でのスムーズな連携方法
設計、製造、品質管理など、各部門間の情報共有とコミュニケーションが成功の鍵です。設計変更や問題発生時に迅速に対応できる体制を整えます。
4. 電子機器開発を成功させるためのヒント
外部パートナーとの連携（OEM・ODMの活用）
自社だけでなく、専門知識を持つ外部パートナーと連携することで、開発期間の短縮やコスト削減、高度な技術の導入が可能です。OEM（相手先ブランドによる生産）やODM（相手先ブランドによる設計・生産）の活用を検討します。
試作段階での迅速な検証サイクルの導入
試作と評価のサイクルを短縮することで、早期に問題を発見し、解決できます。アジャイル開発手法やプロトタイピングツールの活用が効果的です。
チーム内外のスキル活用
社内外の専門家や技術者の知識とスキルを活用することで、開発の質と効率を高めます。クロスファンクショナルなチームを編成し、多様な視点から問題解決に取り組みます。
高度な技術を必要とする分野への対応方法
モーター制御、バッテリ管理、無線通信など高度な専門知識が必要な分野では、専門家の協力が不可欠です。技術パートナーシップや外部コンサルタントの活用を検討します。
5. 電子機器開発の未来
IoTやAI技術との統合
IoT（モノのインターネット）やAI（人工知能）技術を組み込んだ電子機器の需要が高まっています。これらの先端技術との統合が、次世代製品開発の重要なポイントとなります。
環境に配慮した電子機器開発のトレンド
環境負荷の低減が求められています。省エネルギー設計やリサイクル可能な素材の使用、有害物質の削減など、環境に配慮した製品開発が重要です。
エンジニアのスキルセットの進化
技術の進化に伴い、エンジニアにはハードウェアとソフトウェアの融合した知識や、新しい開発手法の理解が求められます。学習とスキル向上が不可欠です。
6. サポート企業と外注の活用
開発支援企業の選び方
開発支援企業を選ぶ際には、技術力、実績、コミュニケーション能力、コストなどを総合的に評価します。信頼できるパートナー選びが成功の鍵です。
国内外の外注先を活用するメリットとデメリット
メリット：
- コスト削減
- 専門知識や技術の導入
- 開発期間の短縮
デメリット：
- コミュニケーションの難しさ
- 品質管理の難易度
- 知的財産のリスク
外注先を選ぶ際には、これらのメリットとデメリットを踏まえて慎重に判断しましょう。
7. 実際の開発事例
サーリューションでは実際に次のような開発事例があります。ご興味のある事例がありましたら御覧ください。
開発実績１
通信ソフトウェア技術などを駆使した、電動アシスト自転車のレンタルシステム
開発実績２
通信、PC画面表示、スマホなど複合的な技術を使った、災害監視システム
８．まとめ
電子機器開発は複雑で多面的なプロセスですが、各工程でのポイントを押さえることで成功への道筋が見えてきます。市場のニーズを的確に捉え、技術力とコスト、品質のバランスを取りながら、チーム全体で開発を進めることが重要です。未来のテクノロジーは、あなたの一歩から始まります。