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COTS の使用は容易なものではない

by Ken Webb, TUV Product Service

翻訳: T.Sato

COTS という用語 ――今日はシステムへの商用オフ・ザ・シェルフ (commercial off-the-shelf) 機器への組み込みを 示すために用いられている―― は、防衛産業から始まった。 COTS の採用は、市販のサブ・システムの組み込みによって、 最新のテクノロジーをより短い時間とより低いコストでもたらす革新と歩調を揃えつつ、 防衛システムの開発の速度を上げることを意図していた。 この動機は、商用セクタの利益のために防衛産業が技術的発展を先導するという、 UK における電子技術開発の伝統を覆した。

より最近では、鉄道、自動車、そして工業のような他の市場セクタも、 COTS の使用を進めている。 今日の専門化のもとでは、システム製造業者やインテグレータは、 彼らのシステムに入手可能な最良のテクノロジー ――試され、試験された―― を 開発の高コストなしに、また出荷までの時間をより短くしながら組み込む機会を歓迎する。 当然、彼らは、最小の変更で、 かつ疑いなく規制適合性に関する問題なしにそうすることを望んでいる。

残念ながら、製品への COTS の組み込みのプロセスを多くの適合性問題が取り囲んでいる。 製造業者やシステム・インテグレータは、 いかにすれば彼らの最終製品の適合性が維持されているという確信のもとに COTS サブ・システムを指定することができるだろうか？

CE + CE = CE か？

Figure 1
Fig. 1: CE + CE = CE の意味
Fig.1 はこの問題を示している。 CE マークの付けられた２つ以上の製品が単一のエンクロージャ内に組み込まれた時、 その最終製品のインテグリティの保証はない。 実際、試験所は、 ある程度の再試験なしに最終製品に CE マークを付けることはできないと仮定した方が ほぼ確実に安全であると認めるであろう。 UK における判例は、CE + CE = CE の仮定は非常にリスクが高く、 よく知られた望まれない帰結全てを招いていることを示している。

CE マーキング ―― 普通のシナリオ

ニューアプローチのもとで、 試験限度や試験法の規定を補助的な整合規格に残しながら、 EU 指令がかなり一般化された言葉使いで慎重に書かれている。 一部の指令のスコープでさえも、広く理解されてはいない。 EMC 指令のもとでは、整合規格の適用に裏付けられた適合性の自己宣言が、 大抵の製造業者が選択するルートである。 これは適合への非常に柔軟なルートを与えるが、純粋な誤り、規格の誤った適用、 そして法律を軽んじようとする者に多くの余地を残している。 最終製品にサブ・アセンブリを組み込む設計者は、 例えば、住所が書かれていない、単一の製品と製品群のいずれを参照しているかの表記のない、 発行日のない、あるいは適切なレベルの権限を持つ個人によって署名されていない 適合宣言書を信頼することはできない。

経験は、多くの事例で、サブ・システムに適用された規格は、 最終製品、あるいはホスト製品の意図された動作環境に関係していないことを示している。 そのターゲット環境が評価された時、典型的な相違は、例えば エミッション限度、イミュニティ・レベル、そして動作判定基準の顕著な違いを含み得る。 さらに、異なった規格で用いられる周波数範囲と試験方法にも相違が見られ得る。

Figure 2
Fig. 2: CE マーキング ― 普通のシナリオ
従って、Fig. 2 に示したシナリオを適用できる可能性が高い。 オフ・ザ・シェルフ・サブ・システムは、 異なった組の規格に適合することが要求されるホスト・システムに組み込まれるであろう。 例えば、商用製品に対する典型的なイミュニティ要求は、 典型的には 80MHz から 1GHz の範囲で 3V/m であろう。 だが、軍用製品については、18GHz までで数百 V/m が典型的な要求となろう。 軍用のプラットホーム上では、サブ・アセンブリは互いに近くに置かれる可能性があり、 このため放射性試験は 1m の距離で行なわれる。 商用製品試験においては、試験規格は放射性試験を 10m、 あるいは場合によってはそれ以上の距離で行なうことを要求する。 基本的な現象は双方の場合で同一である； 試験が行なわれる方法が大きく異なる。 さらに、サブ・アセンブリが単一のエンクロージャ内にまとめられた時、 放射性エミッションは加算され得る。 個々のサブ・アセンブリのエミッションが適合していることが示されたとしても、 それらの合計がそうであるとは限らない。

COTS の使用によってもたらされる適合性問題は、 その COTS 機器の本来の用途とホスト・システムの意図された用途における動作環境、 試験法と限度、そして機能的要求の相違に伴って加算され得る。 これらの問題は ターゲット環境における性能に影響する全ての要因との関係で扱わなければならないことも 憶えておかねばならない。 これは適用される指令全てへの適合のみではなく、 温度、湿度、振動などといった全ての環境条件にも関係する。

適合のためのチェックリスト

これらの問題に対処するために、 ホスト・システムについて規定されたものと異なった EMC 性能と適合レベルを持つ製品を 組み合わせる際には、 システム・インテグレータは関係する問題に関する明確な理解を持たねばならない。 以下のものは、COTS 機器の性能の評価のための有用なチェック・リストとなる。

CE マーキング； 出発点となるが、これは品物の EU 内での自由な移動を認める 「技術的パスポート」として意図されたものであることを憶えておくこと。 これには性能の保証の含意はない。

製造業者の適合宣言書 (DoC)； これを入手し、以下の点を確認しなければならない：

適用された EMC 規格； 多くの場合、COTS 機器に適用された規格はホスト機器に適用可能なものとは異なるであろう。 ２組の規格のあいだの不足を決定するために、ギャップ分析が必要となるだろう。 さらに、事例の大多数において、DoC を信頼することは EMC 指令の必須要求へのターゲット環境における適合を証明するために 必要な水準の証拠を与えないことを理解することが重要である。 COTS 機器の実際の EMC 性能の証拠を与え、 必要かも知れない追加の試験を同定するためには、 試験データへのアクセスが必要となろう。

Figure 3
Fig. 3: 調べるべき商用 EMC 規格の問題
Fig. 3 は、EMC 放射性エミッションのみに関する、 商用の規格の複雑さの理解を助けるかも知れない。 製品固有の規格と一般規格は、 エミッション試験に関して製品群規格に言及している。 これらのグループのもの全ては、 基本規格 EN 61000-3-XX、及び EN 61000-4-XX を参照している。 クラス A かクラス B のエミッション性能が全ての DoC で完全に参照されているとは限らないし、 ターゲット環境での許容度が低いかも知れない、 EN 55011/CISPR 11 のもとで認められているフリーな放射周波数に注意しなければならない。

Figure 4
Fig. 4: 一般 EMC 規格を理解する
COTS を機器に組み込もうとしている設計者にとって、理想的なシナリオは、 その COTS の製造業者が 最も厄介なエミッションとイミュニティの規格に対して試験していることである。 例えば、多くの COTS アイテムは一般 EMC 規格に従って試験されていることだろう。 Fig. 4 は、これらの規格が理解されていない場合に起こり得る問題をハイライトする。 一般規格要求からのエミッションとイミュニティの限度の最小の厄介さの組み合わせ (EN 61000-6-4 と EN 61000-6-1) に対して試験された COTS 機器は、 いかなる負担を払っても避けるべきである。 一般規格要求からのエミッションとイミュニティの限度の最も厄介な組み合わせ (EN 61000-6-3 と EN 61000-6-2) に対して試験された COTS 機器は、 システム・インテグレータにとって最もリスクの少ない選択肢となる。

これはコスト ――これは求められている費用節減を上回るかも知れない―― を考えて行なう必要があるものの、 ギャップ分析は適合へのよりスムースな道のりを達成するために実施し得る 緩和手段を示唆するかも知れない。

場合によっては、より深く掘り下げることが必要かも知れない； これは、COTS 製造業者に技術証明書 (コンペテント・ボディ発行の) を、 あるいは完全な技術構成ファイルさえも要求することを必要とするかも知れない。 製造業者がその顧客にこれらを提供する法的な義務を持たないことは認知されているものの、 尋ねることに害はない！

設置／組み込み指示； COTS 機器には、設置／組み込みのための明確で包括的な指示が付けられている筈である。 例えば、遮蔽ケーブルの使用、追加のフィルタなどといった、 EMC 性能に関する特別な要求を探す。 これらは COTS ベースのソリューションのコストを著しく増加させ、 その使用の利益を否定するかも知れない。

EMC 試験； この全てを終えたとして、それでもホスト・システムを試験する必要があるだろうか？ 残念ながら、ほとんどの場合、その答えは Yes となるだろう。 エミッションはいくつかの周波数で加算され、 ホスト・システム全体のエミッションを限度を超えさせるかも知れない。 だが、COTS 問題を検討し、上で述べたチェックリストを適用することは、 最初の試みで EMC 試験に合格するチャンスを高めるであろう。 これは、試験所での時間を節約し、 顧客／市場のデッドラインに合わせることに関して より良いポジションを達成させるであろう。

専門家の支援

COTS の組み込みを安全に行なえることを確かとするために必要な調査全てを 設計者が引き受けることは可能であるが、 落とし穴を避けて進むために相当の作業が必要となることは明らかであり、 おそらくはこれだけでその試みの目的を台無しにするであろう。

設計者を助けるために、以下からガイダンスを入手できる：

Figure 5
Fig. 5: ギャップ分析、設計、及び再試験の実施
その代わりに、 COTS 問題の管理の計画を提供することで問題を解決するためのコア能力と経験 ――環境、試験法、及び限度に関する規格の参照によるギャップ分析、 そして必要な場合は試験サービス―― を与えることによって、公認試験所は大きな助けを提供できる (Fig. 5)。

いずれにしても、COTS の成功裡の組み込みに関する２つの重要なメッセージがある。 仮定を置かないこと、そして細部に注意を払うこと。

Copyright (C) 2004 Nutwood UK Ltd.

これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。 この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。 これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。

Last update: 2004-12-29