2023-11-25

原価企画の歴史っぽいもの（日本発祥？）

はじめに

原価企画は日本が発祥、という旨の記述を見かけたので、調べたことをメモしておく。

原価計算の歴史っぽいもの

日本発祥であるとする記述は、原価計算の本を読んでいるときに見かけた「原価企画は、トヨタ自動車が1960年代から独自に開発した戦略的利益管理・原価計算方式で、・・・」である。ただし、文献等の引用はなく、原典を参照することができなかった。

岡村清著「原価計算」p.857

原価計算【六訂版】・岡本清（国元書房の本・書籍）

そこで、ググってみたところ、トヨタ自動車のホームページにも原価企画のついての記述があり、確かに1960年代からすでに始めていたことが分かった。原価企画の簡潔な説明になっている。

『新製品の開発では、お客様に「より良いクルマをより安く」提供するために、製品企画の段階から予算を決め、その予算内で新製品を開発していく。そのための諸活動が原価企画である。』

トヨタ企業サイト｜トヨタ自動車75年史｜研究開発支援｜原価企画・質量企画・部品標準化

トヨタ自動車については、さらに遡ること1937年(昭和12年)、既に原価企画を着想しているとの記載を見つけることができた。

『トヨタ自動車工業の設立と挙母工場の建設は昭和十二年三月、豊田自動織機の役員会の席で決まった。喜一郎は、「原価計算と今後の予想」という論文を書いて、役員会にはかった』豊田英二著「決断」p.80

日経BOOKプラス

少なくとも、1937年には原価企画が始まっていたと言える。

2023-03-19

IH炊飯器のPWM波形をオシロスコープで見る

はじめに

最近のIH (Inductive Heater) 炊飯器はPWM (Pulse Width Modulation, パルス幅変調)でヒーターを制御しています。リンクのシステムブロック図にあるように、Heating Coil に IGBT がつながっており、この IGBT でヒータを加熱しています。

IH炊飯器
https://www.renesas.com/jp/ja/application/home-building/induction-heating-rice-cooker#overview

さて、ヒーターを加熱しているくらいのエネルギーをかけているので、炊飯器の外部にも信号が漏れていると考えられます。そこで、確認のため、一般のご家庭にもあるオシロスコープでそのPWM波形を観察してみました。

方法

オシロスコープのプローブの先端のところで、適当なループを作ります。このループの中の磁束 (=磁界×ループの面積) が時間的に変動するとファラデーの電磁誘導の法則で知られているように誘導起電力が発生します。IHが動作しているときは加熱のためにPWMで電流がパルス的に変動しています。そのため、これで磁界の変動を検出できるはずです。

結果

炊飯時にオシロスコープを眺めます。横軸は時間で縦軸は電圧です。時折PWM波形っぽいのが見えます。思ったよりすぐに見えなくなるので細かく制御しているようです。ともあれ、磁界の変動を観察できています。

スケールを調整して見やすくしました。周期がおおよそ34μsでした。逆数をとってだいたい30kHzのPWM周波数であることが分かりました。

まとめ

IH炊飯器のPWM波形をオシロスコープのプローブの先端にループを作ることで観察することができました。動作周波数を見る程度であれば十分役に立つことがわかりました。

更新履歴

2023-12-03 諸々修正

2023-01-15

「パワー半導体パッケージのケルビンソース端子で寄生インダクタンス影響が低減できる」話で寄生抵抗の影響が気になった

はじめに

パワー半導体であるSiC MOSFETのディスクリート品では、ソース・ドレイン・ゲートの3端子のほかに、ドライバソース端子もしくはケルビンソース端子の4番目の端子を設けて4端子のパッケージとしている製品がある。このケルビンソース端子が有効な理由の説明では、寄生インダクタンスの影響を低減させ、スイッチング特性を改善できると説明されている。

4端子パッケージを採用したSiC MOSFET : SCT3xxx xRシリーズ：4端子パッケージを採用した理由
4端子パッケージを採用したSiC MOSFET : SCT3xxx xRシリーズ：4端子パッケージを採用した理由 | TechWeb

また、IGBTについても同様に、インダクタンスの影響を減少させられる旨の説明がされている。

ケルビンエミッタパッケージ構成
https://www.infineon.com/cms/jp/product/power/igbt/igbt-discretes/latest-discrete-packages/to-247-4pin/

ここで気になるのは、寄生インダクタンスによる影響があるはずだが無視して良いか、という点である。解説中には特に見つけられなかったのでソースの寄生抵抗 $R_s$ と寄生インダクタンス $L_s$ )による電圧を概算して、寄生インダクタンスの影響が大きいと計算されたので報告する。

インダクタンスと抵抗の影響の見積

計算の方針
・ソース（もしくはエミッタ）の寄生インダクタンス $L_s$ による電圧電圧 $L_s \frac{dI}{dt}$
・寄生抵抗 $R_s$ による電圧 $IR_{s}$
を見積もる。パッケージはTO-247が元になっているので、とりあえず同じとして計算することとする。

寄生インダクタンス

SiC MOSFETが入ったTO-247パッケージのインダクタンスをネットワークアナライザでSパラメータを測定し、算出している論文があるので、この値を借用する。 TO-247のソースインダクタンスは下記(TABLE II)で7.489nHと報告されているので丸めて7.5nHを用いる。

Inductances of SiC Power MOSFETs in Discrete and Module Packages Based on Two-Port S-Parameters Measurement https://ieeexplore.ieee.org/document/8245833

寄生抵抗

ソース抵抗 $R_s$ はRDS(on)が30mΩであることを用いる。抵抗成分はパッケージの影響とチップの影響とに分けれられると考えられる。言い換えると、ドレイン端子、チップ、ソース端子の3つに分けられると考えられる。1/3にしてソース端子の分は高々10mΩと推定する。パッケージの寄与はおそらくはもっと低いと推定されるが、ここでは寄生抵抗の影響が無視できるかどうかを気にしているので、大きめの見積値で話を進める。

N-channel SiC power MOSFET SCT3030AR
https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/datasheet/discrete/sic/mosfet/sct3030ar-e.pdf

電流について

$\frac{di}{dt}$ はダイオードの仕様に記載されているdi/dt=2500A/usを拝借する。
また、電流はID=27Aを計算に用いる。

寄生インダクタンスの影響、寄生抵抗の影響

上述の数字を用いて、下記のように計算される。
・寄生インダクタンスによる電圧は、7.5nH * 2500A/us = 18.75V。
・寄生抵抗による電圧は、27A * 10mΩ = 0.27V。

寄生インダクタンスの影響の方が約70倍(=18.75/0.27)なので、寄生インダクタンスのみがほとんどであることが分かった。よって、スイッチング動作時の解釈にあたっては、ソースが寄生抵抗は小さく、寄生インダクタンスのみで議論しても良いと考えられる。

2022-12-30

半導体製造工程の１ロットで実験計画法L18を仕込む案ポヨ

はじめに

半導体製造では1ロット25枚が標準です。実験計画法というか品質工学というかタグチメソッドのL18+αを入れるにはちょうど良いので案を作成しました。

下記のやり取りが元ネタです。

よくわかってらっしゃる！

私はL18の18条件と、予想される最適条件、現状条件、設計条件を入れますね～
L18実験と同時に、確認実験をしてしまうというｗ

まぁ、最適条件は予想なので、実際に最適になるとは限りませんが、要因効果図が信用できるかどうかは、1回の実験でわかります https://t.co/xbDjdJqEbE
— macro-k@品質工学 (@macrok4) 2022年12月30日