Nopeassa tahdissa tapahtuva elektroniikan komponenttien hankinta on usein elinehto OEM-laitevalmistajille. Toimitusketjussa mahdollisesti esiintyvät häiriöt kuten luonnononnettomuuksista johtuvat tuotantohäiriöt ja odottamattomat toimituskatkokset ovat iso riski. Niihin voi kuitenkin varautua.

Tässä artikkelissa valotetaan vaihtoehtoisista toimittajista koostuvan verkoston luomisen tuomia etuja edellä mainittujen riskien selättämiseksi. Annamme arvokkaita näkemyksiä ja käytännön toimenpiteitä hankinta-alan ammattilaisille toimitusketjun turvaamista ja tuotantokapasiteetin parantamista varten.

Teknologian nopea kehittyminen prosessien paranemisen myötä mahdollistaa yhä pienempien, nopeampien ja edullisempien laitteiden suunnittelemisen. Tämä pakottaa komponenttien valmistajia tuomaan markkinoille uusia kehittyneempiä tuotteita, usein myös kustannustasoltaan edeltäjiään edullisempina, jolloin aiemmat tuotteet eivät enää kelpaa markkinoilla toimitusketjujen asettamien ehtojen ja ympäristövaatimusten vuoksi.

Edellä kuvattu dynamiikka lyhentää tuotteiden elinkaarta, mikä haastaa komponenttien hankinnan ammattilaisia etsimään vaihtoehtoisia toimittajia ja edellyttää OEM-valmistajilta valmiutta uudistaa tuotantolinjojaan. Saadakseen teknologian edistymisen tuomat edut käyttöönsä asiakkaiden tulee myös pysyä ajan hermolla päivittämällä vastaavasti laitteistonsa käyttämään uusimpia ohjelmistoja.

Toimitusketjuista johtuvien riskien vähentäminen

Komponenttipulan varalta OEM-valmistajilla on käytössään erilaisia strategioita. Yksi keino on tehdä muutoksia lopputuotteeseen, mutta se lisää merkittävästi suunnitteluun, tuotantoon ja laadunvarmistukseen liittyviä kustannuksia. Lisäksi koko tuotteen uudelleen suunnittelu joka kerta yksittäisen komponentin saatavuuden loppuessa on kaiken kaikkiaan epäkäytännöllistä, koska erilaiset komponentit vanhenevat eri vaiheissa tuotteiden elinkaarta. Näin ollen proaktiivinen suunnitelma tuotesuunnittelun päivittämiseksi on tärkeää.

Toinen vaihtoehto on hankkia komponentteja varalle koko tuotteen elinkaaren ajaksi ennen kuin komponenttitoimittaja lopettaa kyseisten komponenttien tuotannon. Tällöin OEM-valmistaja joutuu kuitenkin ostamaan ja varastoimaan komponentit lopputuotteen elinkaaren loppuajaksi, jolloin ongelmaksi muodostuu tulevan komponenttitarpeen tarkan määrän arvioiminen. Tarpeen yliarviointi aiheuttaa turhaa varastointia ja aliarviointi puolestaan pitkittää ongelmaa. Tuotteen elinkaaren ajaksi hankittujen komponenttien varastointi lisää myös kustannuksia ja altistaa komponentit varastoinnin aikana erilaisille ympäristöriskeille kuten kosteudelle, hapettumiselle ja lialle, jolloin seurauksena voi olla vikaantumisten lisääntyminen lopputuotteissa, joihin ne on asennettu.

Vaihtoehtoisesti OEM-valmistajat voivat kääntyä jälkimarkkinoilla toimivien komponenttijakelijoiden puoleen hankkiakseen täydennystä vanhentuneille komponenteille, joskin tällöin tulee lisähintaa komponenttikuluihin. Ilman valtuuksia toimivalta välittäjältä hankittu komponentti lisää OEM-valmistajan riskiä altistua harmaiden markkinoiden ”lainalaisuuksille” kuten väärennöksille ja huonolaatuisille komponenteille. Tällaisten komponenttien, jotka voivat olla kierrätettyjä vanhoista tuotteista, suorituskyvystä ei ole takeita, jolloin OEM-valmistaja joutuu oikeudelliseen vastuuseen, jos sen vikaantunut lopputuote aiheuttaa aineellisia menetyksiä tai vammoja asiakkaalle.

Toisen toimittajan tuomat hyödyt hankintastrategiassa

Komponenttipulan yllättäessä optimaalinen lähestymistapa on tunnistaa komponentille vaihtoehto, jolla on sama koko ja muoto (nastayhteensopivuus) kuin korvattavalla komponentilla ja jonka sähköiset ominaisuuden ovat lähde identtisiä (drop-in -yhteensopivuus) korvattavan komponentin arvojen kanssa. Tällainen vaihtoehtoinen hankintalähde, ”kakkostoimittaja”, mahdollistaa, että OEM-valmistaja pystyy ylläpitämään lopputuotteen tuotantoa tekemällä mahdollisimman vähän muutoksia suunnitteluun tarjoamalla reaktiivisen tavan toimia yhdistettynä proaktiivisiin etuihin.

Vähentääkseen mahdollisia toimitusketjuun kohdistuvia häiriöitä tuotannosta vastaavat henkilöt usein kartoittavat vaihtoehtoisia toimittajia suunnitteluvaiheen tai alkuperäisen tuotantosuunnittelun aikana. Nämä ennalta ehkäisevät toimet takaavat sen, että tilaushallinnan haasteiden yllättäessä tai odottamattomien tuotannonkeskeytysilmoitusten saapuessa ensisijaisen toimittajan oman tuotannon toimitusketjussa olevien häiriöiden vuoksi käytettävissä on vaihtoehtoinen hankintalähde. Kilpailevan kakkostoimittajan olemassaolo myös vahvistaa OEM-valmistajan asemaa hintaneuvotteluissa ensisijaisen toimittajan kanssa. Sen sijaan että kääntyy kakkostoimittajan puoleen ainoastaan poikkeusolosuhteissa, hyödyllistä saattaisi olla tehdä pienehköjä säännöllisiä tilauksia niiltä myös muina aikoina jatkuvan toimittaja-asiakassuhteen ylläpitämiseksi ja luotettavuuden lujittamiseksi.

Siinä missä jotkut OEM-valmistajat saattavat valita alun perin ensisijaiseksi toimittajaksi teknologiajohtajan (ensimmäisenä markkinoilla) tai hinnaltaan edullisimman toimittajan, ei se kuitenkaan takaa, että niiden tarjoama teknologia olisi juuri sopivin OEM-valmistajalle. Itsensä ”teknologiaseuraajiksi” nimeämät yritykset analysoivat kilpailijoidensa tuotteita ja pyrkivät tarjoamaan samanlaista toiminnallisuutta paremmalla suorituskyvyllä. Ne myös jatkavat komponenttien toimittamista vielä sen jälkeen, kun teknologiajohtaja jo poistuu markkinoilta, mikä tukee molemminpuolista strategista etua.

Vaihtoehtoinen komponenttitoimittaja tulisikin nähdä pelkän toisen vaihtoehdon tarjoajan sijaan täydentävänä toimijana, joka pystyy tarjoamaan monia etuja ja strategiahyötyjä.

Mitä tulee huomioida drop-in -yhteensopivuudessa?

Kakkosvalmistajien kartoittaminen ja käyttö tuo OEM-valmistajalle monia etuja. Haittana on se, että tätä lähestymistapaa on helppo käyttää standardin mukaisia digitaalisiin (logiikka), analogisiin (vahvistimet) ja yksinkertaisiin sekasignaalikomponentteihin (datamuuntimet), joiden tarjonta on runsasta myös vaihtoehtoisten toimittajien toimesta. Sen sijaan OEM-valmistajille tuottaa ongelmia löytää vaihtoehtoisia toimituskanavia, kun tarvitaan esimerkiksi ajureita harjallisille DC- ja askelmoottoreille.

Moottoroitujen laitteiden hankinta-ammattilaisille ja suunnittelijoille Toshiba toi äskettäin markkinoille valikoiman moottorin ohjainpiirejä, joiden tarkoituksena on vahvistaa tämän kaltaisten tuotteiden saatavuutta. Nämä piirit mahdollistavat uusien suunnittelujen toteuttamisen lisäksi myös sen, että ne ovat kilpailukykyisiä vaihtoehtoja jo olemassa oleviin moottorin ohjausratkaisuihin samalla usein tarjoten lisää suoritustehoa.

Kakkostoimittajat pienentävät OEM-valmistuksen riskejä ja sen lisäksi ne tarjoavat strategisia hyötyjä hinnoittelun ja teknologisten innovaatioiden osalta. Toshiba on tunnistanut tämän lähestymistavan tärkeyden ja tuonut markkinoille valikoiman moottorin ohjainpiirejä, jotka drop-in -yhteensopivina takaavat toimitusketjun pysymisen stabiilina ja sen lisäksi tuovat lisää tehoa olemassa oleviin ratkaisuihin. Seuraavassa selvitetään yksityiskohtaisemmin mitä Toshiban tarjonta pitää sisällään.

Harjalliset DC-moottorin ohjaimet

TB67H451AFNG on pulssileveysmoduloitu (PWM) harjallinen DC-moottorin H-siltaohjain, joka soveltuu monenlaisiin sovelluksiin mukaan lukien akkukäyttöiset laitteet tai 5 V:n USB-teholähteellä toimivat laitteet. Tämä monipuolinen mikropiiri sopii käytettäväksi laajassa kirjossa laitteita alkaen 12-36 V:n jännitteellä toimivista teollisuuslaitteista aina kodinkoneisiin kuten kahvinkeittimiin ja robotti-imureihin asti. Piiri pystyy tuottamaan enimmillään 3,5 A:n virran ohjauksen ja 3 A:n suurimman moottorin ohjauksen lähtövirran 44 V:n jännitteellä. Piiri on lisäksi varustettu lukuisilla integroiduilla suojausominaisuuksilla kuten alijännitelukituksella (UVLO), itsepalautuvalla lämpötilasuojauksella (TSD) ja lukkiutumattomalla ylivirtasuojauksella (ISD).

Kuva 1: Toshiban harjallisen DC-moottorin ohjainpiirin TB67H451AFNG toiminnallinen lohkokaavio.

Toshiban TB67H450AFNG on lisätty TB67H451AFNG:n toimintojen lisäksi lukittuva ylivirtasuojaus (ISD), jolloin lähtö pysyy deaktivoituna niin kauan kunnes tehojakso käynnistyy tai laite siirtyy valmiustilaan ja siitä pois.

Molemmat ohjainpiirit kuluttavat tehoa säästeliäästi pidentääkseen akkujen kestävyyttä säätämällä integroitua teholähdepiiriä, joka helpottaa portaatonta siirtymistä STOP-tilasta ja STANDBY-tilaan ja sulkee VCC-regulaattoria syöttävän sisäisen piirin. Moottorin ohjainpiirit on varustettu alapuolisella lämpöalustalla lämmön tehokasta poisjohtumista varten ja ne ovat drop-in -yhteensopivia, mikä auttaa asiakkaita tehokkaasti hallitsemaan komponenttien saatavuuteen liittyviä riskejä.

Harjalliset DC- ja bipolaariaskelmoottorin ohjaimet

Vakiovirtaisilla kaksois-H-siltatoiminnoilla varustetut TB67H481FNG ja TB67H480FNG tukevat harjallisia DC-moottoreita ja bipolaari-askelmoottoreita ja niiden käyttö on helppoa. Ne pystyvät käsittelemään moottorin lähtöjänniteitä 50 V:iin ja lähtövirtoja 2,5 A:iin asti. Tuloliitäntöjen valikoimaan kuuluu PWM-liitäntä TB67H481FNG-piirille ja PHASE/ENABLE-liitäntä TB67H480FNG-piirille.

Kuva 2: Toshiban TB67H480FNG-moottorin ohjainpiirin toiminnallinen lohkokaavio.

Tarkkuusvaatimusten mukaan valmistetut TB67S581FNG- ja TB67S580FNG-piirit ovat enimmillään 50 V:n lähtöjännitteen tuottavia kaksivaiheisia bipolaarisia askelmoottorinohjaimia. TB67S581FNG tuottaa enimmillään 2,5 A:n ja TB67S580FNG enimmillään 1,6 A:n lähtövirtoja.

Kuva 3: Toshiban TB67S580FNG-askelmoottorinohjainpiirin käsittävä tyypillinen sovelluspiiri.

Kaikki mainitut neljä piiriä ovat drop-in -yhteensopivia ja niissä on sisäänrakennetut varauspumppukondensaattorit korttitilan tarpeen ja järjestelmäkustannusten vähentämiseksi. Ne toimivat 8,2 – 44 V:n moottorin tehonsyötön jännitetasoilla ja niiden lepotilan virrankulutus on alle 10 µA. Niiden RDS(ON)-resistanssi lähdössä on tyypillisesti vain 0,4 Ω sekä ylä- että alapuolen yhdistelmälle (24 V 2 A:n lähtövirralla), mikä tarjoaa erittäin hyvän suorituskyvyn. Suojausominaisuuksina on mukana ylivirran, lämpötilan ja alijännitteen suojaukset. Nämä ohjaimet soveltuvat erilaisiin teollisuuden sovelluksiin kuten monitoimitulostimiin, valvontakameroihin ja robotiikkalaitteisiin.

Yhteenveto

Teknisiltä ominaisuuksiltaan kehityksen kärjessä olevat Toshiban moottorin ohjainpiirit ovat osoitus yhtiön sitoutuneisuudesta luotettavuuden edistämiseen ja innovointitoimintaan. Vähentämällä ulkoisten komponenttien tarvetta ja edistämällä yhteensopivuutta olemassa olevien järjestelmien kanssa Toshiba rohkaisee OEM-valmistajia kartoittamaan toimitusketjuun liittyviä haasteita luottavaisesti.

Jos toimitusketjuun liittyvät riskit realisoituisivatkin, Toshiban moottorinohjauspiirit voivat olla ratkaisu tilanteeseen. Niiden tarjoamat drop-in -yhteensopivuus, kehittyneet ominaisuudet ja erinomainen suorituskyky eivät ainoastaan pienennä riskejä, vaan lisäävät myös joustavuutta ja innovatiivisuutta elektroniikan komponenttien hankintaan tulevaisuudessa.