EMC設計の基本でノイズ問題を未然防止する実践ノウハウ

はじめに：EMC設計の重要性を再認識する

製造業の現場にいると、ときに「この装置、何だか誤作動する」「ノイズが多い気がする」といった声を耳にします。
こうした現象の背後には、思わぬEMC（Electromagnetic Compatibility：電磁両立性）問題が潜んでいることが、実に多いものです。

EMCとは、機器が電磁ノイズを出さず、かつ周囲からのノイズにも影響されずに正常動作するための設計思想です。
近年の工場自動化やIoTの進展で装置の電子化が進み、EMC設計の重要性は年々高まっています。
しかし、現場では「まだまだ昭和的なアナログ工法が根強く残っている」「後からノイズ対策をやればよい」という風潮も根強いのが現実です。

本記事では、20年以上の現場経験と実体験から紐解き、EMC設計の基本を徹底解説します。
さらに、「アナログ色の強い現場でもできる実践ノウハウ」「未然防止のためのラテラルな視点」も交えて、即役立つ知見を提供します。

EMC問題の実態とよくある現場の落とし穴

EMCの主なトラブル事例

最初に、現場でよく遭遇するEMC関連トラブルをご紹介しましょう。

– 計測機器の値がふらつく（判定エラー増大）
– モーターやインバーターの誤動作
– 通信機器の誤停止や再起動
– センサーが反応しない／誤検出する
– 検出不良による品質トラブルや苦情発生

これらの多くが、“設計段階でのEMC配慮不足”に起因することがほとんどです。

アナログ志向の現場がはまる落とし穴

特にレガシーな製造現場では
「今までこのやり方で問題なかった」
「現物合わせで何とかなる」
という風潮が残りがちです。

例えば、各種ケーブルの引き回しを現地作業者任せにしてしまい、ノイズループの原因になるケースを幾度となく目にしてきました。
結果的に、装置導入後のトラブルが頻発し、現場・購買・品質保証部が右往左往する悪循環が生まれます。

EMC設計の基本アプローチ

1. 発生源、伝播経路、影響系の3視点を意識する

EMCの設計は、「ノイズの発生源」「伝播経路」「影響を受ける機器」の三点セットで考えるのが基本です。
どこか一つに偏ると根本対策にはなりません。

まず、
– どの場所でノイズが出ているのか
– どの経路を通ってノイズが伝わるのか
– どのデバイスや回路がノイズの影響を受けるのか
を現場と一緒に洗い出します。

製品ライフサイクルの各段階（設計・製造・試運転・出荷後）で、この3視点をもれなくチェックすることが、トラブル防止の第一歩です。

2. アーリー段階でEMCを設計要件に落とし込む

設計初期の段階からEMC要件を明文化し、回路構成、基板配置、筐体設計、配線計画までしっかり反映させることが極めて重要です。

特に最近は、調達購買部門やサプライヤーとも早期に連携し、購入部品のEMC適合（ノイズ仕様なども含む）まで要件化できると、後工程での手戻り削減やコストアップ抑制につながります。

具体的なEMCノイズ未然防止ノウハウ

1. 配線・アース対策を徹底する

真っ先に挙げるべきは配線管理です。
「シールド線を正しく使う」
「パワー線と信号線は物理的に離す」
「一点アースと多点アースの使い分け」
など、基礎的でありながら、現場でおろそかにされやすいポイントです。

現場での作業者教育も重要です。
「〇〇はなぜこのルートで配線するのか」を一緒に現場で説明し、論理と実務を結びつけて指導すると、再現性が格段に上がります。

2. グランド設計とシールドの“癖”を見抜く

グランド（GND）設計の不備は、高周波ノイズの巣になりがちです。
「基板のGNDパターンが広がりすぎている」
「筐体シールドとGNDが複数箇所で落ちてノイズループになる」
昭和的な現場では、GND点数の多さが“安心材料”と誤認されがちですが、これが大きなトラブル源です。

必ずGND経路の確認とシールドの落とし先の最適化を、設計・配線双方の目線でレビューしましょう。

3. 部材選定段階からノイズ耐性を意識する

調達購買で“価格重視”がメインになると、EMC対策部材（ノイズフィルター・フェライトコア等）がコストダウン対象にされやすいのが現場のリアルです。
しかし、最終的にトラブルコスト（現地対応費や保証費用）が発生すると、数十倍の損失になりかねません。

バイヤーの立場でも、「納入仕様書でEMC規格準拠を明記する」「納入前評価でノイズ試験を義務付ける」ことが、品質担保の観点で非常に効果的です。

デジタル変革時代のEMC設計ポイント

IoT、5G時代ならではの新たなノイズ課題

工場や製品へ無線機能の追加が急増し、従来とは異なるEMCの課題も目立ちます。
高周波化・高密度化が進む一方で、異常系のノイズが想定しづらく、“いざ稼働後“に未知のトラブルが出ることが多くなっています。

そのため、
– シミュレーション（EMC CAD等）の活用
– 統計的ノイズ評価やフィールド実証
– “何が起きても大丈夫”なリダンダンシー設計
など、従来以上に多面的なノウハウが求められます。

昭和的現場とのギャップを埋めるヒント

アナログ現場は、「現物で見て感じて対応する」のが得意です。
デジタル設計側は、「データで予見・評価する」力に長けています。

この両者をつなぐには
– ノイズ発生源と経路の【見える化】
– 試作段階での現場実験とデータ収集
– 両立させるルールブック（設計・製造・調達の共通Q&A）
など、“共通言語”をもちいた社内連携が肝心です。

まとめ：EMC設計はコストと品質の両輪と心得る

EMC設計は、単なる「現場のノイズ対策」ではありません。
– 装置や製品のトラブル低減
– 品質クレームの削減
– 納期・コストの守り
– 取引先サプライヤーへの信頼確保

これら全てがつながる、バイヤー・現場・サプライヤー共通の最重要テーマです。

昭和から引き継がれる現場文化も、デジタル時代の新潮流と融合させて進化することで、EMC対策はより一層強固になります。
ぜひ、設計・製造・購買の三者が協調し、現場目線で“未然防止”する実践的なノウハウとして、本記事のポイントを活用してください。

最後に、仕組み化・ルール化だけでなく「なぜこうするのか？」という本質に立ち返る視点も、EMC設計では忘れずにお持ちいただきたいと思います。
読者のみなさま、それぞれの持ち場で新たな価値を生みだすヒントとして、本ノウハウが少しでもお役に立てれば幸いです。