ハードウェアの陰の立役者：テストエンジニアリングとポール・マクドナルド

ハードウェア製品に携わったことがあるなら、試作の後、出荷の前に訪れる正念場をご存じでしょう。誰かが、このやっかいな代物が本当に動くことを確かめなければならない瞬間です。

そしてその誰かとは、たいていの場合、テストエンジニアです。

ポール・マクドナルドは、私がこれまで話した中でも最高のテストエンジニアのひとりです。彼は単にテストシステムをつくるだけではありません。設計と導入を、検証とビジネスリスクを、そして理論と過酷な現実の制約をつなぐのです。

「テストエンジニアリングは、あらゆる製品設計と本格的な量産との間にあるギャップです」と彼は私に語りました。「アイデアを現実のものにし、そしてそれで収益を上げるための関門なのです」

実利的に聞こえるかもしれませんが、Reliable Robotics、Boeing、SpaceXといった企業でのポールの仕事からは、非常に思慮深い考え方が見えてきます。それは洗練さよりも実用性、つまり飛行機を飛ばし続け、認証プロセスを前に進めるものを重視する考え方です。

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速く動くことに必要な本当の規律

「早くつくる。頻繁につくる。そして何が壊れるかを見る」 — ポール・マクドナルド

ポールは自分のプロセスをこう表現します。厳密さを否定するのではなく、バランスを取り直すということです。彼の見方では、ほとんどのチームは現実と向き合うまでに時間をかけすぎています。シミュレーションは役に立ちますが、決定的なのは物理的な試作です。

「つくらない理由はいつでもあります。フットプリントが完璧ではない。ベンダーが長いリードタイムを提示してきた。でも、電源を入れられるものが手元にできた瞬間から、たとえそれが荒削りの試作品であっても、どんなスプレッドシートやJiraのタスクも与えてくれない形で学びが始まるのです」

この考え方は、このシリーズ全体に共通しています。QuilterのCEOであるセルギー・ネステレンコはこう言いました。

「最初のスプリントのうちに実際のハードウェアで前提を検証していないなら、すでに遅れを取っています。それ以外はすべて、正装した当て推量にすぎません」

スピードのためのスピードではありません。明確な意図を持って不確実性を減らすことなのです。

テストシステムは理論と締め切りが出会う場所

ポールの現在の仕事は、自律飛行システム向けの試験装置が中心です。Reliable Roboticsは、完全自律の貨物飛行を安全に実現することを目指す自動飛行システムをCessna 208 Caravanに搭載しています。これは大きな取り組みです。しかし、すべてのハードウェア、すべてのコネクタ、すべてのプロトコルを検証しているのは、舞台裏にあるテストシステムなのです。

「機能のためだけに設計しているのではありません」とポールは説明しました。「製造性、保守性、そして何かが壊れたときにすばやく手直しできることを考えて設計しているのです」

これらのシステムは、多くの場合、短縮されたスケジュールと厳しい認証基準の下で、ミッションクリティカルなインターフェース全体の性能を検証しなければなりません。また、エアギャップ化され、モジュール化されている必要もあります。なぜなら、従来のソフトウェア環境とは異なり、これらのシステムはクラウドツールや継続的デプロイに頼ることができないからです。破損したテスト結果ひとつが、1,000万ドル規模の飛行プログラムを遅らせる可能性があるのです。

彼はそれをシンプルにまとめました。「コードは失敗できません。面倒だからではありません。危険になり得るからです」

マキシマリストの世界におけるミニマリズムの技

ポールにとって最大の気づきのひとつは、カスタム回路基板をほぼ完全になくせると気づいたことでした。「ケーブル配線とハーネスをよく考えて設計すれば、試験装置におけるPCBのほとんどを不要にできます」と彼は言います。「それだけで設計サイクルが少なくとも1か月短くなります」

これは手抜きをするという話ではありません。より適応性が高く、より保守しやすく、最終的には長期にわたってより価値のあるテストシステムを設計するということです。回路基板は固定された配線モデルに縛りつけます。しかしDUT（被試験デバイス）が変われば、そして実際よく変わるのですが、再設計と製造を待つことになります。

「そうした柔軟性のなさがプロジェクトを壊すのです」と彼は言います。「設計の反復に追いつけるほど速くテストできなくなるのです」

代わりにポールが提唱するのは、標準化されたコネクタシステム、モジュール式のブレイクアウトボックス、そしてサプライチェーンの強靱性に最適化されたBOMです。「複数のコネクタタイプで同じ品番のピンを使うケーブルにすれば、少ない在庫で備蓄も保守もできます。トラブルシューティングも速くなります。飛行機を地面に落とさずに済むのです」

最後の一言が心に残りました。それはテストエンジニアリングで大切なこと、つまり実用的な成果を表しています。優雅さではありません。巧妙さでもありません。ただ、機能し、安全で、プレッシャーの下でもデバッグできるシステムです。

コミュニケーションが現実と出会うところ

ポールのキャリアでは、エンジニア、技術者、マネージャー、FAAの検査官、受託製造業者といった利害関係者の間を常に通訳することが求められてきました。それぞれが異なる言葉を話し、多くはテストシステムが「すべき」ことについて独自の思い込みを持っています。

「これまで素晴らしい人たちと仕事をしてきました」と彼は言いました。「でも、その中には、何かをきちんと検証するのにどれほどの労力がかかるかまったくわかっていない人もいます。特に、自分でそれをつくったことがない人はそうです」

彼の対処法は？ 書き留めることです。手順書をつくる。再現可能なプロセスをつくる。図を描く。何が重要かを示す。それでも伝わらないときは、システムの現実に触れてもらう方法を探すのです。

常に簡単というわけではありません。「テストラックをつくるのと同じくらいの時間を、妥協点の説明に費やすことになります」と彼は私に語りました。

ときには、設計者に対して、彼らの美しい新リビジョンのせいでテストラック全体をすべてやり直さなければならないと伝えることもあります。ときには、以前のバージョンが廃止されたために、不完全なドキュメントしかない状態で技術者がハーネスを交換するのを手伝うこともあります。そしてときには、スケジュールの遅れが失敗ではなく必要なことだった理由を、経営陣に説明することもあります。

出荷につながるリーダーシップ

私たちはポールに、リードハードウェアエンジニアにどんな資質を求めるか尋ねました。彼の答えは即座でした。明確さとテンポです。

「その場の曖昧さを減らし、製作を前に進め続けられる人を見たいのです」

この文脈におけるリーダーシップとは、エスカレーション経路やプロセスフレームワークのことではありません。設計、製造、試験、製品上の制約の相互作用を理解し、理想だけでなく現実を反映したトレードオフを行うことです。

電気機械システムの学際的なチームを率いるカロリーナ・ハバードは、この点をさらに掘り下げました。

「ハードウェアの設計は簡単な部分です。その周りにあるコミュニケーションと信頼の構造を設計すること、それこそが本当の課題です」

最高のチームは、出荷するだけではありません。スケールするのです。負荷がかかるほど、意思決定がより良くなるからです。

完璧な設計という神話

ポールが設計について語る口調には、静かな誠実さがあります。彼は物事がうまくいかないことを知っています。ただ、それを前提に計画するのです。

「完璧な設計などありません」と彼は言いました。「できる限り最良のバージョンをつくり、テストし、そして反復する。それが仕事です」

これは経験によって形づくられた哲学です。テストエンジニアには、理想的な結果を信じる余裕はありません。前提が崩れたときに何が起きるかを目の当たりにし、その傷跡を次のプロジェクトへと持ち越すのです。

彼はまた、完全に自動化された設計システムという幻想にも警鐘を鳴らします。「テストシステムのあらゆる部分には、今も人間の判断が必要です。スクリプトを書けば完璧にたどり着けるという考えは、単純に間違っています」

しかし彼は冷笑的ではありません。優れたエンジニアらしい現実的な形で、希望を持っています。プロセス、準備、そしてレジリエンスを備えたものづくりを信じています。「故障対応サイクルを数時間でも短縮できれば、意味のあることを成し遂げたと言えます」

ハードウェア設計のスピードアップは、もはや賢い部品選定やきれいな回路図だけの問題ではありません。AI支援型のPCB設計ツールを組み合わせて活用すれば、状況を一変させることができます。基本は変わりません。明確に定義された回路図と、必要なものを洗い出した確かな構想から始め、反復的・探索的な作業は支援エンジンに任せて、自分は難しい仕事に集中するのです。これにより、再設計（リスピン）が減り、製造可能な基板までの道のりが大幅に速くなります。

AIによる設計と部品メーカーのリファレンステンプレートを組み合わせれば、実績のあるレイアウトで時間を節約できます。機械学習を活用したDFMチェックで製造上の問題を早期に発見し、最初の試作品を、仕上げてDRCを実行するだけのレビュー可能な候補にしましょう。製造パートナーや実装パートナーと協力し、彼らの制約条件をAIツールに直接反映させましょう。そうすれば、設計はスピードとスケーラビリティの両方に最適化されます。

コンセプトから試作まですばやく進めるかどうかが、市場機会をつかむか出遅れるかの分かれ目になることは少なくありません。回路基板設計をスピードアップしたいなら、まずは使えるツールをすべて活用することから始めましょう。ただし、最初からテストを考慮した設計を行ってください。テストポイントを追加し、試作品ができしだいすぐに検証できるようにしましょう。最初の基板が基本的なチェックに通らなければ、どれだけ速く設計しても意味がありません。

ツール、ソフトウェア、そして自ら手を動かすことについて

ポールは、ツールが完璧だというふりはしません。Altiumを工夫してワイヤーリストをエクスポートしたこともあります。ハーネス用の構成ライブラリを自作したこともあります。大手OEMが頼りにしているハイエンドのソフトウェアプラットフォームを使えない環境で仕事をし、それでもやり遂げてきました。

「PDFとスプレッドシートだけで、多くの人が可能だと思っている以上のことをやってきました」と彼は言いました。

しかし、彼のアプローチの核心は今も現場での実践にあります。ポールは2つの学士号を取得した後で職業学校に通い直しました。パネルのリベット打ちや機体の修理を学び、技術者が実際に直面していることを理解するためです。

その経験が、彼をより優れたシステム思考の持ち主にしました。また、より優れた協力者にもしました。「私はインターンや若手エンジニア、デスクワーク以上のことをしたい技術者たちと一緒に働いています。そして彼らを育てています。誰かが私を育ててくれたからです」

彼は、もっと多くのエンジニアが自分の手でものをつくる時間を持つべきだと考えています。それで設計がうまくなるからではありません。コミュニケーションがうまくなるからです。

テストエンジニアが思っている以上に重要な理由

テストエンジニアが脚光を浴びることはめったにありません。設計と納品の間の脚注のような、二次的な存在と見なされることがよくあります。

しかし、それは間違いです。

ポールのようなテストエンジニアこそが、ロケットが安全に打ち上げられ、飛行機が空から落ちず、生産ラインがスケジュールどおりに動くことを保証している人たちです。彼らは、目に見えるシステムを検証する、目に見えないシステムをつくっているのです。

彼らは「動いている」と「検証済み」の違いを知っています。「今のところ十分」と「認証の準備が整っている」の違いを。試作品のためにつくることと、予算の圧力の下で1,000台をつくることの違いを。

何より重要なのは、彼らが翻訳の仕方を知っていることです。設計と試験の間を。ソフトウェアとハードウェアの間を。ビジネスの目標とエンジニアリングの現実の間を。

その翻訳こそが本当の魔法です。そしてポール・マクドナルドは、それに最も長けた人のひとりなのです。

Hardware Rich Developmentは、変化の速い世界で高い完全性を持つハードウェアをつくるとはどういうことかを探る、Quilter.aiのシリーズです。エンジニアリングチームを率いている方、組織の技術的な意思決定を担っている方で、知見を共有したい方はぜひご連絡ください。

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