使用機架保持工作台整潔的優點

沒工程背景的一般民眾心裡總有個刻板印象，覺得典型設計工程師的工作區應該很雜亂。電路板跟包裝盒幾乎亂擺在工作台上，還有跟老鼠窩一樣的雜亂纜線連接各種零件。儘管許多原型測試台都相當乾淨整齊，但這個老掉牙的刻板印象其實也所言不假，尤其是在開發週期中更為明顯。

到底為什麼工作台會這麼雜亂？這幾乎跟所有工程問題一樣，沒有「一體適用」的答案。我會這樣說，是因為我曾經也是實際動手做的工程師，也拜訪過數十名電機工程師，並在他們進行高階專案的工作期間參觀他們的工作台。原型開發工作台最終都會呈現一團亂，而且只是時間早晚的問題而已，即便設計團隊一開始都有想要擺脫雜亂的念頭也是一樣 (圖 1)。

圖 1：有些工作台就相對整潔，只有一些電路板、尺規、儀器與測試引線。(圖片來源：Wikipedia)

當需要的儀器與測試引線變多時，就更容易雜亂；會使用臨時性及即興創作的設備來模擬輸入與操作條件；增加更大的電池組以延長運作測試時間；當然還有文件記錄，從規格書、使用手冊、手寫筆記與備忘錄到「禁止觸摸」警告牌等都會慢慢堆積。

雜亂無章是否不利於產品開發？

這樣的雜亂環境是否會導致產品開發、除錯和評估的效率低落？答案從「絕對會」到「對我來說沒問題」都有，且這些說法都有例子可加以背書。

就以 Linear Technology Corp. (目前隸屬於 Analog Devices) 的已故天才類比電子工程師 Jim Williams 為例，他的工作台超級雜亂，卻有極高的生產力 (圖 2)。他在 2011 年英年早逝後，他的傳奇工作台在 2012 年特展中於加州山景城的電腦歷史博物館公開展示，完整保留他離開時的原樣¹。

圖 2：Linear Technology Corp. 傳奇的類比電路設計天才 Jim Williams 在他著名的超級雜亂工作台旁抬頭望。(圖片來源： Mercury News)

他就從那一堆看似囤物狂恣意堆積的零組件與儀器中，不斷開發出創新的電路和系統。我在 Jim 過世前幾個月曾前往拜訪。他對著這堆雜亂俏皮地眨了眼睛，解釋說那是他喜歡的工作方式，他也不喜歡同事「臨時」借走他的測試設備。

不過，Jim 的工作台應該是例外。對絕大多數的工程師跟專案來說，有個整齊的工作區域，已經逐漸成為必備條件，而非只是偏好而已，但不至於絕對要達到極度整潔就是。即便是一般電路，頻率也越來越高，以 2 MHz 的 DC/DC 切換式轉換器與多重 GHz RF 電路為例，就有電線與連接器吊掛在半空中，這在原型開發與試驗電路的各個階段都會引來麻煩。

有個簡單的解決方案

若有個直覺、免麻煩、低科技化的解決方案，該有多好。若是工作台雜亂的情況，還真的有這樣的方案：19 吋的機架。

當然，在工程界中，機架的運用並不是什麼新鮮事。例如，就經常會用來架設大型的自動化測試設備 (ATE) 等等。幾乎所有儀器 (如示波器、波形產生器和頻譜分析儀) 都可以直接安裝在機架上，或利用適當的附加套件固定在機架上。

儘管如此，我還是很少在工程師的工作台上看到儀器裝在機架上。不使用機架，背後的原因有很多：或許是因為雜亂無章的情況本來就是日積月累的後果；又或者使用機架的話，有可能是下意識且太早向管理階層灌輸一個訊息，表示「我們即將完工了」；或者若在旁邊擺機架，就必須在機架和待評估原型之間連接不少纜線，反而造成不便。

但機架有多種類型和配置，可以克服這些問題。例如 Hammond Manufacturing 推出的全高機架 C2F197823LG1，就是高度 86 吋 (in.) 的耐用型雙框架機架。

圖 3：此雙框架、全高 19 吋機架可容納設計人員工作台上的大量測試設備。(圖片來源： Hammond Manufacturing)

也有單框架產品，適合總載重較輕的的設備，例如 Bud Industries 的 RR-1264-BT 機架，高度幾乎與 C2F197823LG1 一樣高，有 70 吋，能以更輕易的方式接觸架上設備的正面與背面 (圖 4)。

圖 4：單框架全高機架不僅能收納測試工作台的設備，還可輕鬆取用架上設備的正面與背面。(圖片來源：Bud Industries)

這些全高地板機架對工作台開發情境來說或許多餘了些，但還有另一個不錯的替代方案：較短且高 11 吋的機架，如 Hammond Manufacturing 的 RCHV1900817BK1，可放置在工作台上的一角，而不是旁邊 (圖 5)。

圖 5：即使是尺寸不大的 11 吋高機架，直接放在工作台上一角，也有助於減少雜亂並鼓勵保持紀律。(圖片來源： Hammond Manufacturing)

機架不僅僅是用來安裝廠商或供應商的儀器而已。許多年前，我參與了一個大型機電測試框架的控制器設計作業。此框架會在活塞的偏離量超出設定值時，將框架上安裝的一些開關跳路。初次測試時，我們必須模擬極限開關的閉合，但並不想將實際框架通電。

解決方案很簡單。團隊有一名工程師有一個軍用無線電搖頭開關陣列，寬度大約為 7 吋，高度為 2.5 吋 (圖6)。於是我們使用這些開關 (其切換動作是我生平遇過最順暢的)，讓軟體工程師利用鍵盤，輕鬆觸發極限開關事件，而此設置結果運作良好。

圖 6：此軍用搖頭開關陣列可在馬不停蹄的產品開發流程中，用來模擬極限開關在負重框架上的動作。(圖片來源：Bill Schweber)

然而，隨著專案進展，工作台上會出現更多的儀器、引線、電源供應器以及配件。很快地，這組搖頭開關就幾乎找不到，且與其他物品融為一團。有個相當直覺的解決方案：在工作台的一角放置桌上型 19 吋機架，然後叫內部模型廠製作一片窄型機架面板，含有搖頭開關陣列的開孔，如此即可將陣列固定於機架上。我們甚至進一步利用此新機架，在上面安裝一些小型儀器，並添加一些全寬層板，如此一來，就有地方可收納不容易安裝在機架上的小型機板。結果就是效率提高、愚蠢的失誤減少，就算不認真找，東西也不會一直不見！

使用機架其實是有壽命方面的考量。根據 Wikipedia 一篇著名的文章《19 inch rack 》，我們熟知的 19 吋機架，約在 100 年前發明。雖然 Wikipedia 的文章並非絕對可靠或全部準確，但通常也是實用的求知起點：此文章參考了另一篇出自於權威性 Bell System Technology Journal 期刊的 1922 年文章《Telephone Equipment for Long Cable Circuits》。此期刊已掃描完成，可在 Internet Archive 中查閱，因此您可利用此第一手資訊瞭解機架開發的源由與詳情。

請注意，在 20 世紀上半葉，Bell Telephone System 在設計、製造、研究與架設方面的市場地位與技術專長具有很高的主導性，因此有能力制訂實際的業界標準，而他們的確也經常如此。

如果您最初購置儀器和設備時並沒有納入機架安裝套件，隨著專案進展，仍值得考慮添購。即使是基本的小型電源單元 (PSU)，也可以從工作台上移到旁邊的機架。舉例來說，XP Power 的 PLS600 系列桌上型 PSU 就可使用廠商隨附的 PLS600 機架安裝套件輕鬆置入機架中，且該套件更可支援並排安裝兩個 PSU (圖 7)。

圖 7：XP Power 的 PLS600 機架安裝套件可將單一 PLS600 單元的安裝作業簡化，或輕鬆在標準型底盤設備機架上並排安裝一對單元。(圖片來源： XP Power)

別讓愛因斯坦的機智影響你的生產力

你可能曾在海報上看過愛因斯坦的「智慧」名言，類似圖 8 所示。

圖 8：即便愛因斯坦說過這句話，但也不一定就適用於產品的設計、開發與除錯。(圖片來源：Quora)

也許那適用於高階物理，但對在工作台上動手作的工程師來說，則另當別論。這個論點在《Debugging: The 9 Indispensable Rules of Finding Even the Most Elusive Software and Hardware Problems》(除錯：面對最令人困惑的軟硬體問題時不可拋棄的九大原則) 這本精闢入裡的著作中清楚闡明 (圖 9)。在這本不可錯過的著作中，作者 David J. Agans 詳細說明工作區域保持整齊，且文件記錄清晰的眾多優點，如此一來，就可清楚知道該做什麼以及哪些事項已經完成。

圖 9：除錯是最難熟練的工程技能之一，此書提供深入見解，是學習軟硬體除錯策略與技巧的絕佳資源。(圖片來源： Amazon)

只需要一次糟糕的經驗，浪費好幾個小時、幾天甚至幾星期，試圖在低效率且充滿誤導性的桌上型配置中找到並修復一個錯誤，或是最後發現問題根本就出在測試設定而非原型上，就受夠了。說穿了，整齊的工作台是您工作時的得力助手，而低科技性的機架則可協助您實現此目標。

參考資料

1 – Mercury News, “Jim Williams’ workbench captures his life and Silicon Valley”

https://www.mercurynews.com/2011/11/17/cassidy-jim-williams-workbench-captures-his-life-and-silicon-valley/