一個臺灣機構工程師的真實感受

夢醒_花落

天天畫PRO-E，日日摔產品，時時釘廠商，「專做內在美」─結構工程師雕塑產品最完美的曲線

8 C$ L" i# T9 h% r  j" e    一切，從破壞開始……
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$ X. q# G* j3 c9 ]& l. v; d    家里的后院，洗衣機矩形的外殼被拆了下來，一把螺絲起子、一根鐵槌，洗衣機機身內的片片塊塊散落一地，

    ABCD、ACDB、DACB、CDBA……太多可能的排列組合，就算想破他的小腦袋瓜兒，也變不回原來的洗衣機……
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    明基桃園事業區6F研發中心，一臺造價不斐的投影機，機殼靜置在桌上的一角，螺絲、面板、燈泡模塊、UHP 高效能燈泡、風扇……上百種零組件被一一地仔細端詳、拆解開來，再依序一個個組裝回去，熟練的動作，投影機分毫不差地回復原本的面貌。這次可不像小時候那么遜，現在，他可是會拆又會裝！
     
2 X  Z) o. U! E$ P$ k    結構設計，穿上我的內在美
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    「結構工程師的工作就像是在堆積木，工業設計中心提出他們對產品外觀的構想后，結構工程師用ProE勾勒出產品的內部架構，實現ID(industrial design)設計的夢想。」工業設計中心決定產品的外在美，與Chris同樣身為結構工程師的同仁們負責產品的內在美，也就是產品的內構件與心臟，「設法在有限的空間里放進所有的零組件，于既有功能一個也不能少的前提下，努力把產品的內涵做得比別人更優美。」
     
+ a! V" u$ \$ w     L.J.形容自己就像一名建筑師，「建筑師思考的是房子的坪數大小、需要用到哪些建材、如何蓋出一棟好房子等問題；結構工程師想的是產品的長寬高各是多少、達成任務功能需要哪些組件、在應許的空間內如何放下這些零組件。」進行設計時，結構工程師必須隨時提醒自己，是否做出工業設計想要的東西，是否兼顧到產品的功能性與量產性，包括產品的良率等。
     
( G8 P2 y& e! G2 [; D6 t     新手機的誕生從PM制定各種規格開始，在工業設計中心完成外觀設計，于結構工程師手中進行內部規劃與建整；CD-ROM也是在PM依據產品訴求族群與使用狀況提出產品規格要求后開始進入研發與生產流程，但是它的屬性和手機、數字相機等消費性電子產品不同，CD-ROM是個與速度競賽的量產性產品，在結構上強調的是設計的可制造性與可量產性，如果設計過于復雜，CP擔心將會提高量產的困難度，喪失速度上的競爭優勢。
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     ID所設計出的外觀有時會造成結構設計上的限制，在結構設計的過程中衍生出各種問題，例如外觀該以噴漆還是電鍍方式處理等，因此，正式進入結構設計階段之前，結構工程師會先就空間、EE等面向評估工業設計中心提案的可行性。
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1 D3 d  o/ I7 N/ m+ J0 H/ e     在結構設計的第一個階段，工程師扮演的是設計師的角色，決定產品的內部架構，并將內部空間的零組件配置繪制成圖(lay out)。過去還沒有軟件工具的時候，Chris與結構工程師只能用紙、筆和尺一筆筆畫出設計圖，「設計圖上必須有正確、清楚的尺寸標示，圖每個人都會畫，但是產品內部有許多內構件，有的內構件符合公差上限，有的符合公差下限，如何得出一個合理的累積公差是最大的挑戰。」。
     
9 i0 R+ o( ~( w  z9 ~" b/ ]$ C5 g     進入第二個階段后，工程師化身為建筑師，將產品整個機身搭建起來。制圖后，產品還要經過開模(mock up)、發包等各種步驟才能進入量產，在這個過程中，除了各種測試外，結構工程師還要負責模具廠的選擇、模具制程前后的檢討等工作。

6 d' j7 ?- x3 q9 s/ u  L1 [' O     從工業設計出發再進入結構設計是一個由外而內的過程，H.W.將結構設計所扮演的角色歸納為整合、接口、美化、與保護等四種。
! m" |+ i! U8 m: X" `0 A 結構工程師，角色四合一

) ?" R9 @4 `. N+ b( T: t3 Z% a     結構是個整合者，因為從電池、外觀設計、到產品制造，結構工程師必須整合產品與各部功能，有些零組件有固定的位置，有些可以隨意移動，結構工程師設法將所有元素兜在一起，讓ID的夢想成真。結構是一種接口，她所涉及的零件本身就是各種接口，例如，按鍵是產品對外的接口，溝通人與機器。結構是一種美化，與工業設計中心攜手合作，實現工業設計中心的造形設計，為一堆冰冷的電子零件，穿上美麗的外衣。結構也負責保護產品與消費者，例如手機外殼防水、防震的功能，能讓手機在受到某種程度的外力沖擊時，維持正常的運作。
     
5 m! d; M' K; L  D     與電子、韌體相比，結構具有相對的外顯性，設計的結果攤在陽光底下，每個人都可以看得到，也因此每個人都有自己的意見與想法，許多結構工程師都和CP有過同樣的經驗，「結構進行變更時，可以聽見各種不同的聲音，結構工程師應該多觀察、多拆解別人的產品，并從中學習他人的長處。」他山之石可以攻錯，拆別人的機器，想想別人為何如此設計，可以吸收別人的經驗，也能獲取一些設計的靈感。
     
     先后負責過掃描儀與數字相機兩種產品的結構設計后，Vincent依然熱愛這份工作，「已趨成熟的掃描儀強調產品功能，具有消費產品屬性的數字相機除了功能之外，也強調輕薄短小的外觀，然而，不管產品種類是否相同，結構設計一直有新的任務等著自己去完成。」
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     「就像開車，當你掀開引擎蓋時，總會希望汽車內部裝置的安排能干凈又俐落。」每每拆開日本知名品牌的數字相機，Vincent都會驚訝于她內部結構設計的簡潔，「一開始就采用對的方法，設計出來的自然會是個好產品，如何運用理性的方法讓每個組件，甚至每條排線的組合都讓人看得舒服，考驗的不只是結構工程師初始設計架構的完善性，更是結構工程師的技術與創新能力。」
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$ N+ o5 g7 s6 J# P2 y* O* P    結構特務，要苦其心志、勞其筋骨

5 Q, |# i' h1 q$ z" K  ^    「計算機當機之后可以重開機，數字相機不能用到一半就當機，使用的時候機身的外殼也不能突然掉下來。」結構工程師的工作內容中，「測試」大概是多數人最感興趣的部分。不論是落下測試還是破壞式測試，以各種測試方法驗證產品的品質與功能可信度，主要都是為了確保產出的產品有一定的水平。
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$ q. \2 l; C/ B8 H5 T/ t     不同的產品有不同的屬性，測試方法也不盡相同。手機的測試必須考慮消費者的使用情境，「除了落下測試外，還要考慮手機在不同地方、不同環境的使用情況，溫度的高低、冷熱的沖擊等都是測試要項。」手機的體積越小，內部結構設計所能保留的安全空間也越小，對H.W.而言，落下測試與熱沖擊是較具挑戰性的兩個測試項目。
     
' o! V# B& {% P4 i7 y! l     摔落是消費者使用手機時最常發生的意外狀況，因此，落下測試是結構設計最基本的關卡。熱沖擊的目的在確保手機在特定的高、低溫范圍內，能不受溫度變化影響，正常運作，「烤完之后再冰，冰完之后又烤。每家廠商設有不同的測試標準，不一定是以100°C烘烤、以0°C冰鎮。」落下測試與熱沖擊也會交*進行，在冰、烤之后進行落下測試，檢測手機在高、低溫環境下的耐摔程度。
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     「IC貼牌客戶的手機必須通過客戶的測試，過去測試設備并不齊全，結構工程師必須自己設法補強。」為了順利通過客戶端所進行的測試，結構工程師采取比一般更嚴格的測試標準，H.W.與同事們「還曾經站到桌子上，往上跳起，再松手讓手機落下，或像丟棒球一樣，把手機對著墻壁摔，用各種方法讓手機受盡『折磨』。」
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1 s7 Q- N, y2 t6 w     H.W.所負責的手機可以直接摔到地上，但是Chris所負責的投影機單價昂貴，必須活用落下測試的方法，避免在測試過程中損壞整臺機器可能付出的高額成本，「投影機造價高，在進行落下測試前，結構工程師會先進行評估，將昂貴、不影響測試準確性的零組件先取出，初步測試完成后再做最后的測試。」
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     數字相機主要的測試項目大致可分為功能性與結構性兩大類，前者包括分辨率、色彩飽和度與銳利度、省電性、與拍照速度等，后者包括可*度與相機的結實度。CD-ROM的結構設計則首重整合后產品功能是否能正常運作，為了消費者的安全起見，也為了讓消費者留下美好的使用經驗，完整的測試項目是最重要的關鍵。
創新，生命會自己尋找出路
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, J& G) r% B! [. X! Y9 n    結構，如果你因為它聽起來生硬就以為它沒有創新的空間，那么，結構工程師們的實際行為表現馬上可以證明你是錯的。
9 G6 J/ y  n; B+ [     「創新不一定要抽象，也不一定要深奧，解決問題其實就是一種創新的過程。」CP相信專利可以從小地方做起，「多思考、多問『為什么？』、看看別人的做法、回顧自己的經驗，工作不能只是埋頭苦干，也要懂得思考。」
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: E7 d% W6 _1 ?/ @6 V4 D; F* Y, ]     要創新，就不能有“me too”的想法，把創新當作一種態度，接受新的觀念、新的想法、與新的點子。手機的結構設計在工業設計完成后開始進行，H.W.與結構設計同仁時常看見工業設計中心在產品設計上一些奇特的想法，「這些創新的點子其實并不一定要有艱深的技術才能實現，拿到ID設計圖時，不能只是因為過去從來沒有人做過，就否定它的可行性。」

     習慣去想一些新的點子，「就像生命會自己尋找出路，困難也一定會有解決的方法，只是現在我們還沒想到。」Chris與同仁時常用這句話勉勵自己，「隨時將相反(reverse)、轉移(transfer)、合并(combine)、改變方向(change direction)、延伸(extend)、減少(reduce)等六個創新法則拿出來檢視，把生活上的點點滴滴融入設計里，簡單的一個移除或重新排列的動作都可能得到意想不到的效果。」
     
     以投影機為例，結構設計的創新可以從系統架構與材料選擇兩方面著手。投影機在運轉的過程中會產生噪音，結構工程師必須設法將噪音減到最低，「不一定要有大幅度的結構設計變動才能有改善的效果，有時候小小的改變也可能獲得很大的突破。」Chris表示，風扇是噪音的主要來源，目前結構工程師正設法尋找具有散熱功能，又能不制造噪音的替代方案，參考別人的設計與經驗，也能汲取創新的泉源。影存事業群儲存事業部成立于1994年，直到1998、1999年之際CD-ROM才開始由同仁負責完整的結構設計，為了讓結構設計有更多的變化與可能性，CP與結構工程師們時常拆解競爭廠商的產品，參考別人設計與思考的過程，「跨入消費性電子領域后，面對新的、過去毫無設計經驗的產品，工程師們更要懂得去學習、參考他人的經驗，減少錯誤的發生。」
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     同樣的方法，也應用在數字相機的結構設計上，「在拆解的過程中往往會產生新的想法，創新最快的方法是觀摩其它人的做法，再將這些概念重新轉化成設計理念。」除了功能與可*度這兩種結構上的考量外，Vincent也會在操作接口上動腦筋，構思新的創意。
     
     「『這樣的產品怎么賣得出去？』K.Y.看到我們設計出來的第一臺數字相機時，對當時做出來的產品品質非常不滿意。有了第一次的經驗后，第二臺數字相機鋁鎂合金的外殼為整體結構的質感加了不少分數，我們的數字相機也從此開始正式問市。」數字相機屬于消費精品，在結構設計上要求的不是壓低價格，而是新技術的應用，Vincent表示，目前數字相機內部共有四片板子，設計出來的產品既要精致化，也要有質感，結構工程師必須設法找到空隙，發現空間，讓產品符合輕薄短小的市場潮流。
     
; \- |0 N0 M5 Z     就方法言，Vincent透過觀摩別人的產品、尋找并應用新零件、以及新技術的發展來創新，「拆解世界知名品牌的機器，看看別人如何將各種功能所需要的零組件整齊、干凈地置入有限的空間，既能從中汲取經驗，也能獲得新的靈感。」以鏡頭這個數字相機的關鍵零組件為例，在目前的市場供需態勢下，屬于賣方市場，買方很難掌握這部分的成本，結構工程師必須設法取得并掌握最新的關鍵零組件，才能跳出賣方市場的局限。      
         
     真正的創新存在于日常生活中，《國家地理頻道》、《Discovery》等頻道的節目提供許多科技新知與文化藝術知識，Chris相信，把這些平日獲得的涵養帶入設計與工作流程之中，有助于設計的創新。「目前結構工程師仍偏重于設計層面，未來還是要能兼顧研發。」結構工程師，三分之二的精神貢獻在項目上，三分之一留給思考與學習。

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這才是真正在做設計。