一个台湾机构工程师的真实感受

天天画PRO-E，日日摔产品，时时钉厂商，「专做内在美」─结构工程师雕塑产品最完美的曲线 一切，从破坏开始…… 家里的后院，洗衣机矩形的外壳被拆了下来，一把螺丝起子、一根铁槌，洗衣机机身内的片片块块散落一地， ABCD、ACDB、DACB、CDBA……太多可能的排列组合，就算想破他的小脑袋瓜儿，也变不回原来的洗衣机…… 明基桃园事业区6F研发中心，一台造价不斐的投影机，机壳静置在桌上的一角，螺丝、面板、灯泡模块、UHP 高效能灯泡、风扇……上百种零组件被一一地仔细端详、拆解开来，再依序一个个组装回去，熟练的动作，投影机分毫不差地回复原本的面貌。这次可不像小时候那么逊，现在，他可是会拆又会装！ 结构设计，穿上我的内在美 「结构工程师的工作就像是在堆积木，工业设计中心提出他们对产品外观的构想后，结构工程师用ProE勾勒出产品的内部架构，实现ID(industrial design)设计的梦想。」工业设计中心决定产品的外在美，与Chris同样身为结构工程师的同仁们负责产品的内在美，也就是产品的内构件与心脏，「设法在有限的空间里放进所有的零组件，于既有功能一个也不能少的前提下，努力把产品的内涵做得比别人更优美。」 L.J.形容自己就像一名建筑师，「建筑师思考的是房子的坪数大小、需要用到哪些建材、如何盖出一栋好房子等问题；结构工程师想的是产品的长宽高各是多少、达成任务功能需要哪些组件、在应许的空间内如何放下这些零组件。」进行设计时，结构工程师必须随时提醒自己，是否做出工业设计想要的东西，是否兼顾到产品的功能性与量产性，包括产品的良率等。 新手机的诞生从PM制定各种规格开始，在工业设计中心完成外观设计，于结构工程师手中进行内部规划与建整；CD-ROM也是在PM依据产品诉求族群与使用状况提出产品规格要求后开始进入研发与生产流程，但是它的属性和手机、数字相机等消费性电子产品不同，CD-ROM是个与速度竞赛的量产性产品，在结构上强调的是设计的可制造性与可量产性，如果设计过于复杂，CP担心将会提高量产的困难度，丧失速度上的竞争优势。 ID所设计出的外观有时会造成结构设计上的限制，在结构设计的过程中衍生出各种问题，例如外观该以喷漆还是电镀方式处理等，因此，正式进入结构设计阶段之前，结构工程师会先就空间、EE等面向评估工业设计中心提案的可行性。 在结构设计的第一个阶段，工程师扮演的是设计师的角色，决定产品的内部架构，并将内部空间的零组件配置绘制成图(lay out)。过去还没有软件工具的时候，Chris与结构工程师只能用纸、笔和尺一笔笔画出设计图，「设计图上必须有正确、清楚的尺寸标示，图每个人都会画，但是产品内部有许多内构件，有的内构件符合公差上限，有的符合公差下限，如何得出一个合理的累积公差是最大的挑战。」。 进入第二个阶段后，工程师化身为建筑师，将产品整个机身搭建起来。制图后，产品还要经过开模(mock up)、发包等各种步骤才能进入量产，在这个过程中，除了各种测试外，结构工程师还要负责模具厂的选择、模具制程前后的检讨等工作。 从工业设计出发再进入结构设计是一个由外而内的过程，H.W.将结构设计所扮演的角色归纳为整合、接口、美化、与保护等四种。 结构工程师，角色四合一 结构是个整合者，因为从电池、外观设计、到产品制造，结构工程师必须整合产品与各部功能，有些零组件有固定的位置，有些可以随意移动，结构工程师设法将所有元素兜在一起，让ID的梦想成真。结构是一种接口，她所涉及的零件本身就是各种接口，例如，按键是产品对外的接口，沟通人与机器。结构是一种美化，与工业设计中心携手合作，实现工业设计中心的造形设计，为一堆冰冷的电子零件，穿上美丽的外衣。结构也负责保护产品与消费者，例如手机外壳防水、防震的功能，能让手机在受到某种程度的外力冲击时，维持正常的运作。 与电子、韧体相比，结构具有相对的外显性，设计的结果摊在阳光底下，每个人都可以看得到，也因此每个人都有自己的
意见与想法，许多结构工程师都和CP有过同样的经验，「结构进行变更时，可以听见各种不同的声音，结构工程师应该多观察、多拆解别人的产品，并从中学习他人的长处。」他山之石可以攻错，拆别人的机器，想想别人为何如此设计，可以吸收别人的经验，也能获取一些设计的灵感。 先后负责过扫描仪与数字相机两种产品的结构设计后，Vincent依然热爱这份工作，「已趋成熟的扫描仪强调产品功能，具有消费产品属性的数字相机除了功能之外，也强调轻薄短小的外观，然而，不管产品种类是否相同，结构设计一直有新的任务等着自己去完成。」 「就像开车，当你掀开引擎盖时，总会希望汽车内部装置的安排能干净又俐落。」每每拆开日本知名品牌的数字相机，Vincent都会惊讶于她内部结构设计的简洁，「一开始就采用对的方法，设计出来的自然会是个好产品，如何运用理性的方法让每个组件，甚至每条排线的组合都让人看得舒服，考验的不只是结构工程师初始设计架构的完善性，更是结构工程师的技术与创新能力。」 结构特务，要苦其心志、劳其筋骨 「计算机当机之后可以重开机，数字相机不能用到一半就当机，使用的时候机身的外壳也不能突然掉下来。」结构工程师的工作内容中，「测试」大概是多数人最感兴趣的部分。不论是落下测试还是破坏式测试，以各种测试方法验证产品的品质与功能可信度，主要都是为了确保产出的产品有一定的水平。 不同的产品有不同的属性，测试方法也不尽相同。手机的测试必须考虑消费者的使用情境，「除了落下测试外，还要考虑手机在不同地方、不同环境的使用情况，温度的高低、冷热的冲击等都是测试要项。」手机的体积越小，内部结构设计所能保留的安全空间也越小，对H.W.而言，落下测试与热冲击是较具挑战性的两个测试项目。 摔落是消费者使用手机时最常发生的意外状况，因此，落下测试是结构设计最基本的关卡。热冲击的目的在确保手机在特定的高、低温范围内，能不受温度变化影响，正常运作，「烤完之后再冰，冰完之后又烤。每家厂商设有不同的测试标准，不一定是以100°C烘烤、以0°C冰镇。」落下测试与热冲击也会交*进行，在冰、烤之后进行落下测试，检测手机在高、低温环境下的耐摔程度。 「IC贴牌客户的手机必须通过客户的测试，过去测试设备并不齐全，结构工程师必须自己设法补强。」为了顺利通过客户端所进行的测试，结构工程师采取比一般更严格的测试标准，H.W.与同事们「还曾经站到桌子上，往上跳起，再松手让手机落下，或像丢棒球一样，把手机对着墙壁摔，用各种方法让手机受尽『折磨』。」 H.W.所负责的手机可以直接摔到地上，但是Chris所负责的投影机单价昂贵，必须活用落下测试的方法，避免在测试过程中损坏整台机器可能付出的高额成本，「投影机造价高，在进行落下测试前，结构工程师会先进行评估，将昂贵、不影响测试准确性的零组件先取出，初步测试完成后再做最后的测试。」 数字相机主要的测试项目大致可分为功能性与结构性两大类，前者包括分辨率、色彩饱和度与锐利度、省电性、与拍照速度等，后者包括可*度与相机的结实度。CD-ROM的结构设计则首重整合后产品功能是否能正常运作，为了消费者的安全起见，也为了让消费者留下美好的使用经验，完整的测试项目是最重要的关键。 创新，生命会自己寻找出路 结构，如果你因为它听起来生硬就以为它没有创新的空间，那么，结构工程师们的实际行为表现马上可以证明你是错的。 「创新不一定要抽象，也不一定要深奥，解决问题其实就是一种创新的过程。」CP相信专利可以从小地方做起，「多思考、多问『为什么？』、看看别人的做法、回顾自己的经验，工作不能只是埋头苦干，也要懂得思考。」 要创新，就不能有“me too”的想法，把创新当作一种态度，接受新的观念、新的想法、与新的点子。手机的结构设计在工业设计完成后开始进行，H.W.与结构设计同仁时常看见工业设计中心在产品设计上一些奇特的想法，「这些创新的点子其实并不一定要有艰深的技术才能实现，拿到ID设计图时，不能只是因为过去从来没有人做过，就否定它的可行性。」 习惯去想一些新的点子，「就像生命会自己寻找出路，困难也一定会有解决的方法，只是现在我们还没想到。」Chris与同仁时常用这句话勉励自己，「随时将相反(reverse)、转移(transfer)、合并(combine)、改变方向(change direction)、延伸(extend)、减少(reduce)等六个创新法则拿出来检视，把生活上的点点滴滴融入设计里，简单的一个移除或重新排列的动作都可能得到意想不到的效果。」 以投影机为例，结构设计的创新可以从系统架构与材料选择两方面着手。投影机在运转的过程中会产生噪音，结构工程师必须设法将噪音减到最低，「不一定要有大幅度的结构设计变动才能有改善的效果，有时候小小的改变也可能获得很大的突破。」Chris表示，风扇是噪音的主要来源，目前结构工程师正设法寻找具有散热功能，又能不制造噪音的替代方案，参考别人的设计与经验，也能汲取创新的泉源。影存事业群储存事业部成立于1994年，直到1998、1999年之际CD-ROM才开始由同仁负责完整的结构设计，为了让结构设计有更多的变化与可能性，CP与结构工程师们时常拆解竞争厂商的产品，参考别人设计与思考的过程，「跨入消费性电子领域后，面对新的、过去毫无设计经验的产品，工程师们更要懂得去学习、参考他人的经验，减少错误的发生。」 同样的方法，也应用在数字相机的结构设计上，「在拆解的过程中往往会产生新的想法，创新最快的方法是观摩其它人的做法，再将这些概念重新转化成设计理念。」除了功能与可*度这两种结构上的考量外，Vincent也会在操作接口上动脑筋，构思新的创意。 「『这样的产品怎么卖得出去？』K.Y.看到我们设计出来的第一台数字相机时，对当时做出来的产品品质非常不满意。有了第一次的经验后，第二台数字相机铝镁合金的外壳为整体结构的质感加了不少分数，我们的数字相机也从此开始正式问市。」数字相机属于消费精品，在结构设计上要求的不是压低价格，而是新技术的应用，Vincent表示，目前数字相机内部共有四片板子，设计出来的产品既要精致化，也要有质感，结构工程师必须设法找到空隙，发现空间，让产品符合轻薄短小的市场潮流。 就方法言，Vincent透过观摩别人的产品、寻找并应用新零件、以及新技术的发展来创新，「拆解世界知名品牌的机器，看看别人如何将各种功能所需要的零组件整齐、干净地置入有限的空间，既能从中汲取经验，也能获得新的灵感。」以镜头这个数字相机的关键零组件为例，在目前的市场供需态势下，属于卖方市场，买方很难掌握这部分的成本，结构工程师必须设法取得并掌握最新的关键零组件，才能跳出卖方市场的局限。 真正的创新存在于日常生活中，《国家地理频道》、《Discovery》等频道的节目提供许多科技新知与文化艺术知识，Chris相信，把这些平日获得的涵养带入设计与工作流程之中，有助于设计的创新。「目前结构工程师仍偏重于设计层面，未来还是要能兼顾研发。」结构工程师，三分之二的精神贡献在项目上，三分之一留给思考与学习。 （上海川流机电论坛）