使用机架保持工作台整洁带来的优势

非工程人员通常都会刻板地认为，一般设计工程师的工作区域总是杂乱无章。各种电路板和盒子随意地放在工作台周围，而这一切又通过像蜘蛛网一样的电缆相互连接。尽管许多原型测试台相当整齐有序，但这种老生常谈还是会大行其道，尤其是在开发期间。

为什么工作台会如此混乱呢？这与几乎所有工程问题一样，没有统一的答案。我以一位以前是操作工程师的身份讲这些，我也曾经在许多电子工程师进行高级项目期间，拜访了坐在工作台前的他们。即使设计团队一开始就想保持整洁干净，原型工作台也迟早会变得混乱不堪（图 1）。

图1：有些工程师工作台相对整洁，上面仅有几块印刷电路板、仪表、其他仪器和测试导线。（图片来源：Wikipedia）

之所以会出现这种堆积如山的场面，是因为他们需要更多的仪器和测试导线、用于模拟输入和工作条件的各种简易的临时夹具、为进行更长时间的测试而增加的更大型电池组，以及规格书、用户手册、手写的笔记、提醒以及“请勿触摸”警示牌等。

混乱是否会对产品开发造成不利影响？

这种混乱会造成产品开发、调试和评估效率低下吗？答案的范围是从“确实会”到“这对我来说不是问题”，并有一些相应的示例来支持所有这些争论。

Jim Williams 是一位优秀的模拟电子工程师，曾就职于 Linear Technology Corp.（已被 Analog Devices 收购）。请看一下他那超级凌乱而又高效的工作环境（图 2）。Jim Williams 于 2011 年英年早逝，他传奇般的工作台于 2012 年原封不动地在加利福尼亚州山景城的计算机历史博物馆的一次特别展览中展出¹。

图 2：模拟电路设计领域的传奇人物、天才 Jim Williams 曾就职于 Linear Technology Corp，坐在其著名而超级杂乱的工作台旁（图片来源：Mercury News）

就在这张仪表和元器件随意放置，就像胡乱堆放的杂货铺一样的工作台上，Jim 不断地开发创新的电路和系统。在 Jim 去世前的几个月我去拜访了他，他只是调皮地看了看他的工作台，告诉我说他的工作台之所以如此混乱是因为他喜欢这样的工作方式，但不鼓励同事“临时”借用测试设备。

然而，Jim 的工作台可能就是个例外：因为对于大多数工程师和项目而言，一个整洁的工作区域（虽说不一定是强迫性的超整洁）越来越有必要，已不再是一种偏爱。即使是如 2 兆赫兹 (MHz) DC/DC 开关式转换器和数千兆赫兹的射频电路等适中电路，由于其频率越来原高，在原型开发和测试的所有阶段中将导线和连接器架空无疑是在自找麻烦。

有一个简单的解决方案

对于具体某个问题，能有一个简单直接的低技术性解决方案，那将是很好的选择。就杂乱的工作台而言就只有一种方法：采用 19 英寸机架。

当然，使用机架在工程领域并不新鲜。例如，机架通常用于大型自动化测试设备 (ATE) 装置。几乎所有仪器（如示波器、波形发生器和频谱分析仪）都可以直接安装在机架上，或者通过合适的扩展套件进行机架安装。

即便如此，我还是很少在工程师工作台旁的机架上看到这些仪器。工作台旁没有机架的原因可能有以下几种：也许是因为工作台变得越来越杂乱，或者某人下意识地但过早地想以这种方式向管理层发出“我们的工作快要完成了”的信号，或是附近有机架，需要在机架和被评估的原型之间连接大量电缆，但这通常很不方便。

不过，机架的类型和配置多种多样，可以解决这些问题。市面上有重型双框 86 英寸高机架，如 Hammond Manufacturing C2F197823LG1 全高机架（图 3）。

图 3：这种双框架、全高 19 英寸机架可以收纳设计师工作台上的大量测试设备。（图片源：Hammond Manufacturing）

还有一些用于减轻总体负荷重量的单机架装置，例如 Bud Industries 的 RR-1264-BT，其高度与 70 英寸的 C2F197823LG1 差不多，并且能让使用人员更容易地接触到其内部所安装设备的正面和背面（ 图 4）。

图 4：单框架全高机架也能让测试工作台变得干净整洁，同时使用者也可以轻松地接触到所安装设备的正面和背面。（图片源：Bud Industries）

这些全高落地式机架对于工作台顶部开发场景来说有点大材小用，不过还有一个诱人的选择：11 英寸高的短款机架，例如 Hammond Manufacturing 的 RCHV1900817BK1，可以将其置于工作台的一角，而不是旁边（图 5）。

图 5：即使将一个适中的 11 英寸高机架直接放在工作台的拐角处，也有助于消除混乱，变得井然有序。（图片源：Hammond Manufacturing）

机架也不只是用来安装供应商提供的仪器。许多年前，我参与了大型机电测试框架的控制器的设计，该控制器的一些开关安装在了机架上，当柱塞的偏移量超过设定值时，开关就会跳闸。初始测试期间，我们需要模拟限位开关的闭合，但实际上又不想给框架通电。

解决方案很简单。我们团队中的一位工程师有一个军用冗余型无线电拨动开关阵列，其宽度约为 7 英寸，高度约 2½ 英寸（图 6）。我们采用了这些开关（可实现我所见到过的最平稳的切换动作），这使得软件工程师坐在电脑前就可以轻松地启动一个限位开关事件，而且该装置工作良好。

图 6：在某个正在进行的产品开发过程中，这种军用冗余型拨动开关阵列被用来模拟负载框架上的限位开关的动作。（图片来源：Bill Schweber）

但是随着项目的进行，工作台上还会增加更多的仪器、导线、电源和固定件。很快，那套拨动开关已经很难找到了，已经和工作台上的其他各种东西缠绕在一起。解决方案很简单：我们在工作台的拐角处放置了一个 19 英寸台式机架，并要求我们的内部模具车间制作了一块狭长的机架面板，在上面预留了拨动开关阵列的安装孔，用于将其固定。我们甚至通过在新机架中安装其他一些小型仪器来进一步发挥新机架的优势，并增加了一些全宽度机架，从而为不容易在机架上安装的小型板卡提供了空间。这样做的结果是，我们在不经意间提高了工作效率、减少了愚蠢错误和所用物品！

机架的历史久远。众所周知，根据 Wikipedia 上的文章《19 英寸机架》，19 英寸机架大约是 100 年前开发的。尽管 Wikipedia 上发布的内容不一定是绝对或总是准确的，但这些内容通常是一个有用的切入点：这篇文章引用了一篇摘自古老的 Bell System Technology Journal 在 1922 年的文章《Telephone Equipment for Long Cable Circuits》。可在以 Internet Archive 上看到该文章的扫描版，因此您可以通过一手资料来了解机架开发的合理性和细节。

请注意，在 20 世纪上半叶，Bell Telephone System 在设计、制造、研究和安装方面的市场地位和技术专长占据了主导地位，以至于他们可以设立事实上的行业标准，而且经常这样做。

如果您最初购买的仪器和设备不包括机架安装套件，那么在您进行项目时仍值得考虑。即使是基本的小型电源设备 (PSU)，我们也可以将其从工作台式转移至附近的机架。例如，可以使用供应商提供的 PLS600 机架安装套件轻松地将 XP Power PLS600 系列台式 PSU 装入机架中。该套件支持并排安装两个 PSU（图 7）。

图 7：XP Power PLS600 机架安装套件简化了将 PLS600 装置以单个或成对并排形式安装在标准机箱设备机架上的过程。（图片来源：XP Power）

不要让 Einstein（爱因斯坦）的智慧降低您的生产力

您可能在类似于图 8 所示的海报上看到了 Albert Einstein 关于“聪明”的名言。

图 8：Albert Einstein 的这句名言未必适用于产品设计、开发和调试。（图片来源：Quora）

也许这种情况适用于高级物理学，但对于在工作台前亲自操作的工程师而言却并非如此。《调试：找到最难以捉摸的软硬件问题的 9 个必不可少的规则》是一本非常优秀的书，作者已对此做了非常明确的解释（图 9）。在这本不可或缺的书中，作者 David J. Agans 详细介绍了井井有条的工作区域和放置整洁的文件所带来的诸多好处，从而让您对有待完成和已经完成的工作做到心中有数。

图 9：调试是最难掌握的工程技能之一。本书是在软硬件调试的战略和战术方面非常有见地的参考资料。（图片源：Amazon）

在效率低下且有误导性的工作台布局中，您得浪费数小时、数天或几周时间试图发现并消除缺陷，或者发现问题来自测试装置而不是原型产品。这都是令人非常不悦情况。明确地说：井然有序的工作台是您的工作伙伴，技术含量低的机架就可帮您实现这一目标

参考

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/