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這是一個有關新廠房及其管理方面的小故事。我曾經在一家開發電話成本管理專用電腦的公司工作，這種專用電腦產品能夠針對通話進行路由并收集資料，再采用成本試算表，使連線通話能更確切地實現節費。我當時是測試工程部門的資深設計工程師，負責新廠房中整個測試系統的正常運作與除錯，并以最先進的輸送系統傳送電腦系統到每一測試站。新廠房中還有一個讓我們設計團隊引以為傲與興奮的是一條長約200英呎的燒結隧道(Burn Tunnels)，這是我們在進行最終測試以前解決早期故障問題的地方。 我們的團隊工作十分嚴謹，因而也就輕松順利地在新廠房啟用前完成任務，高級管理人員們看到生產線上一個接一個的測試站后也都非常高興。但不久，我們就遇到“問題”了。在預測試階段，就在產品單元尚未進入燒結隧道進行高溫作業以前，我們便發現CMOS備份電池上所顯示的低電池電量錯誤，因為這可是才剛裝過堿性電池呢！ 這種錯誤影響了整個測試工程、品質控制以及設計工程，導致公司無法順利出貨任何產品！品質控制人員檢查過電池制造日期并確認都是全新的，同時設定一個冷儲存的工程變更通知(ECN)，以延長庫存周期。設計工程人員仔細地檢查其設計、為CMOS內存元件進行故障分析，但仍不明白為什么過去多年來運作順利的設計現在卻出問題了。該設計規格在微安培的電流范圍內，可支撐以CMOS配置的備份電池約兩年。很顯然地，問題應該出在廠房部份，因而大家也就把茅頭指向測試工程的管理問題。 當然，一如往常地，問題總是發生在星期五的早上。高級銷售副總裁召集我們所有的人以后，便告訴我們必須日以繼夜地工作來解決這個問題，而且必須在周一早上以前恢復正常生產。 我一向將測試工程視為神圣的使命，這是一種發展批判性思考的絕佳訓練，它有時是我們在設計中最嚴重缺乏的。 首先，CMOS內存究竟使用多少電流？幸好我們所談論的是DIP封裝，所以我們可將線路與接腳拉至電表來測，測得結果為15微安培，剛好符合規格要求。接下來我們嘗試為此元件施加壓力、溫度、電壓偏移、功率循環、靜電放電以及一切我們所能想到的。然后，當芯片開始汲取15mA電流時，我們也顯現出不可置信的疑惑神情，并將芯片設置在“閉鎖”(latch up)模式，在此模式下，CMOS的結構看起來就像一個硅控整流器(SCR)。 很快地計算一下電池容量以及從裝配到測試的運行時間，證實電池應該可連續使用幾個小時后才耗盡。現在，我們知道這是怎么一回事了，我們現在必須做的是找出如何解決問題的辦法。但說起來容易做起來難。 我們檢查了從電路板到系統的整個組裝過程，也檢查過測試站的靜態保護，并確認裝配器插接以及避免靜電的方式。我們詳細檢查過一切后發現完全符合程序要求，但就是找不到問題所在。當時已經是晚上8點，不但搜索枯腸，大家也都餓了。我當時和另一位工程師就坐在預測站旁，輸送系統上的導電盤中還放一部已接至電表的待測電腦。我們旁邊就有一臺示波器放置于輸送系統下方，當我們一面計劃下一步的行動時，這位工程師不慎碰到示波器的探棒。這時我注意到示波器屏幕上頓時出現了巨大的突波。天啊！這50V的負峰值電流是打從哪兒來的呀！ 第一個關鍵性思考－測量機箱！是的，一點兒也沒錯，機箱測得的正是50V負峰值電流。該電路板接地連接至機箱，所以在小型CMOS芯片的接地即可測得此負電壓，接著并逐漸進入閉鎖模式。第二個關鍵性思考──測量輸送帶上的滾軸，哇！這回測得的數字約有幾百伏呢！顯然地，該路徑流程十分清楚，導電的抗靜電盤從滾輪拾取電荷，并經電容耦合至機箱中。至此，我們即將解決所有問題了。不過，金屬輸送滾輪又是如何取得如此高的電壓？我們檢查了驅動馬達的配線，一切看來都正常運作，并未發現有短路的情況。 接下來，我們測量鋼制滾輪以及專用于接地的導軌，但這里卻未能妥善建置──每個滾輪都未連接至導線架。在與我們的內部電路專家討論過后，我們注意到這一驅動機制采用了一種由橡膠傳動帶連接至鋼制滾輪的尼龍滑輪組。真是完美的范氏發電機(Van de Graf generator)！ 而我們還擁有15,000組呢！由于我們必須在周六向高級副總裁報告任務進度，因此，差不多該是回家休息的時候了！ 到了周六清晨，我們已請輸送帶承包商在每一個滾輪上加裝了接地彈簧(但刻意忽略掉其中6個)、測量過整個系統，完全準備好可開始進行展示了。高級副總裁希望我們能夠充分地說明，而我們也很高興能在慶祝蛋糕前提供相關細節。隨著輸送帶開始運轉，我們密切觀察電表上的電流變化，就在測量電表一碰觸到那6只尚未修正的滾輪時，電流忽然地降到了15mA。 真相總會大白。由于高級副總裁曾經向輸送帶供應商抱怨過滾輪的聲音嘈雜，使得他們改采用尼龍材料來取代原來的接地鋼球軸承，并將這些滾輪隔離至15,000個范氏發電機中。 注：范氏(范德格拉夫發電機)是由美國科學家范德格拉夫(Robert Jemison Van de Graaff)于1929年發明的一種靜電發電機，它的原理性結構如圖所示。金屬球殼A由絕緣支柱B支撐，用電動機驅動的滑輪D和D′上裝有由絲織物制成的傳送帶C。E、F是兩個金屬尖針，E與高壓直流電源相接，F與A球相連。E因尖端效應不斷放電，使傳送帶C帶電，傳送帶上的電荷到達F附近時，又因F的頭端作用使電荷傳遞到A球的外表面。傳送帶不停地給A球輸送電荷，可使A球的電勢高達幾兆伏特。 這里是嘲諷的說法。 
圖1：范德格拉夫發電機原理圖 |
