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本文結(jié)合環(huán)境可靠性試驗設(shè)備維修過程中的經(jīng)驗，分析了環(huán)境可靠性試驗設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、常見故障、以及維修策略，結(jié)合某型環(huán)境可靠性試驗系統(tǒng)日常使用和維護數(shù)據(jù)，構(gòu)建了環(huán)境可靠性試驗設(shè)備系統(tǒng)可用度評估模型，探索了環(huán)境可靠性設(shè)備使用狀態(tài)評價的新方法與新思路，提出了提高該型試驗設(shè)備維修保障效能的建議。

環(huán)境可靠性試驗系統(tǒng)

01.基本概念

環(huán)境可靠性試驗設(shè)備是環(huán)境試驗檢測機構(gòu)擁有的集成程度較高的一類試驗設(shè)備，提供一定測量范圍內(nèi)溫度、濕度、振動、氣壓、電磁、沙塵、鹽霧等試驗條件中的一項或多項環(huán)境加載的試驗系統(tǒng)，適用于航空航天、信息電子、儀器儀表、材料、電工、電子元氣件等領(lǐng)域的環(huán)境可靠性試驗。從功能上看，綜合環(huán)境試驗系統(tǒng)通常包括溫度氣壓綜合試驗、溫度振動綜合試驗、溫度濕度振動綜合試驗、溫度氣壓濕度綜合試驗、溫度濕度振動電磁等。

02.設(shè)備結(jié)構(gòu)

環(huán)境可靠性試驗設(shè)備是由振動、溫濕度、壓力等多種環(huán)境可靠性條件加載功能單元組成的復雜試驗系統(tǒng)，因此，按照子系統(tǒng)、部件、組件、零件、材料等層次，對其進行功能結(jié)構(gòu)進行分解。如圖1所示。以溫度濕度振動三綜合試驗系統(tǒng)為例，其主要包括環(huán)境試驗箱和振動臺兩個子系統(tǒng)。其中，環(huán)境試驗箱子系統(tǒng)又分為制冷、加熱、加濕、控制測試、供電、冷卻（水冷或風冷）等核心部件。而振動臺子系統(tǒng)則可分為控制、功放、臺體（感應單元、運動單元），冷卻、供電等核心部件。通過結(jié)構(gòu)化分級編碼管理的方法，可使故障診斷定位更準確，提高部件、組件級的日常維護與檢修效率。

圖1 環(huán)境可靠性試驗設(shè)備系統(tǒng)架構(gòu)

03.設(shè)備維修管理模式

環(huán)境可靠性試驗設(shè)備的運行管理，是對大型復雜試驗系統(tǒng)正常高效運行的一系列保障工作的有機組合，正是由于它們的相互影響、彼此聯(lián)系，共同確保了試驗系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)。如圖2所示，設(shè)備管理作為檢測實驗室體系運行的一部分，必須遵循體系文件中“設(shè)備”有關(guān)條款的規(guī)定。具體來看，其涵蓋了任務(wù)計劃、質(zhì)量安全、計量校準、維修維護、備品備件、安裝調(diào)試、停用、存放及處置等多個過程。開展這些活動的主體，涉及了測試、計量、維保、安調(diào)、計劃等部門與人員。同時，在設(shè)備運行過程中，還需要配備充足的預算經(jīng)費、能源動力、計量器具、維保工具（耗材），以及管理制度、操作規(guī)程、場地條件等資源。 

另外，不同的設(shè)備運行管理主體，對試驗設(shè)備運行管理的目標也是不同的，甚至是相悖的。以使用時間為例，設(shè)備使用部門為完成試驗任務(wù)，會要求設(shè)備盡可能多地保證開機時間，而設(shè)備維保部門則要求設(shè)備在合理的時間周期內(nèi)進行維護保養(yǎng)；就技術(shù)狀態(tài)來看，試驗實施人員不會在意實際測量參數(shù)是否達到設(shè)備要求，但計量人員則必須保證設(shè)備標稱值和實測值在相關(guān)規(guī)程要求的誤差范圍內(nèi)。因此，環(huán)境可靠性試驗設(shè)備的運行管理是一項多主體、多階段、多目標約束的系統(tǒng)性工作。

圖2 環(huán)境可靠性試驗設(shè)備管理模式

在環(huán)境可靠性試驗設(shè)備管理模式中可以看出，設(shè)備維修即是一項技術(shù)活動，更是一項管理工作。試驗設(shè)備維修過程中會受到了來自試驗計劃、試驗操作、動力配套、環(huán)境場地、儀器儀表等方面的多重制約，需要通過管理協(xié)調(diào)來盡可能地確保維修活動的順利開展。設(shè)備維修一般包含了設(shè)備日常保養(yǎng)、巡檢、故障診斷、部組件維修、應急維修等內(nèi)容。其中，日常保養(yǎng)、巡檢工作可以理解為預先維修，其具有較強的周期性和計劃性。要開展試驗設(shè)備的預先維修，就要根據(jù)試驗設(shè)備運行的實際情況，建立完善規(guī)范的設(shè)備巡查、檢修、保養(yǎng)計劃，并制定清晰明確的設(shè)備檢修清單、保養(yǎng)操作規(guī)程等。

另外，設(shè)備故障診斷、部組件維修、以及應急處置則主要針對偶發(fā)故障開展維修工作。

這就需要對環(huán)境可靠性試驗設(shè)備常見故障的類型、原因、位置、影響等方面進行長期的分析與整理，形成針對不同故障類型的維修策略，并在實施過程中制定有針對性的方案組合。

環(huán)境可靠性試驗設(shè)備的維修管理

01環(huán)境可靠性試驗設(shè)備常見故障

環(huán)境可靠性試驗設(shè)備的維修體系機制的構(gòu)建，首先要從故障梳理入手，建立故障診斷程序、分類方法，并形成規(guī)范的維修方案編制框架。通過管理者牽頭和協(xié)調(diào)，組織內(nèi)外部維修技術(shù)人員共同參與，形成對常見故障有較強針對性的維修策略及維修方案集。并在實際設(shè)備維修過程中，對故障、策略、方案以及維修能力進行迭代和優(yōu)化，進而大幅提高環(huán)境可靠性試驗設(shè)備維修成效，以及設(shè)備整體的可用度。

在環(huán)境可靠性試驗設(shè)備運行管理過程中，考慮設(shè)備的可用度，及其可靠性和維修性，根據(jù)設(shè)備可能出現(xiàn)的運行狀態(tài)，即停機、降級、備用，一般可將試驗系統(tǒng)故障分為停機故障、降級故障、備用故障。另一方面，由于故障發(fā)生的結(jié)構(gòu)部位差異，又可分為系統(tǒng)故障、部件故障、組件故障、零件故障、過濾潤滑故障等。再有，根據(jù)故障模式及影響范圍的不同，也可將故障分為離散故障、聯(lián)機故障、操作故障。對于常見故障可按照關(guān)鍵、重要和一般故障對系統(tǒng)故障進行了分類和編碼。如表1所示，為國內(nèi)外主流設(shè)備廠商的環(huán)境可靠性試驗系統(tǒng)的常見故障梳理。

表1 環(huán)境可靠性試驗系統(tǒng)常見故障

實際維修中，根據(jù)設(shè)備故障原因及其對試驗系統(tǒng)的影響情況，可選取替換維修、原位修理、故障隔離等在內(nèi)的不同的維修策略，以應對不同類型的突發(fā)設(shè)備故障。

替換性維修主要針對嚴重的部件、組件、元件的老化損壞，以及耗材的失效故障，其現(xiàn)象是設(shè)備部分功能喪失，且無法通過原位修理和故障隔離的方式排除故障。處理方式主要是原型號備件替換或代替型號備件替換。

原位修理主要針對管路、組件的安裝與接口異常，以及組件、元件的可恢復性異常情況。主要涉及接口脫落、線路松動、焊點虛接、管路及元件臟堵、管路泄漏、系統(tǒng)散熱不暢等方面。具體處置方法包括重新安裝、連接、清理、修補等。

故障隔離主要針對部組件參數(shù)偏離、功能波動的故障，故障可通過短接、拆卸、屏蔽在內(nèi)的方式加以隔離，且相關(guān)操作不會對該部組件所在的系統(tǒng)或設(shè)備整體功能造成影響。

02環(huán)境可靠性試驗設(shè)備維修策略

根據(jù)環(huán)境試驗設(shè)備停機、降級、備用故障發(fā)生時的嚴酷程度（關(guān)鍵、重要和一般），為確保設(shè)備可用性，應在故障發(fā)生時，采取有效的維修應對策略。如針對關(guān)鍵備用故障，主要采取預先維修和恢復性維修策略；對一般降級故障，主要采取隔離性維修和恢復性維修策略；對關(guān)鍵降級故障，主要采取恢復性維修策略；對一般停機故障，主要采取替換性維修和恢復性維修策略；對關(guān)鍵停機故障，主要采取替換性維修策略。

a）綜合環(huán)境試驗設(shè)備的預防性維修

預防性維修有兩個方面工作，一方面是檢查關(guān)鍵部組件運行數(shù)據(jù)是否正常，及時記錄異常數(shù)值，并組織維修班組進行系統(tǒng)分析，做出異常原因分析與影響評估。另一方面，要根據(jù)設(shè)備技術(shù)手冊，定期更換濾芯、油液等耗材。通過周期性預防措施，降低設(shè)備故障發(fā)生概率，提高設(shè)備的可用性。預先維修應該由不同主體共同參與，即試驗設(shè)備的操作人員在設(shè)備日常使用前的數(shù)據(jù)記錄，使用后的設(shè)備清理。維修人員在設(shè)備運行維護周期內(nèi)，根據(jù)計劃定期開展全面清掃、深度檢修及耗材更換工作。

b）綜合環(huán)境試驗設(shè)備的替換性維修

替換性維修策略主要包括兩種，一種是原件替換，即根據(jù)故障件的型號規(guī)格進行原件替換。這種替換不需查看圖紙及征求設(shè)備廠家意見，只需根據(jù)操作手冊標識的型號規(guī)格替換。就可靠性試驗設(shè)備而言，主要包括固態(tài)繼電器、熱繼電器、線圈、加熱絲、保險、傳感器、管路、接（噴）頭、閥體、電機、風扇等一些具有標準接口功能及特性的制冷或電氣元件。另外一種是由于型號規(guī)格已停產(chǎn)或無法采購，進而根據(jù)設(shè)備圖紙、說明以及廠家技術(shù)建議，通過定制或直采的方式另外尋找其他型號的替代件，并經(jīng)過驗證或確認，替換后設(shè)備故障排除的一種替換件維修。針對第二種情況，就需要實驗室設(shè)備管理人員及時更新設(shè)備技術(shù)文件，特別是建立設(shè)備常替換件清單，并及時更新。

c）綜合環(huán)境試驗設(shè)備的恢復性維修

    恢復性維修策略主要針對管路破損、結(jié)構(gòu)裂紋、線路虛接、緊固件松弛（脫落）等情況，在不用替換關(guān)鍵零組件的情況下，可實現(xiàn)故障的排除及修復。最為典型的就是制冷系統(tǒng)補漏，該項維修屬于典型的恢復性維修。即通過檢測漏點，定位泄漏部位，切管焊接，抽真空保壓，加注制冷劑。過程中僅消耗部分材料。

d）綜合環(huán)境試驗設(shè)備的隔離性維修

隔離性維修是一種應急性維修，即維修時常說的“短接”。其目的是屏蔽故障單元，確保設(shè)備主要功能運行，短期內(nèi)解決了設(shè)備使用問題，長期來看，會對設(shè)備設(shè)計壽命和部分性能水平產(chǎn)生負面影響。同時，也存在應急使用過程中二次停機的風險。作為實驗設(shè)備管理人員，不建議經(jīng)常選擇該種維修策略。如必須采用該策略時，也要經(jīng)過使用方和設(shè)備廠家確認，確保設(shè)備長期使用的可靠性和性能的穩(wěn)定性。