本文結合環境可靠性試驗設備維修過程中的經驗，分析了環境可靠性試驗設備的系統結構、常見故障、以及維修策略，結合某型環境可靠性試驗系統日常使用和維護數據，構建了環境可靠性試驗設備系統可用度評估模型，探索了環境可靠性設備使用狀態評價的新方法與新思路，提出了提高該型試驗設備維修保障效能的建議。

環境可靠性試驗系統

01.基本概念

環境可靠性試驗設備是環境試驗檢測機構擁有的集成程度較高的一類試驗設備，提供一定測量范圍內溫度、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境加載的試驗系統，適用于航空航天、信息電子、儀器儀表、材料、電工、電子元氣件等領域的環境可靠性試驗。從功能上看，綜合環境試驗系統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.設備結構

環境可靠性試驗設備是由振動、溫濕度、壓力等多種環境可靠性條件加載功能單元組成的復雜試驗系統，因此，按照子系統、部件、組件、零件、材料等層次，對其進行功能結構進行分解。如圖1所示。以溫度濕度振動三綜合試驗系統為例，其主要包括環境試驗箱和振動臺兩個子系統。其中，環境試驗箱子系統又分為制冷、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。通過結構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 環境可靠性試驗設備系統架構

03.設備維修管理模式

環境可靠性試驗設備的運行管理，是對大型復雜試驗系統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、彼此聯系，共同確保了試驗系統的整體運行狀態。如圖2所示，設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“設備”有關條款的規定。具體來看，其涵蓋了任務計劃、質量安全、計量校準、維修維護、備品備件、安裝調試、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、計劃等部門與人員。同時，在設備運行過程中，還需要配備充足的預算經費、能源動力、計量器具、維保工具（耗材），以及管理制度、操作規程、場地條件等資源。 

另外，不同的設備運行管理主體，對試驗設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，設備使用部門為完成試驗任務，會要求設備盡可能多地保證開機時間，而設備維保部門則要求設備在合理的時間周期內進行維護保養；就技術狀態來看，試驗實施人員不會在意實際測量參數是否達到設備要求，但計量人員則必須保證設備標稱值和實測值在相關規程要求的誤差范圍內。因此，環境可靠性試驗設備的運行管理是一項多主體、多階段、多目標約束的系統性工作。

圖2 環境可靠性試驗設備管理模式

在環境可靠性試驗設備管理模式中可以看出，設備維修即是一項技術活動，更是一項管理工作。試驗設備維修過程中會受到了來自試驗計劃、試驗操作、動力配套、環境場地、儀器儀表等方面的多重制約，需要通過管理協調來盡可能地確保維修活動的順利開展。設備維修一般包含了設備日常保養、巡檢、故障診斷、部組件維修、應急維修等內容。其中，日常保養、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。要開展試驗設備的預先維修，就要根據試驗設備運行的實際情況，建立完善規范的設備巡查、檢修、保養計劃，并制定清晰明確的設備檢修清單、保養操作規程等。

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

這就需要對環境可靠性試驗設備常見故障的類型、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。

環境可靠性試驗設備的維修管理

01環境可靠性試驗設備常見故障

環境可靠性試驗設備的維修體系機制的構建，首先要從故障梳理入手，建立故障診斷程序、分類方法，并形成規范的維修方案編制框架。通過管理者牽頭和協調，組織內外部維修技術人員共同參與，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化，進而大幅提高環境可靠性試驗設備維修成效，以及設備整體的可用度。

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

表1 環境可靠性試驗系統常見故障

實際維修中，根據設備故障原因及其對試驗系統的影響情況，可選取替換維修、原位修理、故障隔離等在內的不同的維修策略，以應對不同類型的突發設備故障。

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，其現象是設備部分功能喪失，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偏離、功能波動的故障，故障可通過短接、拆卸、屏蔽在內的方式加以隔離，且相關操作不會對該部組件所在的系統或設備整體功能造成影響。

02環境可靠性試驗設備維修策略

根據環境試驗設備停機、降級、備用故障發生時的嚴酷程度（關鍵、重要和一般），為確保設備可用性，應在故障發生時，采取有效的維修應對策略。如針對關鍵備用故障，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；對關鍵停機故障，主要采取替換性維修策略。

a）綜合環境試驗設備的預防性維修

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

b）綜合環境試驗設備的替換性維修

替換性維修策略主要包括兩種，一種是原件替換，即根據故障件的型號規格進行原件替換。這種替換不需查看圖紙及征求設備廠家意見，只需根據操作手冊標識的型號規格替換。就可靠性試驗設備而言，主要包括固態繼電器、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格已停產或無法采購，進而根據設備圖紙、說明以及廠家技術建議，通過定制或直采的方式另外尋找其他型號的替代件，并經過驗證或確認，替換后設備故障排除的一種替換件維修。針對第二種情況，就需要實驗室設備管理人員及時更新設備技術文件，特別是建立設備常替換件清單，并及時更新。

c）綜合環境試驗設備的恢復性維修

    恢復性維修策略主要針對管路破損、結構裂紋、線路虛接、緊固件松弛（脫落）等情況，在不用替換關鍵零組件的情況下，可實現故障的排除及修復。最為典型的就是制冷系統補漏，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）綜合環境試驗設備的隔離性維修

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，確保設備主要功能運行，短期內解決了設備使用問題，長期來看，會對設備設計壽命和部分性能水平產生負面影響。同時，也存在應急使用過程中二次停機的風險。作為實驗設備管理人員，不建議經常選擇該種維修策略。如必須采用該策略時，也要經過使用方和設備廠家確認，確保設備長期使用的可靠性和性能的穩定性。