設備壽命周期

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　　設備壽命周期指設備從開始投入使用時起，一直到因設備功能完全喪失而最終退出使用的總的時間長度。衡量設備最終退出使用的一個重要指標是可靠性。

　　可靠性是指設備在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力。規定條件是指使用條件與環境條件，具體條件如負荷、溫度、濕度、壓力、振動、衝擊、噪音、電磁場等，此外還包括使用、操作、維修方式以及維修水平等有關方面。規定時間是指系統失效的經濟壽命期，即在考慮到陳舊老化期和經濟磨損期的條件下，能正常發揮功能的總時間。在實際中，規定的時間可指某一時間段或使用的次數等。規定功能是指設備系統的預期功能，即設備所應實現的使用目的。對不同類型的設備要有相應的具體規定，對於失效也應確切給定。

　　從不同角度可以將設備壽命劃分為物資壽命、經濟壽命、技術壽命和折舊壽命。

　　一、物資壽命

　　物資壽命，是根據設備的物資磨損而確定的使用壽命，即從設備投入使用到因物資磨損使設備老化損壞，直到報廢拆除為止的年限。

　　二、經濟壽命

　　經濟壽命，是指設備的使用費處於合理界限之內的設備壽命。在設備物資壽命的後期，因設備故障頻繁而引起的損失急劇增加。購置設備後，使用的年數越多，每年分攤的投資越少，設備的保養和操作費用卻越多。在使用期最適宜的年分內設備總成本最低，這即經濟壽命的含義。

　　三、技術壽命

　　技術壽命，是指由於科學技術的發展，不斷出現技術上更先進、經濟上更合理的替代設備，使現有設備在物資壽命或經濟壽命尚未結束之前就提前報廢。這種從設備投入使用到因技術進步而使其喪失使用價值所經歷的時間稱為設備的技術壽命。

　　四、折舊壽命

　　折舊壽命，是指按國家有關部門規定或企業自行規定的折舊率，把設備總值扣除殘值後的餘額，折舊到接近於零時所經歷的時間。折舊壽命的長短取決於國家或企業所採取的政策和方針。

　　設備的壽命通常是設備進行更新和改造的重要決策依據。設備更新改造通常是為提高產品質量，促進產品升級換代，節約能源而進行的。其中，設備更新也可以是從設備經濟壽命來考慮，設備改造有時也是從延長設備的技術壽命、經濟壽命的目的出發的。

　　長期的統計表明，任何設備從出廠之日起，其故障發生率並不是一成不變的。由多種零部件構成的設備系統，其故障率曲線如圖1所示。圖中坐標縱軸表示故障率，橫軸表示經歷的時間，從時間變化看，曲線明顯呈現3個不同的區段。

　　1、初期故障期：在設備開始使用的A 階段，一般故障率較高，但隨著設備使用時間的延續，故障率將明顯降低，此階段稱初期故障期，又稱磨合期。這個期間的長短隨設備系統的設計與製造質量而異。

　　2、偶發故障期：設備使用進入B階段，故障率大致趨於穩定狀態，趨於一個較低的定值，表明設備進入穩定的使用階段。在此期間，故障發生一般是隨機突發的，並無一定規律，故稱此階段為偶發故障期。

　　3、損耗故障期：設備使用進入後期C 階段，經過長期使用，故障率再一次上升，且故障帶有普遍性和規模性，設備的使用壽命接近終了，此階段稱損耗故障期。在此期間，設備零部件經長時間的頻繁使用，逐漸出現老化、磨損以及疲勞現象，設備壽命逐漸衰竭，因而處於故障頻髮狀態。

　　可見，故障率特性曲線實際上是描述設備從開始使用到退出使用的故障率隨時間變化而變化的規律，即描述設備從出廠、投入使用、退出使用的全部生命周期。

　　在初期故障期（A 段）發生的故障，主要是由設計、製造上的缺陷，安裝、調整或使用環境的不當所造成的。此期間出現的故障，一般都是不可預見的，但它對日後設備的維護、維修等工作起著重要的作用，所以在維修各種不同類型的設備，研究發生故障的機理和原因時，要根據設備的使用、管理及維修等相關工作的信息，建立完備的資料庫系統，詳細記錄，以便瞭解設備的性能指標、使用環境、故障率、維修費用等。設備管理系統的E-R如圖2所示。

　　圖2中各環節的屬性如下：

　　1、設備：機身號、型號、品牌、類型、記錄格式、購買日期、價格。

　　2、部門：機身號、使用部門、型號、使用環境、使用狀態、備註。

　　3、維修單：送修日期、送修部門、型號、機身號、故障現象、處理內容、更換零件、修理日期、修理人員、備註。4、詳細修理：故障原因、系統故障、單元故障、檢測方法、機理分析、改進措施、備註。

　　只有通過長期的使用和經驗積累，總結出這些最基本的數據，並對這些數據進行分類和統計，才能對設備的系統綜合性和整體性有全面的瞭解和評價。例如，將眾多不同的生產廠家、品牌、型號，以及記錄格式、機械繫統、信號處理方式等信息進行分類，統計出它們的故障率、價格、性能、穩定性及維護費用等數據，進而分析各品牌、型號、機械繫統的優缺點，讓數據說話是最有說服力的。

　　在偶發故障期（B段），設備系統都保持穩定的、較低的故障率，這也是設備與系統的最佳狀態期和正常工作期。設備系統的可靠性通常是以這一時期的水平為代表的，因而稱這一期間的長度為設備的有效壽命期。偶發故障期的故障多起因於可靠性設計中的隱患、使用不當以及維修保養不力。除了要提高產品的可靠性設計水平外，良好的設備管理與維護保養對於降低故障率起著重要的作用。

　　定期維護保養主要是對設備進行必要的監測，根據使用的時間記錄，對易損的電路元件和機械磨損件進行更換及相關的調整工作，並做好設備的維修記錄。工作環境的溫度、濕度、粉塵及使用媒體等都將對零件的老化磨損產生不同程度的影響，定期更換易損件，防止由於電路元件老化和機械磨損而造成的不良影響，以保證設備性能的穩定，為正常運行提供條件，也使不同設備間保持良好的兼容性。同時，在更換零件時需要考慮基準問題。例如，一臺設備的機械部分是由許多零件組成的結合體，各個零件的位置都保持著一定的平衡，一旦零件更換後這種平衡即被打破，這會使機器失去兼容性，或出現異常磨損等故障。一臺設備經過長時間的運行，雖然各個零件磨損得較嚴重，但各個零件之間經過磨合後還是能夠保持穩定的平衡狀態的，當其中一定數量的易損件被更換後，這種平衡狀態反而被打破，機器的磨損情況將更加嚴重，因此定期更換零件後的調整顯得尤其重要。經過調整可使設備內各零件在運行中重新達到一種新的動態平衡，以延長機器的使用壽命。

　　如圖3所示，1線表示沒有實行定期維修保養的設備，2線表示實行維修保養的設備。當設備運行到t2時，設備故障率λ將逐漸升高，這時若不進行維護保養，故障率λ將很快上升到上限值，則設備不能維持正常的運行，如1線所示。若設備運行到t2時，對設備進行定期的維修保養，可以使設備故障率下降，並保持在一定的低水平範圍內，如2線所示。通過對設備的定期維修保養，可以延長設備的偶發故障期，即延長設備穩定運行的時間，從而使設備保持良好的機械兼容性和電氣兼容性。

　　隨著時間的推移，設備的使用進入到損耗故障期（C段）。雖然良好的設備通過定期維護保養可降低一段時間內的故障率、延長設備穩定運行的時間，但隨著使用時間的延長，設備的零部件逐漸老化、磨損、失效，系統設備將不可避免地發生故障，要準確、快速地確定故障原因，找出故障源，有賴於科學的故障診斷技術。

　　設備故障診斷是指根據出現的故障現象（包括測量值）進行分析判斷故障原因，確定故障部位。設備的維修主要指排除故障的過程。國內外許多資料表明，故障診斷和維修的經濟效益是明顯的。

　　日常工作中所接觸的任何設備都是由各種各樣的零部件構成的，這些零部件同時也構成了設備的不同子系統，這些系統之間既相互獨立又相互聯繫，如錄像機中的視服系統、視頻系統、機械繫統等；還有由各類相關設備組成的各種系統，如攝錄系統包括攝像機、錄像機和調音台、信號發生器等。各子系統或設備都有各自的特性與功能，只有構成系統的全部相關設備及子系統都完全正常工作，系統才能良好地發揮其應有的功效。對於故障的診斷，除應瞭解各子系統和設備的共性之外，更要瞭解各子系統的特性或相異之處，進一步理清系統功能與結構之間的關係及系統結構的失效與故障對系統功能的影響。故障診斷是驗證性的科學，不瞭解系統是無法診斷系統的。只有對系統瞭如指掌，對系統故障診斷有豐富的經驗和理論知識，並以系統、深入、細緻的檢測與實驗為依據，才能準確地完成故障診斷。

　　在實際故障診斷工作中，當面對一臺有故障的設備，首先要做的事不是急於把它拆開，而是要先對設備的故障現象、說明書和圖紙進行研究，先對設備的結構與功能進行一定的瞭解，然後再對症分析故障可能發生的原因和部位，制定出診斷的邏輯過程和實施方案，最後再進一步拆開設備進行檢查。在分析故障原因時，既要註意微觀上的因素，又要註意巨集觀上的因素。例如，某錄像機的壓帶輪經常損壞且頻繁發生，從微觀檢查是由於零件磨損過度造成的，而進一步檢查則發現是由於安裝不當引起的。為了避免“只見樹木，不見森林”的故障診斷方式，故障診斷人員應全面掌握設備的工作原理，運用綜合分析的方法來思考故障發生的原因。另外，還應註意到一個關於各零件壽命的同步性問題。所謂同步性就是從優化和整體的角度來考慮零部件的設計。這個同步性原則反映到故障的表現是，有些設備的每個部件和子系統局部均未發生失效或存在缺陷，然而整體系統的功能卻達不到要求，這反映出設備裝配與調整的缺陷或設計上的不合理性。這類故障往往不能用簡單地更換零部件的辦法來解決問題，而應通過整體的調整和設計上的修改或設備的改造來解決。