可维修性设计-凡亿课堂

可维修性设计（Designfor Serviceability; DFS）在于研究产品的维修瓶颈，用以改进设计组合、简化拆卸步骤、权衡零件寿命与维修困难度，确保使用者的满意度及降低产品维修成本。而产品维修之难易度主要取决于能否迅速断定哪一个零组件需要维修，同时是否能容易地拆装该维修零件，产品维修性分析可从六个方面来探讨。

可维修性的评价维度

(1). 重要性(Importance)：组件故障将导致产品部分机能失效，而其组件之重要性应由该组件对产品机能及顾客需求的影响性来决定。

(2). 出现性(Occurrence)：组件在生命周期中失效的机率需权衡零件成本与维修成本，提升零件质量可降低失效机率，减少维修成本，但须衡量对零件成本的影响。

(3). 易诊断性(Diagnoseability)：产品故障维修的第一步骤在诊断是哪一个组件失效，可诊断性乃指不藉助特殊昂贵的检测设备，诊断出问题所在的难易度。

(4). 可达性(Accessibility)：失效机率较高的组件应安排在产品较外层的位置，并且需提供足够的工具维修空间，否则须拆解影响维修的零件，导致维修时间加长。

(5). 易拆卸性(Reassemblibility)：零件的接合方式决定更换该零组件所需的时间、工具与技术。当零组件常因产品故障而需维修时，应采用适宜反复拆装的接合方式。

(6). 可修复性(Repairability):若组件只需调整或清理，而不需更换整个零件时，其调整或清理的容易度称为可修复性。若该零件必须特殊的修复技术，或不能修复需整个更换，则其可修复性较差。

对智能硬件产品来说，设计的首要任务是应用的安全，其次就是利润。而利润的产生有两个途径：开源和节流。开源是为了让产品具有更多的附加值，使产品多销售，这样的方法包括了可使用性的设计，通过便捷舒适的操作客户体验、时尚的外观增加客户的购买欲望；而节流的核心则是可维修性，因为维修产生的成本支出蚕食的都是产品的纯利润，这里的花费包括了维修人员的工资补助支出和差旅费用、备品备件的库存、维修工具仪器仪表等。因此，可维修性的设计宜从这几方面入手降低其费用。

维修性分级

根据维修地点的不同，军工设备的维修性一般分为连队级、中继级、基地级。作为民用产品，可参照转化为用户级（指在用户现场的维修）、中间商级（指在办事处或经销商、代理商处的维修）、厂部级（指返厂维修）。

这三个维修性级别分别对应了不同的需求。

从节省费用的角度看，各级维修性的要求如（表1）。

可维修性设计的通用准则

l 设计时，要对产品功能进行分析权衡，合并相同或相似功能，消除不必要的功能，以简化产品和维修操作。

l 在满足规定功能要求的条件下，构造简单，减少产品层次和组成单元的数量，简化零件的形状。

l 产品的调整机构设计简便，以便于排除因磨损或飘移等原因引起的常见故障。对易发生局部耗损的贵重件，设计成可调整或可拆卸的组合件，以便于局部更换或修复，避免或减少互相牵连的反复调校。

l 合理安排各组成部分的位置，减少连接件、固定件、使其检测、换件等维修操作简单方便，做到在维修任一部分时，不拆卸、不移动或少拆卸、少移动其他部分，以降低对维修人员技能水平的要求和工作量。

原则主要有:(1) 通用化、标准化、模块化设计原则
上述原则可以提高产品的互换性,降低产品成本,简化生产工艺,便了维修过程中的拆、拼、换、装,提高产品的维修速度和维修质量。

l 设计时，优选标准化的设备、元器件、零部件和工具，且减少其品种、规格；

l 故障率高、容易损坏、关键性的零部件或单元具有良好的互换性和通用性；

l 可互换零部件，须完全接口兼容，既可功能互换，又可安装互换；

l 可互换的零部件，修改设计时，不要任意更改安装的结构要素，破坏互换性；

l 产品应按其功能设计成若干个具有互换性的模块（或模件），维修时可在现场更换的部件更应模块（件）化；

l 模块（件）从产品上卸下来以后，应便于单独进行测试、调整。在更换模块（件）后，应不需要进行参数调整；

l 模块（件）的尺寸与质量应便于拆装、携带或搬运。质量超过 4kg 不便握持的模块（件）应设有人力搬运的把手；必须用机械提升的模件，应设有相应的吊孔或吊环。

(2) 简化设计原则

在满足使用需求的前提下,尽可能简化产品功能。包括取消不必要的功能,合并相同或相似的功能,尽量减少零、部件的品种和数量。

(3)良好的可达性

所谓维修可达性是指产品维修时接近维修部位的难易程度。用通俗的话讲,可达性可以用三句话表达:看得见(视觉可达) ;够得着(人手或借助于工具能接触到维修部位) ;有足够的操作空间。

l 需要维修的零件部件，都应具有良好的可达性；

l 对故障率高而又需要经常维修的部位及应急开关，应提供最佳的可达性；

l 为避免产品维修时交叉作业，可采用专柜或其他适当形式的布局。整套设备的部（附）件应相对集中安装；

l 产品的易损件、常拆件和附加设备的拆装要简便，拆装时零部件进出的路线最好是直线或平缓的曲线；各分系统的检查点、测试点、检查窗、润滑点、添加口以及燃油、液压、气动等系统的维护点，宜布局在便于接近的位置上；

l 需要维修和拆装的产品，其周围要有足够的操作空间；

l 维修时要求能看见内部的操作，其通道除了能容纳维修人员的手或臂外，还留有供观察的适当间隙。

(4) 易损件的易换性设计原则
尽管在设计中采用了高可靠性的零部件,但受寿命和恶劣环境的影响,产品中一般仍然会有一部分零部件属于易损件,需要更换。

(5) 贵重件的可修复性设计原则
产品的关键零部件、贵重零部件应具有可修复性,失效后可调整、修复至正常状态,这样能降低产品的维修费用,减少维修时间,提高维修效率。

(6) 测试性设计原则
产品的测试性是指产品能够及时而准确地确定其工作状态,并隔离其内部故障的一种设计特性。

1、对测试点配置的要求

l 测试点的种类与数量应适应各维修级别的需要。

l 测试点的布局要便于检测，并尽可能集中或分区集中，且可达性良好，其排列应有利于进行顺序的检测与诊断；

l 测试点的选配优选适应原位检测的需要。产品内部及需修复的可更换单元还应配备适当数量供修理使用的测试点；

l 测试点和测试基准不应设置在易损坏的部位。

2、选择检测方式与设备的原则

l 优选原位（在线，实时与非实时的）检测方式，重要部位采用性能监测（视）和故障报警装置，对危险的征兆应能自动显示、自动报警；

l 复杂系统，采用机内测试（BIT）、外部自动测试设备、测试软件、人工测试等形成高的综合诊断能力，保证能迅速、准确地判明故障部位；注意被测单元与测试设备的接口匹配；

(7)防插错措施及识别标志

从结构上消除发生差错的可能性,装错了就装不上;增加明显的识别标记。

l 设计时，应避免或消除在使用操作和维修时造成人为差错的可能，即使发生差错也应不危及人机安全，并能立即发觉和纠正；

l 外形相近而功能不同的零部件、重要连接部件和安装时容易发生差错的零部件，应从构造上采取防差错措施或有明显的防止差错识别标志；

l 产品上应有必要的为防止差错和提高维修效率的标志；

l 应在产品上规定位置设置标牌或刻制标志。标牌上应有型号、制造工厂、批号、编号、出厂时间等；

l 测试点和与其他有关设备的连接点均应标明名称或用途以及必要的数据等，也可标明编号或代号；

l 对可能发生操作差错的装置应有操作顺序号码和方向的标志；

l 间隙较小、周围产品较多且安装定位困难的组合件、零部件等应有定位销、槽或安装位置的标志；

l 标志应根据产品的特点、使用维修的需要，按照有关标准的规定采用规范化的文字、数字、颜色或光、图案或符号等表示。标志的大小和位置要适当，鲜明醒目，容易看到辨认；

l 标牌和标志在装备使用、存放和运输条件下须经久耐用。

（8）维修性的人机环工程要求

l 设计时，按照使用和维修时人员所处的位置、姿势与使用工具的状况，并根据人体量度，提供适当的操作空间，使维修人员有个比较合理的姿势，尽量避免以跪、卧、蹲、趴等容易疲劳或致伤的姿势进行操作。

l 噪声不允许超过相关标准的规定；如难避免，对维修人员应有防护措施；

l 对产品的维修部位应提供自然或人工的适度照明条件；

l 应采取减震或隔离措施，减少维修人员在超过振动标准规定的条件下进行检修维修；

l 设计时，应考虑维修人员在举起、推拉、提起及转动物体等操作中人的体力限度；

l 设计时，应考虑使维修人员的工作负荷和难度适当，以保证维修人员在持续工作能力、维修质量和效率。

(9) 易拆卸性设计原则
1、最少拆卸时间。一般产品是由多种不同材料制成。材料回收价值低、拆卸费时是造成资源浪费和环境污染的主要原因。减少使用材料种类和改进产品设计结构,可使产品得到更好的回收。例如,可拆卸的机夹式硬质合金车刀比焊接式的材料回收性要好。
2、可拆卸。产品最好采用简易的紧固方法,尽量减少固定件数量。同时对零件之间的联接,使用同一类型固定件,避免拆卸时零部件的多方向复杂运动,避免金属材料嵌入塑料零件。
3、易操作。产品留有可抓取表面,避免非刚性零件,在产品单元结构内密封有害物质(如废液等) ,防止污染环境,构成危害职业健康的根源。
4、易拆散。产品设计时,避免二次光洁产品表面(如油漆、涂层等) ,同时避免零件材料拆卸时本身的损坏和损坏产品的其他结构。
5、减少变异。产品在设计过程中,减少紧固类型,同时尽量使用标准零部件。尤其在新产品设计时,零部件在设计结构与功能上应具有良好的设计继承性和通用性。

（10）预防性维修设计

l 装备应设计成不需要或很少需要进行预防性维修，即使维修也要避免经常拆卸和维修；

l 避免采用不工作状态无维修设计的产品；不能实现无维修设计的产品，应减少维修的内容与频率，并便于检测和换件。

（11）维修安全要求

1、一般原则

l 设计时，应使系统在故障状态或分解状态进行维修是安全的；

l 在可能发生危险的部位上，应提供醒目的标记、警告灯或声响警告等辅助预防手段；

l 严重危及安全的组成部分应有自动防护措施，不要将被损坏后容易发生严重后果的组成部分设置在易被损坏的位置；

l 凡与安装、操作、维修安全有关的地方，都应在技术文件、资料中提出注意事项。

2、防机械伤害

l 维修时肢体必须经过的通道、孔洞，不得有尖锐边角；边缘都须制成圆角或复盖橡胶、纤维等防护物；

l 维修时需要移动的重物，应设有适用的提把或类似的装置；需要挪动但并不完全卸下的产品，挪动后应处于安全稳定的位置。通道口的铰链应根据口盖大小、形状及装备特点确定，通常应安装在下方或设置支撑杆将其固定在开启位置，而不需用手托住。