易于检测和维修的设计

如前所述，为了实现高可靠性，在系统内需要设计和建立一些有效的特殊性能，便于系统的生产（组装和试验）和维修。设计和建立这些特性的目的是帮助生产检验人员或维修技术人员尽快尽早地发现和诊断出故障或薄弱环节。另外，系统内的这些特性缩合在一起，除了可以改进可靠性、生产性和维修性以外，还可以降低制造和维修成本。

为了有效地进行易于检查和维修的设计，设计师必须熟知有关组装和维修的基本问题和困难所在以及相关领域的知识。他必须了解设备可能发生的各种故障模式，必须十分熟悉生产和维修环境。设计师还必须认识到生产问题就是潜在的维修问题。例如，如果在工厂条件a下组装很困难的话，那么在现场条件下实际上将是不可能的。

为了达到易检测易维修的目的，要求在系统216276-1.html" target="_blank" title="216276-1">216276-1中设计一些特殊性能，用于：①识别故障和潜在故障（或介于两者之间的故障）；②帮助故障诊断（例如，确定需要更换的故障单元）。

为了保证这些特殊性能的实现，表6-2列出了简明的工作和研究指南。尽管要实现这些性能必然会涉及到设备研制的方方面面，但是有关硬件的划分（即封装、模块化等）、故障的诊断和早期故障的检测等概念被认为是其中的关键要素。

硬件分块的设计

硬件分块设计是将系统按照物理和功能划分成不同的单元，以便于制造过程中的管理、故障的分离、搬运和替换。硬件分块可以将设备单元、组件以及部件设计成分立件或模块。

模块化对维修性和生产性都产生影响。模块化是通过功能设计实现的，它将元器件和部件封装在一起，在其所在的单元中执行相关功能，从而便于测试、故障分离和维修。

模块设计技术的应用有利于故障单元的分离。故障单元可以从现场设备上拆卸下来，送到维修站修理或者丢弃，然后换上另一件模块，设备马上恢复工作，在线维修变得极为简便。如图6-3所示，功能定位到模块，取消了长的和交叉的连线。在故障定位和分离时，由于信号跟踪路径的简化，进一步方便了维修。

目前机载系统设计采用模块化技术的一个例子是线路可替换单元(LRU)。LRU概念允许在飞行过程中将设备的大模块或子系统快速地进行更换。这一概念的应用降低了系统停机的时间，降低了对机上维修人员的技能要求，保证了维修质量的一致性。

如果一件新模块的成本小于维修成本，采用丢弃式的维修概念是完全可能的。模块的替换方式直接与模块最初设计的尺寸和复杂程度有关。设备发生故障后，可以先利用便携式或者设备内置的检测装置完成故障分离，然后用模块替换的办法使设备恢复正常。而模块的修理通常需要工模夹具、电源等条件。修理模块的条件一般放在生产工厂，对现场应用来说价格过于昂贵。

在现场修理模块，除了要求培训和技术手册以外，成本因素也是必须要考虑的。在维修概念形成阶段，无论是设计小型便宜的模块还是设计大型昂贵的模块，都必须根据成本和供应问题进行设计杈衡，前者将采用丢弃式维修，后者要考虑维修的经济性。为了降低丢弃式模块的成本，应该选择使用工作磨损率大致相同的元器件。在方案论证阶段早一点作出这些决定是至关重要的，如再有改变则对工程成本的影响也最小。采用丢弃式模块概念设计的设备具有几个优点：节省修理的时间、工具、设备和人力，还提高了模块和部件的标准化和互换性。丢弃式模块也有一些缺点：随时需要模块的备件，从而增加了供应负担；由于模块不是很容易就能改进的，使用模块的设备单元的重新设计和改型就变得困难。

如果丢弃模块在经济上是合算的活，就没有必要寻找故障和进行修理。对于较昂贵的模块，可以为贵重元器件（占模块成本30%以上的）设计一个插件，这样，发生故障时，如果插件不坏，贵重元器件就可以保留使用以节省维修成本。模块设计必须十分小心，不要因为一个容易发生故障的元器件而不得不更换整个模块。