教育装备维修策略分析

赵锦红　杨帆　胡又农

摘 要 教育装备的维修是保证教育装备能够长期发挥效用的必要条件。在维修方案设计中，可以采取多种维修策略。介绍并分析教育装备维修设计中常用的维修策略和这些策略的选用方法。

关键词 教育装备；维修设计；维修策略

中图分类号：G652 文献标识码：A

文章编号：1671-489X（2017）04-0001-04

Analysis for Maintenance Strategy of Educational Equipment//ZHAO Jinhong， YANG Fan， HU Younong

Abstract The maintenance of educational equipment is a necessary condition to guarantee the educational equipment to long-term viabi-

lity. In the design of the maintenance program， a variety of main-tenance strategies can be taken， this article presents and analyzes commonly methods in the design of educational equipment repair maintenance strategy and the selection of these strategies.

Key words maintenance； maintenance design； maintenance strategy

1 教育装备的维修

维修是伴随着生产工具的使用而出现的一种活动，随着生产工具种类的增多和复杂程度的加大，维修逐步成为一种社会生产劳动，逐渐成为社会生产力的重要组成部分。随着社会的发展，教育装备也在同步发展，不仅桌椅板凳、黑板粉笔这些简单的教育装备仍在使用，而且增加了大量复杂且专业化程度很高的教育装备，如多媒体教室系统、计算机网络系统等。对教育装备的维修也从简单的修修补补变为专业的维修，需要专门的维修人员借助专门的维修设备来完成。

教育装备的维修投资是继教育装备购置投资之后，在教育装备全寿命周期中的又一次投资，是保证教育装备能够长期发挥效用的必须要求。如果学校的教育装备出了故障而得不到及时修复，势必影响学校的教学工作，那么为了让教育装备更好地满足教学需求，就必须重视教育装备的维修工作。教育裝备的维修也是教育生产力的重要组成部分，是教育装备使用过程中不可或缺的部分。

教育装备维修的任务是运用现代科学技术和有效的维修方式、手段，以最低的资源消耗，保持或恢复教育装备的技术性能，保障教学任务的顺利完成。

2 教育装备的维修策略

教育装备的维修策略是指对教育装备的修理方法和修理应达到的程度而做的一种规定。不同的教育装备所采用的维修策略是不同的，采用何种维修策略应在教育装备初期的设计论证阶段就予以制定。维修设计所做的工作就是根据教育装备的使用要求，选择和确定在教育装备各个维修级别上需要实施的一种或几种维修策略，从而形成维修方案。维修策略可以分为无维修策略、原件修复策略和换件修复策略，换件修复策略又根据修复中所采用的更换件的不同而分为新件换件修复策略、拆拼修复策略和浮动修复策略等几类。

无维修策略 无维修策略指一旦教育装备发生故障就立即报废或停止使用，不进行维修。这种维修策略通常用于简单便宜的装备、一次性装备或不值得修复的装备，如试管、烧杯或镊子、改锥等简单教具和简单工具等。无维修策略也可用于复杂教育装备系统中的某些局部功能组件，通常这些功能组件是该系统中的低值易损件，不值得修复。如计算机系统中的U盘、键盘、鼠标、板卡等，一旦损坏，常见的做法就是淘汰故障件，更换新配件。

另外，无维修策略也用于高可靠性的装备。这些装备可能因为在使用过程中不具备修复条件或其他原因，而在设计制造过程中具备了极高的可靠性，使得其设计寿命高于预期的使用寿命，因而在使用过程中不需维修。此类装备在教育装备中较为少见。

采用无维修策略对于教育装备使用过程中的维修要求最低，基本不需要配备维修设备，也不需要培训专门的维修人员，所以维修投入是最少的。但教育装备总体的花费并不一定最低，因为无维修策略的教育装备在使用过程中需要准备足够数量的装备备件，用以随时更换故障装备，所以在教育装备的初期设计阶段，就要考虑相关装备后续备件的数量和费用。这笔费用既可以在教育装备的初期投入，也可以在后续的使用期中投入，但无论如何都是不能省略的。

原件修复策略 原件修复策略是指教育装备发生故障后，对该故障装备进行调整、加工或其他技术处理，使其恢复原有的功能，能够继续使用的修理方法。原件修复常用于笨重或不易挪动装备的维修，贵重装备或只有一套的装备发生故障时，通常也选择原件修复，如实验台的维修。电子实验室中的实验台不同于办公桌，体积庞大，结构复杂，实验台上不仅有台面，还有背板、搁架；实验台的内部还有电线、网线，通常实验台在组装完毕、摆放好之后，就要进行布线连线，投入使用之后很少再挪动。如果这样的实验台发生故障，拆下来送到维修中心或返厂修理都是不现实的，因为一张实验台的拆卸要涉及周围实验台，甚至整个实验室的布线，工作量巨大，所以只能进行原件修复。

执行原件修复策略需要注意的是：原件修复是需要足够的保障条件才能实现的。原件修复通常需要一定的维修设施和维修设备，还需要配备一定等级的技术人员，没有这些保障资源的支持是无法实现原件修复策略的。在教育装备的使用过程中，如果为每一个教育装备使用单位都配备这些保障条件，无疑会增加维修保障的难度和所需的维修成本；如果依靠区域维修中心或生产厂家执行原件修复策略，维修时间又会延长，不利于快速消除故障、恢复功能，无法实现及时和快速的修理。所以只有在维修所需的综合费用较少或没有备件的情况下，才会采取原件修复的策略。

换件修复策略 换件修复策略是指教育装备发生故障后，使用备份装备更换故障装备，使其恢复原有的功能，从而能够继续使用的修理方法。这种维修策略可以用于整个教育装备系统，也可用于系统中的局部配件。对于大部分价格不便宜、使用期限又有一定要求的教育装备来讲，换件修复是最常见的一种维修策略。根据修复所采用的更换件的性质，可以把换件修复策略细分为新件换件修复策略、拆拼修复策略和浮动修复策略等几类。通常将新件换件修复策略简称为换件修复策略，下文中的换件修复如无特殊说明，均指新件换件修复。

采用换件修复策略可以解决快速修复的使用需求与实际修复的技术需求之间的矛盾，它既能够实现及时修复故障装备、快速消除故障，不影响教学质量的目的，又可以降低对使用单位保障条件的要求。基层的教育装备使用单位不需要配备复杂的维修装备，也不需要配备高技术等级的专门维修人员，一旦教育装备出现故障，基层单位的维修人员只需要完成简单的更换操作，再将故障件送往维修中心或生产厂家，由那里的高级维修人员进行维修即可。

以计算机实验室为例，一旦某台计算机的鼠标发生故障，马上用备份的鼠标来代替使用，这样做既立刻消除了该计算机的故障、不影响教学需求，操作又很简单，不需要全面掌握该装备很详细的组成结构和工作原理，不需要复杂的专门技术，学校里普通的教师即可完成。

但是，换件修复策略也是需要一定的实现条件的，就是必须科学地确定教育装备备件的种类和数量，并且备件要具有互换性。这是和教育装备的可靠性分析与设计、故障分析和标准化设计相关的。在一个教育装备系统中，通常不同的部件具有不同的使用寿命，对于小于系统使用寿命的部件，就要配備替代部件，部件和系统的使用寿命差越大，替代部件的需求量就越大。如果一所学校同时配备了多个具有相同功能的教育装备系统，那么这些系统和系统中的部件就应该是符合同一个标准的，即具有互换性。这样做可以降低备件的数量，降低维修成本，从而降低整个教育装备系统的全寿命成本。

以多媒体教室系统为例，如果一所学校为10间教室分别装备了多媒体教学系统，这些系统分别来自不同的厂家，部件和接口也各不相同，一旦某间教室的多媒体系统发生故障，就只能使用与该教室配套的备件进行修复，其他教室的备件是无法使用的。这样一来，备件的种类和数量必须和教育装备系统的数量一一对应，才能够保障教育装备的正常使用。如果所有的多媒体教学系统全部来自同一个厂家，或虽然来自不同的厂家，但采用的部件和接口都符合同一个标准，不同系统中的相应部件间可以实现互换，那么就可以不必对每一套系统都一一对应地准备备件，只要总体准备一两套备件就可以了。和前一个方案相比，在进行大规模同类教育装备采购时，若采用标准化、可互换的教育装备，则装备整体的维修成本就会大大降低，从而降低整体教育装备的资金投入。

拆拼修复策略 拆拼修复策略是指当教育装备发生故障后，如果故障无法修复，那么从故障装备上把可以使用或有修复价值的部件拆卸下来，作为备件供其他装备维修时使用的一种修理方法。拆拼修复特别适用于在故障现场临时解决故障。当教育装备的维修备件用完后，无法实现换件修复，拆拼修复也是迫不得已需要采取的维修策略之一。通常，拆拼修复策略只适用于通用性和互换性较强的教育装备。

以计算机实验室为例，如果某台计算机只是显卡损坏，其他部件工作正常，实验室又没有备用显卡更换，那么这台计算机并不会报废，而是留以待用。如果随后又有其他计算机的其他部件发生故障，如网卡故障、内存故障等，就可以从那台显卡故障的计算机中拆下相应的正常部件，更换到故障计算机中，使其恢复正常状态，重新投入使用。

需要注意的是，拆拼修复不同于换件修复，不能替代换件修复。拆拼修复使用的备件是从故障系统中拆下来的工作件，已经使用过一段时间，它可使用的时间只是其剩余的使用寿命。如果这个备件的设计使用寿命本身就低于教育装备系统的使用寿命，那么，拆机件的剩余使用寿命就更低了，即使更换上这样一个备件，也达不到系统期望的使用周期，还是需要再次维修。而换件修复使用的是新备件，备件的数量是按照备件使用寿命和教育装备系统的设计使用寿命来计算的。换件修复一次，该部件能够正常工作的时间是其整个的使用寿命周期，而不是剩余的部分使用寿命，在其正常的使用周期中，不需要再次维修。

而且，拆拼修复通常适用于部件故障概率相对均衡的教育装备系统。假设有甲、乙两个相同的教育装备系统，甲系统中A部件故障，乙系统中B部件故障，则可以将甲系统的B部件拆下来，临时修复乙系统。如果系统中各部件的故障概率相差较大，拆拼修复往往不易实现。对于采用相同设计方案的系统，易损件和非易损件往往也是相同的。这套系统中已经发生故障的部件，可能也是那套系统中易于发生故障的部件，换句话说，拆下来的可用备件可能在其他教育装备发生故障时无法使用，也就无法实现系统的修复。

以课桌为例，有两张课桌，一张课桌桌面坏了，另一张课桌桌腿断了，那么就可以把断腿课桌的桌面拆下来，用于修复损坏的桌面，但这样的修复只能恢复一张课桌的功能，还有一张课桌仍然是无法使用的，维修成功率只有50%。如果课桌的维修长期采用这种方式，就只能有一种结果：可用的课桌越来越少。所以，拆拼修复策略只是一种故障发生时所采取的应急修复的临时维修策略，并不能通过这种策略让教育装备系统整体都恢复原有的功能，达到预期的使用寿命。

浮动修复策略 浮动修复策略是指在教育装备一定的维修级别上储备一定数量的备份装备或部件，用于补充或替代产生故障的装备或部件，有故障的装备或部件修复后，再作为备用件用于后续维修。从教育装备整体上看，正在使用的装备部件和备份之间具有相同或相似的寿命分布，这些部件好像是在使用状态、故障状态、修复状态和备份状态之间“浮动”。浮动修复策略是介于换件修复和拆拼修复之间的一种混合修复策略，从常态上看，备份件既不是换件修复中的全新件，又不同于拆拼修复中从报废装备上拆下来的拆机件，备份件和使用件都处于相同的寿命阶段。浮动修复是把教育装备系统及其备件视为一个整体，把教育装备系统的故障率和维修率均匀地分布到这个整体中所有的部件上。从这个整体上看，浮动修复策略可以保证教育装备系统具有较高的完好率。

以电路实验室中的常见设备——万用表为例，如果某组实验设备中的万用表发生故障，那么更换上备用的万用表，故障万用表经过修复后进入备件库，成为备用设备。当又有其他的万用表发生故障时，再用修复过的万用表进行更换，并对换下的故障万用表进行修复，修复后再次进入备件库。如此循环下去，总是保证实验室中有规定数量的万用表能够正常工作，又有规定数量的备件可以使用，只是使用中的万用表和相应的备件新旧程度相近，在使用周期中处于相同的寿命阶段。

在教育装备的维修设计中，系统和部件可以采用不同的维修策略。可以将教育装备设计成不可修复型、局部可修复型或全部可修复型。不可修复型教育装备应采用无维修策略，但要保证足够数量的备件；可修复型教育装备虽然降低了备件数量的要求，但对维修保障的技术条件是有要求的，可修复程度越高，维修所需要的人员和设备条件就越高，所以要合理选择适当的维修策略。

3 维修策略的选择和使用

教育装备的维修策略要在其维修设计中选择和确定，教育装备的维修设计既关系到装备投入使用后所采用的维修方案，又关系到使用前的装备设计方案。维修设计对教育装备的全寿命周期费用有着至关重要的影响，应该在教育装备初期的设计论证阶段完成。在教育装备的维修设计中，可以选择和使用多种维修策略。

首先，系统和部件可以采用不同的维修策略。教育装备系统是由多个组成部分或多个部件构成的，各部分的技术性能、可靠性指标、标准化程度都不尽相同，所以要分别根据各部件的具体参数选择适当的维修策略，不能搞“一刀切”，为了简化维修方案就盲目地对整个教育装备系统采用统一的一种维修策略。

从教育装备的修复程度上可以将教育装备的维修分为不需修复、不可修复、局部可修复和全部可修复等类型，不同类型的维修设计可采用不同的维修策略。不需修復和不可修复型教育装备应选择无维修策略。对于不需修复的教育装备，由于其使用寿命远高于使用期限要求，可以不考虑备份装备；对于不可修复的教育装备，则需要准备足够数量的备件，才能保证教育装备的正常使用。可修复型教育装备由于其使用寿命低于使用期限要求，因此需要备份装备。虽然通过修复手段可以降低对备件数量的要求，但对维修保障的技术条件是有要求的，可修复程度越高，维修所需要的人员技术水平和设备条件就越高。

其次，对于可修复型教育装备，在维修设计中还要考虑不同的维修级别所采取的不同维修策略。举例来说，使用教育装备的基层单位往往不具备专用的维修设备和维修人员，而装备生产厂家具备这些技术条件，所以面对同样的一套教育装备，在基层级维修中往往采用各种换件修复策略，而在厂级维修中采用原件修复策略。

维修策略的选择是和维修费用密切相关的。绝大多数的教育装备所有者希望尽可能降低教育装备在使用过程中的维修费用。如果原件修复的费用高于换件修复，就不会采用原件修复；如果备件的修理费用高于采购费用，就会采用新件换件修复，而不会采用浮动修复；如果整套装备修复的费用高于新装备的采购费用，就不会对原有装备进行修复，而是直接采购新装备，淘汰旧装备；既没有维修费用，又没有新装备的采购费用，就只能采用拆拼修复策略，导致教育装备的使用率逐步降低，直至全部失效。

降低教育装备的维修费用不能以降低其使用率、影响教学效果为代价，而且教育装备的维修费用只是其全寿命费用中的一部分，要追求的是教育装备在整个寿命期间的费用最低，而不仅仅是某个阶段的费用最低。因为各个阶段的费用是相互影响、相互制约的，采购费用低可能导致所采购的教育装备设计寿命低，那么后期的维修费用就会增加；维修费用低意味着教育装备应该达到的可靠性要高，设计寿命要大于等于使用寿命，而高可靠性装备前期的设计采购费用就会增加。

总之，在教育装备维修设计阶段选择和使用维修策略时，需要从教育装备整体出发，对教育装备的资金投入、使用需求、维修条件等进行全面的分析之后，综合各方面的要求，合理选择适当的维修策略。

参考文献

[1]胡又农.教育装备学导论[M].北京大学出版社，2011.