教育裝備維修策略分析

趙錦紅　楊帆　胡又農(nóng)

摘 要 教育裝備的維修是保證教育裝備能夠長期發(fā)揮效用的必要條件。在維修方案設計中，可以采取多種維修策略。介紹并分析教育裝備維修設計中常用的維修策略和這些策略的選用方法。

關(guān)鍵詞 教育裝備；維修設計；維修策略

中圖分類號：G652 文獻標識碼：A

文章編號：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 教育裝備的維修

維修是伴隨著生產(chǎn)工具的使用而出現(xiàn)的一種活動，隨著生產(chǎn)工具種類的增多和復雜程度的加大，維修逐步成為一種社會生產(chǎn)勞動，逐漸成為社會生產(chǎn)力的重要組成部分。隨著社會的發(fā)展，教育裝備也在同步發(fā)展，不僅桌椅板凳、黑板粉筆這些簡單的教育裝備仍在使用，而且增加了大量復雜且專業(yè)化程度很高的教育裝備，如多媒體教室系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)等。對教育裝備的維修也從簡單的修修補補變?yōu)閷I(yè)的維修，需要專門的維修人員借助專門的維修設備來完成。

教育裝備的維修投資是繼教育裝備購置投資之后，在教育裝備全壽命周期中的又一次投資，是保證教育裝備能夠長期發(fā)揮效用的必須要求。如果學校的教育裝備出了故障而得不到及時修復，勢必影響學校的教學工作，那么為了讓教育裝備更好地滿足教學需求，就必須重視教育裝備的維修工作。教育裝備的維修也是教育生產(chǎn)力的重要組成部分，是教育裝備使用過程中不可或缺的部分。

教育裝備維修的任務是運用現(xiàn)代科學技術(shù)和有效的維修方式、手段，以最低的資源消耗，保持或恢復教育裝備的技術(shù)性能，保障教學任務的順利完成。

2 教育裝備的維修策略

教育裝備的維修策略是指對教育裝備的修理方法和修理應達到的程度而做的一種規(guī)定。不同的教育裝備所采用的維修策略是不同的，采用何種維修策略應在教育裝備初期的設計論證階段就予以制定。維修設計所做的工作就是根據(jù)教育裝備的使用要求，選擇和確定在教育裝備各個維修級別上需要實施的一種或幾種維修策略，從而形成維修方案。維修策略可以分為無維修策略、原件修復策略和換件修復策略，換件修復策略又根據(jù)修復中所采用的更換件的不同而分為新件換件修復策略、拆拼修復策略和浮動修復策略等幾類。

無維修策略 無維修策略指一旦教育裝備發(fā)生故障就立即報廢或停止使用，不進行維修。這種維修策略通常用于簡單便宜的裝備、一次性裝備或不值得修復的裝備，如試管、燒杯或鑷子、改錐等簡單教具和簡單工具等。無維修策略也可用于復雜教育裝備系統(tǒng)中的某些局部功能組件，通常這些功能組件是該系統(tǒng)中的低值易損件，不值得修復。如計算機系統(tǒng)中的U盤、鍵盤、鼠標、板卡等，一旦損壞，常見的做法就是淘汰故障件，更換新配件。

另外，無維修策略也用于高可靠性的裝備。這些裝備可能因為在使用過程中不具備修復條件或其他原因，而在設計制造過程中具備了極高的可靠性，使得其設計壽命高于預期的使用壽命，因而在使用過程中不需維修。此類裝備在教育裝備中較為少見。

采用無維修策略對于教育裝備使用過程中的維修要求最低，基本不需要配備維修設備，也不需要培訓專門的維修人員，所以維修投入是最少的。但教育裝備總體的花費并不一定最低，因為無維修策略的教育裝備在使用過程中需要準備足夠數(shù)量的裝備備件，用以隨時更換故障裝備，所以在教育裝備的初期設計階段，就要考慮相關(guān)裝備后續(xù)備件的數(shù)量和費用。這筆費用既可以在教育裝備的初期投入，也可以在后續(xù)的使用期中投入，但無論如何都是不能省略的。

原件修復策略 原件修復策略是指教育裝備發(fā)生故障后，對該故障裝備進行調(diào)整、加工或其他技術(shù)處理，使其恢復原有的功能，能夠繼續(xù)使用的修理方法。原件修復常用于笨重或不易挪動裝備的維修，貴重裝備或只有一套的裝備發(fā)生故障時，通常也選擇原件修復，如實驗臺的維修。電子實驗室中的實驗臺不同于辦公桌，體積龐大，結(jié)構(gòu)復雜，實驗臺上不僅有臺面，還有背板、擱架；實驗臺的內(nèi)部還有電線、網(wǎng)線，通常實驗臺在組裝完畢、擺放好之后，就要進行布線連線，投入使用之后很少再挪動。如果這樣的實驗臺發(fā)生故障，拆下來送到維修中心或返廠修理都是不現(xiàn)實的，因為一張實驗臺的拆卸要涉及周圍實驗臺，甚至整個實驗室的布線，工作量巨大，所以只能進行原件修復。

執(zhí)行原件修復策略需要注意的是：原件修復是需要足夠的保障條件才能實現(xiàn)的。原件修復通常需要一定的維修設施和維修設備，還需要配備一定等級的技術(shù)人員，沒有這些保障資源的支持是無法實現(xiàn)原件修復策略的。在教育裝備的使用過程中，如果為每一個教育裝備使用單位都配備這些保障條件，無疑會增加維修保障的難度和所需的維修成本；如果依靠區(qū)域維修中心或生產(chǎn)廠家執(zhí)行原件修復策略，維修時間又會延長，不利于快速消除故障、恢復功能，無法實現(xiàn)及時和快速的修理。所以只有在維修所需的綜合費用較少或沒有備件的情況下，才會采取原件修復的策略。

換件修復策略 換件修復策略是指教育裝備發(fā)生故障后，使用備份裝備更換故障裝備，使其恢復原有的功能，從而能夠繼續(xù)使用的修理方法。這種維修策略可以用于整個教育裝備系統(tǒng)，也可用于系統(tǒng)中的局部配件。對于大部分價格不便宜、使用期限又有一定要求的教育裝備來講，換件修復是最常見的一種維修策略。根據(jù)修復所采用的更換件的性質(zhì)，可以把換件修復策略細分為新件換件修復策略、拆拼修復策略和浮動修復策略等幾類。通常將新件換件修復策略簡稱為換件修復策略，下文中的換件修復如無特殊說明，均指新件換件修復。

采用換件修復策略可以解決快速修復的使用需求與實際修復的技術(shù)需求之間的矛盾，它既能夠?qū)崿F(xiàn)及時修復故障裝備、快速消除故障，不影響教學質(zhì)量的目的，又可以降低對使用單位保障條件的要求?；鶎拥慕逃b備使用單位不需要配備復雜的維修裝備，也不需要配備高技術(shù)等級的專門維修人員，一旦教育裝備出現(xiàn)故障，基層單位的維修人員只需要完成簡單的更換操作，再將故障件送往維修中心或生產(chǎn)廠家，由那里的高級維修人員進行維修即可。

以計算機實驗室為例，一旦某臺計算機的鼠標發(fā)生故障，馬上用備份的鼠標來代替使用，這樣做既立刻消除了該計算機的故障、不影響教學需求，操作又很簡單，不需要全面掌握該裝備很詳細的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，不需要復雜的專門技術(shù)，學校里普通的教師即可完成。

但是，換件修復策略也是需要一定的實現(xiàn)條件的，就是必須科學地確定教育裝備備件的種類和數(shù)量，并且備件要具有互換性。這是和教育裝備的可靠性分析與設計、故障分析和標準化設計相關(guān)的。在一個教育裝備系統(tǒng)中，通常不同的部件具有不同的使用壽命，對于小于系統(tǒng)使用壽命的部件，就要配備替代部件，部件和系統(tǒng)的使用壽命差越大，替代部件的需求量就越大。如果一所學校同時配備了多個具有相同功能的教育裝備系統(tǒng)，那么這些系統(tǒng)和系統(tǒng)中的部件就應該是符合同一個標準的，即具有互換性。這樣做可以降低備件的數(shù)量，降低維修成本，從而降低整個教育裝備系統(tǒng)的全壽命成本。

以多媒體教室系統(tǒng)為例，如果一所學校為10間教室分別裝備了多媒體教學系統(tǒng)，這些系統(tǒng)分別來自不同的廠家，部件和接口也各不相同，一旦某間教室的多媒體系統(tǒng)發(fā)生故障，就只能使用與該教室配套的備件進行修復，其他教室的備件是無法使用的。這樣一來，備件的種類和數(shù)量必須和教育裝備系統(tǒng)的數(shù)量一一對應，才能夠保障教育裝備的正常使用。如果所有的多媒體教學系統(tǒng)全部來自同一個廠家，或雖然來自不同的廠家，但采用的部件和接口都符合同一個標準，不同系統(tǒng)中的相應部件間可以實現(xiàn)互換，那么就可以不必對每一套系統(tǒng)都一一對應地準備備件，只要總體準備一兩套備件就可以了。和前一個方案相比，在進行大規(guī)模同類教育裝備采購時，若采用標準化、可互換的教育裝備，則裝備整體的維修成本就會大大降低，從而降低整體教育裝備的資金投入。

拆拼修復策略 拆拼修復策略是指當教育裝備發(fā)生故障后，如果故障無法修復，那么從故障裝備上把可以使用或有修復價值的部件拆卸下來，作為備件供其他裝備維修時使用的一種修理方法。拆拼修復特別適用于在故障現(xiàn)場臨時解決故障。當教育裝備的維修備件用完后，無法實現(xiàn)換件修復，拆拼修復也是迫不得已需要采取的維修策略之一。通常，拆拼修復策略只適用于通用性和互換性較強的教育裝備。

以計算機實驗室為例，如果某臺計算機只是顯卡損壞，其他部件工作正常，實驗室又沒有備用顯卡更換，那么這臺計算機并不會報廢，而是留以待用。如果隨后又有其他計算機的其他部件發(fā)生故障，如網(wǎng)卡故障、內(nèi)存故障等，就可以從那臺顯卡故障的計算機中拆下相應的正常部件，更換到故障計算機中，使其恢復正常狀態(tài)，重新投入使用。

需要注意的是，拆拼修復不同于換件修復，不能替代換件修復。拆拼修復使用的備件是從故障系統(tǒng)中拆下來的工作件，已經(jīng)使用過一段時間，它可使用的時間只是其剩余的使用壽命。如果這個備件的設計使用壽命本身就低于教育裝備系統(tǒng)的使用壽命，那么，拆機件的剩余使用壽命就更低了，即使更換上這樣一個備件，也達不到系統(tǒng)期望的使用周期，還是需要再次維修。而換件修復使用的是新備件，備件的數(shù)量是按照備件使用壽命和教育裝備系統(tǒng)的設計使用壽命來計算的。換件修復一次，該部件能夠正常工作的時間是其整個的使用壽命周期，而不是剩余的部分使用壽命，在其正常的使用周期中，不需要再次維修。

而且，拆拼修復通常適用于部件故障概率相對均衡的教育裝備系統(tǒng)。假設有甲、乙兩個相同的教育裝備系統(tǒng)，甲系統(tǒng)中A部件故障，乙系統(tǒng)中B部件故障，則可以將甲系統(tǒng)的B部件拆下來，臨時修復乙系統(tǒng)。如果系統(tǒng)中各部件的故障概率相差較大，拆拼修復往往不易實現(xiàn)。對于采用相同設計方案的系統(tǒng)，易損件和非易損件往往也是相同的。這套系統(tǒng)中已經(jīng)發(fā)生故障的部件，可能也是那套系統(tǒng)中易于發(fā)生故障的部件，換句話說，拆下來的可用備件可能在其他教育裝備發(fā)生故障時無法使用，也就無法實現(xiàn)系統(tǒng)的修復。

以課桌為例，有兩張課桌，一張課桌桌面壞了，另一張課桌桌腿斷了，那么就可以把斷腿課桌的桌面拆下來，用于修復損壞的桌面，但這樣的修復只能恢復一張課桌的功能，還有一張課桌仍然是無法使用的，維修成功率只有50%。如果課桌的維修長期采用這種方式，就只能有一種結(jié)果：可用的課桌越來越少。所以，拆拼修復策略只是一種故障發(fā)生時所采取的應急修復的臨時維修策略，并不能通過這種策略讓教育裝備系統(tǒng)整體都恢復原有的功能，達到預期的使用壽命。

浮動修復策略 浮動修復策略是指在教育裝備一定的維修級別上儲備一定數(shù)量的備份裝備或部件，用于補充或替代產(chǎn)生故障的裝備或部件，有故障的裝備或部件修復后，再作為備用件用于后續(xù)維修。從教育裝備整體上看，正在使用的裝備部件和備份之間具有相同或相似的壽命分布，這些部件好像是在使用狀態(tài)、故障狀態(tài)、修復狀態(tài)和備份狀態(tài)之間“浮動”。浮動修復策略是介于換件修復和拆拼修復之間的一種混合修復策略，從常態(tài)上看，備份件既不是換件修復中的全新件，又不同于拆拼修復中從報廢裝備上拆下來的拆機件，備份件和使用件都處于相同的壽命階段。浮動修復是把教育裝備系統(tǒng)及其備件視為一個整體，把教育裝備系統(tǒng)的故障率和維修率均勻地分布到這個整體中所有的部件上。從這個整體上看，浮動修復策略可以保證教育裝備系統(tǒng)具有較高的完好率。

以電路實驗室中的常見設備——萬用表為例，如果某組實驗設備中的萬用表發(fā)生故障，那么更換上備用的萬用表，故障萬用表經(jīng)過修復后進入備件庫，成為備用設備。當又有其他的萬用表發(fā)生故障時，再用修復過的萬用表進行更換，并對換下的故障萬用表進行修復，修復后再次進入備件庫。如此循環(huán)下去，總是保證實驗室中有規(guī)定數(shù)量的萬用表能夠正常工作，又有規(guī)定數(shù)量的備件可以使用，只是使用中的萬用表和相應的備件新舊程度相近，在使用周期中處于相同的壽命階段。

在教育裝備的維修設計中，系統(tǒng)和部件可以采用不同的維修策略?？梢詫⒔逃b備設計成不可修復型、局部可修復型或全部可修復型。不可修復型教育裝備應采用無維修策略，但要保證足夠數(shù)量的備件；可修復型教育裝備雖然降低了備件數(shù)量的要求，但對維修保障的技術(shù)條件是有要求的，可修復程度越高，維修所需要的人員和設備條件就越高，所以要合理選擇適當?shù)木S修策略。

3 維修策略的選擇和使用

教育裝備的維修策略要在其維修設計中選擇和確定，教育裝備的維修設計既關(guān)系到裝備投入使用后所采用的維修方案，又關(guān)系到使用前的裝備設計方案。維修設計對教育裝備的全壽命周期費用有著至關(guān)重要的影響，應該在教育裝備初期的設計論證階段完成。在教育裝備的維修設計中，可以選擇和使用多種維修策略。

首先，系統(tǒng)和部件可以采用不同的維修策略。教育裝備系統(tǒng)是由多個組成部分或多個部件構(gòu)成的，各部分的技術(shù)性能、可靠性指標、標準化程度都不盡相同，所以要分別根據(jù)各部件的具體參數(shù)選擇適當?shù)木S修策略，不能搞“一刀切”，為了簡化維修方案就盲目地對整個教育裝備系統(tǒng)采用統(tǒng)一的一種維修策略。

從教育裝備的修復程度上可以將教育裝備的維修分為不需修復、不可修復、局部可修復和全部可修復等類型，不同類型的維修設計可采用不同的維修策略。不需修復和不可修復型教育裝備應選擇無維修策略。對于不需修復的教育裝備，由于其使用壽命遠高于使用期限要求，可以不考慮備份裝備；對于不可修復的教育裝備，則需要準備足夠數(shù)量的備件，才能保證教育裝備的正常使用。可修復型教育裝備由于其使用壽命低于使用期限要求，因此需要備份裝備。雖然通過修復手段可以降低對備件數(shù)量的要求，但對維修保障的技術(shù)條件是有要求的，可修復程度越高，維修所需要的人員技術(shù)水平和設備條件就越高。

其次，對于可修復型教育裝備，在維修設計中還要考慮不同的維修級別所采取的不同維修策略。舉例來說，使用教育裝備的基層單位往往不具備專用的維修設備和維修人員，而裝備生產(chǎn)廠家具備這些技術(shù)條件，所以面對同樣的一套教育裝備，在基層級維修中往往采用各種換件修復策略，而在廠級維修中采用原件修復策略。

維修策略的選擇是和維修費用密切相關(guān)的。絕大多數(shù)的教育裝備所有者希望盡可能降低教育裝備在使用過程中的維修費用。如果原件修復的費用高于換件修復，就不會采用原件修復；如果備件的修理費用高于采購費用，就會采用新件換件修復，而不會采用浮動修復；如果整套裝備修復的費用高于新裝備的采購費用，就不會對原有裝備進行修復，而是直接采購新裝備，淘汰舊裝備；既沒有維修費用，又沒有新裝備的采購費用，就只能采用拆拼修復策略，導致教育裝備的使用率逐步降低，直至全部失效。

降低教育裝備的維修費用不能以降低其使用率、影響教學效果為代價，而且教育裝備的維修費用只是其全壽命費用中的一部分，要追求的是教育裝備在整個壽命期間的費用最低，而不僅僅是某個階段的費用最低。因為各個階段的費用是相互影響、相互制約的，采購費用低可能導致所采購的教育裝備設計壽命低，那么后期的維修費用就會增加；維修費用低意味著教育裝備應該達到的可靠性要高，設計壽命要大于等于使用壽命，而高可靠性裝備前期的設計采購費用就會增加。

總之，在教育裝備維修設計階段選擇和使用維修策略時，需要從教育裝備整體出發(fā)，對教育裝備的資金投入、使用需求、維修條件等進行全面的分析之后，綜合各方面的要求，合理選擇適當?shù)木S修策略。

參考文獻

[1]胡又農(nóng).教育裝備學導論[M].北京大學出版社，2011.