HALT/HASS 试验箱是与数控机床或生产线工作单元同一级别的资本性采购,其价格主要由两个因素决定:振动台的尺寸,以及温度系统采用液氮还是机械制冷。几乎所有其他选项对价格的影响都小于这两项。本文说明价格由什么决定、各区间相互之间的关系,以及试验箱安装后的运行费用。
这一类别的大多数制造商根本不会公布任何有关价格的信息。这有其合理之处——每套系统都是配置出来的,一个不附带配置的数字会产生误导。也有不那么合理的一面,那就是无法形成预算的买家无法开始沟通。本文是我们在有用的中间地带所做的尝试:提供关于什么影响价格的真实信息,同时不假装一套配置型的资本设备有标价。如果您还在比较规格,请先阅读我们的 HALT/HASS 试验箱选购指南。
真正决定价格的因素
1. 台面尺寸与箱体容积
这是最大的单一驱动因素,而且不是线性的。更大的台面需要更多气动激振器才能达到同样的 GRMS,需要更重的结构来承载它们,还需要以同样的速率调节更大的容积。台面面积翻倍,温度系统要做的功不止翻倍。
这就是为什么在选购之前,尺寸问题值得认真思考。“为保险起见”买大两个尺寸代价高昂;买小一个尺寸则更糟,因为无法弥补。
2. 液氮还是机械制冷
液氮是试验箱达到让 HALT 奏效的产品温度变化速率*的途径——大约每分钟 60 至 70 °C。通常的假设是机械制冷是更便宜的路线——买得便宜,用得便宜,代价是温度变化速率较慢。根据我们的经验,事情没有那么简单,而这一假设让买家在两个方向上都多花了钱。
就试验箱本身而言,液氮系统通常是较便宜的那台设备。它在机械上更简单;里面没有内置的压缩机组。
两条路线都需要基础设施,都不是免费的。液氮需要储罐和真空绝热管道,外加房间氧气监测。机械制冷试验箱必须把热量排到某处,在较大尺寸下这往往意味着冷冻水设施——是一项建筑工程而不只是一次交货。
在试验箱的整个寿命周期内,机械系统是维护更复杂的那个。液氮是实实在在的经常性成本,通常是每天使用的液氮试验箱最大的单项支出。但一旦把冷冻水站和压缩机的维护算进去,两条路线往往比表面数字显示的更接近。
为什么液氮看起来比实际更贵。两条路线几乎从不按同一方式核算成本。液氮很容易记到试验箱账上:它通常是现场唯一使用液氮的设备,所以账单上写着试验箱的名字。机械制冷试验箱的电力、水和冷冻水站的分摊份额却几乎从不记到它头上——它们消失在设施预算里,而冷冻水系统的建设通常作为建筑费用而不是采购的一部分入账。大多数买家所做的比较,是在一项完全可见的成本和一项大部分隐藏的成本之间进行的。
无法拉平的是温度变化速率。对于已经成熟的 HASS 筛选,较慢的温度变化速率可能完全可以接受。对于真正的 HALT——您要找的是真实的极限——它会改变您能发现什么。
因此,请比较安装后的总成本和维护费用,而不是试验箱的价格,并让您真正需要的产品温度变化速率*来做决定。这是两者之间唯一一项无论做多少现场工程都无法拉平的差异。
3. 振动量级
更高的 GRMS 意味着更多激振器和更重的台面。请问清楚报价中的数字是什么含义:在空台面上测得的 GRMS 值,不是装上夹具和产品之后您会看到的数字。
4. 仪表通道
振动分析通道以及热电偶和 RTD 的输入。在 Hanse 系统上,这是用于可扩展数据采集的 ChamberDAQ 和用于振动分析的 ChamberFFT,最多 16 通道。在这里省钱是假节约——整件事的意义就在于看到产品经历了什么,而通道在订购时远比日后加装便宜。
5. 夹具与产品装卸
定制夹具、电缆穿墙和用于通电测试的接入端口。差异极大:简单的螺栓固定板很便宜,而一个用于形状不规则、必须带仪表并通电的组件的夹具就不便宜。请明确地为它编列预算,而不是到后期才发现。
6. 湿度
直接喷射式湿度,典型范围为 25 至 65 °C 下 10% 至 85% RH。如果您的产品确实需要,值得配置。相当多的买家指定了却从未使用,因为经典的 HALT 和 HASS 剖面只有温度和振动。
7. 安装、培训与启动
相对于系统价格通常不多,但确实存在。把大型试验箱吊装进建筑物并不总是一帆风顺,而正规的剖面开发培训价值很高——用得不好的试验箱是制造虚假信心的昂贵方式。
各级别试验箱的相对成本
在从 VTC-1.5 到 VTC-25 的八款型号中,整个阶梯跨度约为 2.5 倍,而且台阶并不均匀。从 VTC-1.5 向上一级大约贵三分之一;再上一级又增加约五分之一。然后区间趋于平坦——五款型号落在 0.3 倍的跨度之内——所以在中段向上升级比大多数买家以为的更便宜。跳到 VTC-25 这一步本身就增加约 30%。
价格不随台面面积按比例变化。VTC-25 的台面约为 VTC-1.5 的九倍,成本却只有约两倍半。几乎所有这些成本差异都集中在区间的两端,而中段——大多数买家实际选购的地方——几乎没有变化。ECO 配置比对应的标准型低约 6%,足以让一款 ECO 型号的价格低于下一级别的标准型试验箱。这就是为什么有用的问题不是“更大的试验箱要多少钱?”,而是“这个配置要多少钱?”
通常包含什么,不包含什么
| 通常包含 | 通常为选配 | 常被遗漏 |
|---|---|---|
| 试验箱、振动台和激振器 | 定制夹具 | 液氮储罐和现场管路 |
| 温度系统和控制器 | 额外的仪表通道 | 房间氧气监测 |
| 基本仪表包 | 湿度选项 | 压缩空气供应能力 |
| 控制软件 | 延长保修 | 地面承载和吊装通道 |
| 调试和基础培训 | 剖面开发支持 | 年度校准合同 |
采购订单之后仍在持续的成本
液氮是让人意外的那一项
对于经常使用的液氮系统,液氮通常是最大的经常性成本——而且在规格相近的试验箱之间差异极大,因为它取决于试验箱计量流量的方式。
用简单通断电磁阀控制液氮的系统会倾倒液氮以达到设定值,然后过冲。配备比例控制阀的系统则按实际需求计量流量。对于每天运行的试验箱,在十五年的使用寿命内,这两种方式之间的差异不是四舍五入的误差——它可以与原始购买价格的相当一部分相当。
Hanse 的 HighRate 液氮系统采用在控制静压箱内直接雾化的方式,配比例控制和二级安全切断,按实际需求计量液氮,而不是为达到设定值而倾倒液氮。
比较报价时,请直接问每家供应商它们的试验箱如何控制液氮流量。这是一个合理的问题,答案并非商业机密,而且它对您十年成本的说明,胜过报价单上的任何数字。
校准与维护
如果您按标准进行测试或在质量体系下运行,年度温度和振动校准是必需的。预防性维护——激振器保养、密封件、过滤器、阀门检查——按计划进行时花费不多,而一旦在生产筛选中途变成故障停机就代价高昂。请在购买之前而不是之后问清楚:由谁提供服务、他们离您多远、一次上门服务的费用是多少。
真正起决定作用的比较:自建还是外包?
对许多买家来说,真正的问题不是买哪台试验箱,而是到底要不要买。这一比较的真实版本如下:
| 自建试验箱 | 外包试验室 | |
|---|---|---|
| 成本形态 | 前期资本投入,每次试验边际成本低 | 无资本投入,每次试验成本可观 |
| 盈亏平衡 | 有利于频繁、持续的试验 | 有利于偶尔的、一次性的试验 |
| 进度 | 想测就测,当天迭代 | 预约、发运、等待、收到报告 |
| 迭代速度 | 几小时内修复并重测——最大的隐性优势 | 每次迭代都是一次新的委托 |
| 知识产权风险 | 产品从不离开厂区 | 样机和试验数据交给第三方 |
| 专业能力 | 需要自己建立 | 花钱购买 |
| 生产 HASS | 可行 | 通常不可行——不可能把每一台都运出去 |
经验法则:如果您需要生产筛选,自建实际上是唯一可行的答案,因为把每一台产品都运到试验室不是一个流程。如果您每年只需对一款产品偶尔做开发 HALT,试验室很可能更经济。有意思的情况介于两者之间,在那里决定因素通常是迭代速度而不是成本:能够在同一个下午运行 HALT、修复问题并重新运行的工程团队,会发现那些处于两周试验室周期的团队永远接触不到的问题。
建立一个站得住脚的预算数字
如果您需要向财务委员会提交一个数字,请按以下顺序推算:
- 按产品定尺寸,并留出增长空间。测量您当前最大的 DUT 及其夹具,然后问自己五年后会测试什么。
- 根据您真正需要的产品温度变化速率*决定液氮还是机械制冷——在产品上测量,而不是在空气中。
- 如实指定仪表通道。数一数您想同时监测的热电偶和加速度计,再加上余量。
- 加上现场费用。液氮供应、氧气监测、压缩空气、地面承载、吊装通道。
- 加上第一年的运行成本——液氮、校准、服务合同。对于机械制冷试验箱,要把它消耗的电力、水和冷冻水容量计算在内,即使这些通常由设施部门承担。否则您是在拿完整的成本和部分的成本做比较。
- 建立反事实方案。核算同样的试验计划在外部试验室五年的费用。财务委员会真正要决定的是这一比较,而不是试验箱价格本身。
*在台面中心上方 102 mm (4 in) 处测量,−65 °C 至 +100 °C。
