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HALT/HASS 试验箱需要多少费用?

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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

HALT HASS 试验箱价格驱动因素排序图,台面尺寸和箱体容积排在最前,其次是温度系统和振动量级,然后是仪表、夹具、湿度和安装
排在前两位的因素对价格的影响超过其后所有因素的总和。

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

从 VTC-1.5 到 VTC-25 的八款 Hanse VTC 试验箱型号相对成本的横向条形图,以 VTC-1.5 为 1 倍基准,从 VTC-1.5 的 1.00 倍到 VTC-25 的 2.47 倍,两款 ECO 型号比对应的标准型低约 6%
从 VTC-1.5 到 VTC-25 八款型号的相对目录价位,以 VTC-1.5 为基准。中段比大多数买家预期的更平坦。

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

HALT HASS 试验箱持续运行成本排序图,液氮最高,其次是校准和预防性维护,然后是电力和压缩空气、操作人员时间和耗材
按经常使用的试验箱典型年度影响排序。

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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。

常见问题

一台 HALT 试验箱要多少钱?

这几乎完全取决于振动台尺寸,以及温度系统采用液氮还是机械制冷。在从 VTC-1.5 到 VTC-25 的八款 Hanse 型号中,整个价格阶梯比大多数买家预期的要窄——从 VTC-1.5 到 VTC-25 大约是两倍半,而中段更为平坦。配置对价格的影响与尺寸一样大,因此只有针对您实际需求的报价才是值得据以规划的数字。

为什么试验箱制造商不公布价格?

因为每套系统都是配置出来的——台面尺寸、温度系统、振动量级、仪表和夹具各自独立地影响价格,所以一个公开的单一数字对几乎所有买家来说都是错的。尽管如此,制造商应该愿意解释价格由什么决定,并给您可供规划的区间。

购买二手或翻新的 HALT 试验箱是否可取?

可以考虑,制造精良的试验箱有活跃的二手市场。请检查气动激振器的年限和状况、控制器是否仍受支持、是否有校准记录,以及——最重要的——原制造商是否仍为该型号提供零件支持。

最大的持续性成本是什么?

对于经常使用的液氮系统,液氮消耗通常是最大的一项经常性支出,而且随试验箱计量流量的方式不同差异很大。在试验箱的整个寿命周期内,比例控制阀的消耗明显少于简单的通断系统。它也是最显眼的运行成本,因为试验箱通常是现场唯一使用液氮的设备——而机械制冷试验箱消耗的电力和冷冻水却几乎从不记在它的账上。

可以租赁 HALT 试验箱而不是购买吗?

租赁是存在的,对于一次性的鉴定项目或弥补产能缺口可能是合理的。但对于持续的生产筛选,租赁很少划算,因为按天计算的费用相对于购买会迅速累积。

HALT 试验箱每年的运行费用是多少?

主要项目是液氮、年度校准、预防性维护、电力和压缩空气,以及操作人员时间。使用强度决定一切——每天运行生产筛选的试验箱与每月只用几天做开发工作的试验箱,年度成本完全不同。

我应该购买试验箱还是使用试验室?

如果您需要生产 HASS 筛选,自购实际上是唯一可行的答案。如果您每年只需对一款产品偶尔做开发 HALT,试验室通常更经济。介于两者之间的情况,决定因素往往是迭代速度而不是成本——能够在当天修复薄弱环节并重新测试,会改变您的工程团队能够完成的工作。

试验箱越大一定越贵吗?

一般是,但并非总是如此。一台选配丰富的中型试验箱——高 GRMS、完整仪表和湿度——可能比一台基本配置的大型系统更贵。请逐项比较配置,而不是比较台面尺寸。

与工程师交流

Hanse Environmental 自 1993 年起在美国密歇根州 Allegan 制造 HALT 和 HASS 试验箱。如果您想在任何人向您发出报价之前,先谈谈您的产品真正需要什么——请联系我们,与您交谈的将是制造设备的人,而不是呼叫中心。