现场可更换单元

本篇继 [[系统思维]]，学习 FRU (Field Replaceable Unit) 现场可更换单元

简单来说，FRU 是指在不把整机拉回工厂的情况下，维修人员可以在现场通过“拔下来、插上去”的方式，快速修复设备故障的最小部件。

在 CEMS 领域，FRU 的设计逻辑是为了解决“维修时效性”和“人员技能落差”之间的矛盾。

场景模拟：假设大雪天的凌晨 2 点，电厂的 CEMS 分析仪坏了，主板上的一颗电容爆了。运维人员爬到了烟囱下的监测小屋。

没有 FRU 的设计：运维人员需要带上电烙铁、焊锡、万用表。他需要懂电路原理，找到那个坏掉的电容，在光线昏暗、手冻得发抖的情况下，把坏电容焊下来，换个新的上去。
- 结果：维修失败率极高，耗时几小时，甚至损坏电路板其他部分。
有 FRU 的设计：运维人员只需要判断：“哦，是主控板坏了。” 他不需要知道板子上哪个元件坏了，他只需要拧下 4 颗螺丝，拔掉排线，把整块主控板（这就是一个 FRU）换下来，换上一块新的，插好线，上电，故障排除。
- 结果：维修耗时 10 分钟，不需要懂电路原理，只要会拧螺丝。

FRU 类型	具体部件例子	维修动作
电子类	PCB 主板、电源模块	拔插接插件、拧螺丝。严禁现场焊接。
机械类	采样泵组件	当泵膜破裂时，通常更换整个泵头或泵体，而不是去修泵里的连杆。
光学类	光源组件	氙灯或紫外灯通常预装在一个带有定位销的底座上。更换时不需要重新调光路，插进去就是准的。
传感器类	氧电池、湿度传感器	也是标准的 FRU，通常设计为旋转卡扣式或直插式。
消耗品类	滤芯、蠕动泵管	这是最高频更换的 FRU。

如果你正在参与研发，或者你在选型仪器，你要看它的 FRU 设计好不好，主要看这三点：

免焊接、免特殊工具 (Tool-free / Min-tools)：连接必须用端子排、航空插头、排线。如果要动用电烙铁，它就不叫 FRU。
防呆设计 (Fool-proof)：
- 比如：电源接口和信号接口大小不一样，防止插反。
- 比如：带有导向销，插反了根本推不进去。
最小化校准 (Minimal Calibration)：
- 最好的 FRU 换上去就能用。
- 次好的：换上去后，做一个简单的零点/量程校准（Zero/Span）即可。
- 差的设计：换了一个模块，需要用示波器重新调波形，这在现场是不可接受的。

FRU (Field Replaceable Unit - 现场可更换): 在现场换下来的板子（坏板），运维人员带回公司。
SRU (Shop Replaceable Unit - 车间可更换): 带回公司的坏板，由工程师在维修车间里进行检测，发现是板子上的一个芯片坏了。这个芯片就是 SRU。工程师把芯片换好，这块板子就修好了，又变成了一个好用的 FRU，放入备件库。