系統(tǒng)定量評(píng)價(jià)參數(shù)體系與驗(yàn)證方法研究

1、PHM系統(tǒng)定量評(píng)價(jià)參數(shù)體系與驗(yàn)證方法研究呂琛1 高濤1，2 （1. 北京航空航天大學(xué)可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院 北京 100191；2. 空軍第一航空學(xué)院航空機(jī)械工程系 河南 信陽(yáng) 464000）摘要：針對(duì)PHM系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證過(guò)程中缺少性能評(píng)價(jià)參數(shù)的問(wèn)題，在研究典型PHM系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了PHM的功能模型，針對(duì)PHM系統(tǒng)成員級(jí)、區(qū)域級(jí)和平臺(tái)級(jí)的不同功能定位提出了相應(yīng)的PHM系統(tǒng)核心能力特性，對(duì)檢測(cè)能力、診斷能力和預(yù)測(cè)能力中的關(guān)鍵參數(shù)給出了定量評(píng)價(jià)方法，解決了PHM系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)參數(shù)缺失的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：可靠性；PHM；評(píng)價(jià)；參數(shù)中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 關(guān)于題目，我覺(jué)得下面的這個(gè)題

2、目會(huì)使你必須寫的很詳細(xì)，但現(xiàn)在時(shí)間你可能來(lái)不及寫那么詳細(xì)。你這篇文章干脆就以預(yù)研的論證書為背景，比較宏觀的概括寫吧，適當(dāng)在原來(lái)基礎(chǔ)上補(bǔ)充一些內(nèi)容，充實(shí)原來(lái)對(duì)應(yīng)部分的篇幅（按照上次我們討論的）。題目暫為“裝備PHM系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與能力驗(yàn)證的關(guān)鍵要素分析”。然后以論證報(bào)告中的研究?jī)?nèi)容13為三個(gè)主要要素，展開(kāi)說(shuō)明。設(shè)計(jì)要求對(duì)應(yīng)“研究1”，能力驗(yàn)證對(duì)應(yīng)“研究2和3”。 Research on Evaluation of PHM System Performance Lu Chen1 ，Gao Tao1，2(1 Department of System Engineering of Engineering

3、 Technology， Beihang University， Beijing 100191， China;2 Department of Aeronautical Mechanical Engineering，the First Aeronautical College of Air Force，Xinyang 464000，Henan China)Abstract： Key words：reliability; PHM; evaluate; parameter 引言目前世界上大部分裝備的維護(hù)多以定期檢查、事后維修為主，不僅耗費(fèi)大量的人力和物力，而且效率低下。PHM(Prognosties

4、 and Health Management)預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)是綜合利用現(xiàn)代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的最新研究成果而提出的一種全新的管理健康狀態(tài)的解決方案。PHM技術(shù)最大程度地利用傳統(tǒng)的故障特征檢測(cè)技術(shù)，采用先進(jìn)的傳感器，借助各種算法和智能模型來(lái)預(yù)測(cè)、監(jiān)控和管理武器裝備的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而獲得虛警率幾乎為零的精確故障檢測(cè)和隔離結(jié)果。PHM技術(shù)的核心是利用先進(jìn)傳感器（如渦流傳感器、小功率無(wú)線綜合微型傳感器、無(wú)線微機(jī)電系統(tǒng)MEMS 等）的集成，并借助各種算法（如Gabor 變換、快速傅里葉變換、離散傅里葉變換）和智能模型（如專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯等）來(lái)預(yù)測(cè)、監(jiān)控和管理裝備的健康狀態(tài)。PHM技術(shù)代

5、表了一種方法的轉(zhuǎn)變，即從傳統(tǒng)的基于傳感器的診斷轉(zhuǎn)向基于智能系統(tǒng)的預(yù)測(cè)，反應(yīng)性的通信轉(zhuǎn)向主動(dòng)性的3Rs（即在準(zhǔn)確的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)確的部位采取正確的維修活動(dòng)）1。目前，除美國(guó)已在F-35飛機(jī)和NASA航天器等型號(hào)中開(kāi)展了PHM/IVHM的設(shè)計(jì)要求論證與驗(yàn)證工作外，還沒(méi)有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方法體系用于PHM的論證與驗(yàn)證。國(guó)內(nèi)目前對(duì)PHM技術(shù)開(kāi)展了一定的研究，成果主要集中在框架體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和診斷預(yù)測(cè)關(guān)鍵算法研究，當(dāng)前PHM系統(tǒng)已納入我國(guó)新一代武器裝備型號(hào)的研制要求中，而國(guó)內(nèi)目前缺乏相關(guān)PHM系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與驗(yàn)證方法等研究，需要開(kāi)展關(guān)鍵理論與技術(shù)方法研究，建立PHM系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)參數(shù)指標(biāo)體系，對(duì)PHM系統(tǒng)設(shè)計(jì)要

6、求論證和驗(yàn)證技術(shù)進(jìn)行支持。1 PHM系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)1.1 PHM系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)組成典型的PHM系統(tǒng)分為成員級(jí)、區(qū)域級(jí)和平臺(tái)級(jí)三層結(jié)構(gòu)，飛機(jī)機(jī)載PHM系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。如美軍F-35飛機(jī)的機(jī)載PHM系統(tǒng)分三個(gè)層次：最底層是分布在飛機(jī)各分系統(tǒng)部件（成員系統(tǒng)）中的軟、硬件監(jiān)控程序（傳感器或機(jī)內(nèi)測(cè)試/機(jī)內(nèi)測(cè)試設(shè)備）；中間層為區(qū)域管理器；頂層為飛機(jī)平臺(tái)管理器，各區(qū)域管理器將區(qū)域故障信息經(jīng)過(guò)綜合后傳送給頂層的飛機(jī)平臺(tái)管理器。機(jī)載PHM系統(tǒng)管理器飛機(jī)結(jié)構(gòu)航電系統(tǒng)PHM區(qū)域管理器轉(zhuǎn)速傳感器溫度傳感器流量傳感器壓力傳感器其它BIT/BITE光纖傳感器起落裝置燃油系統(tǒng)液壓系統(tǒng)環(huán)控系統(tǒng)PHM成員級(jí)系統(tǒng)管理器電源系

7、統(tǒng)診斷推理機(jī)預(yù)測(cè)推理機(jī)異常推理機(jī)推理機(jī)綜合管理系統(tǒng)模型庫(kù)機(jī)電系統(tǒng)診斷推理機(jī)預(yù)測(cè)推理機(jī)異常推理機(jī)推理機(jī)綜合管理系統(tǒng)模型庫(kù)圖1 典型飛機(jī)機(jī)載PHM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.2 成員級(jí)PHM系統(tǒng)成員級(jí)PHM的最底層是各系統(tǒng)/部件健康管理方案的實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)控機(jī)構(gòu)，通常主要是由傳感器和BIT/BITE組成各分系統(tǒng)的獨(dú)立單元，是PHM系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，其主要作用是將檢測(cè)或采集感知的被測(cè)非電量按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化為某一種量值輸出，通常是電信號(hào)送到PHM成員級(jí)系統(tǒng)管理器中進(jìn)行信號(hào)和數(shù)據(jù)處理。傳感器檢測(cè)的信號(hào)中，既含有反映各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息，也含有各種干擾信息。為了從傳感器檢測(cè)的信號(hào)中盡可能多地獲取反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征信息，

8、傳感器和BIT/BITE在檢測(cè)和監(jiān)控時(shí)選取最能反映運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)作為特征信號(hào)，選取包含信息量最多、敏感度最高的信號(hào)作為特征信號(hào)。PHM成員級(jí)系統(tǒng)管理器能夠通過(guò)獲取的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行數(shù)據(jù)層次的融合處理，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)/部件異常檢測(cè)、狀態(tài)監(jiān)控報(bào)警輸出、增強(qiáng)的故障診斷以及關(guān)鍵部件的壽命預(yù)測(cè)。 1.3 區(qū)域級(jí)PHM系統(tǒng)區(qū)域級(jí)PHM系統(tǒng)把來(lái)自不同成員級(jí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行相關(guān)以解決各種數(shù)據(jù)的不一致性， 對(duì)特征信號(hào)根據(jù)模型庫(kù)中的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行特征層的數(shù)據(jù)融合處理，提取出與設(shè)備狀態(tài)相關(guān)的、能直接用于診斷的征兆信息，以提高信息的有效性和獲得最佳協(xié)同作用的結(jié)果，確認(rèn)并隔離故障，判明設(shè)備的運(yùn)行狀況并進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到更加可靠

9、的子系統(tǒng)的健康狀態(tài)；同時(shí)區(qū)域級(jí)PHM也是診斷/預(yù)測(cè)模型庫(kù)的宿主。根據(jù)裝備復(fù)雜程度和對(duì)象監(jiān)控管理的要求不同在同一個(gè)裝備中可以分為多個(gè)區(qū)域級(jí)PHM系統(tǒng)，例如對(duì)于飛機(jī)系統(tǒng)，可以分為機(jī)電系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和飛機(jī)結(jié)構(gòu)等典型的區(qū)域級(jí)PHM系統(tǒng)。1.4 平臺(tái)級(jí)PHM系統(tǒng)平臺(tái)級(jí)PHM獲取整個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)的健康狀態(tài)及其變化趨勢(shì)，并報(bào)告給相關(guān)的人員；對(duì)通過(guò)特征提取后得到的征兆信息與模型庫(kù)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比較，以確定設(shè)備當(dāng)前所處的狀態(tài)；對(duì)于正常狀態(tài)，通過(guò)預(yù)測(cè)可以對(duì)設(shè)備未來(lái)狀況做出趨勢(shì)估計(jì)；對(duì)于異常情況，在發(fā)生故障時(shí)， 根據(jù)故障原因、特征，開(kāi)展故障診斷，預(yù)測(cè)故障類型、所在部位、嚴(yán)重程度和所需的應(yīng)對(duì)措

10、施；將系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳送至地面維修保障系統(tǒng)，為地面維修保障人力與維修的調(diào)度提供及時(shí)的依據(jù)。2 PHM系統(tǒng)功能模型與核心能力研究PHM系統(tǒng)評(píng)價(jià)參數(shù)指標(biāo)體系由定性要求、能力特性參數(shù)、使能特性參數(shù)、物理特性參數(shù)等組成，由于內(nèi)容較多在此只介紹定性要求和能力特性評(píng)價(jià)參數(shù)。對(duì)PHM的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)可以從定性評(píng)價(jià)和定量度量?jī)蓚€(gè)角度綜合評(píng)價(jià)。定性評(píng)價(jià)主要是針對(duì)定性要求以功能是否具備評(píng)價(jià)為主。定量度量是針對(duì)能力特性參數(shù)、使能特性參數(shù)、物理特性參數(shù)等可以具體數(shù)值量化的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.1 PHM系統(tǒng)功能模型PHM提供系統(tǒng)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)失效可能性以及采取適當(dāng)維護(hù)措施的能力，PHM系統(tǒng)的功能如圖2所示。一

11、般具備故障檢測(cè)與隔離、故障診斷、故障預(yù)測(cè)、健康管理和部件壽命追蹤等能力，其中異常檢測(cè)能力、故障診斷能力、壽命預(yù)測(cè)與健康評(píng)估能力是PHM系統(tǒng)的核心能力。PHM的功能殘余使用壽命預(yù)計(jì)故障選擇性報(bào)告輔助決策與資源管理關(guān)鍵系統(tǒng)和部件的故障預(yù)測(cè)故障檢測(cè)故障隔離性能監(jiān)控性能降級(jí)趨勢(shì)跟蹤部件壽命跟蹤圖2 PHM系統(tǒng)功能2.2 故障檢測(cè)能力故障檢測(cè)能力是指用于對(duì)異常行為進(jìn)行檢測(cè)分類的能力。成員級(jí)PHM的狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元將獲取的設(shè)備運(yùn)行信息送入到異常檢測(cè)推理機(jī)中，推理機(jī)處理規(guī)則知識(shí)庫(kù)的信息和成員級(jí)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與模型庫(kù)中提取的特征信息進(jìn)行比較，對(duì)應(yīng)的規(guī)則將被推理機(jī)的計(jì)算結(jié)果激活，判斷設(shè)備運(yùn)行處于正?；蛘弋惓顟B(tài)。

12、規(guī)則從規(guī)則知識(shí)庫(kù)調(diào)用并顯示在界面上，當(dāng)檢測(cè)到參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，可通過(guò)人機(jī)界面給出報(bào)警。2.3 故障診斷能力故障診斷能力是指PHM系統(tǒng)對(duì)故障原因的診斷，故障部件的定位、隔離的能力，主要由故障診斷推理機(jī)完成提供故障診斷能力。故障診斷推理機(jī)主要用于隔離故障和失效的診斷，它記錄來(lái)自該分系統(tǒng)的各種不同的診斷輸入， 采用多種分析方法(如相關(guān)分析與功率譜分析、倍頻程分析、階比分析、時(shí)間序列分析、模態(tài)分析、時(shí)頻分析等)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，查出故障點(diǎn)或劣化點(diǎn)，以確定故障的原因。2.4 壽命預(yù)測(cè)與健康評(píng)估能力壽命預(yù)測(cè)與健康評(píng)估能力是產(chǎn)生對(duì)部件或子系統(tǒng)在給定使用包線下的剩余可用壽命的估計(jì)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)及報(bào)告所評(píng)估的

13、部件或子系統(tǒng)的健康情況的能力，主要由預(yù)測(cè)推理機(jī)完成提供壽命預(yù)測(cè)與健康評(píng)估能力。預(yù)測(cè)推理機(jī)可以通過(guò)根據(jù)部件狀態(tài)在各種壽命預(yù)測(cè)模型(例如灰色預(yù)測(cè)模型、比例風(fēng)險(xiǎn)模型、卡爾曼濾波模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)上所處的位置，確定該部件繼續(xù)執(zhí)行功能的時(shí)間長(zhǎng)度，從而預(yù)測(cè)設(shè)備或部件的剩余使用壽命和評(píng)估設(shè)備的健康狀態(tài)，在設(shè)備嚴(yán)重停機(jī)事故發(fā)生之前，利用有效的預(yù)測(cè)功能可以保證有足夠的時(shí)間制訂和實(shí)施維修計(jì)劃。3 PHM系統(tǒng)能力特性評(píng)價(jià)參數(shù)PHM系統(tǒng)能力特性參數(shù)主要是指PHM系統(tǒng)所具有的故障檢測(cè)、診斷與預(yù)測(cè)的能力參數(shù)，參數(shù)基本集構(gòu)成如圖3 所示?？梢圆捎脵z測(cè)門限、穩(wěn)定度、靈敏度、檢測(cè)率、覆蓋率等來(lái)描述故障檢測(cè)水平；采用誤報(bào)、漏

14、報(bào)、延時(shí)、隔離率等來(lái)描述故障診斷水平；采用準(zhǔn)確度、精度、預(yù)測(cè)時(shí)機(jī)及置信水平、預(yù)測(cè)距離等來(lái)描述故障預(yù)測(cè)水平。檢測(cè)能力參數(shù)診斷能力參數(shù)預(yù)測(cè)能力參數(shù)其他能力參數(shù)PHM能力特性評(píng)價(jià)參數(shù)基本集圖3 PHM系統(tǒng)能力特性評(píng)價(jià)參數(shù)基本集3.1 檢測(cè)能力評(píng)價(jià)參數(shù)檢測(cè)能力評(píng)價(jià)參數(shù)包括故障檢測(cè)率、檢測(cè)覆蓋率、檢測(cè)時(shí)間、檢測(cè)門限、穩(wěn)定度、載荷靈敏度等。檢測(cè)時(shí)間用來(lái)表征PHM系統(tǒng)在檢測(cè)期間內(nèi)完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)檢測(cè)所耗費(fèi)的時(shí)間。檢測(cè)門限用于表示達(dá)到特定檢測(cè)置信度時(shí)的歸一化剩余強(qiáng)度；穩(wěn)定度用于反映在同一損傷尺度下檢測(cè)置信度的波動(dòng)情況；載荷靈敏度描述不同工作應(yīng)力水平下檢測(cè)置信水平的變化3。 故障檢測(cè)率在GJB 3385-1998測(cè)試

15、與診斷術(shù)語(yǔ)中故障檢測(cè)率被定義為“用規(guī)定的方法正確檢測(cè)到的故障數(shù)與故障總數(shù)之比，用百分?jǐn)?shù)表示”。也可表示為檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)故障的能力，也可被看作是通過(guò)采用規(guī)定的方法和步驟直接或間接確定系統(tǒng)或單元故障的能力，或向操作人員指示故障的能力4。對(duì)故障檢測(cè)和診斷事件的評(píng)價(jià)，可以借助決策矩陣進(jìn)行計(jì)算，它是基于一種假設(shè)檢驗(yàn)方法，羅列了可能發(fā)生的故障檢測(cè)的組合，應(yīng)用這個(gè)矩陣，有關(guān)故障檢測(cè)和診斷的參數(shù)可以很容易的計(jì)算出來(lái)。故障檢測(cè)評(píng)價(jià)的決策矩陣見(jiàn)表1。表1 故障檢測(cè)評(píng)價(jià)的決策矩陣表格輸出故障（F1）非故障（F0）總和檢測(cè)到的故障（D1）a，檢測(cè)到的故障數(shù)目b，誤報(bào)數(shù)目a+b，總的報(bào)警數(shù)目未檢測(cè)到的故障（D0）

16、c，漏報(bào)的故障數(shù)目d，正確拒絕數(shù)目c+d，總的非報(bào)警數(shù)目a+c，總的故障數(shù)目b+d，總的非故障數(shù)目a+b+c+d，總的事例數(shù)目依據(jù)故障檢測(cè)決策矩陣，可以按照在給定故障的情況下，檢測(cè)到的故障占所有潛在的故障的比例來(lái)計(jì)算檢測(cè)率： （1）3.1.2 檢測(cè)覆蓋率使用檢測(cè)覆蓋率表征成員級(jí)PHM所能夠檢測(cè)出的故障與可能存在故障總數(shù)的比值，可以通過(guò)在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)的所能夠檢測(cè)的參數(shù)與本系統(tǒng)實(shí)際需要檢測(cè)的參數(shù)的比值來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。故障覆蓋率可以達(dá)到100%，這意味著所有的故障均可以及時(shí)、準(zhǔn)確的被檢測(cè)、定位和報(bào)告出來(lái)。3.2 診斷能力評(píng)價(jià)參數(shù) 誤報(bào)與漏報(bào)對(duì)系統(tǒng)的診斷性能評(píng)價(jià)可以采用明確的誤報(bào)和漏報(bào)的最大允許限值，這

17、個(gè)限值是以誤報(bào)或漏報(bào)在一個(gè)特定的子系統(tǒng)的全壽命周期內(nèi)的全部故障中所占的比例來(lái)表示的。例如：一種典型的規(guī)定是“不高于5%的誤報(bào)率和不高3%的漏報(bào)率”。誤報(bào)是指實(shí)際沒(méi)有故障情況而系統(tǒng)診斷報(bào)告某一部件或設(shè)備故障，其中不包括那些因惡劣環(huán)境變化和使用人員操縱等引起的故障報(bào)告。誤報(bào)會(huì)不可避免的削弱對(duì)系統(tǒng)這部分的操作者，也即診斷工具的有效性的信心。由于以上原因，在誤報(bào)和漏報(bào)之間要進(jìn)行權(quán)衡折衷。而這種折衷也就意味著需要更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆?誤報(bào)規(guī)定。發(fā)生誤報(bào)的概率（POFA）要考慮的是在所有的非故障事件中引發(fā)故障檢測(cè)警報(bào)的比例： （2）而漏報(bào)是指故障或異常事件已經(jīng)發(fā)生，而系統(tǒng)未能診斷到做出報(bào)警響應(yīng)或指示等處理 。漏報(bào)

18、率是指有故障而未診斷出的次數(shù)與總故障次數(shù)的比值，可以被定義為在工作時(shí)間內(nèi)，故障發(fā)生的前提下故障未被發(fā)現(xiàn)的比例。漏過(guò)的故障狀態(tài)可能導(dǎo)致災(zāi)難性的失效，致使生命和設(shè)備的重大損失，漏報(bào)率高是裝備系統(tǒng)安全的致命漏洞，因此必須要嚴(yán)格控制漏報(bào)率。根據(jù)決策矩陣發(fā)生漏報(bào)的概率（POMF）要考慮的是在所有的故障事件中沒(méi)有引發(fā)故障檢測(cè)警報(bào)的比例： （3）根據(jù)檢測(cè)率、誤報(bào)率和漏報(bào)率等參數(shù)可以得到PHM系統(tǒng)的診斷準(zhǔn)確度參數(shù)，診斷準(zhǔn)確度用以衡量正確的區(qū)分故障事件與非故障事件的有效性。這個(gè)參數(shù)應(yīng)用所有的可用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（所有的故障與非故障）： （4） 故障隔離通常對(duì)于由一個(gè)或多個(gè)組裝可拆卸配件，由PHM檢測(cè)到的所有故障，P

19、HM系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)給出百分之X的故障隔離率；故障隔離是指一旦有故障被檢測(cè)到并報(bào)告后，甄別可能發(fā)生失效的候選單元的能力。在這種情況下，一個(gè)合適的度量是將故障隔離到單個(gè)在線可更換件的百分比。由于維修與操作的原因，這個(gè)參數(shù)非常重要。故障隔離率是分離器對(duì)某類故障可以清楚隔離的個(gè)數(shù)占該類故障總數(shù)的百分比。它是用如下公式計(jì)算的： （5）其中，Ai是監(jiān)測(cè)器對(duì)i類故障可以清楚隔離的故障個(gè)數(shù)；，Ci是監(jiān)測(cè)器對(duì)i類故障不可以清楚隔離的故障個(gè)數(shù)。3.3 預(yù)測(cè)能力評(píng)價(jià)參數(shù)3.3.1 預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度與精度對(duì)于預(yù)測(cè)能力通常采用以下形式描述：應(yīng)具備一定預(yù)測(cè)精度（如：90%）和置信水平（如：98%）的系統(tǒng)早期失效預(yù)測(cè)能力；預(yù)測(cè)模塊應(yīng)對(duì)

20、有限壽命組件進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而使得在仍具有一定剩余壽命（如：剩余10%）時(shí)對(duì)預(yù)測(cè)組件進(jìn)行更換。準(zhǔn)確度反應(yīng)預(yù)測(cè)值和真實(shí)值的接近程度，準(zhǔn)確度是失效時(shí)間的一個(gè)估計(jì)點(diǎn)與真實(shí)失效時(shí)間接近程度的度量。精度是剩余壽命落入的區(qū)間的狹窄指標(biāo)，反應(yīng)預(yù)測(cè)值的聚集程度，精度在0到1范圍內(nèi)取值，用1表示較高的精度0表示最低的。較窄的置信范圍和更緊湊的預(yù)測(cè)將有一個(gè)更高的精度值。精度是基于大量試驗(yàn)預(yù)測(cè)值的方差而定義的，涉及置信水平以及試驗(yàn)中的預(yù)測(cè)值分布，因?yàn)槿绻A(yù)測(cè)值聚集在真實(shí)值周圍那么與預(yù)測(cè)算法相關(guān)的精度就很高，如果預(yù)測(cè)值散布在輸出范圍周圍那么精度就會(huì)很低。在精度的定義中也將考慮預(yù)測(cè)算法的置信區(qū)間的平均寬度，因?yàn)橐粋€(gè)較窄的置信區(qū)間擁有更好的精度。圖4顯示了預(yù)測(cè)值的分布與精度的關(guān)。PDFPDF（a）較高的精度輸出 （b）較低的精度輸出圖4 預(yù)測(cè)值的分布與精度的關(guān)系3.3.2 預(yù)測(cè)水平使用預(yù)測(cè)時(shí)機(jī)及置信度、預(yù)測(cè)距離等參數(shù)來(lái)描述故障預(yù)測(cè)水平。預(yù)測(cè)時(shí)機(jī)與相應(yīng)的置信度一起描述了故障預(yù)測(cè)水平3。預(yù)測(cè)時(shí)機(jī)與實(shí)際發(fā)生故障時(shí)間的差距稱為預(yù)測(cè)距離，是另一個(gè)描述故障預(yù)測(cè)