故障預(yù)測與健康管理PHM技術(shù)研究

故障預(yù)測與健康管理PHM技術(shù)研究第1頁/共47頁內(nèi)容提綱PHM概述定義、沿革、特征、意義

PHM技術(shù)體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、工程設(shè)計設(shè)計工具、驗(yàn)證與確認(rèn)

PHM應(yīng)用典型應(yīng)用舉例2第2頁/共47頁故障診斷與綜合健康管理

——與醫(yī)學(xué)概念的類比

醫(yī)學(xué)

工程疾病診斷故障診斷通過觀測、化驗(yàn)和醫(yī)療儀器,通過傳感器、信號處理和檢測儀結(jié)論由醫(yī)生給出結(jié)論由診斷軟件給出多科會診綜合診斷多科醫(yī)生一同診斷當(dāng)前疾病運(yùn)用多種診斷技術(shù)診斷當(dāng)前故障疾病預(yù)防與保健

故障預(yù)測與健康管理體檢、疾病預(yù)測、保健體系健康監(jiān)測、高級故障診斷、故障/壽命預(yù)測(健康、亞健康、疾病、壽命預(yù)測,(健康、亞健康、故障、部件壽命預(yù)測,

保健措施;過去、現(xiàn)在和將來)決策/維修建議;過去、現(xiàn)在和將來)

3第3頁/共47頁P(yáng)HM概述技術(shù)沿革

技術(shù)特征

研究意義4第4頁/共47頁綜合運(yùn)載器健康管理

從VHM(VehicleHealthManagement)到IVHM（IntegratedVHM）

“綜合”（即“I”）意味著健康管理遍及運(yùn)載器的所有部分及生命周期的所有階段。

預(yù)測及健康管理

（PHM,PrognosticsandHealthManagement）

這是聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)JSF研制中對IVHM概念的另一種提法，它的PHM（空中）+JDIS（地面）構(gòu)成完整的IVHM系統(tǒng)。健康管理技術(shù)演變（1）5第5頁/共47頁故障檢測、隔離和重構(gòu)

（FDIR，F(xiàn)aultDetection,IsolationandReconfiguration），60/70年代的空間工業(yè)中采用，以各子系統(tǒng)的BIT為基礎(chǔ)，以故障代碼的形式報告，以報警為主，重構(gòu)在低層系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，缺少預(yù)測。

運(yùn)載器健康監(jiān)控

（VHM,VehicleHealthMonitoring），從概念上它只是FDIR的一部分，對象針對運(yùn)載器。健康管理技術(shù)演變（2）6第6頁/共47頁系統(tǒng)健康管理

（SHM，SystemHealthManagement）

首次將安全性、可靠性、故障管理、可測試性及成本分析納入一個統(tǒng)一的構(gòu)架，定義了一個結(jié)構(gòu)化的健康管理系統(tǒng)。

運(yùn)載器健康管理

（VHM，VehicleHealthManagement）

“管理”跨度為兩個方面：

①自主重構(gòu)

②安全且成本有效地實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)而分配資源健康管理技術(shù)演變（3）7第7頁/共47頁以信息為依據(jù)的維修

（IM，InformedMaintenance）或基于狀態(tài)的維修

(CBM,Condition-basedMaintenance)

根據(jù)所掌握的運(yùn)載器狀況來進(jìn)行有針對性的維修。以飛行中的實(shí)時報告、部件的壽命記錄、歷史數(shù)據(jù)、維修案例等為依據(jù)，高效組織維修活動，降低維修成本，減少維修時間。健康管理技術(shù)演變（4）8第8頁/共47頁BIT5級預(yù)測——是否可以預(yù)報部件/子系統(tǒng)失效，并且根據(jù)要求或?qū)嶋H情況進(jìn)行維修？是否可以與控制綜合？4級高級診斷——是否能夠在部件失效前得知其性能正在降低？能否根據(jù)運(yùn)行情況監(jiān)測到異常、間歇性故障和單次出現(xiàn)的事件？CND能否最少？3級集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——在給定系統(tǒng)運(yùn)行、保障和安全性需求時，系統(tǒng)軟、硬件結(jié)構(gòu)能夠提供IHM要求的數(shù)據(jù)和資源嗎？IHM系統(tǒng)容易升級嗎？存在支持技術(shù)成熟化的閉環(huán)處理過程嗎？2級綜合診斷——可以在不同子系統(tǒng)之間追蹤引起失效的根本故障嗎？診斷分析與設(shè)計是系統(tǒng)工程過程中的一個有機(jī)組成部分嗎？數(shù)據(jù)與分析模型可以共享/重用嗎？1級內(nèi)置測試（BIT）——基于定義的離散閾值判斷，是故障還是可以接受的性能？健康管理技術(shù)演變（5）9第9頁/共47頁2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程

(一）PHM技術(shù)的一般演變過程（二）艦載機(jī)PHM能力演變過程（三）大型客機(jī)PHM能力演變過程10第10頁/共47頁（一）PHM技術(shù)的一般演變過程發(fā)展階段：應(yīng)用層次：部件級2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程分系統(tǒng)級系統(tǒng)集成（區(qū)域管理器）外部測試機(jī)內(nèi)測試（BIT）智能BITPHM綜合診斷11第11頁/共47頁(1)從外部測試到機(jī)內(nèi)測試（BIT）（60-70年代）早期的飛機(jī)系統(tǒng)比較簡單，航電系統(tǒng)為分立式結(jié)構(gòu)，依靠人工在地面上檢測和隔離飛機(jī)中的問題（外部測試）。這些飛機(jī)由彼此獨(dú)立的模擬系統(tǒng)構(gòu)成；隨著飛機(jī)系統(tǒng)變得復(fù)雜，機(jī)內(nèi)測試（BIT/BITE）被引入飛機(jī)中，先是為了警告飛行員在重要部件中出了關(guān)鍵故障，后來又成為支持機(jī)械師查找故障的助手。（一）PHM技術(shù)的一般演變過程2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程12第12頁/共47頁(2)從BIT到智能BIT（80年代）為了解決常規(guī)BIT存在的問題，美國原羅姆航空發(fā)展中心（RADC）在80年代初率先提出運(yùn)用人工智能技術(shù)來改善BIT的效能，以降低虛警、識別間歇故障，這就是所謂的智能BIT。智能BIT是指，采用人工智能及相關(guān)技術(shù)，將環(huán)境應(yīng)力數(shù)據(jù)、BIT輸出信息、BIT系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)、被測單元輸入/輸出、設(shè)備維修記錄等多方面信息綜合在一起，并經(jīng)過一定的推理、分析、篩選過程，得出關(guān)于被測單元狀態(tài)的更準(zhǔn)確的結(jié)論，從而增強(qiáng)BIT的故障診斷能力。20多年來，智能BIT技術(shù)有了迅速發(fā)展，先后出現(xiàn)了綜合BIT、信息增強(qiáng)BIT、改進(jìn)決策BIT、維修歷史BIT、自適應(yīng)BIT和暫存監(jiān)控BIT等多種智能BIT技術(shù)。

智能BIT技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到F-16與F-15的改型和新研制的F-22、JSF等第三、第四代航空裝備中。（一）PHM技術(shù)的一般演變過程2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程13第13頁/共47頁(3)綜合診斷的提出和發(fā)展（80年代后期至90年代）20世紀(jì)70-80年代，復(fù)雜裝備在使用中暴露出測試性差、故障診斷時間長、BIT虛警率高、使用與保障費(fèi)用高、維修人力不足等各種問題，引起美英等國軍方和工業(yè)部門的重視。美軍及工業(yè)界分別針對自動測試設(shè)備(ATE)、技術(shù)資料、BIT及測試性等各診斷要素相繼獨(dú)立地采取了很多措施，力圖解決這些使用與保障問題，結(jié)果不理想。問題的根源在于各診斷要素彼此獨(dú)立工作，缺少綜合；而且除測試性和BIT外，都是在主裝備設(shè)計基本完成后才開始設(shè)計的。從解決現(xiàn)役裝備保障問題的角度出發(fā)，美國國防部頒布軍用標(biāo)準(zhǔn)和國防部指令，強(qiáng)調(diào)采用“綜合后勤保障”的途徑來有效解決武器裝備的保障問題?！霸\斷”問題成為貫徹綜合后勤保障的瓶頸。美國原安全工業(yè)協(xié)會于1983年首先提出了“綜合診斷”的設(shè)想，對構(gòu)成武器裝備診斷能力的各要素進(jìn)行綜合，并獲得了美國軍方的認(rèn)可和大力提倡。（一）PHM技術(shù)的一般演變過程2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程14第14頁/共47頁(3)綜合診斷的提出和發(fā)展（80年代后期至90年代）美英等國相繼開始研究綜合診斷方案，并在現(xiàn)役裝備改進(jìn)改型和新一代裝備研制中加以應(yīng)用。

A.美國軍方綜合診斷的研究與應(yīng)用a.80年代中期相繼實(shí)施了綜合診斷研究計劃通用綜合維修和診斷系統(tǒng)（GIMADS）計劃(空軍)綜合診斷保障系統(tǒng)（IDSS）計劃(海軍)維修環(huán)境中的綜合診斷(AIDME)計劃b.1991年4月，頒布軍標(biāo)和指南，把綜合診斷作為提高新一代武器系統(tǒng)的診斷能力和戰(zhàn)備完好性，降低使用與保障費(fèi)用的一種有效途徑。DoD頒布軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1814《綜合診斷》美國空軍也頒發(fā)了綜合診斷指南AFGS-87256c.1990年，DoD和各軍種贊助一些綜合診斷演示驗(yàn)證項目和旨在改進(jìn)裝備診斷能力的多項研究項目，并在現(xiàn)役裝備中加以應(yīng)用。d.同時，在20世紀(jì)80年代中后期開始研制的新一代裝備（空軍F-22、海軍的攻擊核潛艇SSN-21、陸軍的主戰(zhàn)坦克MIA2等）及在研的JSF上都應(yīng)用綜合診斷的新思路。（一）PHM技術(shù)的一般演變過程2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程15第15頁/共47頁(3)綜合診斷的提出和發(fā)展（80年代后期至90年代）e.

1999年，OSD啟動了“綜合診斷開放系統(tǒng)方法演示驗(yàn)證”（OSAIDD）研究計劃，探討統(tǒng)一的、通用的綜合診斷功能實(shí)現(xiàn)方法的可行性。OSAIDD的戰(zhàn)略目標(biāo)是：降低費(fèi)用，增加互用性，加快引入新技術(shù)。該項目通過對軍、民領(lǐng)域內(nèi)具有不同測試和診斷特征的10個典型案例的深入研究和演示驗(yàn)證，最終提出一種基于信息的綜合診斷開放式體系結(jié)構(gòu)，并制定了實(shí)施路線圖。

B.美國工業(yè)界綜合診斷的研究活動a.開發(fā)綜合診斷軟件工具，在美軍多種武器型號和NASA航天系統(tǒng)的研制、測試和維修中應(yīng)用哈里斯公司開發(fā)了“武器系統(tǒng)測試性分析軟件（WSTA）質(zhì)量技術(shù)系統(tǒng)公司開發(fā)了TEAMS綜合診斷工具集喬達(dá)諾自動化公司開發(fā)了并行工程工具集（CETS）和“診斷師”工具等。b.美國國防工業(yè)協(xié)會(NDIA)的綜合診斷相關(guān)工作首先提出ID的概念,多年來一直致力于ID的研究和推廣應(yīng)用綜合診斷小組委員會開展了嵌入式診斷方法研究借助綜合診斷和改進(jìn)BIT來降低虛警率的措施方法研究受JSF項目委托,開展電子預(yù)測能力和數(shù)據(jù)需求研討和研究（一）PHM技術(shù)的一般演變過程2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程16第16頁/共47頁(3)綜合診斷的提出和發(fā)展（80年代后期至90年代）

c.機(jī)械產(chǎn)品綜合診斷研究美“聯(lián)合大學(xué)綜合診斷研究中心”，正針對機(jī)械故障機(jī)理、無損檢測技術(shù)、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控方法等展開廣泛研究。

d.測試與診斷聯(lián)盟的相關(guān)活動1999年4月美國成立了由測試與診斷行業(yè)協(xié)會和公司參加的測試與診斷聯(lián)盟（TDC）。TDC目前包括美國國防部、BAE系統(tǒng)公司、洛克西德·馬丁公司、霍尼韋爾公司、雷神公司、泰瑞達(dá)公司、安捷侖公司等32名成員。TDC正在通過推動跨行業(yè)合作，共享測試與診斷領(lǐng)域（特別是民用測試與診斷領(lǐng)域）好的做法、經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，跨行業(yè)協(xié)調(diào)研發(fā)資源和民用解決辦法，促進(jìn)在軍工產(chǎn)品中采用開放式綜合診斷體系結(jié)構(gòu)和開放式自動測試系統(tǒng)。

C.綜合診斷的發(fā)展趨勢 綜合診斷向測試、監(jiān)控、診斷、預(yù)測和維修管理一體化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在：診斷系統(tǒng)復(fù)雜性和綜合程度日益增加；綜合診斷系統(tǒng)向基于信息的開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展，診斷數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)通信方式；模型成為診斷設(shè)計和診斷功能的基礎(chǔ)，即基于模型的診斷；嵌入式診斷和預(yù)測功能日益加強(qiáng)，并出現(xiàn)了專用的診斷分系統(tǒng)（區(qū)域管理器）;廣泛運(yùn)用人工智能（機(jī)器學(xué)習(xí)）技術(shù)，診斷系統(tǒng)自主能力日益提高.（一）PHM技術(shù)的一般演變過程2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程17第17頁/共47頁(4)PHM技術(shù)誕生需求牽引：系統(tǒng)復(fù)雜性、信息化和綜合化程度大幅度提高裝備維修保障工作重點(diǎn)已由傳統(tǒng)的以機(jī)械修復(fù)為主，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕畔⒌墨@取、處理和傳輸并做出維修決策為主。以往的事后維修和定期維修已經(jīng)無法很好地滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭和武器裝備對裝備保障的要求，在這種情況下，美軍20世紀(jì)90年代末引入民用領(lǐng)域的CBM,作為一項戰(zhàn)略性的裝備保障策略，其目的是對裝備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時的或近實(shí)時的監(jiān)控，根據(jù)裝備的實(shí)際狀態(tài)確定最佳維修時機(jī)，以提高裝備的可用度和任務(wù)可靠性。技術(shù)推動：大容量存儲、高速傳輸和處理、信息融合、MEMS、網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)和高新技術(shù)的迅速發(fā)展。契機(jī)：美軍重大項目F-35聯(lián)合攻擊機(jī)（JSF）項目的啟動。（一）PHM技術(shù)的一般演變過程2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程18第18頁/共47頁F-8A-7AV-8BF/A-18A/BF/A-18E/FE-2CV-22H-60H-53JSFCapabilities+Performance（二）艦載機(jī)PHM能力的演變過程F-14C/D1970198019902000T-45COSSIIMD2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程借助發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，使得A-7E飛機(jī)因發(fā)動機(jī)故障引發(fā)的事故率減少90%；飛機(jī)每飛行小時的維修工時率減少66%；飛機(jī)總的事故率降低66%。19第19頁/共47頁F-8A-7AV-8BF/A-18A/BF/A-18E/FE-2CV-22H-60H-53JSFCapabilities+Performance（二）艦載機(jī)PHM能力的演變過程F-14C/D1970198019902000T-45COSSIIMD由于缺乏綜合診斷能力，在存儲、傳輸和處理離機(jī)數(shù)據(jù)方面缺乏有效手段，致使AV-8B、F/A-18A/B、T-45、E-2C、F-14C/D的診斷能力的有效性大打折扣。計算能力的提高和智能BIT的應(yīng)用致使F/A-18E/F和V-22的診斷能力有大幅度提升。2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程20第20頁/共47頁F-8A-7AV-8BF/A-18A/BF/A-18E/FE-2CV-22H-60H-53JSFCapabilities+Performance（二）艦載機(jī)PHM能力的演變過程F-14C/D1970198019902000T-45COSSIIMD對于V-22項目和H-53及H-60直升機(jī)項目，從齒輪箱到航空電子設(shè)備，整個系統(tǒng)狀態(tài)都被監(jiān)控和管理，使維修人員和后勤計劃人員從中獲益。2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程21第21頁/共47頁F-8A-7AV-8BF/A-18A/BF/A-18E/FE-2CV-22H-60H-53JSFCapabilities+Performance（二）艦載機(jī)PHM能力的演變過程F-14C/D1970198019902000T-45COSSIIMD2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程隨著機(jī)載計算、存儲和處理能力的大幅提高以及當(dāng)今數(shù)字飛機(jī)能力的增長，飛機(jī)系統(tǒng)的診斷能力獲得顯著改善，并進(jìn)一步向預(yù)測方向發(fā)展。艦載直升機(jī)項目正在拓展HUMS；分布式模塊化的開放系統(tǒng)設(shè)計。22第22頁/共47頁（三）民用飛機(jī)VHM的演變第一代機(jī)械/模擬系統(tǒng)使用按鍵測試和故障指示燈727,DC-9/MD-80,737經(jīng)典型第二代數(shù)字系統(tǒng)使用前面板顯示器757/767,737NG,MD-90,A320第三代聯(lián)合式航電系統(tǒng)使用一臺CMC訪問所有分系統(tǒng)747-400,MD-11第四代模塊化航電系統(tǒng)使用一個綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力777NextGen?2.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程23第23頁/共47頁（三）民用飛機(jī)VHM的演變第一代機(jī)械/模擬系統(tǒng)使用按鍵測試和故障指示燈727,DC-9/MD-80,737經(jīng)典型第二代數(shù)字系統(tǒng)使用前面板顯示器757/767,737NG,MD-90,A320第三代聯(lián)合式航電系統(tǒng)使用一臺CMC訪問所有分系統(tǒng)747-400,MD-11第四代模塊化航電系統(tǒng)使用一個綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力7772.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程這樣的“按鍵測試”和“通過/通不過”系統(tǒng)是航電技師可使用的機(jī)內(nèi)測試設(shè)備（BITE）的雛形24第24頁/共47頁（三）民用飛機(jī)VHM的演變第一代機(jī)械/模擬系統(tǒng)使用按鍵測試和故障指示燈727,DC-9/MD-80,737經(jīng)典型第二代數(shù)字系統(tǒng)使用前面板顯示器757/767,737NG,MD-90,A320第三代聯(lián)合式航電系統(tǒng)使用一臺CMC訪問所有分系統(tǒng)747-400,MD-11第四代模塊化航電系統(tǒng)使用一個綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力7772.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程誕生了健康管理的首個標(biāo)準(zhǔn)——ARINC604《機(jī)內(nèi)測試設(shè)備的設(shè)計和使用指南》，它標(biāo)志著飛行器健康管理的誕生，即帶有專用前面板的一個或多個外場可更換單元（LRU）為維修技師提供了測試和詢問系統(tǒng)的能力。這些面板包含按鈕和字母數(shù)字信息顯示的初步顯示能力。

25第25頁/共47頁（三）民用飛機(jī)VHM的演變第一代機(jī)械/模擬系統(tǒng)使用按鍵測試和故障指示燈727,DC-9/MD-80,737經(jīng)典型第二代數(shù)字系統(tǒng)使用前面板顯示器757/767,737NG,MD-90,A320第三代聯(lián)合式航電系統(tǒng)使用一臺CMC訪問所有分系統(tǒng)747-400,MD-11第四代模塊化航電系統(tǒng)使用一個綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力7772.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程20世紀(jì)80年代中期:MD-11若干LRU共享集中式顯示面板，但不具備綜合多個LRU相關(guān)故障指示結(jié)果的能力；20世紀(jì)80年代后期：747-400CMC接收來自若干個LRU的健康和狀態(tài)數(shù)據(jù)，完成簡單的故障綜合和根本原因分析。26第26頁/共47頁（三）民用飛機(jī)VHM的演變第一代機(jī)械/模擬系統(tǒng)使用按鍵測試和故障指示燈727,DC-9/MD-80,737經(jīng)典型第二代數(shù)字系統(tǒng)使用前面板顯示器757/767,737NG,MD-90,A320第三代聯(lián)合式航電系統(tǒng)使用一臺CMC訪問所有分系統(tǒng)747-400,MD-11第四代模塊化航電系統(tǒng)使用一個綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力7772.飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程20世紀(jì)90年代初期：777吸取747-400的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，制定了升級標(biāo)準(zhǔn)：ARINC624《機(jī)載維修系統(tǒng)的設(shè)計指南》采用中央維修系統(tǒng)（CMS），收集所有子系統(tǒng)的故障報告、判斷故障根源并推薦維修活動。比以前增加了趨勢跟蹤和簡單的預(yù)測能力。27第27頁/共47頁殲－6殲－7/8殲－10四代機(jī)Capabilities+Performance蘇－27/30MKK197019801990present我國PHM技術(shù)現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代末，航空裝備維修一直沿襲國外三四十年代傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)維修辦法。直接經(jīng)驗(yàn)確定檢查時間和內(nèi)容，靠感官按照規(guī)定的時間和內(nèi)容實(shí)施維修28第28頁/共47頁殲－6殲－7/8殲－10四代機(jī)Capabilities+Performance蘇－27/30MKK197019801990present我國PHM技術(shù)現(xiàn)狀1979年我國空軍提出“一定三改”（制定各類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，改革維修體制，改革維修手段，改革維護(hù)規(guī)程）提出以原位檢測、無損探傷、狀態(tài)監(jiān)控、快速充填加掛和改進(jìn)維修工藝為重點(diǎn)。這次改革使殲六飛機(jī)維護(hù)規(guī)程中的檢查項目的70%實(shí)現(xiàn)了原位檢測，定檢工時縮短一半，提高工效50%。29第29頁/共47頁殲－6殲－7/8殲－10四代機(jī)Capabilities+Performance蘇－27/30MKK197019801990present我國PHM技術(shù)現(xiàn)狀但我軍飛機(jī)維修保障裝備的檢測設(shè)備智能化、綜合化程度相對不高，相互之間也不能實(shí)現(xiàn)信息傳輸和共享，造成大量的設(shè)備狀態(tài)信息流失，而飛機(jī)的故障排除基本依靠機(jī)務(wù)人員的經(jīng)驗(yàn)。80年代初，空軍提出“以可靠性為中心”維修思想。整體上落后于發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平。國外大量應(yīng)用智能化、綜合化、便攜式的維修檢測設(shè)備，并有許多故障診斷專家系統(tǒng)投入實(shí)際應(yīng)用。30第30頁/共47頁殲－6殲－7/8殲－10四代機(jī)Capabilities+Performance197019801990present我國PHM技術(shù)現(xiàn)狀我國在殲十飛機(jī)的的電源系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、電傳操縱系統(tǒng)、起落構(gòu)件系統(tǒng)中進(jìn)行了故障檢測與診斷系統(tǒng)的開發(fā)和原理驗(yàn)證。80年代末至90年代，隨著故障診斷技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊推理技術(shù)、信號處理技術(shù)、智能診斷方法的迅速發(fā)展蘇－27/30MKK31第31頁/共47頁殲－6殲－7/8殲－10四代機(jī)Capabilities+Performance蘇－27/30MKK197019801990present我國航空裝備故障診斷發(fā)展經(jīng)過多年的發(fā)展，特別是在“十五”期間將裝備維修技術(shù)納入預(yù)研體系后，我軍在飛機(jī)故障診斷技術(shù)應(yīng)用和故障診斷系統(tǒng)的研究方面取得了一定成果但目前我國武器裝備相關(guān)方面的研究和工程應(yīng)用總體上仍落后于先進(jìn)國家，表現(xiàn)為技術(shù)落后、手段落后和管理落后。具體表現(xiàn)在：

32第32頁/共47頁我國航空裝備故障診斷現(xiàn)狀系統(tǒng)的故障特征提取容易受外界干擾影響，故障診斷推理機(jī)制尚不完善；在線系統(tǒng)故障監(jiān)控覆蓋率較低，虛警率較高；故障診斷缺乏有效的新方法、新技術(shù)和新手段，對診斷系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、功能模式、系統(tǒng)集成開發(fā)方法的研究還不夠深入；故障預(yù)測技術(shù)很不完善，剩余壽命的預(yù)測技術(shù)尚未實(shí)施；系統(tǒng)故障預(yù)測與狀態(tài)管理評價體系尚需完善。33第33頁/共47頁P(yáng)HM概述技術(shù)沿革

技術(shù)特征

研究意義34第34頁/共47頁35第35頁/共47頁

PHM重點(diǎn)是利用先進(jìn)的傳感器的集成，并借助各種算法和智能模型來預(yù)測、診斷、監(jiān)控和管理飛機(jī)的狀態(tài)。

PHM實(shí)現(xiàn)了兩個轉(zhuǎn)變：傳統(tǒng)的基于傳感器的診斷

基于智能系統(tǒng)的預(yù)測事件主宰的維修（即事后維修）時間相關(guān)的維修（即定期維修）基于狀態(tài)的維修（CBM）

（1）PHM技術(shù)的內(nèi)涵PHM技術(shù)的內(nèi)涵及功能36第36頁/共47頁

（1）PHM技術(shù)的內(nèi)涵增強(qiáng)的診斷：以高的故障診斷能力和非常低的虛警率確定部件完成其功能的狀態(tài)的過程。（超出傳統(tǒng)測試性和BIT能力）預(yù)測：預(yù)先診斷部件或系統(tǒng)完成其功能的狀態(tài)，包括確定部件的殘余使用壽命或正常工作的時間長度。健康管理：根據(jù)診斷/預(yù)測信息、可用資源和使用需求對維修活動做出適當(dāng)決策的能力。PHM技術(shù)的內(nèi)涵及功能37第37頁/共47頁（2）PHM技術(shù)的功能PHM技術(shù)的內(nèi)涵及功能38第38頁/共47頁（3）PHM技術(shù)的目標(biāo)提高武器裝備的任務(wù)可靠性和安全性減少維修人力、備件和修理費(fèi)用取消計劃性檢查實(shí)現(xiàn)維修和零備件采購時機(jī)最佳化自動隔離故障到1個外場可更換部件（LRU）消除CNDs和RTOKs實(shí)時通報裝備各級保障鏈即將來臨的維修事件在潛在的災(zāi)難性失效發(fā)生前及時捕獲檢測初始故障，并監(jiān)測直到失效前適時維修縮短裝備停機(jī)時間PHM技術(shù)的內(nèi)涵及功能39第39頁/共47頁P(yáng)HM系統(tǒng)技術(shù)特征通過測試和計算關(guān)鍵部件的剩余壽命來主動地監(jiān)視系統(tǒng)的健康狀態(tài);健康信息用于優(yōu)化維修活動及后勤保障;最好是PHM系統(tǒng)勿需增加傳感器,從已有的傳感器獲取健康信息;基本方法是將傳感器測到的對象系統(tǒng)的響應(yīng)與該系統(tǒng)模型的響應(yīng)做比較;使用老化模型計算關(guān)鍵部件的剩余壽命;用理論推導(dǎo)方法或?qū)μ囟ú糠肿瞿p試驗(yàn)得到老化模型40第40頁/共47頁P(yáng)HM概述技術(shù)沿革

技術(shù)特征

研究意義41第41頁/共