故障預(yù)測與健康管理(PHM)技術(shù)研究.ppt

1、故障預(yù)測與健康管理（PHM）技術(shù)研究,1,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(jì) 設(shè)計(jì)工具、驗(yàn)證與確認(rèn) PHM應(yīng)用 典型應(yīng)用舉例,2,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(hào)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(huì)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(jí)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,

2、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,PHM概述,技術(shù)沿革 技術(shù)特征 研究意義,4,綜合運(yùn)載器健康管理從 VHM (Vehicle Health Management )到IVHM（Integrated VHM）“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, Prognostics and Health Management）這是聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)JSF研制中對(duì)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,故障檢測、隔離和重構(gòu)（FDIR

3、，F(xiàn)ault Detection, Isolation and Reconfiguration），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(bào)告，以報(bào)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, Vehicle Health Monitoring），從概念上它只是FDIR的一部分，對(duì)象針對(duì)運(yùn)載器。,健康管理技術(shù)演變（2）,6,系統(tǒng)健康管理（SHM，System Health Management）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(gè)統(tǒng)一的構(gòu)架，定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)化的健康管理系統(tǒng)。 運(yùn)載器健康管理（VHM，Vehicle He

4、alth Management ）“管理”跨度為兩個(gè)方面：自主重構(gòu)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,以信息為依據(jù)的維修（IM，Informed Maintenance） 或 基于狀態(tài)的維修 (CBM, Condition-based Maintenance)根據(jù)所掌握的運(yùn)載器狀況來進(jìn)行有針對(duì)性的維修。以飛行中的實(shí)時(shí)報(bào)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(dòng)，降低維修成本，減少維修時(shí)間。,健康管理技術(shù)演變（4）,8,BIT,5級(jí) 預(yù)測 是否可以預(yù)報(bào)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(jí) 高級(jí)診斷 是否

5、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(jí) 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(shí)，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(jí)嗎？存在支持技術(shù)成熟化的閉環(huán)處理過程嗎？ 2級(jí) 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(jì)是系統(tǒng)工程過程中的一個(gè)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(jí) 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）,9,2. 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

6、載機(jī)PHM能力演變過程 （三）大型客機(jī)PHM能力演變過程,10,（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(jí),2. 飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程,分系統(tǒng)級(jí),系統(tǒng)集成 （區(qū)域管理器）,11,(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

7、程,12,(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(shí)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

8、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,(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(shí)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(duì)自動(dòng)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

9、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(jì)基本完成后才開始設(shè)計(jì)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。 “診斷”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(huì)于1983年首先提出了“綜合診斷”的設(shè)想 ，對(duì)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,(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

10、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(jì)劃 通用綜合維修和診斷系統(tǒng)（GIMADS）計(jì)劃(空軍) 綜合診斷保障系統(tǒng)（IDSS）計(jì)劃(海軍) 維修環(huán)境中的綜合診斷(AIDME)計(jì)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-87256 c. 1990年，DoD和各軍種贊助一些綜合診斷演示驗(yàn)證項(xiàng)目和旨在改進(jìn)裝備診斷能力的多項(xiàng)研究項(xiàng)目，并在現(xiàn)役裝備中加以應(yīng)用。 d. 同時(shí)，在

11、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,(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(dòng)了“綜合診斷開放系統(tǒng)方法演示驗(yàn)證”（OSAIDD）研究計(jì)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(xiàng)目通過對(duì)軍、民領(lǐng)域內(nèi)具有不同測試和診斷特征的10個(gè)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

12、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(dòng) a. 開發(fā)綜合診斷軟件工具，在美軍多種武器型號(hào)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(dòng)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(huì)(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(huì)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(xiàng)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）

13、 PHM技術(shù)的一般演變過程,2. 飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程,16,(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(duì)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(dòng) 1999年4月美國成立了由測試與診斷行業(yè)協(xié)會(huì)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(dòng)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

14、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(dòng)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(jì)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,(4) PHM技術(shù)誕生 需求牽引：系統(tǒng)復(fù)雜性、信息化和

15、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(duì)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(xiàng)戰(zhàn)略性的裝備保障策略，其目的是對(duì)裝備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的或近實(shí)時(shí)的監(jiān)控，根據(jù)裝備的實(shí)際狀態(tài)確定最佳維修時(shí)機(jī)，以提高裝備的可用度和任務(wù)可靠性。 技術(shù)推動(dòng)：大容量存儲(chǔ)、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(xiàng)目F-35聯(lián)合攻擊機(jī)（JSF）項(xiàng)目的啟動(dòng)。,（一） PHM技術(shù)的一般演變過程,2.

16、飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程,18,F-8,A-7,AV-8B,F/A-18A/B,F/A-18E/F,E-2C,V-22,H-60 H-53,JSF,Capabilities + Performance,（二）艦載機(jī)PHM能力的演變過程,F-14 C/D,1970,1980,1990,2000,T-45,COSSI IMD,2. 飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程,借助發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，使得A-7E飛機(jī)因發(fā)動(dòng)機(jī)故障引發(fā)的事故率減少90%；飛機(jī)每飛行小時(shí)的維修工時(shí)率減少66%；飛機(jī)總的事故率降低66%。,19,F-8,A-7,AV-8B,F/A-18A/B,F/A-18E/F,E-2C,V-22,H-60 H

17、-53,JSF,Capabilities + Performance,（二）艦載機(jī)PHM能力的演變過程,F-14 C/D,1970,1980,1990,2000,T-45,COSSI IMD,由于缺乏綜合診斷能力，在存儲(chǔ)、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(jì)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,F-8,A-7,AV-8B,F/A-18A/B,F/A-18E/F,E-2C,V-22,H-60 H-53,JSF,

18、Capabilities + Performance,（二）艦載機(jī)PHM能力的演變過程,F-14 C/D,1970,1980,1990,2000,T-45,COSSI IMD,對(duì)于V-22項(xiàng)目和H-53及H-60直升機(jī)項(xiàng)目，從齒輪箱到航空電子設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)都被監(jiān)控和管理，使維修人員和后勤計(jì)劃人員從中獲益。,2. 飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程,21,F-8,A-7,AV-8B,F/A-18A/B,F/A-18E/F,E-2C,V-22,H-60 H-53,JSF,Capabilities + Performance,（二）艦載機(jī)PHM能力的演變過程,F-14 C/D,1970,1980,1990,

19、2000,T-45,COSSI IMD,2. 飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程,隨著機(jī)載計(jì)算、存儲(chǔ)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(xiàng)目正在拓展HUMS；分布式模塊化的開放系統(tǒng)設(shè)計(jì)。,22,（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(tái)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

20、個(gè)綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力 777,Next Gen?,2. 飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程,23,（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(tái)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(gè)綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力 777,2. 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,2

21、4,（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(tái)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(gè)綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力 777,2. 飛機(jī)PHM技術(shù)演變過程,誕生了健康管理的首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ARINC 604機(jī)內(nèi)測試設(shè)備的設(shè)計(jì)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(gè)或多個(gè)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

22、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,（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(tái)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(gè)綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力 777,2. 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(gè)LRU相關(guān)故障指示結(jié)果的能力； 20世紀(jì)80

23、年代后期 ：747-400 CMC接收來自若干個(gè)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,（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(tái)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(gè)綜合的CMC和有限的數(shù)據(jù)鏈能力 777,2. 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(jí)標(biāo)準(zhǔn)

24、：ARINC624機(jī)載維修系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指南 采用中央維修系統(tǒng)（CMS），收集所有子系統(tǒng)的故障報(bào)告、判斷故障根源并推薦維修活動(dòng)。比以前增加了趨勢跟蹤和簡單的預(yù)測能力。,27,殲6,殲7/8,殲10,四代機(jī),Capabilities + Performance,蘇27/30MKK,1970,1980,1990,present,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(shí)間和內(nèi)容，靠感官按照規(guī)定的時(shí)間和內(nèi)容實(shí)施維修,28,殲6,殲7/8,殲10,四代機(jī),Capabilities + Performance,蘇27/30MKK,1970

25、,1980,1990,present,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(xiàng)目的70%實(shí)現(xiàn)了原位檢測，定檢工時(shí)縮短一半，提高工效50%。,29,殲6,殲7/8,殲10,四代機(jī),Capabilities + Performance,蘇27/30MKK,1970,1980,1990,present,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(duì)不高，相互之間也不能實(shí)現(xiàn)信息傳輸和共享，造成

26、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,殲6,殲7/8,殲10,四代機(jī),Capabilities + Performance,1970,1980,1990,present,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(dòng)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(hào)處理技術(shù)、智能

27、診斷方法的迅速發(fā)展,蘇27/30MKK,31,殲6,殲7/8,殲10,四代機(jī),Capabilities + Performance,蘇27/30MKK,1970,1980,1990,present,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,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

28、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(duì)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(píng)價(jià)體系尚需完善。,33,PHM概述,技術(shù)沿革 技術(shù)特征 研究意義,34,35,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(gè)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(shí)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,（1） PHM技

29、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(shí)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(duì)維修活動(dòng)做出適當(dāng)決策的能力。,PHM技術(shù)的內(nèi)涵及功能,37,（2） PHM技術(shù)的功能,PHM技術(shù)的內(nèi)涵及功能,38,（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(jì)劃性檢查 實(shí)現(xiàn)維修和零備件采購時(shí)機(jī)最佳化 自動(dòng)隔離故障到1個(gè)外場可更換部件（LRU） 消除CNDs和RTOKs 實(shí)時(shí)通報(bào)裝備各級(jí)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(shí)捕獲 檢測初始故障，并監(jiān)測直到失效前 適時(shí)維修縮短裝備停機(jī)時(shí)間,PHM技術(shù)的內(nèi)涵及功能,39,PHM系統(tǒng)技術(shù)特征,通過測試和計(jì)算關(guān)鍵部件的剩余壽命來主動(dòng)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(dòng)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