复杂装备故障预测与健康管理系统初探

故障预测与健康管理(PHM)系统是新型维修保障模式—自主后勤保障的重要组成部分,对提高复杂装备的战备完好性和降低维修成本具有重要意义;首先介绍PHM系统基本概念及主要组成,并对在复杂装备全寿命周期实施PHM的必要性进行分析;综合论述了PHM系统实现中的关键支撑技术:基于RCM分析的方案设计、基于匹配度的健康状态评估和基于剩余寿命预测的维修决策;最后给出了PHM系统在无人机装备中的应用实例;国内外应用情况表明,PHM系统可显著提高维修保障效率并降低维修保障费用,可实现经济可承受性目标。     

新一代航空电子故障预测与健康管理系统综述

PHM作为一种新的综合化系统检测、故障诊断、故障预测及健康管理技术,是提高系统可用性、维修效率和降低寿命周期成本的重要手段,已成为未来飞机航空电子系统设计的一项关键技术和重要目标之一;文中从PHM技术和航空电子系统的发展角度,介绍了PHM技术发展趋势和面临挑战,重点对航空电子故障预测及健康管理(APHM)系统设计,如层次化体系结构、功能要求,以及故障预测、健康评估、系统维护等关键技术进行了详细讨论,并给出了一种合理的系统健康诊断解决方案,最后总结探讨了PHM技术的一些发展趋势。     

基于云计算的飞机PHM体系架构研究

针对目前国内飞机维修资源利用率较低的问题,提出一种基于云计算的故障预测与健康管理(PHM)体系架构。通过为云计算的虚拟层PHM资源建立基于粒子群算法的分配模型,使得在服务质量最优情况下,用户与资源的效用函数尽量大于需求与资源的效用函数。运用CloudSim平台进行仿真实验,结果表明,该体系架构可提高PHM系统的通用性和知识利用率,有效解决飞机维修保障中的资源优化问题。     

燃气涡轮发动机PHM系统设计与实现技术研究

基于燃气涡轮发动机由计划维修模式向视情维修(Condition Based Maintenance, CBM)模式转变、由被动保障向主动保障发展的实际需求,针对目前燃气涡轮发动机在故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management, PHM)系统设计上存在的整体性与系统性不强的问题,通过开展燃气涡轮发动机的PHM技术研究,围绕故障诊断、寿命预测、保障决策等PHM系统的核心功能要素,提出了一种新型燃气涡轮发动机PHM系统架构。该架构包括实时监测模块与保障决策模块,实时监测模块主要基于测试性建模实现故障诊断逻辑设计以满足涡轮发动机故障检测与健康管理的实时性要求,保障决策模块为燃气涡轮发动机的CBM保障提供了一种数据驱动的决策生成方法,通过长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)算法预测关键部件寿命,以匹配最佳的维修保障方案,提升燃气涡轮发动机的保障效能,最后给出了该系统架构的部分核心功能的设计。     

装甲装备故障预测与健康管理系统技术研究

预测和健康状态管理(PHM)技术是一种先进测试、维修技术;从视情维修保障的背景出发,介绍了装甲装备PHM系统的内涵,进行了装甲装备故障模式影响和危害分析,明确了PHM系统具备的功能,初步构建了基于开放体系的装甲装备PHM系统的技术框架,并对其中的关健技术进行了深入研究,对炮控系统进行故障预测分析,结果和实际应用一致。     

轨道电路故障预测与健康管理体系结构设计

针对现有轨道电路实行故障维修和计划维修的缺陷,提出一种以状态为基础的设备故障预测维修机制.设计故障预测与健康管理(PHM)体系结构与工作流程,采用模糊神经网络的方法,建立一种高压不对称脉冲轨道电路故障预测模型.选定2个输入参数和4个故障输出参数,输出参数利用故障可信度描述,根据专家知识和现场经验形成模糊推理规则表.通过仿真实验验证了PHM体系结构是有效的.     

基于综合PHM方法的导弹维修保障综述

故障预测与管理技术(Prognostics and Health Management,PHM)是现代武器装备实现新型自主式后勤保障的关键技术,能够实现故障检测、诊断、预测、状态评估以及综合决策的功能,能够降低维修、使用和保障费用,提高战备完好率、任务成功率以及安全性和可用性;对PHM方法技术发展、作用以及国内外发展现状进行了详细的介绍和总结,并针对导弹维修保障中PHM方法的应用进行了调研,提出导弹维修保障综合PHM的基本概念、体系构建方法以及存在的技术难点,最后进行了展望和总结。     

对发展故障预测和健康管理技术的探讨

故障预测与健康管理(PHM)系统对于推动装备视情维修能力的实现具有重大的意义。简要介绍了PHM的概念及其内涵,分析了国内外PHM技术的发展状况,论述了PHM技术发展过程中需要关注的主要问题,以及需要重视的几项工作。希望对装备PHM技术发展发挥一定的参考作用。     

飞行器故障预测与健康管理(PHM)集成工程环境研究

故障预测与健康管理(PHM)技术能够实现故障监测、诊断、预测、状态评估及综合决策的功能,能够降低飞行器维修、使用和保障费用,提高飞行器战备完好率、任务成功率以及安全性和可用性;在分析了国内外研究现状的基础上,提出了构建飞行器故障预测与综合健康管理的通用化支撵平台和验证环境的设计思路,并展开描述了PHM开发环境、运行环境、验证环境的具体功能组成,研究成果能够为检验飞行器PHM系统工作效能提供有效验证,为降低飞行器PHM验证费用提供借鉴.     

故障预测与健康状态管理技术综述

故障预测和健康状态管理(PHM)技术是新一代武器系统的先进测试、维修和管理技术,也是一种全面的故障检测、隔离和预测及状态管理技术,正在成为新一代武器系统设计和使用中的一个重要组成部分;论文首先综述了PHM技术的内涵、工作原理以及该技术的功能与作用,然后对PHM技术涉及到的关键技术进行了详细的介绍,最后展望了该技术的发展趋势以及对我国国防工业的借鉴意义。     

机载系统故障预测与健康管理验证与评估方法

随着故障预测与健康管理系统研究的不断深入,如何对机载故障预测与健康管理系统进行验证和评估是一个较为棘手的问题。首先,在分析故障预测与健康管理系统设计过程的基础上,指出了存在的突出问题;其次,结合实例给出了3种验证方法,通过比较分析,构建了一种机载燃油管理系统半实物仿真平台;再次,对故障预测与健康管理的性能评价指标进行了分类,并给出了相应的应用范围;最后讨论了故障预测与健康管理有关的标准体系,指出构建故障预测与健康管理标准体系是未来的发展方向。     

基于视情维修的电子装备PHM体系结构分析

为推行自主式保障理念,提高电子装备的综合保障能力,提出了一种基于视情维修的电子装备预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)构建方案。在分析PHM内涵和功能的基础上,从数据信息维、模型维和生命周期维3个维度研究了PHM系统结构,采用开放式PHM架构方式,建立了基于视情维修的电子装备PHM体系结构,并对其系统实现技术进行了探讨。通过对某型装备模拟训练与仿真测试系统PHM策略的设计,验证了所提方案的有效性。     

Making use of prognostics health management information for aerospace spare components logistics network optimisation

Although research has evolved significantly over the last decade, there are still a large number of Grand Challenges confronting modelling, model deployment, and model-based decision making of large-scale complex Discrete Event Logistics Systems (DELS) to be tackled, as identified and reviewed during a Dagstuhl workshop in March 2010. This paper illustrates how several of these challenges are already being addressed, based on a series of case studies from the Aerospace Spare Components Logistics domain, where consolidated operational Prognostics and Health Management (PHM) information can be used for tactical planning and optimisation of spare components logistics networks. In this setting, the growing potential of PHM technology to facilitate the maintenance and support of commercial and military aircraft emphasises the need for tools to determine the impacts and benefits of a PHM system. To achieve this, the prognostics parameters and related logistics policies were identified, modelled, and subsequently incorporated into a simulation-based decision support framework.     

国外故障预测与健康管理系统开发平台综述

在故障预测与健康管理(PHM)技术研究及应用中,PHM软件开发平台的研制尤为重要。简要介绍了PHM的概念和内涵,分析了国外几种PHM软件平台的发展状况,结合国内PHM软件平台设计和开发现状,提出几点建议,以期对我国PHM技术的发展和提高发挥一定的作用。     

Discrete Event Logistics Systems (DELS) simulation modeling incorporating two-step Remaining Useful Life (RUL) estimation

Prognostics and Health Management (PHM) exerts an essential influence on the spare supply process and the maintenance activities. Discrete Event Logistics Systems (DELS) simulation model facilitates a better understanding of the maintenance and logistics/support systems. Previous DELS models treat the RUL estimation as a one shot event. However, the treatment would be rough to coordinate the logistics and maintenance activities, and the estimated RUL result would not be sufficiently reliable. In this paper, we propose the principle and operational technique of two-step RUL estimation for the DELS simulation model. Two-step RUL estimation starts with the component RUL modeling subject to a continuous accumulation of degradation. The component deterioration is modeled using a time-dependent stochastic process, which combines the linear degradation path with a random effect. Besides, the sequential logics of the DELS simulation model incorporating two-step RUL estimation is exploited in the local behavior study. Finally, the proposed technique is testified with a case study via the DELS simulation implementation, showing that the performance using two-step RUL estimation outperforms traditional one-step RUL estimation.     

某型火炮预测与健康管理技术(PHM)体系结构设计与应用

故障预测与健康管理(PHM)技术已在航空航天领域取得较为广泛的应用,而在地面装备领域鲜有应用,为将故障预测与健康管理(PHM)技术从航空航天领域推广到地面装备领域,设计和构建了某型火炮的PHM体系结构;首先,通过对比和借鉴航空航天领域典型的4种PHM体系结构OSA-CBM开放式体系结构、集中式体系结构、分布式体系结构、分层融合式体系结构的特点,结合地面装备作战特点和实际工作环境,设计并构建了适于地面装备的PHM体系结构;然后,以地面装备的PHM构建思路为依托,将PHM体系应用到具体的某型火炮中,设计出了基于某型火炮的PHM体系结构,根据所构建PHM体系结构,详细描述了在火炮上的应用情况;最后展望了PHM技术在地面装备领域的发展趋势和对国防工业发展的借鉴意义。     

基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台设计

针对航空发动机PHM系统功能、性能验证要求高、验证内容多、验证业务复杂等实际问题,分析了国外先进航空发动机PHM系统开发验证情况及经验,提出了一种基于知识图谱技术的PHM仿真验证平台设计方法。该方法利用了知识图谱在具有的半结构化、高效性、直观等特点,实现了发动机PHM验证涉及到的故障模式、故障特征、算法模型及专家知识等大量信息知识的有效组织与管理。在此基础上,进一步面向发动机PHM验证数据量大、计算需求高等需求,采用大数据、数据挖掘、机器学习、云服务等技术,搭建了基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台,实现了数据挖掘与信息提取、专家知识获取、多层级融合诊断智能导向型推理等应用。最后,以某型发动机为对象,介绍了发动机PHM仿真验证情况。经实际验证结果分析,该文提出的PHM仿真验证平台能够有效解决航空发动机PHM系统可验证的历史故障样本少、验证功能单一等问题。     

复杂装备故障预测与健康管理体系结构研究

PHM是基于CBM概念的一种新技术,对提高复杂装备的维修保障能力和减少维修保障费用有着重大意义;文章以复杂装备为研究对象,针对其PHM系统设计的首要问题———PHM体系结构进行了探索,提出了适合复杂装备的PHM总体结构和相应的硬件、软件系统结构,并在此基础上结合现行的三级维护体制提出了基于Web的防空导弹装备PHM总体结构。     

基于MBSE的PHM开发平台设计

故障预测与健康管理(PHM)开发平台具有结构功能复杂的特点,传统的设计方法难以保证其结构合理性与功能可靠性。针对传统的基于文本的系统设计中存在的需求追溯性弱、问题描述模糊的问题,提出了应用基广模型的系统工程(MBSE)方法论指导平台设计过程,使用模型驱动的OOSEM建模方法对PHM开发平台进行模型搭建。通过利益相关者需求导出系统需求与系统功能,在对系统内部结构进行逻辑分析后定义了平台系统架构,实现了系统架构综合,搭建了完备的PHM开发平台MBSE模型。基于MBSE的设计过程使该模型具有结构清晰、集成性高、追溯性强的特点,模型化的设计方法保证了其通用性与可重用性。该模型的建立为PHM开发平台搭建提供了设计流程与解决方案。