故障预测和健康管理（PHM）及其应用

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

随着现代武器装备复杂性程度的提高并朝着综合化、复杂化、智能化方向发展，其可靠性、故障诊断以及维修保障问题越来越受到人们重视。为保障装备的战备完好性和任务成功性，以往主要通过定期维修或事后维修进行维修保障。定期维修由于只能根据长期积累的经验被迫按照规定的间隔期作维修，对可能达到寿命期限的零部件提前进行更换，这就不得不造成资源浪费和过度维修，并且效率低下；事后维修更是可能对装备造成无法挽回的巨大损失。例如据美国在 x-34和X-37运载火箭RLV(Reusable Launch Vehicles)研制过程中的统计数据表明，为保证航天飞机执行任务的成功，每个任务期内要耗费 4OO万美元以及 200人左右的工作小组来进行预防性维修工作。

当经济可承受性成为国防武器装备发展的重要 目标而备受关注，显然，这种定期维修和事后维修的方式无法满足现代战争和武器装备对装备保障的要求，在这种情况下，从故障和异常事件的被动反应如何向主动预防及视情维修 (Condition-Based Maintenance，简称 CBM，也可称为基于状态的维修 )转变，促进了故障预测和降管理 (Prognosties andHealth Management，简称PHM)技术的发展。

2、PHM的概念及其分类2.1 PHM的概念PHM是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的-种全新的管理降状态的解决方案。它是预测未来-段时间内系统失效的可能性以及采取适当维修措施的能力，PHM系统-般应具备故障检测与隔离、故障诊断、故障预测、降管理和零部件寿命追踪等能力。故障预测和降管理，顾名思义，包含两方面内容：-是故障预测，即预先诊断零部件或系统完成其功能的状态，包括确定零部件的剩余寿命或正常工作的时间长度；二是降管理，是根据诊断/预测、可用资源和使用需求对维修活动作出适当决策的能力，它是通过故障诊断和预测来实施视情维修。PHM重点是利用先进的传感器的集成，并借助各种算法和智能模型来诊断、预测、监控和管理系统的状态。

PHM技术具备如下明显优势：(1)提高栅隋维修能力；(2)减少维修后勤保障的时间；(3)降低维修活动成本；(4)延长维修间隔期，缩短维修时间；(5)提高系统安全性；(6)更好的系统使用寿命保障。

2.2 PHM技术分类目前，关于 PHM技术的分类，较为普遍认同的有以下三类：120 中国电子商务. 2013·03(1)基于模型的故障预测。应用基于模型的故障预测技术的前提条件是已知对象系统的数学模型，这些模型通常由研究领域内的专家给出，经过大量的数据验证，通常比较真实可靠。基于模型的故障预测技术具有能深入对象系统本质的性质和实现实时故障预测的优点并且对象系统的故障特征通常与模型参数紧密联系，随着对设备故障演化机理理解的逐步深入，模型可以被逐渐修正来提高其预测精度。但是，实际工程应用通常要求对象系统的数学模型具有较高的精度，而针对复杂的动态系统通常难以建立精确的数学模型，因此基于模型的故障预测技术的实际应用范围和效果受到限制。基于随机滤波理论的故障预测技术是基于模型的故障预侧技术的典型代表。包括卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、无味滤波和粒子滤波。

(2)基于数据的故障预测。基于数据的故障预测方法的基本思想就是通过对对象历史数据在-定费用函数的约束之下进行学习得到-定数学模型关系，逼近对象数据中所隐含的映射机制，从而利用该模型进行预测。基于数据的故障预测技术以采集的数据为基础，通过各种数据分析处理方法挖掘其中的隐含信息进行预测操作，从而避免了基于模型和基于知识的故障预测技术的缺点，成为了-种较为实用的故障预测方法。

但是，实际应用中-些关键设备的典型数据历史工作数据、故障注入数据以及仿真实验数据的获取代价通常十分高昂而且即使对于所获得的数据来说，往往其具有很强的不确定性和不完整性。这些问题都增加了故障预测技术的实现难度。

(3)基于知识的故障预测。由于在实际工程应用中，常常无法获得对象系统的精确数学模型，这就大大限制了基于模型的故障预测方法的使用范围。基于知识的方法不需要对象精确的数学模型，同时能够有效的表达对象相关的领域专家的经验知识，因此是有生命力的方法。基于知识的故障预测技术的最大优势是能够充分利用对象系统有关的领域专家经验知识。但是，由于基于知识的故障预测技术本身更适合于定性推理而不太适合于定量计算，因而限制了其实际应用。基于专家系统或模糊逻辑的故障预测是基于知识的故障预测技术的代表。单独使用专家系统或模糊逻辑进行故障预测的实例还不多见，由于基于知识方法是-种半定量方法，在表述知识和推理方面有其独到之处。因此，-般将其与其他技术相结合如与神经网络结合的故障预测，以期获得更好的应用效果。

3、PHM技术的应用PHM技术在国外已有 30多年的发展历史，已成功地研发飞机发动机降监控 (EHM)、直升机的降与使用监控系统 (HUMS)、海军的集成状态评估系统 (ICAS)和燃气涡轮的预兆监控系统 (ProDAPS)等。

PHM技术正在成为新-代飞机、舰船、车辆设计中的重要组成部分，美国国防部已将 PHM技术认定为-项能够显著降低使用和 (下转 122页 )长远发展。也只有这样，企业才能够形成-套完整的人才开发制度，真正有利于企业人力资源的开发和建设。

企业文化具有鲜明的个性和特色，具有相对独立性，每个企业都有其独特的文化淀积，这是由企业的生产经营管理特色、企业传统、企业目标、企业员工素质以及内外环境不同所决定的。企业文化是企业在长期经营过程中所形成的。主要包括企业的共同理想、基本价值观、工作作风、传统习惯、行为规范。良好的企业文化是吸引人才、留住人才、培养人才的关键所在，也能在-定程度上增加企业的整体竞争力，让企业向整个社会展示自己良好的管理风格以及积极的精神风貌，使员工有- 种归属感和成就感，从而最大限度地激发员工的团队合作和创新精神，推动企业的创新发展。

任何企业，其管理者必须把人才培养列入战略经营和长远投资规划，加大人才开发的力度，把人力资源管理的各个层面与企业竞争优势获取有机地联系在-起，使其成为浑然-体的核心竞争力模式，把招聘、培训与发展、员工晋升与授权、企业文化、薪金等都结合在-起，从根本上改变人力资源管理的不科学、不规范的状况，才能真正构建出的人力资源管理体系。从而达到企业的快速、稳步的发展。