葛承壟，朱元昌，邸彥強(qiáng)，胡志偉，孟憲國(guó)

(軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003)

仿真技術(shù)

裝備精確維修平行仿真系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究*

葛承壟，朱元昌，邸彥強(qiáng)，胡志偉，孟憲國(guó)

(軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003)

針對(duì)裝備精確維修需求，應(yīng)用平行仿真技術(shù)，提出一種裝備精確維修的平行仿真系統(tǒng)(parallel simulation system of equipment precision maintenance，PSSEPM)架構(gòu)。首先建立與裝備對(duì)應(yīng)的仿真系統(tǒng)，此時(shí)的仿真模型并不精確，仿真系統(tǒng)與裝備同時(shí)運(yùn)行后，通過(guò)裝備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息的“喂養(yǎng)”，利用演化算法，使得在一定誤差范圍內(nèi)仿真系統(tǒng)的輸出與實(shí)際裝備真實(shí)狀態(tài)相一致，達(dá)到平行狀態(tài)，進(jìn)而基于已演化完畢的仿真系統(tǒng)利用快速仿真方法預(yù)測(cè)裝備未來(lái)的健康狀態(tài)和故障狀態(tài)，為精確維修決策提供數(shù)據(jù)支持，最后介紹了PSSEPM涉及的關(guān)鍵技術(shù)。

平行仿真；精確維修；模型演化；狀態(tài)評(píng)估；復(fù)雜裝備

0 引言

隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展，裝備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、自動(dòng)化程度逐年提高，功能也日益增多，尤其是信息化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大大提高了武器裝備的各項(xiàng)性能，但同時(shí)給監(jiān)測(cè)、維修、保障帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)成為陸、海、空、天、電磁五維一體的戰(zhàn)爭(zhēng)，信息化戰(zhàn)場(chǎng)呈現(xiàn)出明顯的精確化、動(dòng)態(tài)性和對(duì)抗性。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中作戰(zhàn)的精確化帶來(lái)了對(duì)裝備維修的新需求，要求應(yīng)用信息技術(shù)在裝備使用單位和裝備維修機(jī)構(gòu)之間建立信息橋梁，使裝備維修機(jī)構(gòu)能夠?qū)崟r(shí)、精確地掌握裝備的信息，及時(shí)維修滿足使用單位的需求。傳統(tǒng)的維修策略如修復(fù)性維修、改進(jìn)性維修、定期維修等已經(jīng)不能滿足信息化條件下的裝備維修需求。

1 裝備精確維修需求

1.1 傳統(tǒng)維修策略的不足

修復(fù)性維修屬于被動(dòng)的事后維修，改進(jìn)性維修周期長(zhǎng)、成本高，傳統(tǒng)的預(yù)防性維修如定期維修等，在裝備維修實(shí)踐中也暴露出諸多缺陷，突出表現(xiàn)在以下4個(gè)方面[1]。

(1) 缺乏針對(duì)性。定期維修不考慮裝備的實(shí)際狀態(tài)，僅僅根據(jù)固定的時(shí)間間隔對(duì)裝備進(jìn)行維修，屬于預(yù)防性維修，但是脫離了裝備實(shí)際維修需求，維修盲目性很強(qiáng)，缺乏針對(duì)性。

(2) 浪費(fèi)維修資源。對(duì)信息化裝備進(jìn)行定期維修，需要消耗大量的人力物力，由于維修針對(duì)性的缺乏，在很多沒(méi)必要的情況下進(jìn)行維修，必然會(huì)浪費(fèi)人力物力等維修資源。

(3) 增加故障率。在維修過(guò)程中對(duì)原本狀態(tài)較好、不需要維修的裝備，拆卸、修理都會(huì)對(duì)原有穩(wěn)定狀態(tài)造成破壞，影響裝備的質(zhì)量和性能，增加故障率，造成早期故障。

(4) 縮短裝備壽命。定期維修所進(jìn)行的維修活動(dòng)遠(yuǎn)超過(guò)了裝備全壽命周期的維修需求，每次維修都會(huì)對(duì)裝備部件造成不必要的磨損，進(jìn)而縮短裝備壽命。

1.2 裝備精確維修

針對(duì)裝備維修新需求，必須依托信息技術(shù)對(duì)裝備進(jìn)行精確維修。裝備的精確維修是指運(yùn)用以信息技術(shù)為核心的高新技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)維修需求，合理運(yùn)用各種維修手段，準(zhǔn)確籌劃和運(yùn)用裝備維修力量，以實(shí)現(xiàn)適時(shí)、適量、適地的維修。其主要目標(biāo)是以最小的維修資源消耗滿足裝備的維修需求，以最低的風(fēng)險(xiǎn)和代價(jià)實(shí)現(xiàn)最佳維修效益[2]。裝備精確維修具有掌控信息精確、分級(jí)與定位精確、管理精確、供應(yīng)精確的特點(diǎn)。當(dāng)前，針對(duì)裝備的精確維修，國(guó)內(nèi)外主要應(yīng)用的是基于狀態(tài)的維修(condition based maintenance，CBM)策略。

CBM是指從設(shè)備內(nèi)部植入的傳感器或外部檢測(cè)設(shè)備中獲得系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)信息，通過(guò)對(duì)這些狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)或周期性的評(píng)價(jià)，最終得出裝備的維修需求[3]。CBM是一種主動(dòng)式的預(yù)防性維修，能將故障消滅在萌芽狀態(tài)，并具有維修資源消耗低、避免不必要的維修、提高裝備可用性的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外尤其是美軍十分重視CBM的理論研究與應(yīng)用，CBM是美國(guó)國(guó)防部大力推行的維修策略，例如美軍在“黑鷹”直升機(jī)上安裝了狀態(tài)與使用監(jiān)控系統(tǒng)。在CBM基礎(chǔ)上，美軍于2004年頒布CBM+(condition based maintenance plus)實(shí)施計(jì)劃，計(jì)劃到2015年完成由CBM向CBM+的轉(zhuǎn)變。統(tǒng)計(jì)顯示在“阿帕奇”直升機(jī)的10個(gè)部件上實(shí)施CBM+就可為美軍每年減少維修工時(shí)41 494個(gè)[4]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)CBM的應(yīng)用領(lǐng)域較為狹窄，總體處于起步階段，與國(guó)外差距還較大。建模與仿真作為認(rèn)識(shí)世界、改造世界的三大手段之一，具有安全性、經(jīng)濟(jì)性、可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)。在此背景下，本文將基于CBM的精確維修與建模仿真技術(shù)相結(jié)合，提出一種裝備精確維修的平行仿真系統(tǒng)架構(gòu)。

2 裝備精確維修的平行仿真系統(tǒng)架構(gòu)

平行仿真技術(shù)是與當(dāng)前基于ACP(artificial societies，calculation experiments，parallel execution)[5]的平行系統(tǒng)理論、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)[6](dynamic data driven application system，DDDAS)、共生仿真[7]等相并列的理論范型。裝備精確維修的平行仿真系統(tǒng)是指采用專用的接口技術(shù)和設(shè)備，將平行仿真系統(tǒng)與真實(shí)的裝備連接起來(lái)并同時(shí)運(yùn)行，通過(guò)對(duì)裝備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集和平行仿真系統(tǒng)的演化，使得平行仿真系統(tǒng)輸出無(wú)限逼近裝備真實(shí)狀態(tài)，進(jìn)而利用平行仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)評(píng)估裝備健康狀態(tài)、預(yù)測(cè)裝備故障狀態(tài)，為維修人員制定維修方案、進(jìn)行精確維修提供預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)支持。

2.1 平行仿真技術(shù)的基本思想

在空間維度，裝備和與之對(duì)應(yīng)的平行仿真系統(tǒng)形成裝備平行系統(tǒng)，如圖1所示。仿真系統(tǒng)可以是1個(gè)或者多個(gè)仿真子系統(tǒng)。建立了平行仿真系統(tǒng)后，裝備與平行仿真系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，平行仿真系統(tǒng)從裝備中獲取特征參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)仿真結(jié)果與裝備的當(dāng)前狀態(tài)不斷對(duì)照，仿真系統(tǒng)的輸出結(jié)果不斷修正，誤差減小到所期望的誤差范圍內(nèi)，此時(shí)可以認(rèn)為平行仿真系統(tǒng)的輸出可反映實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以用于精確維修。

圖1 空間維度的裝備平行系統(tǒng)Fig.1 Equipment parallel system in space dimension

圖2為時(shí)間維度的裝備平行系統(tǒng)。在時(shí)刻1，以武器裝備為原型，構(gòu)建模型并不精確的平行仿真系統(tǒng)；隨著時(shí)間的推移，裝備狀態(tài)隨著時(shí)間而改變，這些改變沒(méi)有在時(shí)刻1的平行仿真系統(tǒng)體現(xiàn)， 時(shí)刻1的平行仿真系統(tǒng)的模型需要根據(jù)時(shí)刻2的裝備狀態(tài)進(jìn)行演化改進(jìn)，如此反復(fù)直至達(dá)到裝備與平行仿真系統(tǒng)的平行狀態(tài)。在平行狀態(tài)形成之前，平行仿真系統(tǒng)在時(shí)間角度總是滯后于裝備的實(shí)際狀態(tài)， 平行仿真系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)都是來(lái)源于裝備，目的是逐步逼近實(shí)際裝備狀態(tài)，直到與之對(duì)應(yīng)，使得平行仿真系統(tǒng)能夠平行地反映裝備的實(shí)際狀態(tài)。

基于時(shí)間、 空間維度對(duì)裝備平行系統(tǒng)的分析可知，裝備平行仿真技術(shù)具有如下典型特征：

(1) 虛實(shí)共生。武器裝備與平行仿真系統(tǒng)同時(shí)存在，形成一種“虛”、“實(shí)”共生結(jié)構(gòu)，而且武器裝備和平行仿真系統(tǒng)之間存在交互和響應(yīng)；

(2) 平行運(yùn)行。在裝備的作戰(zhàn)、訓(xùn)練、保障等各階段，平行仿真系統(tǒng)與武器裝備始終同時(shí)運(yùn)行，且平行仿真系統(tǒng)運(yùn)行速度一般快于武器裝備，以超實(shí)時(shí)或者盡可能快(as fast as possible，AFAP)的方式運(yùn)行，仿真系統(tǒng)對(duì)模型的解算速度足夠快并滿足一定的實(shí)時(shí)性要求；

(3) 無(wú)限逼近。傳統(tǒng)仿真中，仿真模型與實(shí)際系統(tǒng)的相似程度滿足既定的仿真需求即可，是一種有限的相似逼近，而在平行仿真中，仿真系統(tǒng)不斷從實(shí)際裝備中獲取信息用于調(diào)整自身模型參數(shù)、結(jié)構(gòu)或?qū)傩?，以達(dá)到無(wú)限逼近實(shí)際裝備狀態(tài)的目的；

(4) 動(dòng)態(tài)演化。裝備平行系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于平行仿真系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地交互信息，仿真模型不斷調(diào)整自身參數(shù)或結(jié)構(gòu)，因此平行仿真中的仿真模型具有動(dòng)態(tài)演化特征；

(5) 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。由于仿真模型參數(shù)或結(jié)構(gòu)調(diào)整的動(dòng)力源于實(shí)際裝備狀態(tài)信息，因此平行仿真中的仿真模型是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)演化模型。

2.2 PSSEPM體系架構(gòu)

裝備精確維修的平行仿真系統(tǒng)(parallel simulation system of equipment precision maintenance，PSSEPM)架構(gòu)如圖3所示，主要有以下幾部分組成。

圖2 時(shí)間維度的裝備平行系統(tǒng)Fig.2 Equipment parallel system in time dimension

(1) 數(shù)據(jù)采集和傳輸。利用傳感器采集裝備的相關(guān)參數(shù)信息，為演化仿真系統(tǒng)、健康狀態(tài)評(píng)估、故障預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)支持，并且還具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>

(2) 數(shù)據(jù)處理。接收來(lái)自各傳感器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理成符合后續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、健康狀態(tài)評(píng)估和故障預(yù)測(cè)要求的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)處理結(jié)果包括經(jīng)高通濾波、壓縮簡(jiǎn)化后的傳感器數(shù)據(jù)、頻譜數(shù)據(jù)和其他特征數(shù)據(jù)等。

(3) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)。接收來(lái)自傳感器、數(shù)據(jù)處理部分的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)同預(yù)置的失效數(shù)據(jù)相比較來(lái)監(jiān)測(cè)裝備的工作狀態(tài)。

(4) 平行仿真系統(tǒng)?；谘莼７椒▽?duì)裝備或其子系統(tǒng)進(jìn)行建模，此時(shí)得到的裝備模型并不精確，平行仿真系統(tǒng)與裝備同時(shí)運(yùn)行后，平行仿真系統(tǒng)根據(jù)裝備的實(shí)際狀態(tài)信息調(diào)整自身模型的參數(shù)或者結(jié)構(gòu)，使得仿真系統(tǒng)輸出與裝備真實(shí)狀態(tài)一致，這一過(guò)程實(shí)際上是演化控制的過(guò)程，演化控制的核心是演化算法，以實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)狀態(tài)輸出向裝備實(shí)際狀態(tài)的逼近，平行仿真系統(tǒng)模型屬于參數(shù)、結(jié)構(gòu)可調(diào)整并且以實(shí)際裝備狀態(tài)為基準(zhǔn)進(jìn)行尋優(yōu)逼近的模型。

(5) 健康狀態(tài)評(píng)估。該部分接收來(lái)自裝備的狀態(tài)信息、仿真信息和存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)的裝備歷史狀態(tài)信息，用于評(píng)估裝備或其分系統(tǒng)的健康狀態(tài)，可以計(jì)算故障發(fā)生的概率并做記錄，使得關(guān)鍵部件或元器件的退化狀態(tài)處于裝備維修人員的掌握之中。

(6) 故障預(yù)測(cè)。該部分綜合利用前面各部分的信息，對(duì)裝備未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括預(yù)測(cè)裝備的剩余壽命，進(jìn)而為裝備維修人員制定維修方案提供數(shù)據(jù)支持。

(7) 精確維修決策?；跔顟B(tài)監(jiān)測(cè)、健康狀態(tài)評(píng)估、故障預(yù)測(cè)等部分的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生部件更換等維修活動(dòng)的建議措施，實(shí)現(xiàn)了在裝備故障之前的精確維修，是PSSEPM管理能力的重要體現(xiàn)。

(8) 接口。主要包括人機(jī)接口、系統(tǒng)間接口、模塊間接口3部分。人機(jī)接口主要是指PSSEPM各部分狀態(tài)數(shù)據(jù)的顯示及告警；系統(tǒng)間接口、模塊間接口是指信息傳遞通道。

PSSEPM體系結(jié)構(gòu)與其他體系架構(gòu)(如OSA-CBM)的本質(zhì)區(qū)別在于，利用仿真手段獲取裝備未來(lái)某一時(shí)間段內(nèi)裝備的狀態(tài)信息，其核心部分是模型具有動(dòng)態(tài)演化能力的平行仿真系統(tǒng)。

圖3 PSSEPM體系架構(gòu)Fig.3 PSSEPM architecture

3 PSSEPM關(guān)鍵技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)PSSEPM，需要就裝備可演化建模技術(shù)、快速仿真技術(shù)、健康狀態(tài)評(píng)估與故障預(yù)測(cè)技術(shù)、精確維修決策技術(shù)、實(shí)裝與仿真系統(tǒng)接口技術(shù)等進(jìn)行研究。

3.1 裝備可演化建模技術(shù)

可演化模型是指仿真模型能夠根據(jù)模型的輸出結(jié)果和輸入信息動(dòng)態(tài)地調(diào)整自身參數(shù)或者結(jié)構(gòu)，模型演化的目的在于不斷適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的仿真需求、逐步逼近裝備的真實(shí)狀態(tài)。適應(yīng)需求變化的能力主要包括結(jié)構(gòu)重組、模型選擇的能力，可以通過(guò)自適應(yīng)體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，逼近裝備真實(shí)狀態(tài)的能力主要是指模型參數(shù)、結(jié)構(gòu)的調(diào)整，可以通過(guò)基于演化建模的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。①自適應(yīng)體系結(jié)構(gòu)：仿真系統(tǒng)是特殊的軟件系統(tǒng)，自適應(yīng)體系結(jié)構(gòu)分為嵌入式自適應(yīng)和非入侵式自適應(yīng)2種，前者以“內(nèi)置”的控制方式來(lái)解決自適應(yīng)問(wèn)題，將問(wèn)題放在代碼實(shí)現(xiàn)層來(lái)考慮和解決，但很難從抽象層次考慮自適應(yīng)問(wèn)題，后者以一種閉環(huán)控制的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式通過(guò)使用外部的模塊和調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)目標(biāo)，這種方式通過(guò)改變仿真系統(tǒng)的“行為”來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，因此宜采用后者的體系結(jié)構(gòu)，如圖4所示?？刂茖影ōh(huán)境感知、決策評(píng)估、動(dòng)態(tài)配置3部分[8-9]，環(huán)境感知部分用于收集環(huán)境和裝備狀態(tài)信息，決策評(píng)估部分用于評(píng)估仿真系統(tǒng)的各種特性如仿真結(jié)果可信度等，動(dòng)態(tài)配置則包括根據(jù)決策實(shí)施重新配置仿真系統(tǒng)的操作，包括仿真應(yīng)用和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2個(gè)層次的配置。②可演化建模方法：從本質(zhì)上來(lái)講，演化建模是一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，即仿真系統(tǒng)輸出與裝備的真實(shí)狀態(tài)近似吻合，從而利用超實(shí)時(shí)仿真策略預(yù)測(cè)裝備未來(lái)的健康狀態(tài)和可能發(fā)生的故障。優(yōu)化問(wèn)題的每個(gè)解可看作一個(gè)個(gè)體，并模仿生物進(jìn)化現(xiàn)象，允許個(gè)體通過(guò)交叉、變異等操作產(chǎn)生“后代”，具有自組織、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)等智能特征，并需要對(duì)算子的編碼方式、算子的適應(yīng)度度量方法、遺傳的控制方法以及終止條件進(jìn)行研究。

圖4 基于閉環(huán)反饋原理的可演化仿真系統(tǒng)Fig.4 Evolutional simulation system based on close-loop feedback principle

3.2 快速仿真技術(shù)

為了保證基于平行仿真的故障預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)性，要求仿真系統(tǒng)具有快速、高效的仿真能力。為實(shí)現(xiàn)快速仿真，可從增強(qiáng)硬件資源和快速仿真算法2個(gè)方面考慮。在增強(qiáng)硬件資源方面，可以采用云計(jì)算技術(shù)或其他高性能計(jì)算技術(shù)，并采用并行仿真的方式提高仿真運(yùn)行效率。在快速仿真算法方面，可采用仿真克隆方法和快速搜索算法。①仿真克隆方法[10-11]：相似的仿真運(yùn)行時(shí)存在諸多相同的狀態(tài)，利用克隆技術(shù)共享相同計(jì)算，可減少相似仿真的冗余，提高仿真效率；②快速搜索算法：提高仿真算法的收斂速度，實(shí)現(xiàn)快速仿真，如遺傳算法、蜂群優(yōu)化混合算法等。

3.3 裝備健康狀態(tài)評(píng)估與故障預(yù)測(cè)技術(shù)

健康狀態(tài)評(píng)估旨在評(píng)估裝備性能的好壞程度，并定性確定裝備的健康狀態(tài)等級(jí)，定量計(jì)算裝備的健康度。健康狀態(tài)評(píng)估本質(zhì)上是對(duì)裝備的健康狀態(tài)進(jìn)行分類的過(guò)程，常用的方法[12]包括灰色評(píng)估法、支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)分類法、模糊分類法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分類法等。具備故障預(yù)測(cè)能力是PSSEPM的顯著特征，可用的預(yù)測(cè)方法包括基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障預(yù)測(cè)、基于人工智能的故障預(yù)測(cè)和基于物理模型的故障預(yù)測(cè)等[13]。

3.4 精確維修決策技術(shù)

主要包括基于數(shù)據(jù)融合的自動(dòng)推理決策和維修決策評(píng)估2個(gè)部分。數(shù)據(jù)融合的目的在于獲得更為準(zhǔn)確推理決策結(jié)果，主要包括3級(jí)融合：數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。常用的數(shù)據(jù)融合方法包括D-S證據(jù)理論、貝葉斯理論、模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合算法等。維修決策評(píng)估包括評(píng)估故障對(duì)裝備性能影響的嚴(yán)重程度和制定維修決策、提出維修規(guī)范等。

3.5 實(shí)裝與仿真系統(tǒng)的接口技術(shù)

為保證裝備和仿真系統(tǒng)互操作的順利進(jìn)行，必須對(duì)裝備與仿真系統(tǒng)的接口技術(shù)展開(kāi)研究。不同體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，可通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)交互[14-15]。針對(duì)交互的雙方，網(wǎng)關(guān)分別解析兩體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型，確定映射關(guān)系，進(jìn)而完成互操作信息的轉(zhuǎn)換。PSSEPM擬建立實(shí)裝接口網(wǎng)關(guān)，如圖5所示，用以完成裝備和平行仿真系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題包括在語(yǔ)法層面上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相互傳輸和在語(yǔ)義層面上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通用語(yǔ)言描述。針對(duì)前者需要解決裝備實(shí)裝接口的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，針對(duì)后者需要建立面向平行仿真的互操作描述語(yǔ)言，此網(wǎng)關(guān)還應(yīng)滿足實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、適應(yīng)性。

圖5 裝備與仿真系統(tǒng)交互示意圖Fig.5 Interactivity between equipment and simulation system

此外，還要對(duì)數(shù)據(jù)采集技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)等進(jìn)行研究，本文限于篇幅不再展開(kāi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文首先介紹了傳統(tǒng)維修策略存在的不足，分析了裝備精確維修的必要性，在此背景下，提出了一種裝備精確維修的平行仿真系統(tǒng)(PSSEPM)架構(gòu)。該架構(gòu)提供了一種基于仿真技術(shù)的新型裝備精確維修方法，能克服現(xiàn)有維修方法被動(dòng)性強(qiáng)、維修資源浪費(fèi)、增加故障率、縮短裝備壽命的不足，為后續(xù)開(kāi)發(fā)PSSEPM原型系統(tǒng)建立了理論基礎(chǔ)。

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Parallel Simulation System and Essential Technology for Equipment Precision Maintenance

GE Cheng-long，ZHU Yuan-chang，DI Yan-qiang，HU Zhi-wei，MENG Xian-guo

(Ordnance Engineering College，Hebei Shijiazhuang 050003，China)

Aiming at the demands of equipment precision maintenance, a framework of parallel simulation system of equipment precision maintenance (PSSEPM) is proposed based on parallel simulation technology. Firstly, a simulation system consistent with the real state of equipment is built, but the simulation model is not precise at the moment. After the simulation system and the equipment operate at the same time, by feeding the equipment real-time state information and using evolution algorithm, the simulation system’s outputs become consistent with the state of real equipment within certain error, and a parallel state emerges. Then, the health state and fault state of the equipment in the future is predicted to supply data support for precision maintenance decision by utilizing the fast simulation method based on the parallel simulation system. Finally, the essential technologies of PSSEPM involved are introduced.

parallel simulation; precision maintenance; model evolution; state evaluation; complex equipment

2015-11-09；

2016-02-19

裝備預(yù)研基金重點(diǎn)項(xiàng)目(9140A04020115JB34011)

葛承壟(1990-)，男，山東平陰人。博士生，研究方向?yàn)槲淦飨到y(tǒng)建模與仿真。

10.3969/j.issn.1009-086x.2016.06.027

E92；TP391.9

A

1009-086X(2016)-06-0160-07

通信地址：050003 河北石家莊和平西路97號(hào)二系仿真中心

E-mail：08gechenglong@163.com