何康

中國(guó)南方航空股份有限公司湖北分公司 湖北武漢 430022

1 故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

PHM系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以區(qū)域管理器為核心發(fā)展的一種具有層次性的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中，第一層是傳感器，這一層中包含的傳感器有機(jī)載傳感器以及高級(jí)算法虛擬傳感器，這些傳感器的主要工作任務(wù)是進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的收集，這些原始數(shù)據(jù)主要是關(guān)系到航空電子系統(tǒng)運(yùn)行是否存在異常的相關(guān)數(shù)據(jù)。第二層是區(qū)域管理器層，其主要工作任務(wù)是對(duì)于傳感器傳遞的相關(guān)數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行分析和處理，以此來(lái)判斷相關(guān)子系統(tǒng)的運(yùn)行是否正常，一般在區(qū)域管理器層中，包含兩個(gè)組成部分，及功能軟件模塊以及軟件推理機(jī)模塊。區(qū)域管理器中融合了多種技術(shù)，能夠借助相關(guān)技術(shù)的特定功能實(shí)現(xiàn)對(duì)于傳感器傳輸數(shù)據(jù)信息的有效分析、預(yù)測(cè)以及監(jiān)管等目標(biāo)，判斷子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。第三層是推理機(jī)層，其主要的工作任務(wù)是負(fù)責(zé)對(duì)于相關(guān)電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)估，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行健康狀況給出具體的評(píng)估結(jié)果。

PHM系統(tǒng)是綜合集成了狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、壽命預(yù)測(cè)、決策支持等功能的預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)，通過(guò)識(shí)別產(chǎn)品的狀態(tài)變化、預(yù)測(cè)故障發(fā)生時(shí)機(jī)、結(jié)合可用資源制定維修策略，能夠有效提高制造企業(yè)及運(yùn)營(yíng)商的自主保障水平、降低運(yùn)營(yíng)成本，并促使傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)從“賣產(chǎn)品”向“賣服務(wù)”轉(zhuǎn)型升級(jí)，目前已在國(guó)內(nèi)外諸多領(lǐng)域投入應(yīng)用，并且逐漸呈現(xiàn)出軍民通用的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)配備的PHM系統(tǒng)、新研直升機(jī)搭載的HUMS系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919安裝的PHM系統(tǒng)等，都是我國(guó)PHM技術(shù)蓬勃發(fā)展的有力證明。然而，如何有效利用軍用優(yōu)勢(shì)資源向更為廣泛的民用領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移，還值得進(jìn)一步探討。

2 PHM系統(tǒng)中的重要技術(shù)及其目標(biāo)

2.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)

就航空電子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)中包含較多的子系統(tǒng)，還包含了很多的電子元件，這些電子元件的監(jiān)測(cè)比較困難，系統(tǒng)本身的復(fù)雜性較高，因此，采用PHM系統(tǒng)，能夠有效的應(yīng)對(duì)復(fù)雜的航空電子系統(tǒng)環(huán)境，該技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以對(duì)于航空電子系統(tǒng)中的子系統(tǒng)實(shí)施分類監(jiān)測(cè)，獲得有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，為判斷航空電子系統(tǒng)的故障和健康提供有效的參考信息。PHM系統(tǒng)中的分類監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于航空電子系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)是具有較大優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用技術(shù)，對(duì)于提升系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)質(zhì)量和水平具有重要意義。

2.2 故障分析技術(shù)

在航空電子系統(tǒng)中，因?yàn)閺?fù)雜的元件組成和結(jié)構(gòu)的多樣性，決定了對(duì)于電子系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)必須要高明。PHM系統(tǒng)中的故障分析技術(shù)，需要根據(jù)故障狀態(tài)發(fā)生時(shí)的元器件檢測(cè)實(shí)踐的短暫特點(diǎn)，構(gòu)建有效的故障模型，系統(tǒng)通過(guò)累積記錄相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和信息，實(shí)施預(yù)警分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)狀態(tài)以及部位，幫助及時(shí)做好故障排除和解決的方案制定和實(shí)施工作。

2.3 故障診斷技術(shù)

在經(jīng)歷了一些列的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理和分析的基礎(chǔ)上，PHM系統(tǒng)可能通過(guò)系統(tǒng)的技術(shù)流程實(shí)施對(duì)于故障的診斷分析操作，借助系統(tǒng)中強(qiáng)大的計(jì)算、預(yù)測(cè)、分析和診斷能力，對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施評(píng)估，判斷故障所在部位，為診斷故障和解決故障提供有效依據(jù)。

目前PHM系統(tǒng)的主要功能模塊，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)功能的應(yīng)用，為故障診斷技術(shù)提供了有效的基礎(chǔ)和條件，借助系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備3D展示，故障報(bào)警推送，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、趨勢(shì)分析，設(shè)備檔案、潤(rùn)滑檔案建立、修改等管理功能實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的故障診斷工作效率和準(zhǔn)確性。

3 系統(tǒng)應(yīng)用前景以及建議

隨著PHM系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和發(fā)展，相關(guān)的核心技術(shù)不斷升級(jí)，系統(tǒng)對(duì)于航空電子系統(tǒng)的故障和健康狀態(tài)診斷技術(shù)將更加優(yōu)化，診斷速度會(huì)不斷提升，診斷的準(zhǔn)確性也會(huì)不斷提升。并且隨著PHM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，將應(yīng)用到航空設(shè)備故障檢測(cè)的更多領(lǐng)域中，發(fā)揮更大的作用。

當(dāng)然，目前的PHM技術(shù)在航空電子系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)和健康管理應(yīng)用中還存在一定的局限性，因此，針對(duì)目前PHM系統(tǒng)提出幾點(diǎn)建議：

針對(duì)系統(tǒng)中的故障預(yù)測(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)，可以研發(fā)適用于單個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的PHM技術(shù)應(yīng)用方案，對(duì)于特定的功能區(qū)實(shí)施有效的故障監(jiān)測(cè)和診斷。在使用PHM技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行多個(gè)功能模塊以及分區(qū)的管理時(shí)，應(yīng)該考慮系統(tǒng)功能的分化設(shè)計(jì)，注重相關(guān)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的協(xié)調(diào)性；

針對(duì)PHM系統(tǒng)中的便攜式輔助設(shè)備的應(yīng)用上，可以借助相關(guān)的簡(jiǎn)便維修的設(shè)備應(yīng)用，提升系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)和管理效能，方便更好的解決故障問(wèn)題，提升故障解決效率；

完善相關(guān)的測(cè)試工作，針對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的元件以及設(shè)備的功能退化等要實(shí)施有效的測(cè)試工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的不合格元件，及時(shí)進(jìn)行更換。

強(qiáng)化數(shù)據(jù)跟蹤和分析技術(shù)應(yīng)用，注重系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)跟蹤和分析技術(shù)優(yōu)化，提升數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的效率，提升監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，并提升分析的有效性。

4 結(jié)語(yǔ)

PHM系統(tǒng)技術(shù)在航空電子系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)和健康管理中的作用巨大，該系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)和功能能夠?yàn)楹娇针娮酉到y(tǒng)故障預(yù)測(cè)和管理帶來(lái)更高的效益和作用，能夠顯著提升系統(tǒng)故障分析和處理能力，值得應(yīng)用推廣。