故障预测与健康管理(PHM-Prognostics Health Management),与数学、物理等这些传统从哲学演化出来的学科不同,PHM是从工程领域提炼,并且不断系统化、体系化的一门系统工程学科,聚焦于复杂工程健康状态的监测、预测和管理。PHM的实现需要状态监测、故障检测诊断、预测、运维优化等多项技术的支撑,其目标是降低成本,减少浪费,提高效率,让机器设备更安全、可靠地运行。
故障预测,是指预先诊断部件或系统完成其功能的状态,包括确定部件的残余寿命或正常工作的时间长度。
健康管理,是指根据诊断/预测信息、可用资源和使用需求对维修活动作出适当决策的能力。PHM是指系统能及时、准确地确定其当前状态以及在未来一段时间内发生故障的可能性,并对使用、维修活动做出复制决策建议。
(1)业务流程
对于PHM系统,目前典型的故障诊断与预测的流程包含了数据采集、数据处理、数据传输、特征指标提取、状态监测、健康评估、故障预测、保障决策等环节,如下图所示。
(2)数据流向
故障传输的实质是一种异常征兆信息传输的过程。电子对抗装备在运行过程中,系统参数偏离了正常状态就可能出故障,表征它的特征向量也会变化。系统出故障的可能性越大,其状态变化也越大。只要故障源存在,这种故障信息就会通过特征参数表现出来。
(3)逻辑架构
武器装备PHM系统的逻辑架构如下图所示,包括:物理资源层、接口层、技术支撑层、服务层和用户层共五层结构。
(4)主要功能模块