PHM技术的应用对新型装备保障模式的影响

金 星

中国航空综合技术研究所，北京 100028

0 引言

PHM（Prognostics and Health Management）技术是装备状态预测与健康状态管理技术，它能够在使用装备时自动完成故障检测、预测、隔离和监控，并及时进行故障影响评价、故障报告和飞机状态管理。它采用先进的传感器采集飞机状态信息，并借助各种算法和智能模型来诊断、预测、监控和管理飞机的工作状态。PHM 技术的设计主旨不是直接消除故障，而是感知并预测故障发生的时限，从而实现装备保障从状态监控向状态管理的转变。

1 PHM的发展应用状况

1.1 国外对PHM技术的应用

目前，国外的PHM 技术已经实现从方案设计扩展到工程验证阶段的转变，其应用遍及航空航天、工业制造、水力、核电等大型复杂系统领域。

2000 年7 月，PHM技术被列入美国国防部的《军用关键技术》报告中， 从美国SH-60 直升机使用的HUMS系统到波音公司的AHM飞机状态管理系统，从美国海军的ICAS综合状态评估系统、陆军的ED/EP嵌入式诊断和预测系统到海、陆、空通用的联合攻击战斗机F-35的机载诊断系统，PHM技术得到广泛地应用。特别是在武器装备使用和保障费用远远超出采购成本而国防预算又日渐缩减的背景使得PHM技术成为支持装备实现经济保障的关键技术之一。

1.2 国内对PHM技术的研究

随着我国国防科技领域对PHM技术的强烈需求，研究PHM技术已成为我国新一代武器装备的基础技术储备。目前国内各个行业正在开展PHM技术相关理论和基础技术研究，并制定了关于PHM技术的行业标准和研制规范。

目前，PHM技术的应用集中在民航领域，主要用于监控飞机和发动机的性能状态；军方也在对PHM技术进行了理论研究，构建PHM系统逻辑体系结构，论证引入PHM技术后对保障模式等方面的影响。

2 PHM技术对保障模式影响的分析

随着采用PHM技术的装备逐步引入，必然会对现行的保障模式产生较大的影响。

2.1 对专业划分的影响

在现行的保障模式中，保障机组专业分工细，各专业间技术跨度大，不仅使得各专业人员难以互换，还会因为缺少一个专业人员而影响保障工作，而PHM技术可以监控整机的技术状态，因此它引入后对机组的专业划分会造成一定影响。

2.2 对工作重点的影响

目前外场保障工作重点是对飞机的各系统进行全面检测和故障定位。据统计，该项工作大约占全部保障工作的70%以上，各级部门和领导的首要职责即确认装备状态是否完好。在引入PHM技术后，全机自检和故障定位将由PHM完成，从而使分析诊断工作量大幅缩减，维修人员拥有大量时间和精力对故障的原因进行总结，有助于提高维修水平。与此同时，保障部门职责分工将随之发生影响。

2.3 对保障决策的影响

现行的外场保障时机由定时维修和视情维修组成，制定维修决策和内容的主要依据是主观人为经验。随着PHM技术的应用，维修决策和内容将以PHM技术对重要部件的状态监控结果为依据，因此对装备维修时机和内容的决策将产生影响。

2.4 对培训重点的影响

目前地勤人员培训重点以故障定位为主。由于PHM技术可以自动进行故障检测和定位，对培训重点将产生一定影响。

3 PHM技术应用后保障模式的调整

保障模式即装备保障的组织和管理方式，具体内容包括：保障工作的专业划分与人员组织、保障审批权限与工作流程、保障时机决策与保障内容管理、保障人员培训考核体系等。随着PHM技术的推广和应用，现行的保障模式需要进行调整。

3.1 组织结构的调整

在PHM技术的支持下，地勤人员可以便捷地获取飞机的故障信息，外场保障的主要工作的重点不再是故障定位而是故障件的更换，地勤人员可以分为放飞保障和排故保障二部分，放飞保障组借助PHM的功能完成全机检测；排故保障组借助PHM的功能快速确定故障位置，这样既可以降低对地勤人员专业技术的要求，又可以弱化各专业间的技术跨度，还能够减少保障机组的人数。

3.2 工作流程的调整

在PHM技术的支持下，地勤人员能够在飞机落地前获取故障信息，并在飞机落地前完成排除故障的各种准备工作，在飞机落地后确认并排除故障，恢复飞机的完好。地勤保障不需要再按照飞行后检查、发现并确认故障位置、完成排故准备、排除故障等流程，从而缩短了地面保障的工作时间，为提高飞机的出动强度奠定了基础。

3.3 保障时机与内容的调整

在PHM技术的支持下，地勤人员可以准确获知故障所处位置并预测故障件的剩余使用时间。在飞机落地后，地勤人员的主要工作是确认是否对故障部件进行更换，因此保障机组需要请示的保障授权由故障定位是否正确转变为故障件是否更换，保障主管的审批内容也由确认故障位置转变为确认更换故障件的时机。

3.4 训练体系的调整

在PHM技术的支持下，地勤人员可以准确地获知发生故障的具体部件并预测剩余的工作时间，地勤训练的重点也因此由传统的故障定位向综合考虑飞机完好性与保障经济性转移，地勤人员不仅要保证飞机的完好，还要在确保飞机完好的前提下尽量降低飞机的保障成本，提高飞机保障的经济性，充分发挥装备的使用效能。

4 结论

PHM技术是一项崭新的综合检测技术，由于它具备的故障快速检测和精确定位能力，不仅能够节省外场的保障工时，还可以提高保障的科学化水平。在航空装备领域引入PHM技术后，需要对外场保障模式进行适度的调整，实现保障模式与装备的实际需求紧密耦合，最大限度地发挥装备的效能。

[1]童止戈，郭创，李颖晖.PHM技术在先进军机保障中的应用研究[J].航空保障与工程，2009，1：37-39.

[2]冯辅周，司爱威，邢伟，江鹏程.故障预测与健康管理系统的应用与发展[J].装甲兵工程学院学报，2009，12：1-7.

[3]刘志伟，刘锐，徐劲松，李毅，周黎明.复杂系统故障预测与健康管理(PHM)技术研究[J].计算机测量与应用，2010(12)：2687-2689.

[4]彭宇，刘大同，彭喜元.故障预测与健康管理技术综述[J].电子测量与仪器学报，2010，1：1-7.

[5]王绪智，张宝珍.国外PHM的发展动态及经验教训[J].测控技术，2010(29)：216-219.

[6]翟庆刚，童中翔，陈新，辛文逵.数字化保障关键技术研究[J].中国科技信息，2005(24)：14.