故障预测与健康管理(PHM)技术的现状与发展前景

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随着传感器技术、嵌入式计算和故障诊断技术的快速发展，故障检测与健康管理技术引起了国、内外越来越多科研院所和军工部门的关注。故障预测与健康管理(Prognosties and Health Management, PHM)技术包括两层含义：一是故障预测，即预先诊断部件或系统完成其功能的状态，确定部件正常工作的时间长度；二是健康管理，即根据诊断、预测信息、可用资源和使用需求对维修活动做出适当决策的能力。

实际上，PHM技术现已广泛应用于机械结构产品中，比如核电站设备、制动装置、发动机、传动装置等。而将PHM技术应用于电子产品则是近年来国外科技研发的重要发展趋势之一。

而目前，在电力电子设备故障诊断方法和维修体系中，PHM技术不仅是发展方向，也是从传统的基于传感器的诊断向基于智能系统的预测的转变。借助PHM可以识别和管理故障的发生、规划维修和决策保障，实现维修从状态监控到健康管理的转变，从而降低使用和维护的费用，提高系统安全性、完好性和任务成功性。

PHM系统的基本组成

如今，世界各国都对PHM技术充满了兴趣。可以说，PHM已成为国外新一代武器装备研制和实现自主式保障的一项核心技术，是21世纪提高复杂系统“五性”(可靠性、维修性、测试性、保障性和安全性)和降低寿命周期费用的一项非常有前途的军民两用技术。而我国也在航空设备、电子系统、机器人系统的故障预测方面开展了PHM技术的研究。

虽然PHM技术的发展经历了故障诊断、故障预测、系统集成三个日益完善的阶段，在部件级和系统级两个层次、机械产品和电子产品两个领域也都经历了不同的发展历程。但是，其在系统集成应用、提高故障诊断和预测精度以及扩展应用对象范围等方面还是有许多问题需要解决。具体来说：

在PHM系统集成应用方面：
1、如何采用并行工程的原则，与被监控产品设计同步，进行PHM的框架设计与细节设计?

2、如何进行PHM的定量性能评价与验证?

3、针对故障预测的不确定性，如何进行风险-收益分析，实现容忍不确定性的保障决策?

在提高故障诊断与预测精度方面：
1、 研究混合及智能数据融合技术，加强经验数据与故障注入数据的积累，提高诊断与预测置信度;

2、 不断寻求高信噪比的健康监控途径;

3、 研究灵巧、健壮的传感器，提高数据源阶段的精度。

航空装备PHM与自主保障系统

PHM技术作为一门新生力量，对各应用领域的运作效率都有所提升，发展前景十分广阔。就拿风电检修来说，PHM技术可以降低机组事故发生率、降低维修费用、减少维修时间、提高机组运行效率和可靠性，同时会为设计人员提供指导。因此，PHM技术有重要的实用价值和应用前景。

参考文献：
1. 曾声奎等. 故障预测与健康管理(PHM)技术的现状与发展. 航空学报, 2005, 26(5):626-632.
2. 翟永杰，葛建宏. 故障预测与健康管理技术在风电检修中的应用前景分析.  2010中国博士后低碳经济与洁净能源科技与发展学术论坛.
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