PHM技术的应用对新型装备维修保障模式的影响

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，100028）

摘要：

本文是关于引入PHM技术的装备在保障模式方面的初步构想，具体容包括PHM技术的原理，国、外对该技术的研究和使用现状，采用PHM技术的装备在保障模式上发生的变化等，并着重对新装备的保障模式进行了初步构想，同时与PHM技术相关的其它新技术。

关键词：PHM技术，保障模式，装备保障

1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。

PHM技术是支持装备自主保障的关键技术之一，是为适应21世纪高技术条件下局部战争建立的自主式后勤保障系统的重要组成部分，是新一代武器系统故障诊断和保障保障体系结构的主要特点和发展方向。它采用先进的传感器(如涡流传感器，小功率无线综合微型传感器，无线微机电系统MEMS)采集飞机状态信息，并借助各种算法(如Gabor变换、快速傅里叶变换、离散傅里叶变换)和智能模型(如专家系统、神经网络、模糊逻辑等)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，从而达到在出现始料未及的故障之前开展有针对性保障活动的设计目标，完成装备保障从状态监控向状态管理的转变。

2PHM的发展应用状况

2.1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。

在PHM等新技术广泛应用的前提下，美军对航空装备的保障模式进行了相应的调整。20世纪90年代初，美军取消了航空三级保障体制的中继级保障，推行由基层级和基地级组成的二级保障，并在F-22和F-35等飞机上付诸实施。二级保障具有后勤补给线缩短、保障效率提高、保障停机时间缩短、飞机战备完好性和生存性提高等优点，目前的保障体制调整已初步实现在保障费用不变的前提下保持航空装备快速反应的能力。

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 直升机的使用和状态管理系统(HUMS, Health Usage and Monitoring Systems)到波音公司的飞机状态管理系统(AHM, Airplane Health Management)，从美国海军的综合状态评估系统(ICAS, Integrated Condition Assessment System)、陆军的嵌入式诊断和预测系统(ED/EP, Embed Diagnostics/Embed Prognostics)再到海、陆、空通用的联合攻击战斗机F-35的机载PHM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下, 经济承受性使得PHM技术成为支持F- 35飞机实现经济保障的关键技术之一。

2.2国对PHM技术的研究

国对于PHM技术的研究刚刚起步，随着我国国防科技领域对PHM技术的强烈需求，在借鉴和吸收国外已有经验的基础上，研究PHM技术已成为我国新一代武器装备的基础技术储备, 并由此奠定了工程应用的基础。目前国各个行业正在开展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。

目前，PHM技术的应用大多集中在民航领域，主要用于监控飞机和发动机的性能状态；军方也在各领域对PHM技术进行了理论探索和深入研究，并先后构建了PHM系统逻辑体系结构，对于引入PHM技术后对保障模式等方面的影响和调整，也正在研究论证之中。

3PHM技术对保障模式影响的分析

我军在多年的发展建设中，很大程度上参照前联的保障模式，随着采用PHM技术的装备逐步引入，必然会对现有的保障模式产生较大的影响。

3.1对专业划分与人员组织的影响

在现行的保障模式中，保障机组有较细的专业分工，各个专业之间存在着较大的技术跨度，不仅使得机组各专业的人员难以互换，还会因为缺少任何一个专业人员而对机组保障工作造成一定的影响。由于PHM技术可以监控整架飞机而不是某个专业的技术状态，因此随着它的引入，对机组的专业划分和组织形式造成一定的影响。

3.2对部门职责与工作流程的影响

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外场保障工作量的70%以上，对故障部件的拆装约占工作量的20%，真正用于总结提高维修水平的工作量不足10%，因此外场保障中各级职能部门和领导的首要职责之一就是确认装备状态是否完好，各部门的职责分工也由此展开。在引入PHM 技术后，全机自检和故障定位将由PHM完成，从而使分析诊断的工作量缩短为20%，如果拆装部件的工作量保持不变，那么将会有60%的工作量用于总结提高，（见图1）使得维修人员能够拥有大量的时间和精力对故障缺陷的原因进行总结，能够加深对装备性

能的认识，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。

图1 引入PHM技术前后工作重点的变化

3.3对保障时机决策与保障容的影响

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容的决策将产生影响。

3.4对训练体系的影响

目前地勤人员在保障工作常凭借维修经验完成故障的判断和定位，因此现行的维修训练重点是以分析故障现象、判断故障位置等外场保障工作经验为主。由于PHM技术可以自动进行故障检测和定位，对地勤人员维修经验的依赖性有所降低，对保障训练体系将产生一定的影响。

4PHM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相应的调整。