PHM技术来源于哪里？故障预测与健康管理的发展起源

发布时间: 2023年02月03日

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20世纪90年代末，信息技术的蓬勃发展和广泛应用，推动了综合诊断系统向测试、监控、诊断、预测和维修管理一体化方向发展，PHM技术的早期雏形从此诞生，本文一起来了解下故障预测与健康管理的发展起源。

故障诊断拉开序幕

20世纪60年代，在“阿波罗登月计划”执行中，出现了一系列设备故障酿成的悲剧，直接引发了1967年，美国在宇航局（NASA）倡导和海军研究室(ONR)主持下，开创性地启动了机械故障预防的研究工作，标志着现代装备故障诊断正式拉开序幕。

早期，飞机航电系统为分立式结构，由彼此独立的子系统组成，故障诊断主要依靠外部测试方法，即人工在地面上利用专用或通用测试设备和被测对象连接，以获取其状态信息后进行故障检测和隔离。随着飞机系统变得复杂，一些重要的系统和设备，需要操作人员实时了解其运行状态，及时处理故障，因此机内测试（Built-in Test ,简称BIT）被引入飞机中。BIT是测试技术的一个分支，是在系统和设备内部提供的检测、隔离故障的自动测试能力。随着技术的进步，还先后出现了融入人工智能的智能BIT、综合BIT、自适应BIT等。

综合诊断的提出与发展

20 世纪 80 年代后期至 90 年代，复杂装备的故障诊断仍出现测试性差、诊断时间长、BIT虚警率低、保障费用高等问题，究其原因，主要是由于自动测试设备、维修辅助手段、BIT、技术信息、人员和培训等各诊断要素独立工作造成的。因此，“综合诊断”的概念被提出。综合诊断强调通过考虑和综合构成诊断的所有要素，使武器装备诊断能力达到最佳的结构化设计和管理过程，一经提出，便获得了美英等国的认可，并相继开始研究综合诊断方案。

PHM应运而生

20世纪90年代末，信息技术的蓬勃发展和广泛应用，推动了综合诊断系统向测试、监控、诊断、预测和维修管理一体化方向发展，同时其应用也不再局限于飞机的电子系统，而是扩展到电子、机械、结构、动力等各个主要分系统，形成综合的诊断、预测与健康管理系统的时机已经成熟。另外，随着武器装备集成度、复杂度及信息化程度的不断提高，事后维修和定期维修这类维修方式已经无法满足现代战争对装备保障的要求，在这种情况下，应用于民用领域的CBM（Condition Based Maintenance，基于状态的维修）理论被军方引入，旨在通过对武器装备状态的实时监测，及时发现早期故障并进行维修，以提高战备完好性和任务可靠性。此外，大容量存储、高速传输和处理、信息融合、MEMS、网络等技术的迅速发展，也为PHM的诞生提供了技术基础。基于此，在美军研发F-35的JSF项目中，以预测技术为核心的PHM概念被首次提出，而F-35战机也成为了第一个真正实现PHM（故障预测）的应用。