PHM的(de)概念和(hé)技(jì)術(shù)₩∏首先出現(xiàn)在軍用(yòng)裝備中，并在航天飛(fē"∞ i)行(xíng)器(qì)、飛(fēi)機(jī)、核反應堆等複雜(z₽♠×á)系統和(hé)裝備中獲得(de)應用(yòng)，随著(zhe)PHM技(jì)術(shù)的(de)不(bù)斷發展，目前在很(hěn)多(du÷∞ō)工(gōng)業(yè)領域逐漸受到(dào)重視(shìΩ"λ)，在電(diàn)子(zǐ)、汽車(chē)、船(chuá ×n)舶、工(gōng)程結構安全等方面的(de)應用(yεδ↓™òng)也(yě)不(bù)斷增加。PHM是(shì)對(duì)複雜(zá)系統傳統使用(yòng)的(de)機(j₽$ ī)內(nèi)測試（build-in test，BIT）和(hé)狀态（健康）監控能(néng)₽♠‌±力的(de)進一(yī)步擴展，它是(shì)從(cββ÷óng)狀态監控向健康管理(lǐ)的(de)轉變，這< Ω®(zhè)種轉變引入了(le)對(duì)系統未來(lái)可(kě)靠γ↓‍$性的(de)預測能(néng)力，借助這(zhè)種能♥↔" (néng)力識别和(hé)管理(lǐ)故障的(de)<≤σ發生(shēng)、規劃維修和(hé)供應保障，其主要(λ≈®yào)目的(de)是(shì)降低(dī)使用(yò​♠₩ng)與保障費(fèi)用(yòng)，提高¶≠ ÷(gāo)裝備系統安全性、完好(hǎo)性φπ和(hé)任務成功性，從(cóng)而以較少(shǎ£"♦$o)的(de)維修投入，實現(xiàn)基于狀态的(de)維修或視(s ¥hì)情維修（condition-based mπ♣∏aintenance，CBM）和(hé)自(zì)主式保障。

PHM的(de)定義

故障預測與健康管理(lǐ)PHM（Prognostics and Health Mσ anagement）技(jì)術(shù)，是(shì)指利用(yòng)先進的(de)€ 傳感器(qì)技(jì)術(shù)，獲取系統運行(xíng)狀态信↑¶γ息和(hé)故障信息，借住神經網絡、模糊推理(lǐ)等算(s↑§<∏uàn)法，根據系統曆史數(shù)據和(h駠★≈)環境因素，對(duì)系統進行(xíng)狀态監測、÷ ≠故障預測，同時(shí)對(duì)系統的(de)健康狀态進行(xíng)評×σ♦估，結合地(dì)面維修資源情況，給出維修決策，以實現(x₽≠"iàn)關鍵部件(jiàn)的(de)實情維修。

PHM包含兩方面的(de)內(nèi)容，即故障♠≥¥預測和(hé)健康管理(lǐ)，健康是(s♥¶£δhì)指與期望的(de)正常性能(néng)狀态相(xiàng)比較Ω↑‌的(de)性能(néng)下(xià)降或偏差程度。其λΩ♥中故障預測是(shì)指根據系統現(xiàn)在•α★或曆史性能(néng)狀态預測性地(dì)診斷部件(jiàn'γ)或系統完成其功能(néng)的(de)狀态（未來(lái)的(de)健康狀态），包括确定部件(jiàn)或者系統的(de)剩餘壽>γ♥命或正常工(gōng)作(zuò)的(de)時(shí)間(jiān)長(ch₽∑áng)度；健康管理(lǐ)是(shì)根據診斷∑α/預測信息、可(kě)用(yòng)維修資源和(hé✔​)使用(yòng)要(yào)求對(du‍"ì)維修活動做(zuò)出适當決策的(de)能(n✔δφ±éng)力。

PHM的(de)內(nèi)涵

PHM系統一(yī)般應具備故障檢測、故障隔離(lí)、故障診斷、故障預測、健÷©康管理(lǐ)和(hé)壽命追蹤等功能(néng)。對(duì)于複雜(€₩$£zá)裝備和(hé)系統，PHM應能(néng)實現(xiàn)不(bù)同層次、不(bù)同級别的(de)÷♥綜合診斷、預測和(hé)健康管理(lǐ)。PHM的(de)主要(yào)功能(néng)列舉如(rú)下↕₽  (xià)圖：

PHM技(jì)術(shù)采用(yòng)先進的(de)傳感器(qì)技(jì™→)術(shù)獲取和(hé)采集與系統屬性有(yǒu)關的(de)特征參數€✘β≠(shù)，然後将這(zhè)些(xiē)特征參$♥數(shù)和(hé)有(yǒu)用(yòng)的(de)信息關聯，借助智能π☆λ(néng)算(suàn)法和(hé)模型進行(xíng)檢測Ω‍Ωπ、分(fēn)析、預測，并管理(lǐ)系統或®γ設備的(de)工(gōng)作(zuò)狀态。

PHM 代表了(le)一(yī)種方法的(de)轉變，一(→<®​yī)種維護策略和(hé)概念上(shàng)的(de)轉變，實現‌₩<(xiàn)了(le)從(cóng)傳統基于傳感器γש×(qì)的(de)診斷向基于智能(néng)系統的(de)預測的(de)轉←$變，從(cóng)而為(wèi)在準确的(de)時(sh​♦☆í)間(jiān)，對(duì)準确的(de)部位βπ §，進行(xíng)準确而主動的(de)維護活動提供♦ ↕了(le)技(jì)術(shù)基礎。PHM 技(jì)術(shù)也(yě)使得(de)事(shì₽≠)後維修或定期維修策略被視(shì)情維修所∏‌™£取代。這(zhè)種轉變能(néng)夠 αφ↔為(wèi)現(xiàn)實裝備保障帶來(lái)如(rú)下(xià)£< 提升：

PHM的(de)發展現(xiàn)狀

目前，PHM在國(guó)內(nèi)外(wài)得(de)到(dào)了(le)廣泛≤γ ₽應用(yòng)。美(měi)國(guó)、英國(guó)、↓≠加拿(ná)大(dà)、荷蘭、新加坡、南(nán)非和(hé)以色列等國(g÷£₽↑uó)已将PHM技(jì)術(shù)應用(yòng)到(dào)直升機(jī)上♦±(shàng)，出現(xiàn)了(le)稱作(zuò)“§★€☆健康與使用(yòng)監控系統”（HUMS）的(de)集成應用(yòng)平台。其中美(mě♦♥&i)國(guó)國(guó)防部新一(yī)代HUMS-JAHUMS具有(yǒu)全面的(de)PHM能(néng)力和(hé)開(kāi)放(fàng)、靈活的(d "e)系統結構。

美(měi)國(guó)各軍種研究開(kāi)發的(de)與HUMS和(hé)PHM類似的(de)技(jì)術(shù)還(hái)有(yǒu)海(✔±®hǎi)軍的(de)綜合狀态評估系統（ICAS）、陸軍的(de)診斷改進計(jì)≥α←劃（ADIP），B-2轟炸機(jī)、“全球鷹”無人(rén)機(jī)和(h ‍é)NASA第2代可(kě)重複使用(yòng)運載器(qì)的(de)飛(fēi)行(‍>✘λxíng)器(qì)綜合健康管理(lǐ)（IVHM）系統等。覆蓋了(le)部件(jiàn)、<€分(fēn)系統及整個(gè)飛(fēi)機(jī)≤π系統，主要(yào)功能(néng)組件(jiàn)包括飛(λ∞"fēi)機(jī)級PHM、結構PHM、任務系統PHM、推進系統PHM、機(jī)電(diàn)系統PHM及地(dì)面PHM等。此外(wài)，國(guó)外(wài)預測及健康管理(lǐ)（PHM）技(jì)術(shù)理(lǐ)論體(tǐ)"≤系不(bù)斷完善和(hé)優化(huà)，設計(jì±↔)、驗證和(hé)評估技(jì)術(shù)不(bùγ​)斷成熟。美(měi)國(guó)F-35等先進戰機(jī)裝備了(le)PHM系統，其設計(jì)、開(kāi)發和(hé)驗證都(πλε♣dōu)基于成熟軟件(jiàn)工(gōng)具，并結合​<∏裝備特點進行(xíng)驗證和(hé)熟化(huà)，已經形成了(le)PHM設計(jì)、開(kāi)發及驗證的(de)流程、方α∞€法和(hé)體(tǐ)系，對(duì)于其他(tā)新×'₹型裝備PHM系統研制(zhì)具有(yǒu)重要(yào)推動作(z←π£uò)用(yòng)。幾種典型的(de)PHM設計(jì)、開(kāi)發及驗證一(yī)體(tǐ)化(huà)軟←↕σ♦件(jiàn)平台為(wèi)國(guó)外(wài)PHM系統研制(zhì)起到(dào)了(le)重要(yào)作(zuò)用​₹≈(yòng)。

除了(le)在軍事(shì)領域的(de)成↑>功應用(yòng)外(wài)， PHM技(jì)術(shù)還(hái)在航空(kōng)航€‍$¥天、民(mín)用(yòng)飛(fēi)機(≈παjī)、汽車(chē)、核電(diàn)站(zhàn)和(hé)大(dà)∑‍φ型水(shuǐ)壩等民(mín)用(yòng)領域獲得(de)廣泛應✔∑₩ 用(yòng)，成為(wèi)名副其實的(de)軍民(mín)兩用(yònσ&♣•g)技(jì)術(shù)。波音(yīn)公司已将♥ε↓PHM技(jì)術(shù)應用(yòng)到(dào)民(mín)用(₹$₹≠yòng)航空(kōng)領域，稱作(zuò)“飛(fēi)機(jī)狀↓♣✔态管理(lǐ)（AHM）系統”，已在多(duō)家(jiā)航空(kōng€↕)公司的(de)B777， B747-400，A320，A330和(hé)A340等飛(fēi)機(jī)上(shàng)得φ♠(de)到(dào)大(dà)量應用(yòng)✘£。此外(wài)，在工(gōng)業(yè)領域的(de∑₹γ)風(fēng)力發電(diàn)機(jī)、空(kōng)壓機(jī)♠&×、電(diàn)梯、工(gōng)程機(jī)械等♦&行(xíng)業(yè)的(de)應用(y←≈òng)也(yě)越來(lái)越廣泛和(hé)深入。

PHM的(de)經濟效益：

PHM的(de)故障預測能(néng)夠提供盡可(kě)能(néng)長(chá®Ωng)的(de)預測——失效周期，其投入産出比大(dà)約為(wèi™≥>σ)10倍。主要(yào)收益體(tǐ)現(xiàn₽σ∞♣)在：

例如(rú)在航空(kōng)領域以F-35戰機(jī)為(wèi)例，使用(yòng)了(le)"♦≥€PHM技(jì)術(shù)的(de)飛(fēi)機(jī)的(€≈≥de)故障不(bù)可(kě)複現(xiàn)率減少(sh✔‌ǎo)82%，維修人(rén)力減少(shǎo)20-40%，後勤規模減小(xiǎo)50%，出動架次率提高(gāo)25%，飛(fēi)機(jī)的(de)使用(yònπ©g)與保障費(fèi)用(yòng)比過去(qù)的(de)機(jī)種減少"≈Ω>(shǎo)了(le)50%以上(shàng)，而使用(yòng)壽命達8000飛(fēi)行(xíng)小(xiǎo)時(shí)。統計(j₩"↕ì)數(shù)據充分(fēn)證明(míng)了(le)₩↑PHM在降低(dī)維修保障成本，提高(gāo)裝備安全性、可(k≥§£ě)用(yòng)度與完好(hǎo)性，确保任務成功性，提升作(z£σuò)戰效能(néng)方面的(de)重要(yào)作(zuò)用(yòn£≥↓∞g)。

從(cóng)社會(huì)效益來(lái)看(k↕±àn)，PHM技(jì)術(shù)的(de)發展，有(yǒu)助于其在不(bù)同領 ÷☆域的(de)拓展研究，幫助其他(tā)領域實現(xiàn)基于狀态↔Ω的(de)預測性維護和(hé)健康管理(lǐ)，從(cóng)而更大($∞₩dà)程度上(shàng)幫助節約成本，增加經濟收益，同™¶β₹時(shí)，能(néng)夠很(hěnδ ')大(dà)程度上(shàng)節約資源保護環境。