PHM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)新型裝備保障模式的影響

金 星

中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028

0 引言

PHM（Prognostics and Health Management）技術(shù)是裝備狀態(tài)預(yù)測(cè)與健康狀態(tài)管理技術(shù)，它能夠在使用裝備時(shí)自動(dòng)完成故障檢測(cè)、預(yù)測(cè)、隔離和監(jiān)控，并及時(shí)進(jìn)行故障影響評(píng)價(jià)、故障報(bào)告和飛機(jī)狀態(tài)管理。它采用先進(jìn)的傳感器采集飛機(jī)狀態(tài)信息，并借助各種算法和智能模型來診斷、預(yù)測(cè)、監(jiān)控和管理飛機(jī)的工作狀態(tài)。PHM 技術(shù)的設(shè)計(jì)主旨不是直接消除故障，而是感知并預(yù)測(cè)故障發(fā)生的時(shí)限，從而實(shí)現(xiàn)裝備保障從狀態(tài)監(jiān)控向狀態(tài)管理的轉(zhuǎn)變。

1 PHM的發(fā)展應(yīng)用狀況

1.1 國(guó)外對(duì)PHM技術(shù)的應(yīng)用

目前，國(guó)外的PHM 技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從方案設(shè)計(jì)擴(kuò)展到工程驗(yàn)證階段的轉(zhuǎn)變，其應(yīng)用遍及航空航天、工業(yè)制造、水力、核電等大型復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域。

2000 年7 月，PHM技術(shù)被列入美國(guó)國(guó)防部的《軍用關(guān)鍵技術(shù)》報(bào)告中， 從美國(guó)SH-60 直升機(jī)使用的HUMS系統(tǒng)到波音公司的AHM飛機(jī)狀態(tài)管理系統(tǒng)，從美國(guó)海軍的ICAS綜合狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)、陸軍的ED/EP嵌入式診斷和預(yù)測(cè)系統(tǒng)到海、陸、空通用的聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)F-35的機(jī)載診斷系統(tǒng)，PHM技術(shù)得到廣泛地應(yīng)用。特別是在武器裝備使用和保障費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出采購(gòu)成本而國(guó)防預(yù)算又日漸縮減的背景使得PHM技術(shù)成為支持裝備實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)保障的關(guān)鍵技術(shù)之一。

1.2 國(guó)內(nèi)對(duì)PHM技術(shù)的研究

隨著我國(guó)國(guó)防科技領(lǐng)域?qū)HM技術(shù)的強(qiáng)烈需求，研究PHM技術(shù)已成為我國(guó)新一代武器裝備的基礎(chǔ)技術(shù)儲(chǔ)備。目前國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)正在開展PHM技術(shù)相關(guān)理論和基礎(chǔ)技術(shù)研究，并制定了關(guān)于PHM技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和研制規(guī)范。

目前，PHM技術(shù)的應(yīng)用集中在民航領(lǐng)域，主要用于監(jiān)控飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的性能狀態(tài)；軍方也在對(duì)PHM技術(shù)進(jìn)行了理論研究，構(gòu)建PHM系統(tǒng)邏輯體系結(jié)構(gòu)，論證引入PHM技術(shù)后對(duì)保障模式等方面的影響。

2 PHM技術(shù)對(duì)保障模式影響的分析

隨著采用PHM技術(shù)的裝備逐步引入，必然會(huì)對(duì)現(xiàn)行的保障模式產(chǎn)生較大的影響。

2.1 對(duì)專業(yè)劃分的影響

在現(xiàn)行的保障模式中，保障機(jī)組專業(yè)分工細(xì)，各專業(yè)間技術(shù)跨度大，不僅使得各專業(yè)人員難以互換，還會(huì)因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)專業(yè)人員而影響保障工作，而PHM技術(shù)可以監(jiān)控整機(jī)的技術(shù)狀態(tài)，因此它引入后對(duì)機(jī)組的專業(yè)劃分會(huì)造成一定影響。

2.2 對(duì)工作重點(diǎn)的影響

目前外場(chǎng)保障工作重點(diǎn)是對(duì)飛機(jī)的各系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測(cè)和故障定位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)工作大約占全部保障工作的70%以上，各級(jí)部門和領(lǐng)導(dǎo)的首要職責(zé)即確認(rèn)裝備狀態(tài)是否完好。在引入PHM技術(shù)后，全機(jī)自檢和故障定位將由PHM完成，從而使分析診斷工作量大幅縮減，維修人員擁有大量時(shí)間和精力對(duì)故障的原因進(jìn)行總結(jié)，有助于提高維修水平。與此同時(shí)，保障部門職責(zé)分工將隨之發(fā)生影響。

2.3 對(duì)保障決策的影響

現(xiàn)行的外場(chǎng)保障時(shí)機(jī)由定時(shí)維修和視情維修組成，制定維修決策和內(nèi)容的主要依據(jù)是主觀人為經(jīng)驗(yàn)。隨著PHM技術(shù)的應(yīng)用，維修決策和內(nèi)容將以PHM技術(shù)對(duì)重要部件的狀態(tài)監(jiān)控結(jié)果為依據(jù)，因此對(duì)裝備維修時(shí)機(jī)和內(nèi)容的決策將產(chǎn)生影響。

2.4 對(duì)培訓(xùn)重點(diǎn)的影響

目前地勤人員培訓(xùn)重點(diǎn)以故障定位為主。由于PHM技術(shù)可以自動(dòng)進(jìn)行故障檢測(cè)和定位，對(duì)培訓(xùn)重點(diǎn)將產(chǎn)生一定影響。

3 PHM技術(shù)應(yīng)用后保障模式的調(diào)整

保障模式即裝備保障的組織和管理方式，具體內(nèi)容包括：保障工作的專業(yè)劃分與人員組織、保障審批權(quán)限與工作流程、保障時(shí)機(jī)決策與保障內(nèi)容管理、保障人員培訓(xùn)考核體系等。隨著PHM技術(shù)的推廣和應(yīng)用，現(xiàn)行的保障模式需要進(jìn)行調(diào)整。

3.1 組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整

在PHM技術(shù)的支持下，地勤人員可以便捷地獲取飛機(jī)的故障信息，外場(chǎng)保障的主要工作的重點(diǎn)不再是故障定位而是故障件的更換，地勤人員可以分為放飛保障和排故保障二部分，放飛保障組借助PHM的功能完成全機(jī)檢測(cè)；排故保障組借助PHM的功能快速確定故障位置，這樣既可以降低對(duì)地勤人員專業(yè)技術(shù)的要求，又可以弱化各專業(yè)間的技術(shù)跨度，還能夠減少保障機(jī)組的人數(shù)。

3.2 工作流程的調(diào)整

在PHM技術(shù)的支持下，地勤人員能夠在飛機(jī)落地前獲取故障信息，并在飛機(jī)落地前完成排除故障的各種準(zhǔn)備工作，在飛機(jī)落地后確認(rèn)并排除故障，恢復(fù)飛機(jī)的完好。地勤保障不需要再按照飛行后檢查、發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)故障位置、完成排故準(zhǔn)備、排除故障等流程，從而縮短了地面保障的工作時(shí)間，為提高飛機(jī)的出動(dòng)強(qiáng)度奠定了基礎(chǔ)。

3.3 保障時(shí)機(jī)與內(nèi)容的調(diào)整

在PHM技術(shù)的支持下，地勤人員可以準(zhǔn)確獲知故障所處位置并預(yù)測(cè)故障件的剩余使用時(shí)間。在飛機(jī)落地后，地勤人員的主要工作是確認(rèn)是否對(duì)故障部件進(jìn)行更換，因此保障機(jī)組需要請(qǐng)示的保障授權(quán)由故障定位是否正確轉(zhuǎn)變?yōu)楣收霞欠窀鼡Q，保障主管的審批內(nèi)容也由確認(rèn)故障位置轉(zhuǎn)變?yōu)榇_認(rèn)更換故障件的時(shí)機(jī)。

3.4 訓(xùn)練體系的調(diào)整

在PHM技術(shù)的支持下，地勤人員可以準(zhǔn)確地獲知發(fā)生故障的具體部件并預(yù)測(cè)剩余的工作時(shí)間，地勤訓(xùn)練的重點(diǎn)也因此由傳統(tǒng)的故障定位向綜合考慮飛機(jī)完好性與保障經(jīng)濟(jì)性轉(zhuǎn)移，地勤人員不僅要保證飛機(jī)的完好，還要在確保飛機(jī)完好的前提下盡量降低飛機(jī)的保障成本，提高飛機(jī)保障的經(jīng)濟(jì)性，充分發(fā)揮裝備的使用效能。

4 結(jié)論

PHM技術(shù)是一項(xiàng)嶄新的綜合檢測(cè)技術(shù)，由于它具備的故障快速檢測(cè)和精確定位能力，不僅能夠節(jié)省外場(chǎng)的保障工時(shí)，還可以提高保障的科學(xué)化水平。在航空裝備領(lǐng)域引入PHM技術(shù)后，需要對(duì)外場(chǎng)保障模式進(jìn)行適度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)保障模式與裝備的實(shí)際需求緊密耦合，最大限度地發(fā)揮裝備的效能。

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