隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,，武器裝備的集成度、復(fù)雜度及智能化程度急劇增加,，傳統(tǒng)的故障診斷,、維修保障技術(shù)逐漸難以適應(yīng)新的要求。為了滿足信息化戰(zhàn)爭對武器裝備作戰(zhàn)快捷,、可靠,、精準(zhǔn)的要求，在上世紀(jì)末PHM（Prognostics and Health Management）技術(shù)應(yīng)運而生,，并迅速得到了以美國為代表的西方各軍事強(qiáng)國的高度重視,，當(dāng)前該技術(shù)已被視為提高系統(tǒng)“六性”和降低全壽命周期費用的關(guān)鍵技術(shù)。

PHM是指利用傳感器采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息,，借助于信息技術(shù),、人工智能推理算法來監(jiān)控、管理與評估系統(tǒng)自身的健康狀態(tài),，在系統(tǒng)發(fā)生故障之前對其故障進(jìn)行預(yù)測,，并結(jié)合現(xiàn)有的資源信息提供一系列的維護(hù)保障建議或決策，它是一種集故障檢測,、隔離,、健康預(yù)測與評估及維護(hù)決策于一身的綜合技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的故障后維修或定期檢修這類基于當(dāng)前健康狀態(tài)的故障檢測與診斷,，PHM是對未來健康狀態(tài)的預(yù)測,，變被動式的維修活動為先導(dǎo)性的維護(hù)保障活動，大大提高了裝備的戰(zhàn)備完好性,。當(dāng)前PHM技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代武器裝備實現(xiàn)自主式后勤,、降低全壽命周期費用的關(guān)鍵技術(shù),。

PHM系統(tǒng)常見功能如上圖所示，系統(tǒng)設(shè)計過程中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)一般有下面幾個方面：

1,、傳感器數(shù)據(jù)采集

傳感器作為最底層的數(shù)據(jù)獲取元素,，感受被測對象的相應(yīng)參數(shù)（振動、溫度,、光強(qiáng),、電壓等）變化，并將測到的物理量按照一定轉(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)換為便于后續(xù)傳輸與處理的電信號,，其直接關(guān)系到故障診斷,、故障預(yù)測的有效性，而傳感器種類的選取,、傳感器的優(yōu)化布局等關(guān)鍵技術(shù)也越來越受到關(guān)注,。

2、數(shù)據(jù)處理及特征提取

通常PHM系統(tǒng)不會將傳感器采集到的數(shù)據(jù)直接用于故障的診斷和預(yù)測,，而是經(jīng)過一系列的預(yù)處理,、特征提取、同類或異類數(shù)據(jù)的信息融合等處理之后加以判斷,。隨著人工智能,、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的不斷興起，運用這些技術(shù)的數(shù)據(jù)處理,、特征提取技術(shù)也成為當(dāng)前研究的一大熱點,。

3、健康評估與故障預(yù)測

健康評估與故障預(yù)測就是基于數(shù)據(jù)處理,、特征提取的結(jié)果運用失效模型,、智能的推理算法評估系統(tǒng)的運行狀態(tài)，預(yù)測系統(tǒng)發(fā)生故障的部位,、時間及使用壽命,，并給出合理的維修保障建議,。失效模型的建立一般有兩種方式：一種是基于失效物理的方法,，從材料的組成、變化及系統(tǒng)各部分之間的相互影響進(jìn)行分析,，需要非常完善的相關(guān)基礎(chǔ)理論,，這在當(dāng)前是很難實現(xiàn)的，所以一般采用這種方式建立的失效模型精度不高,，導(dǎo)致健康評估與故障預(yù)測的準(zhǔn)確度不高,；另一種方式是基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的建模，在當(dāng)前大數(shù)據(jù)熱潮背景下得到了一定的發(fā)展,，具有比較大的潛在研究價值,。智能推理是運用各種先進(jìn)的分析,、預(yù)測算法及失效模型，評估系統(tǒng)狀態(tài),，預(yù)測系統(tǒng)健康狀況的變化趨勢,。

4、信息資源管理與決策

PHM系統(tǒng)運用系統(tǒng)健康狀況趨勢信息,、歷史狀態(tài)信息,、任務(wù)信息等，結(jié)合當(dāng)前的維修,、維護(hù),、保養(yǎng)資源及成本，決策得到系統(tǒng)的維修保障方案,，便傳統(tǒng)被動的事后維修或周期性檢修為主動的針對性維護(hù),，可以輔助后勤保障系統(tǒng)的設(shè)計，改善效率的同時降低了成本,。

5,、PHM驗證技術(shù)

PHM驗證是確認(rèn)設(shè)計結(jié)果是否達(dá)到設(shè)計要求，從而對完善設(shè)計提出反饋,，是設(shè)計開發(fā)成熟化,、部署應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目前,，以美國為代表的各軍事強(qiáng)國的PHM技術(shù)覆蓋了航天器,、戰(zhàn)機(jī)、艦船等各類先進(jìn)武器裝備,，如下表所示,。

其中，PHM技術(shù)在F-35戰(zhàn)斗機(jī)上的應(yīng)用最為典型,，下圖是F-35戰(zhàn)斗機(jī)PHM系統(tǒng)工作流程：首先機(jī)載PHM系統(tǒng)在組件,、分系統(tǒng)、系統(tǒng)三個層次對采集的信息進(jìn)行處理,，并傳輸?shù)降孛鍼HM系統(tǒng)進(jìn)行維修分析,，決定是否需要以及何時需要維修，最終經(jīng)過任務(wù)的規(guī)劃與資源管理后執(zhí)行維修工作,。根據(jù)美軍的統(tǒng)計數(shù)據(jù),，F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機(jī)采用PHM技術(shù)后故障不可復(fù)現(xiàn)率降低82%，維修人力減少20%~40%,，后勤規(guī)模減少50%,，出動架次率提高25%，飛機(jī)的使用與保障費用比過去機(jī)種減少50%,，使用壽命達(dá)8000飛行小時,。

國內(nèi)關(guān)于PHM技術(shù)的研究起步較晚,，但也開展了大量的工作，并取得了一些成果,。我國高鐵PHM系統(tǒng)正待落地,，并將率先應(yīng)用在軸箱軸承部件的預(yù)測性維護(hù)場景中，隨著研究的不斷深入,，最終目標(biāo)當(dāng)然是全系統(tǒng)的PHM,。至2020年我國高鐵運營總里程將達(dá)到3萬公里，占全世界的2/3,，這意味著巨大的維修保障工作量和成本,，所以采用PHM技術(shù)來提高運輸任務(wù)安全性、降低維護(hù)成本是非常必要的,。另外,，航天測控技術(shù)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PHM系統(tǒng)正式搭載我國首型大型客機(jī)C919，為大型客機(jī)確保安全性,、提高經(jīng)濟(jì)性提供了重要保障,。

PHM技術(shù)在導(dǎo)彈武器方面的應(yīng)用與戰(zhàn)斗機(jī)、民航客機(jī)或者高鐵等載體上的應(yīng)用是有很大不同的,，導(dǎo)彈屬于“長期貯存,，一次使用”的裝備，其壽命周期大部分處于貯存狀態(tài),，而且多為偶然故障,，故障規(guī)律很難掌握，而且導(dǎo)彈的機(jī)內(nèi)測試（BIT）技術(shù)尚不完善,，又無法進(jìn)行密集的數(shù)據(jù)采集,，導(dǎo)致當(dāng)前導(dǎo)彈的PHM技術(shù)缺乏充足的數(shù)據(jù)來進(jìn)行建模和健康狀態(tài)的評價與預(yù)測。

導(dǎo)彈裝備的維修保障要用數(shù)據(jù)說話,，必須長期深入到導(dǎo)彈的物理層面,，結(jié)合失效物理模型來研究PHM技術(shù)，才能有效的解決當(dāng)前周期性維護(hù)或抽檢成本高,、效率低的缺點,，提高導(dǎo)彈的戰(zhàn)備完好率。PHM技術(shù)在導(dǎo)彈裝備上的應(yīng)用,，任重而道遠(yuǎn),！