歷史淵源
PHM早期套用主要集中於航空發動機領域,例如GE的F404發動機、PW的F117發動機等等。讓它聲名顯赫的時機,是在F35聯合戰鬥機項目的智慧型後勤信息系統ALIS,該系統囊括了飛機系統狀態監控、健康評估、故障預測、維修計畫、後勤保障等若干功能。在F35之前的PHM,只是測試、監控,或者是健康管理,都不是真正意義的PHM。F35戰機是第一個真正有故障預測概念的,才能稱得上PHM。
PHM最早可以源自70年代, 早在1982年F-18大黃蜂機隊F404發動機檢測系統,用於大黃蜂戰機的發動機的監測。那時候,似乎沒有故障預測功能,也沒有著重於大數據分析,或是沒有凸顯出大數據分析能力。這其實不屬於真正的飛機PHM。當時只有剩餘壽命評估、操作極限監控、感測器失效檢測、熄火檢測、著陸推力評估、飛行員啟動記錄等,缺失了故障預測功能。
早期資料上的PHM都很少涉及故障預測,儘管F22已經有了類似的設備與系統,但是F22的PHM應該還屬於狀態監測範圍。F22在飛行時傳輸部分數據,落地後採集全部數據。可以通過維修輔助計算機插入接口,傳送激勵信號採集重點部件測試數據,在當時已經很先進了。但是現在看來,似乎還處於基於狀態監測的健康管理水平,不能稱之為預測健康管理(PHM)。
發展現狀難點
而F35項目的PHM在F22之上又得到了長足的發展,已經基本上達到了預期的設計目標,整機監測與故障預測。預期設計目標是飛行過程中就採集數據,實時傳輸部分數據,落地後採集全部數據,並且可以通過維修維修輔助計算機傳送激勵信號,採集重點部件數據。該系統具有實時分析與故障預測功能。
PHM的特點是,必須有海量數據分析和健康判斷。數據是基礎,而有了數據如何分析也是一個大問題。國內的航空公司,幾十年海量的數據,都無法自己開發PHM系統。這個難點就是模型:健康模型怎么評價,而預測模型更難。這就是工業技術體系,如何將專家經驗和實踐經驗相結合,這正是工業化的核心。
國內現在狀態監測水平都不很高,Health Management基本不掌握工程實用的模型,成功套用案例較少,而PHM就乾脆只剩下概念了。有了數據還必須進行分析;而有了建模能力,還得有工程實現能力,把PHM系統設計和開發出來。而且可靠性水平要求也很高,必須高於其他分系統,否則容易虛警。空客與波音都有成熟的PHM理念、方法與實際手段,但是,都是秘不可宣,只能從一些公開資料上得到片面的信息 。
隨著F35戰鬥機交付日期迫近,而其革命性的設計要點之一自動後勤信息系統,也就是自檢和自動診斷系統,仍然存在這諸多的不確定性,PHM的難度可想而知。
要實現PHM,除了物理基礎條件保障外,既需要大數據分析技術,又需要非常密集的行業知識、經驗和模型做為支撐。PHM跟航空有很深的淵源,在航空領域有著較為成熟的概念模型和深入的討論。與此同時,在石化、能源、製藥、離散製造等設備運營上,同樣有著廣泛的套用前景,值得關注 。