PHM体系中的航空器维修决策理论研究.docx

PHM体系中的航空器维修决策理论研究*StudyonAircraftMaintenanceDecisionTheoryinPHMSystem南京航空航天大学刘鹏鹏左洪福孙见忠PHM体系要求航空器维修决策策略从由事后维修或定时维修转变为视情维修。实际应用中，维修决策系统需要依赖于众多相关的故障信息，需要PHM体系完成对机载信息的监控、存储、传送以及故障的预测与诊断。PHM体系不是为了直接消除故障，而是为了了解和预计故障何时将发生，或在出现未料到的故障时，维修决策系统将快速确定触发维修工作。刘鹏鹏博士研究生，主要研究方向为航空发动机状态监测与故障诊断、故障预测、系统测试性、维修决策与优化等，参与多项国家自然基金以及3项大型客机类横向、纵向课题研究，主持省级科技创新基金1项，发表论文20余篇，其中9篇被EI收录。的非计划维修工作量高达整个维修量的40%。非计划维修会产生大量的维修成本，并会降低航空器的安全性。这是因为非计划维修工作具有突发性特点，无法事先安排好维修工作计划，而且经常要求在短时间内完成，不仅工作强度大，而且航材订购费用高，甚至引起飞机缺件停场，增加维修成本[1]。在航空器运行过程中必须降低非计划维修的数量，正是在这一背景下，国内外开展了对航空器开展预测与健康管理(PrognosisHealthManagement,PHM)的研究，研究范畴包括信息测试、状态监测、诊断、预测和维修决策等方面，其主要的研究目的就是根据获取的航空器故障信息来降低维修任务中的非计划维修比重，尽力将非计划维修转变为计划维修。在航空器维护维修方面，目前主要采用以定期维护和事后维修为主的方式，采用多、勤、细来预防系统故障。随着状态监测技术的发展出现了视情维修理论，能够根据航空器的故障信息，临时安排相应的维修任务，解决了部分非计划维修问题，但是各视情维修决策系统没有对维修大纲的制定产生反馈，在实际开展维修活动工作中，往往无章可循，具有很大的维修工作随意性，缺乏必要的航空器在运行过程中会产生很多非计划维修任务，据统计，航空器*国家自然科学基金与中国民航联合资助基金重点项目、江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目（CXLX12_0164）资助。46航空制造技术·2012年第20期先进传感器网络CMC故障信息、报警信号监测参数实时状态参数实时状态监测特征提取、故障预测历史监测信息信息融合、趋势分析、阈值估计剩余寿命预测机组、地面检查报告故障诊断维修大纲维修决策维修案例管理MEL/CDL等维修支持资料维修计划可靠性管理图1PHM体系结构基本组成航空维修AviationMaintenance规定，具有很大的决策风险。根据PHM体系及其组成，需重点研究维修决策方面的问题，在视情维修策略的基础上提出了维修决策系统与维修大纲调整的相关联的策略，使得视情维修的开展方法、维修工作计划的安排及调整都在维修大纲的规定和控制下。结合智能诊断、预测分析，综合历史维护经验，则能及时有效地掌握飞机的健康状况，及时发现和报告飞机潜在故障趋势及已经发生的故障，安排维修计划。尽力使得非计划维修能够被提前制订维修方案，减少非例行工作量所占比例，从而提高维修的效率，减少飞机运行和维护的费用，同时提高飞机的利用率和飞行安全性，实现对飞机全系统进行健康管理[2-4]。本文从PHM体系结构组成划分、维修决策在PHM体系中的功能等角度出发，开展维修决策理论在PHM体系中的应用框架，PHM体系对维修决策的功能需求研究、PHM体系中维修决策理论的研究核心、若干维修决策理论等研究。感器、信息处理技术、各种有效的智能模型基础上的具有故障检测、诊断、预测、决策功能的综合管理系统，其目标就是保证航空器能够完成持续适航的要求[5-6]。PHM体系对于收集航空器状态信息提出了新的要求，为了满足这些要求，必须开发出能够提供与系统属性相关信息的先进的传感器；从先进传感器采集的信息中可以获取可供PHM体系中集成的各种算法和智能模型使用的信号特征以及关联信息；PHM体系中采用推理机制来实现系统诊断设计，具有很强的故障检测和隔离的能力，根据选择的系统或零部件关键参数的实测数据来预测剩余寿命；这些分析结果可以用来判断整机、系统和零部件的状态是否安全，管理飞机技术状态（更新飞机的状态纪录），根据现有的维修计划，进行调整或重新编制维修工作项目。PHM体系结构基本组成如图1所示。PHM体系结构是从零部件级到整个系统级、整机综合考虑，主要功能包括：（1）状态监测；（2）故障诊断；（3）故障预测（4）剩余寿命预测；（5）关键零部件状态持续跟踪（；6）系统级性能衰退趋势跟踪（；7）维修决策与资源整合管理[6]。PHM体系中维修决策PHM体系所具有的强大功能需要落实在维修决策上，最终体现在所制定的维修工作是否合理中。航空