PHM技术代表了一种理念的转变，是装备管理从事后处置、被动维护，到定期检查、主动防护，再到事先预测、综合管理不断深入的结果，旨在实现从基于传感器的诊断向基于智能系统的预测转变，从忽略对象性能退化的控制调节向考虑性能退化的控制调节转变，从静态任务规划向动态任务规划转变，从定期维修到视情维修转变，从被动保障到主动保障转变。
PHM技术的内涵
从概念内涵上讲，PHM技术（prognostics and health management，故障预测与健康管理）从外部测试、机内测试、状态监测和故障诊断发展而来，涉及故障预测和健康管理两大方面的内容。故障预测即PHM中的P（prognostics）部分，主要是指根据系统历史和当前的监测数据诊断、预测其当前和将来的健康状态、性能衰退和故障的发生；健康管理即PHM中的HM（health management），主要是指根据诊断、评估、预测的结果，结合可用的维修资源和设备使用要求等知识，对任务、维修与保障等活动做出适当规划、决策、计划与协调的能力。
图1 PHM技术主要功能
PHM技术代表了一种理念的转变，是装备管理从事后处置、被动维护，到定期检查、主动防护，再到事先预测、综合管理不断深入的结果，旨在实现从基于传感器的诊断向基于智能系统的预测转变，从忽略对象性能退化的控制调节向考虑性能退化的控制调节转变，从静态任务规划向动态任务规划转变，从定期维修到视情维修转变，从被动保障到主动保障转变。故障预测是实现控制参数、任务规划和视情维修的前提，是提高装备六性和降低全寿命周期费用的核心。近年来，PHM技术受到了学术界和工业界的高度重视，在机械、电子、航空、航天、船舶、汽车、石化、冶金和电力等多个行业领域得到了广泛的应用。
PHM技术并不是适用于所有的对象，是否采取PHM技术对设备进行管理需要同时考虑故障的频率和故障影响的大小，如图2所示。
图2 维护方式的选择
国外PHM技术发展
随着系统和设备复杂性的增加以及信息技术的发展，国外的PHM技术发展先后经历了外部测试、机内测试（built-in test，BIT）、智能BIT、综合诊断、PHM共5个阶段。与此同时，维修决策技术的发展也经历了事后维修、周期性预防维护、状态维护等阶段。
表1 国外已经公开的PHM相关验证系统
国内PHM技术发展
我国在PHM系统设计与验证基础理论与方法研究方面起步较晚，研究基础薄弱。近年来，国内相关院所主要在航空航天装备领域开展了一系列的PHM系统设计基础研究工作，并结合型号技术攻关，边研究边验证、迭代完善、双线并行，取得了一定的成果。目前，已初步构建了一套典型机电、电子、结构类产品的健康表征、健康度量与演化规律挖掘的方法体系，形成了相关的诊断与预测模型设计方法。此外，还开展了一定的PHM系统验证与评价、试验验证系统设计等技术方法研究，并形成了相关演示系统与辅助工具。
PHM技术在国内的研究起步较晚。作为PHM中的最为核心的技术之一——预测性维护，我国也与国外有着较大的差距。全球物联网知名研究机构IoT Analytics曾在2016年对全球110家从事预测性维护的技术性公司进行了调研和排名，具体排名情况如图4所示。
图4 涉及预测性维护技术的公司排行榜
国内外的PHM技术相关研究发展蓬勃，已形成不少的标准，近十年来与PHM相关的标准如表2所示。
表2 PHM相关标准
具体到开发PHM系统设计，其流程共分为以下7步。
第1步：需求定义。需求定义其实就是判断是否需要做PHM。在设计PHM系统时首先要厘清问题的现状，做好问题的定义和问题的拆解。
第2步：监控层次定义。确定监控层次主要是确定监控的对象，是产线、机器还是组件、部件。要选择哪些关键的组件、部件进行建模，以及需要关心哪些特定的故障模式等。
第3步：模型选择。根据监测的数量以及数据的质量，进行模型选择。模型主要包括数据驱动的模型、机理式模型以及混合模型。
第4步：关键参数选择。选择关键参数与第1步和第2步密切相关，这一步主要是定义到底需要采集哪些数据。
第5步：部署策略和实验设计。在此步骤开始采集一些能够进行可行性分析的数据，这些数据要能够尽量反映完整的工况，并且能够尽量覆盖不同的失效模式，要尽量能够支撑不同建模需求。
第6步：技术和经济性可行性研究。验证整个系统从硬件到软件再到算法是否能够有机几何，算法能否闭环用户需求并实际传递给用户一些可执行的信息，同时对投资回报率等经济性的角度进行分析，判断上述方式能否在成本可控范围内最小程度定制化地推广。
第7步：技术开发与上线应用。在确定技术和经济可行性之后，进行技术上线，并平行展开规模化的应用。
文章来源： 智造苑
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