PHM介紹復(fù)習(xí)過(guò)程

1、PHM介紹故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)武器裝備基于狀態(tài)的維修（CBM、自主式保障、感知與響應(yīng)后勤等新思想、新方案的關(guān)鍵技術(shù)，受到美英等軍事強(qiáng)國(guó)的高度重視和推廣應(yīng)用。PHM8統(tǒng)正在成為新一代的飛機(jī)、艦船和車輛等系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用中的一個(gè)重要組成部分。它包括兩層含義，一是故障預(yù)測(cè)，即預(yù)先診斷部件或系統(tǒng)完成其功能的狀態(tài)，確定部件正常工作的時(shí)間長(zhǎng)度；二是健康管理，即根據(jù)診斷/預(yù)測(cè)信息、可用資源和使用需求對(duì)維修活動(dòng)做出適當(dāng)決策的能力。實(shí)際上，PHMJ術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，比如核電站設(shè)備、制動(dòng)裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置等。而將PHMK術(shù)應(yīng)用于電子產(chǎn)品則是近年來(lái)國(guó)外科技研發(fā)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。

2、目前國(guó)外對(duì)電子產(chǎn)品PH皿術(shù)的研發(fā)主要集中于軍用電子產(chǎn)品，重點(diǎn)包括兩部分內(nèi)容：一是產(chǎn)品壽命周期原位監(jiān)測(cè)中的傳感系統(tǒng)與傳感技術(shù)，二是殘余壽命預(yù)測(cè)的故障診斷模型與算法。前者集中于開(kāi)發(fā)無(wú)線微型傳感器，以取代尺寸較大且需要有線傳輸數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)傳感器。后者致力于探索各種不同類型的診斷模型與算法，為軍用電子產(chǎn)品故障預(yù)測(cè)能力提供理論基礎(chǔ)。國(guó)外參與PHMf目關(guān)技術(shù)研發(fā)的單位非常廣泛， 如美國(guó)國(guó)防部和三軍的有關(guān)機(jī)構(gòu)；NASA波音、洛克希德馬丁、格魯門(mén)、ARINC霍尼韋爾、羅克韋爾、雷神、通用電氣、普惠、BAES統(tǒng)公司、史密斯航宇公司、古德里奇公司和泰瑞達(dá)公司等跨國(guó)公司；康涅狄格大學(xué)、田納西大學(xué)、華盛頓大學(xué)、加州工學(xué)

3、院、麻省理工學(xué)院、佐治亞理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、馬里蘭大學(xué)等著名院校；智能自動(dòng)化公司、Impact技術(shù)公司、質(zhì)量技術(shù)系統(tǒng)公司（QSI）、Giordano自動(dòng)化公司等軟件公司；荷蘭PHMR盟（DPC、Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（SNL、美國(guó)國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)（ND網(wǎng)系統(tǒng)工程委員會(huì)、美“聯(lián)合大學(xué)綜合診斷研究中心”、美測(cè)試與診斷聯(lián)盟（TDC等協(xié)會(huì)和聯(lián)盟。其中，研發(fā)電子產(chǎn)品PH皿術(shù)的單位首推馬里蘭CALCEfe子產(chǎn)品和系統(tǒng)中心， 其水平處于世界領(lǐng)先地位。目前國(guó)外采用的電子產(chǎn)品故障預(yù)測(cè)方法可以歸納為以下三類。1、通過(guò)監(jiān)測(cè)失效征兆來(lái)預(yù)測(cè)故障2、通過(guò)設(shè)置預(yù)警電路（CanaryDevices）來(lái)預(yù)測(cè)故障3、通過(guò)建立累積損

4、傷模型來(lái)預(yù)測(cè)故障除上述三種方法外，國(guó)外研發(fā)機(jī)構(gòu)也在努力探索使用新方法。比如，史密斯航宇集團(tuán)在飛機(jī)和直升機(jī)子系統(tǒng)中綜合利用奇異值分解、 主成分分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非線性多元分析和異常狀況檢測(cè)；美國(guó)國(guó)家航空航天局在航天飛機(jī)中使用故障檢測(cè)算法（包括高斯混合模型、隱馬爾可夫模型、卡爾曼濾波、虛擬傳感器等）來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品異常狀態(tài)；范德比爾特大學(xué)在航宇產(chǎn)品中使用前饋信號(hào)（泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)）來(lái)預(yù)測(cè)故障。雖然國(guó)外研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)軍用電子產(chǎn)品PH限術(shù)表現(xiàn)出濃厚興趣，而且發(fā)展迅速，但就目前來(lái)看，電子產(chǎn)品PHMK術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，至少在以下方面面臨巨大挑戰(zhàn)。1、殘余使用壽命預(yù)測(cè)中的不確定性2、間歇失效的預(yù)測(cè)3、電子產(chǎn)品壽命周期數(shù)據(jù)的原

5、位監(jiān)測(cè)4、對(duì)PHMfc術(shù)投資回報(bào)率的評(píng)估5、確定系統(tǒng)性能的門(mén)限值6、建立電子產(chǎn)品的基于物理的損傷模型7、PHMJ術(shù)與傳統(tǒng)電子產(chǎn)品的集成在電子產(chǎn)品中實(shí)施PHMK術(shù)的其中一個(gè)挑戰(zhàn)是將該技術(shù)集成到傳統(tǒng)電子產(chǎn)品中。傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品，盡管經(jīng)常表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)力差而且與現(xiàn)代產(chǎn)品的兼容性差，但由于其替代產(chǎn)品沒(méi)有研發(fā)出來(lái)，所以仍在使用。在傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品中，比如老齡飛機(jī)的航電系統(tǒng)，失效模式與失效機(jī)理往往不清楚。另外，缺乏傳統(tǒng)系統(tǒng)的應(yīng)用專家，致使PHMT法中的故障預(yù)測(cè)建模不成熟和不充分。將PH皿術(shù)集成到傳統(tǒng)系統(tǒng)中的另外一個(gè)挑戰(zhàn)是， 難于用兼容方式綜合各種技術(shù)。PHMS統(tǒng)包括傳感器、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)和軟件，大部分是商業(yè)貨架

6、產(chǎn)品（COTSo這些商業(yè)貨架產(chǎn)品常常對(duì)操作環(huán)境、輸入?yún)?shù)和使用條件具有特殊要求。一個(gè)PHM8統(tǒng)在綜合到電子產(chǎn)品中時(shí)，需要首先克服與它自己子系統(tǒng)的集成障礙。美國(guó)國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)（ND網(wǎng)2006年4月13日公布了NDIA電子產(chǎn)品預(yù)測(cè)技術(shù)工作組最終報(bào)告草案。該報(bào)告針對(duì)電子產(chǎn)品PHMK術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀與問(wèn)題確定了四個(gè)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)需求。這四項(xiàng)需求分別是：1）工具-預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具、技術(shù)評(píng)價(jià)工具、實(shí)施的經(jīng)濟(jì)性分析工具以及維修過(guò)程集成工具等。2）電子預(yù)測(cè)技術(shù)-工作環(huán)境傳感器、器件操作體制傳感器、軟件預(yù)測(cè)等。3）模型-失效物理、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、維修過(guò)程評(píng)價(jià)、環(huán)境影響、電子預(yù)測(cè)對(duì)系統(tǒng)級(jí)功能性能的影響等。4）硬件-用于工作環(huán)境和事

7、件的檢測(cè)與記錄的硬件，以解決有用壽命的損失測(cè)量。PC板電子預(yù)測(cè)信號(hào)感應(yīng)、電纜和互聯(lián)故障檢測(cè)用的納米傳感器。最終報(bào)告草案最后給出了電子產(chǎn)品預(yù)測(cè)技術(shù)實(shí)施路線圖計(jì)劃， 即從上述具體開(kāi)發(fā)需求出發(fā)，在四個(gè)基本領(lǐng)域（工具、預(yù)測(cè)技術(shù)、模型和硬件）實(shí)施大量廣泛的科研項(xiàng)目。這些電子預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目時(shí)間范圍從2年到5年不等，研發(fā)內(nèi)容從基本的科學(xué)技術(shù)工作到最終的驗(yàn)證與確認(rèn)。項(xiàng)目每個(gè)階段預(yù)期持續(xù)18-24個(gè)月。準(zhǔn)備進(jìn)行驗(yàn)證與確認(rèn)的技術(shù)取該時(shí)間范圍的下限，而處于科技開(kāi)發(fā)水平的技術(shù)取該時(shí)間范圍的上限。該任務(wù)路線圖分階段實(shí)施，以適應(yīng)項(xiàng)目的互相關(guān)性。伴隨著電子預(yù)測(cè)部署能力的驗(yàn)證與確認(rèn)和螺旋式開(kāi)發(fā)， 該路線圖計(jì)劃準(zhǔn)備用8年左右時(shí)間

8、完成。在軍用電子產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用PH皿術(shù)已成為國(guó)外科技研發(fā)的重要發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外工業(yè)部門(mén)與國(guó)防部門(mén)對(duì)該技術(shù)的研發(fā)主要應(yīng)用于飛機(jī)/直升機(jī)、武器系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。國(guó)外大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)PHMK術(shù)的研發(fā)主要集中于對(duì)電子產(chǎn)品正常性能偏離的檢測(cè)上。目前PH皿術(shù)研發(fā)的最大障礙是對(duì)于殘余壽命周期預(yù)測(cè)的不確定性的評(píng)估，以及對(duì)電子產(chǎn)品間歇失效的檢測(cè)。因此，國(guó)外專家建議研發(fā)機(jī)構(gòu)將資金投入移向這些領(lǐng)域，以便盡快使PHMK術(shù)進(jìn)入實(shí)用階段。作者：中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心航空技術(shù)所于曉偉張寶珍進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)武器裝備基于狀態(tài)的維修（CBM、自主式保障、感知與響應(yīng)后勤等新思想、新方案

9、的關(guān)鍵技術(shù)，受到美英等軍事強(qiáng)國(guó)的高度重視和推廣應(yīng)用。如今，PH睇統(tǒng)正在成為新一代的飛機(jī)、艦船和車輛等系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用中的一個(gè)重要組成部分。它包括兩層含義，一是故障預(yù)測(cè)，即預(yù)先診斷部件或系統(tǒng)完成其功能的狀態(tài)，確定部件正常工作的時(shí)間長(zhǎng)度；二是健康管理，即根據(jù)診斷/預(yù)測(cè)信息、可用資源和使用需求對(duì)維修活動(dòng)做出適當(dāng)決策的能力。實(shí)際上，PH皿術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，比如核電站設(shè)備、制動(dòng)裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置等。而將PHMK術(shù)應(yīng)用于電子產(chǎn)品則是近年來(lái)國(guó)外科技研發(fā)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。 目前國(guó)外對(duì)電子產(chǎn)品PH皿術(shù)的研發(fā)主要集中于軍用電子產(chǎn)品，重點(diǎn)包括兩部分內(nèi)容：一是產(chǎn)品壽命周期原位監(jiān)測(cè)中的傳感系統(tǒng)與傳感技

10、術(shù)，二是殘余壽命預(yù)測(cè)的故障診斷模型與算法。前者集中于開(kāi)發(fā)無(wú)線微型傳感器，以取代尺寸較大且需要有線傳輸數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)傳感器。后者致力于探索各種不同類型的診斷模型與算法， 為軍用電子產(chǎn)品故障預(yù)測(cè)能力提供理論基礎(chǔ)。一、國(guó)外電子產(chǎn)品PHMK術(shù)的主要研發(fā)方法國(guó)外參與PHMf目關(guān)技術(shù)研發(fā)的單位非常廣泛， 如美國(guó)國(guó)防部和三軍的有關(guān)機(jī)構(gòu)；NASA波音、洛克希德馬丁、格魯門(mén)、ARINC霍尼韋爾、羅克韋爾、雷神、通用電氣、普惠、BAES統(tǒng)公司、史密斯航宇公司、古德里奇公司和泰瑞達(dá)公司等跨國(guó)公司；康涅狄格大學(xué)、田納西大學(xué)、華盛頓大學(xué)、加州工學(xué)院、麻省理工學(xué)院、佐治亞理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、馬里蘭大學(xué)等著名院校；智能自動(dòng)化

11、公司、Impact技術(shù)公司、質(zhì)量技術(shù)系統(tǒng)公司（QSI）、Giordano自動(dòng)化公司等軟件公司；荷蘭PHMR盟（DPC、Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（SNL、美國(guó)國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)（ND網(wǎng)系統(tǒng)工程委員會(huì)、美“聯(lián)合大學(xué)綜合診斷研究中心”、美測(cè)試與診斷聯(lián)盟（TDC等協(xié)會(huì)和聯(lián)盟。其中，研發(fā)電子產(chǎn)品PH皿術(shù)的單位首推馬里蘭CALCEfe子產(chǎn)品和系統(tǒng)中心， 其水平處于世界領(lǐng)先地位。目前國(guó)外采用的電子產(chǎn)品故障預(yù)測(cè)方法可以歸納為以下三類。1、通過(guò)監(jiān)測(cè)失效征兆來(lái)預(yù)測(cè)故障對(duì)失效征兆的監(jiān)測(cè)是通過(guò)將傳感器嵌入到電子產(chǎn)品中以搜集和分析與故障密切相關(guān)的參數(shù)（比如性能參數(shù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于電子產(chǎn)品的失效機(jī)理千差萬(wàn)別，所以其失效征兆也多種

12、多樣。而對(duì)于同一種失效模式，也可能有多個(gè)征兆與之對(duì)應(yīng)。比如，利用關(guān)鍵參數(shù)的變化來(lái)預(yù)測(cè)故障， 利用焊接件焊點(diǎn)的電阻變化來(lái)預(yù)測(cè)電子產(chǎn)品的殘余壽命，利用動(dòng)態(tài)功耗來(lái)預(yù)測(cè)電路故障等都屬于這一類方法。目前，該方法已在國(guó)外各機(jī)構(gòu)中得到廣泛采用。例如，美國(guó)海軍的海軍水面作戰(zhàn)中心及海軍空中系統(tǒng)司令部對(duì)從裝備獲取的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，建立工程性能基準(zhǔn)，來(lái)評(píng)價(jià)實(shí)際性能是否超出限制范圍；北卡羅來(lái)納大學(xué)使用數(shù)據(jù)挖掘方法鑒定正常狀態(tài)與異常狀態(tài)的差別，從而預(yù)測(cè)故障。2、通過(guò)設(shè)置預(yù)警電路（CanaryDevices）來(lái)預(yù)測(cè)故障這種方法是通過(guò)在電子產(chǎn)品中設(shè)置預(yù)警電路來(lái)診斷與預(yù)測(cè)故障。 預(yù)警電路比起電子產(chǎn)品正常使用的電路來(lái)具有更

13、高的失效率。它通過(guò)減少預(yù)警電路的線路直徑來(lái)增加其電流密度，而隨著電流密度的增加，預(yù)警電路產(chǎn)生的熱量也比正常使用電路產(chǎn)生的熱量大，繼而導(dǎo)致熱應(yīng)力增加。隨著時(shí)間的推移，應(yīng)力增加到一定程度便使預(yù)警電路先于電子產(chǎn)品發(fā)生失效，從而提供故障的早期預(yù)警。比如，在低周疲勞連接件和腐蝕件中設(shè)置預(yù)警電路評(píng)估失效機(jī)理，利用故障預(yù)測(cè)芯片來(lái)監(jiān)測(cè)晶體管的時(shí)間相關(guān)絕緣擊穿“（TDDB等都屬于這類方法。目前國(guó)外的研發(fā)機(jī)構(gòu)也在不同程度地運(yùn)用這一方法。例如，羅克韋爾公司對(duì)于具有低循環(huán)疲勞特性的焊接件和腐蝕件，利用宿駐到產(chǎn)品中的預(yù)警電路進(jìn)行故障早期診斷；Ridgetop集團(tuán)對(duì)電子產(chǎn)品的主機(jī)電路設(shè)置預(yù)警電路來(lái)提供故障預(yù)測(cè)等。3、通過(guò)

14、建立累積損傷模型來(lái)預(yù)測(cè)故障建立累積損傷模型就是基于物理失效和原位監(jiān)測(cè)對(duì)電子產(chǎn)品實(shí)際的壽命周期載荷進(jìn)行搜集與分析，來(lái)評(píng)估產(chǎn)品的退化趨勢(shì)。壽命周期載荷是指產(chǎn)品壽命期內(nèi)所承受的全部外部載荷條件。電子產(chǎn)品壽命周期中的典型階段包括制造、儲(chǔ)存、處理、運(yùn)行和非運(yùn)行等。在整個(gè)壽命周期中，導(dǎo)致電子產(chǎn)品破壞的載荷類型有多種，包括溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊、太陽(yáng)能輻射、電磁輻射、壓力、化學(xué)、沙塵等。為建立復(fù)合載荷累積損傷模型，需要在電子產(chǎn)品中嵌入一個(gè)或多個(gè)傳感器來(lái)檢測(cè)影響產(chǎn)品可靠性的外部載荷。例如壽命損耗監(jiān)測(cè)（LCM法即屬于這類方法。目前國(guó)外的應(yīng)用有：馬里蘭大學(xué)運(yùn)用基于物理的損傷模型處理監(jiān)測(cè)參數(shù)，監(jiān)測(cè)壽命消耗，計(jì)算累積

15、損傷，評(píng)估電子產(chǎn)品的殘余壽命；Impact技術(shù)公司將傳感器參數(shù)與基于物理的損傷模型相結(jié)合，對(duì)航電系統(tǒng)、GPS（統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行壽命損耗監(jiān)測(cè)。除上述三種方法外，國(guó)外研發(fā)機(jī)構(gòu)也在努力探索使用新方法。比如，史密斯航宇集團(tuán)在飛機(jī)和直升機(jī)子系統(tǒng)中綜合利用奇異值分解、主成分分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非線性多元分析和異常狀況檢測(cè)；美國(guó)國(guó)家航空航天局在航天飛機(jī)中使用故障檢測(cè)算法（包括高斯混合模型、隱馬爾可夫模型、卡爾曼濾波、虛擬傳感器等）來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品異常狀態(tài)；范德比爾特大學(xué)在航宇產(chǎn)品中使用前饋信號(hào)（泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)）來(lái)預(yù)測(cè)故障。二、國(guó)外電子產(chǎn)品PHMK術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)雖然國(guó)外研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)軍用電子產(chǎn)品PH皿術(shù)表現(xiàn)出濃厚興趣，而

16、且發(fā)展迅速，但就目前來(lái)看，電子產(chǎn)品PHMK術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，至少在以下方面面臨巨大挑戰(zhàn)。1、殘余使用壽命預(yù)測(cè)中的不確定性在進(jìn)行電子產(chǎn)品的故障預(yù)測(cè)時(shí)，為增加預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行不確定性分析。但不確定性分析面臨多方挑戰(zhàn)。首先表現(xiàn)在難于鑒定不確定性的來(lái)源。不確定性的來(lái)源有多種，包括儀器不確定性、參數(shù)不確定性、失效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不確定性、未來(lái)使用的不確定性。難于搜集所有的信息做出正確的判斷。其次，缺乏定量評(píng)估不確定性的模型。盡管已經(jīng)研發(fā)出了基于物理的損傷模型的不確定性評(píng)估方法，但數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法目前尚為空白，而且不確定性分析領(lǐng)域研究力度不夠。不確定性評(píng)估第三個(gè)挑戰(zhàn)是，當(dāng)不確定性范圍很大時(shí)，難于做出正確的維修決策。

17、例如，最終的預(yù)測(cè)結(jié)果是，產(chǎn)品將在10到100個(gè)小時(shí)內(nèi)失效，那么如何制定維修計(jì)劃呢？一個(gè)可能的解決方案是確定即時(shí)點(diǎn)（JIT）來(lái)優(yōu)化預(yù)測(cè)。國(guó)外專家建議選擇5%勺風(fēng)險(xiǎn)失效卞S率點(diǎn)作為JIT點(diǎn)。該點(diǎn)的選擇主要是基于對(duì)風(fēng)險(xiǎn)和維修費(fèi)用進(jìn)行的權(quán)衡。減少不確定性的根本方法是限制產(chǎn)生不確定性的根源，或者說(shuō)不確定性的來(lái)源。例如，增強(qiáng)傳感器測(cè)量、改善制造程序、優(yōu)化損傷模型都是減少殘余壽命周期預(yù)測(cè)中的不確定性的有效方法。2、間歇失效的預(yù)測(cè)間歇失效指的是不能鑒定的失效，未來(lái)不能復(fù)現(xiàn)的失效，或者是特殊的失效模式和失效機(jī)理。在航電產(chǎn)品中所有故障的40哌J85%!于不能復(fù)現(xiàn)的故障（CND,占到維修費(fèi)用的90%Z上。發(fā)生間歇失

18、效的原因之一是電子產(chǎn)品在測(cè)試過(guò)程中持續(xù)時(shí)間不充分，導(dǎo)致不合格的產(chǎn)品流入應(yīng)用領(lǐng)域。間歇失效另一個(gè)經(jīng)常發(fā)生的原因是載信號(hào)連接器連接點(diǎn)存在腐蝕問(wèn)題。目前，現(xiàn)有的基于物理的損傷模型不能有效預(yù)測(cè)間歇失效。需要對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步研究，研發(fā)新的基于物理的損傷模型用于間歇失效的預(yù)測(cè)。3、電子產(chǎn)品壽命周期數(shù)據(jù)的原位監(jiān)測(cè)電子產(chǎn)品原位監(jiān)測(cè)的第一個(gè)挑戰(zhàn)是確定有效提供故障預(yù)測(cè)的壽命周期參數(shù)。 電子產(chǎn)品常常擁有大量元件，而且每一個(gè)元件可能具有多個(gè)可測(cè)量的性能參數(shù)。因此，具有大量潛在的失效源。并且，在電子產(chǎn)品中，不同元件之間具有非常復(fù)雜的性能相關(guān)性。這就導(dǎo)致難于在元件層次上監(jiān)測(cè)電子產(chǎn)品性能。第二個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自于傳感技術(shù)的局限性。在

19、故障預(yù)測(cè)與健康管理中，需要連續(xù)監(jiān)測(cè)壽命周期載荷，確保不錯(cuò)過(guò)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)能力，傳感系統(tǒng)或者將搜集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給地面站，或者將大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到容量足夠大的機(jī)載存貯器中。如果機(jī)載存儲(chǔ)能力不夠，數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化算法可用來(lái)處理數(shù)據(jù)規(guī)模。但是，這將消耗大量功率，而且極大地減少傳感系統(tǒng)的電池壽命。第三個(gè)挑戰(zhàn)是在電路板中安裝傳感系統(tǒng)的空間有限。對(duì)于新的電子產(chǎn)品，故障預(yù)測(cè)策略可以在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行考慮，以便在電路板中留出空間安裝傳感系統(tǒng)。然而，對(duì)于傳統(tǒng)電子產(chǎn)品，傳感器的安裝就是一個(gè)挑戰(zhàn)。許多情況下，電子板的空間小于傳感器尺寸。而且，安裝到電子產(chǎn)品中的傳感器是否對(duì)產(chǎn)品的原有性能構(gòu)成影響，也不十分清楚。4、對(duì)PHM

20、fc術(shù)投資回報(bào)率的評(píng)估評(píng)估電子產(chǎn)品PHMJ術(shù)投資回報(bào)率的挑戰(zhàn)之一是，難于提供一個(gè)商業(yè)案例來(lái)展示PHMK術(shù)對(duì)于電子產(chǎn)品的有益性。部分原因是電子產(chǎn)品PHMK術(shù)研發(fā)不夠成熟。盡管最近在基礎(chǔ)PH般術(shù)與方法上取得了巨大進(jìn)步，但是將科學(xué)研發(fā)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的案例還不多見(jiàn)。挑戰(zhàn)之二是難于量化PH般術(shù)帶來(lái)的利益。在評(píng)估和鑒定投資回報(bào)率時(shí)，需要用到一些度量標(biāo)準(zhǔn)。例如，在評(píng)估電子產(chǎn)品PHMK術(shù)帶來(lái)的利益上，度量標(biāo)準(zhǔn)可能包括減少維修行為的人工小時(shí)數(shù)，減少維修行為的成本費(fèi)用、延長(zhǎng)的壽命周期、避免的系統(tǒng)失效次數(shù)等。PHMg量基準(zhǔn)應(yīng)該準(zhǔn)確地顯示PHMg術(shù)在電子產(chǎn)品全壽命周期中進(jìn)行故障預(yù)測(cè)時(shí)的消極的和積極的影響。最后，需要對(duì)

21、PHMK術(shù)執(zhí)行成本與PHMK術(shù)成本規(guī)避進(jìn)行權(quán)衡，目的是確定投資回報(bào)率。PHMft術(shù)的執(zhí)行成本包括研發(fā)成本（如硬件、軟件以及集成）、產(chǎn)品制造重復(fù)性成本（如硬件、測(cè)試和安裝）、基礎(chǔ)設(shè)施成本（如文件編制、后勤/維修文化的培訓(xùn)與改革）、持續(xù)保障成本（如數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)歸檔、PH郵構(gòu)的后勤規(guī)模、 故障確定費(fèi)用） 等。PHMfe術(shù)的成本規(guī)避包括： 失效避免 （如，使非計(jì)劃維修最小化、提高可用性、減少系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)、提高安全性）、殘余壽命的損失降到最小、系統(tǒng)后勤規(guī)模的減小（如，優(yōu)化備件管理、外部測(cè)試設(shè)備降到最少）、減少修理成本（如，改善故障隔離、在修理期間減少間接失效）等。5、確定系統(tǒng)性能的門(mén)限值電子產(chǎn)品中包含

22、大量高度交互且相互影響的元件。一個(gè)性能參數(shù)上的微小變化，可能會(huì)導(dǎo)致其它參數(shù)的變化，因此對(duì)每一個(gè)參數(shù)設(shè)置固定的門(mén)限值將是困難的。在定義系統(tǒng)性能門(mén)限值方面，不考慮多重參數(shù)的交互作用將導(dǎo)致不正確的PHW策，致使有問(wèn)題的元件可能檢測(cè)不出來(lái)。 這就需要充分認(rèn)識(shí)到研究元件相互作用的重要性。 然而，不同類型的元件具有不同范圍的技術(shù)規(guī)格，在環(huán)境與操作設(shè)置上也存在差異，這就導(dǎo)致研究它們的相互作用成為一個(gè)難題。而且，電子產(chǎn)品在它們的壽命周期內(nèi)，可能遭遇不同的環(huán)境與操作條件。在不同的使用場(chǎng)景下，設(shè)置一個(gè)門(mén)限值可能不足以體現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的可變性。因此，建立正常系統(tǒng)性能的基線對(duì)于電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)將是困難的。為在故障預(yù)測(cè)中定義使

23、用門(mén)限值，在不同環(huán)境和使用條件下，認(rèn)識(shí)清楚每一個(gè)元件的性能和壽命周期剖面將變得非常重要。然而，對(duì)每個(gè)元件，卻難于孤立地模擬所有場(chǎng)景，以確定其最終使用壽命。在不同環(huán)境條件下，系統(tǒng)和使用的復(fù)雜性說(shuō)明了在故障預(yù)測(cè)中定義門(mén)限值是困難的。6、建立電子產(chǎn)品的基于物理的損傷模型產(chǎn)品失效是由于物理、電、化學(xué)、機(jī)械應(yīng)力綜合作用導(dǎo)致的結(jié)果。確定失效機(jī)理除了選用合適可用的失效模式外，還要結(jié)合潛在的失效模式與失效原因進(jìn)行分析。失效機(jī)理分為過(guò)應(yīng)力機(jī)理和磨損機(jī)理兩種典型形式。過(guò)應(yīng)力失效機(jī)理用于單一載荷（應(yīng)力）引起的失效；磨損機(jī)理用于多種應(yīng)力條件引起的失效。使用基于物理失效的方法進(jìn)行可靠性評(píng)估的挑戰(zhàn)之一是， 該模型在對(duì)系統(tǒng)

24、失效時(shí)間進(jìn)行定量分析時(shí)，存在可用性和精確性問(wèn)題。同時(shí)，在單應(yīng)力失效條件下，不能使用多重應(yīng)力失效模型；在多應(yīng)力條件下，不能使用單應(yīng)力模型。如果沒(méi)有失效模型可用，監(jiān)測(cè)參數(shù)的選擇只能基于過(guò)去的現(xiàn)場(chǎng)失效數(shù)據(jù)或者通過(guò)加速試驗(yàn)得來(lái)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?、PHM技術(shù)與傳統(tǒng)電子產(chǎn)品的集成在電子產(chǎn)品中實(shí)施PHMK術(shù)的其中一個(gè)挑戰(zhàn)是將該技術(shù)集成到傳統(tǒng)電子產(chǎn)品中。傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品，盡管經(jīng)常表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)力差而且與現(xiàn)代產(chǎn)品的兼容性差，但由于其替代產(chǎn)品沒(méi)有研發(fā)出來(lái)，所以仍在使用。在傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品中，比如老齡飛機(jī)的航電系統(tǒng)，失效模式與失效機(jī)理往往不清楚。另外，缺乏傳統(tǒng)系統(tǒng)的應(yīng)用專家，致使PHMT法中的故障預(yù)測(cè)建模不成熟和不充分。將PHMK術(shù)集成到傳統(tǒng)系統(tǒng)中的另外一個(gè)挑戰(zhàn)是， 難于用兼容方式綜合各種技術(shù)。PHMR統(tǒng)包括傳感器、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)和軟件，大部分是商業(yè)貨架產(chǎn)品（COTSo這些商業(yè)貨架產(chǎn)品常常對(duì)