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可靠性工程的核心是預(yù)防、發(fā)現(xiàn)、糾正、驗證故障。

隨著技術(shù)的發(fā)展，故障預(yù)測與健康監(jiān)測已廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)。本文簡要介紹 PHM 和 SHM 兩個術(shù)語知識，這是可靠性工程師應(yīng)該了解的基礎(chǔ)知識。

隨著傳感器技術(shù)、嵌入式計算和故障診斷技術(shù)的快速發(fā)展，故障檢測與健康管理技術(shù)引起了國、內(nèi)外越來越多科研院所和軍工部門的關(guān)注。故障預(yù)測與健康管理（Prognosticsand Health Management，PHM）技術(shù)包括兩層含義：一是故障預(yù)測，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間長度；二是健康管理，即根據(jù)診斷、預(yù)測信息、可用資源和使用需求對維修活動做出適當決策的能力。

實際上，PHM技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，比如飛機、核電站設(shè)備、制動裝置、發(fā)動機、傳動裝置等。而將PHM技術(shù)應(yīng)用于電子產(chǎn)品則是近年來國外科技研發(fā)的重要發(fā)展趨勢之一。

如飛機故障預(yù)測與健康管理，是指利用現(xiàn)有知識來預(yù)測飛機部件未來的健康狀態(tài)，是一種綜合后勤學(xué)和維修效益的技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的維修方式，PHM能夠比較全面、準確、實時地進行故障診斷和預(yù)測，有利于減少壽命周期成本、保障飛機飛行安全。

PHM系統(tǒng)包括機載實時診斷與預(yù)測、飛機狀態(tài)報告與記錄、地面診斷與自主式后勤3部分。其中機載PHM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括：集中式結(jié)構(gòu)，適合系統(tǒng)規(guī)模小、子系統(tǒng)較少的情況；分布式結(jié)構(gòu)，利于降低系統(tǒng)測試費用，但冗余性、可靠性較低；集中式和分布式結(jié)合而成的分層融合式結(jié)構(gòu)，在低層次收集信號、高層次診斷、預(yù)測結(jié)果，更加適用于現(xiàn)代飛機高智能化、高復(fù)雜性的要求。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（Structural HealthMonitoring） 

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（Structural Health Monitoring，SHM）作為PHM技術(shù)在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，最初主要對結(jié)構(gòu)載荷進行監(jiān)測，目前正向結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測、損傷定位、結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測等方面發(fā)展，逐漸發(fā)展至具有對于結(jié)構(gòu)損傷具有自修復(fù)、自保護的功能。

如飛機結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部可能由于化學(xué)腐蝕、應(yīng)力作用、撞擊、熱疲勞等原因產(chǎn)生損傷及裂紋，如果不及時補救，可能引起損傷的進一步擴展，進而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、造成重大事故。利用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，可以在損傷發(fā)生的初期即發(fā)現(xiàn)損傷，從而提供飛機結(jié)構(gòu)的安全性評估，預(yù)測結(jié)構(gòu)的壽命，保證飛機的安全。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)主要包括4個部分：傳感器系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集、處理及傳輸系統(tǒng)，損傷識別、模型修正、安全評定與預(yù)警系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

目前，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與健康管理技術(shù)的研究涉及的應(yīng)用對象相當廣泛，研究也取得了較好的成果。如美國NASA將光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)埋入碳纖維復(fù)合材料飛機蒙皮，使材料具有感知力和判斷力。