馮玉光，徐 望，顧鈞元，魏毓超

(1.海軍航空工程學(xué)院 a.兵器科學(xué)與技術(shù)系; b.研究生管理大隊(duì)系，山東 煙臺(tái) 264001；2海軍駐青島地區(qū)配套設(shè)備軍事代表室，山東 青島 266000)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

導(dǎo)彈裝備健康管理及其關(guān)鍵技術(shù)研究

馮玉光1a，徐 望1b，顧鈞元1a，魏毓超2

(1.海軍航空工程學(xué)院 a.兵器科學(xué)與技術(shù)系; b.研究生管理大隊(duì)系，山東 煙臺(tái) 264001；2海軍駐青島地區(qū)配套設(shè)備軍事代表室，山東 青島 266000)

以建立導(dǎo)彈裝備健康管理系統(tǒng)為目的，在總結(jié)和歸納前人對(duì)裝備健康管理技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)健康管理技術(shù)在導(dǎo)彈裝備領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合論述和分析；在對(duì)導(dǎo)彈裝備健康管理現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，分析了開(kāi)展導(dǎo)彈裝備健康管理所需要的關(guān)鍵技術(shù)需求,最終確定了導(dǎo)彈裝備進(jìn)行健康管理的關(guān)鍵技術(shù)，并且對(duì)部隊(duì)裝備健康管理系統(tǒng)的未來(lái)研究發(fā)展趨勢(shì)做出了展望；通過(guò)對(duì)目前導(dǎo)彈裝備健康管理關(guān)鍵技術(shù)研究的梳理，為后續(xù)導(dǎo)彈裝備健康管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與研制等工作做好鋪墊。

導(dǎo)彈裝備；健康管理；視情維修

導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)從廣義上講,不僅包括導(dǎo)彈，還包括了地面技術(shù)支援系統(tǒng)和車(chē)載式武器控制系統(tǒng)。本文研究的對(duì)象是車(chē)載式武器控制系統(tǒng)，即導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)。在此所提到的導(dǎo)彈裝備均指包含導(dǎo)彈發(fā)射車(chē)及其相關(guān)保障設(shè)備等在內(nèi)的導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)。目前，海軍導(dǎo)彈裝備的維修體制仍以定期維護(hù)為主，在導(dǎo)彈戰(zhàn)斗值班之前要進(jìn)行全面的維護(hù)檢測(cè)，采用多、勤、細(xì)的維修方式預(yù)防裝備故障，耗費(fèi)資源，效率較低。這種維修方式不僅使得技術(shù)保障部隊(duì)的工作量大大增加，造成人力資源浪費(fèi)，與此同時(shí)過(guò)于頻繁的維修檢測(cè)會(huì)降低導(dǎo)彈裝備的可用度水平和健康狀態(tài)。隨著海軍導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)科技水平的迅速提高，尤其是電子設(shè)備產(chǎn)品的集成化、智能化水平的日益增強(qiáng)，導(dǎo)彈裝備的預(yù)防性維修問(wèn)題逐漸成為專(zhuān)家學(xué)者的研究重點(diǎn)。

當(dāng)前，部隊(duì)對(duì)軍用裝備可靠性和維修性的認(rèn)識(shí)發(fā)生了新的轉(zhuǎn)變，在考慮保證功能完成的基礎(chǔ)上，提高了戰(zhàn)備完好性和降低維修費(fèi)用?！敖?jīng)濟(jì)可承受性”問(wèn)題越來(lái)越突出，這就要求部隊(duì)對(duì)裝備的狀態(tài)規(guī)律有更準(zhǔn)確的把握，“對(duì)癥下藥”，科學(xué)制定裝備維修決策。

1 導(dǎo)彈裝備開(kāi)展健康管理的目的和意義

傳統(tǒng)的事后維修和定期維修已無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前部隊(duì)武器裝備的需求，“視情維修”(預(yù)知維修)(Condition-Based Maintenance，CBM)應(yīng)運(yùn)而生。該維修方式是對(duì)導(dǎo)彈裝備故障機(jī)理和故障規(guī)律進(jìn)行充分研究和認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)時(shí)或者近實(shí)時(shí)的健康監(jiān)測(cè)，提前分析得出故障部位和故障時(shí)間，做到將故障消滅在“萌芽”狀態(tài)。視情維修的特點(diǎn)包括后勤規(guī)模小、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)可承受性好等優(yōu)點(diǎn)。健康管理領(lǐng)域的故障預(yù)測(cè)與健康管理(Prognostic and Health Management/Monitoring，PHM)的概念相對(duì)應(yīng)，并且在此基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的機(jī)內(nèi)測(cè)試(Build-in Test，BIT)和健康狀態(tài)監(jiān)控功能的進(jìn)一步擴(kuò)展。

因此，導(dǎo)彈裝備開(kāi)展健康管理活動(dòng)是為了保障導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)的完好性、安全性以及任務(wù)成功性，在此基礎(chǔ)上盡量減少維修資源和成本的投入，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的維修和自主式保障。同時(shí)，視情維修方式的成功應(yīng)用在減少甚至杜絕裝備重大事故的發(fā)生方面具有重大意義，同時(shí)也是對(duì)部隊(duì)進(jìn)行現(xiàn)行裝備保障體制改革的激勵(lì)和推進(jìn)。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

將健康管理技術(shù)應(yīng)用到導(dǎo)彈裝備維修保障中，對(duì)導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)進(jìn)行健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)，評(píng)估導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)當(dāng)前的健康狀態(tài)并預(yù)測(cè)其未來(lái)故障的發(fā)生，制定合理的維修決策，對(duì)于實(shí)現(xiàn)武器裝備的視情維修具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外健康管理方面的研究多集中在石油煤礦、機(jī)械制造和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等對(duì)象上，而在武器裝備領(lǐng)域的健康管理理論、方法與技術(shù)方面的研究還非常少。

2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)從PHM技術(shù)在武器裝備維修保障中的應(yīng)用方面進(jìn)行研究。孫博，胡冬等[1-2]從導(dǎo)彈武器裝備的維修方式、貯存環(huán)境、貯存延壽以及可靠性設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等方面對(duì)健康管理技術(shù)在導(dǎo)彈武器裝備中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，為深入分析其應(yīng)用價(jià)值及開(kāi)展導(dǎo)彈武器裝備健康狀態(tài)評(píng)估方法的研究奠定了基礎(chǔ)。張澤奇等[3]分析并驗(yàn)證了PHM技術(shù)在導(dǎo)彈狀態(tài)管理領(lǐng)域的技術(shù)可行性，提出了基于PHM的導(dǎo)彈狀態(tài)管理系統(tǒng)，并介紹了系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能及預(yù)測(cè)方法。楊立峰，王亮等[4]提出了基于PHM技術(shù)的裝備維修保障方法，通過(guò)分析不同維修方式、維修保障及信息化建設(shè)與PHM技術(shù)的關(guān)系，構(gòu)建了導(dǎo)彈裝備健康狀態(tài)信息管理系統(tǒng)，并結(jié)合實(shí)際提出了一些需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。裝甲兵工程學(xué)院的周啟煌等[5]對(duì)坦克火控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，從上反射式系統(tǒng)和下反射式系統(tǒng)兩方面對(duì)比，對(duì)坦克火系統(tǒng)的CBM系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[6]針對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，提出了 HUMS 系統(tǒng)的總體方案并設(shè)計(jì)了開(kāi)放式體系架構(gòu)的 HUMS處理單元，分布式體系架構(gòu)的地面站和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)。陳圣斌等[7]把基于狀態(tài)維修方法嵌入到健康和使用監(jiān)控系統(tǒng)(HUMS)的功能系統(tǒng)中，構(gòu)建了采用與HUMS相結(jié)合的CBM解決方法的機(jī)載維修系統(tǒng)，驗(yàn)證了應(yīng)用于直升機(jī)的結(jié)構(gòu)件、動(dòng)部件狀態(tài)維修的可行性。馬亮等[8]針對(duì)魚(yú)雷保障過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合魚(yú)雷武器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能特征，論證了魚(yú)雷系統(tǒng)實(shí)施CBM的可行性，提出了魚(yú)雷推進(jìn)系統(tǒng)的CBM決策流程以及基于狀態(tài)維修策略。

2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代以來(lái)，故障診斷和預(yù)測(cè)等健康管理技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得各國(guó)對(duì)健康管理技術(shù)高度重視，美軍在軍事裝備中首次引入CBM技術(shù)，最具代表性的有：海軍的綜合狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)(ICAS)，陸軍的診斷改進(jìn)計(jì)劃(ADIP)，聯(lián)合攻擊機(jī)的健康管理系統(tǒng)(JSF-PHM)和直升機(jī)綜合診斷和監(jiān)控系統(tǒng)(IMD-HUMS)[9]。學(xué)者Bengtsson[10]研究了CBM的標(biāo)準(zhǔn)并提出了標(biāo)準(zhǔn)化建議。Groba[11]介紹了CBM框架的最初架構(gòu)、識(shí)別指標(biāo)、建模指標(biāo)以及維修決策等幾個(gè)方面，并且在美國(guó)聯(lián)合項(xiàng)目中得到了應(yīng)用。Gruber等[12]研究了基于系統(tǒng)仿真和目標(biāo)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的CBM架構(gòu)，并通過(guò)仿真分析了不同情況下各種CBM政策的魯棒性，開(kāi)發(fā)了解釋性的貝葉斯故障預(yù)測(cè)模型。21世紀(jì)初美國(guó)國(guó)防部維修技術(shù)高級(jí)指導(dǎo)委員會(huì)(MTSSG)又在CBM的基礎(chǔ)上提出了CBM+(Condition-based Maintenance Plus)的概念，CBM+擴(kuò)展了CBM的基本概念，更加強(qiáng)調(diào)維修和后勤保障能力[13]。為實(shí)現(xiàn)各武器系統(tǒng)CBM構(gòu)件間信息共享與互操作，美海軍計(jì)劃資助，波音公司牽頭負(fù)責(zé)開(kāi)展了OSA/CBM體系研究。

與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)健康管理技術(shù)的在武器裝備中的應(yīng)用研究還處于初級(jí)發(fā)展階段，如何根據(jù)導(dǎo)彈裝備的實(shí)際特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)，確定導(dǎo)彈當(dāng)前的健康狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，進(jìn)而安排合理的維修保障措施，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈裝備的視情維修，都是嶄新的研究課題。將健康管理技術(shù)應(yīng)用到導(dǎo)彈裝備中，提高導(dǎo)彈裝備維修保障信息化水平，是目前各國(guó)積極研究的課題。

3 導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)特點(diǎn)分析

在確定導(dǎo)彈裝備健康管理具體技術(shù)之前，必須了解導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)的功能特性和維修保障特點(diǎn)，才能具有針對(duì)性的開(kāi)展健康管理活動(dòng)。

3.1 功能特點(diǎn)

導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)的主要功能包括以下幾點(diǎn)：執(zhí)行航路規(guī)劃和導(dǎo)彈運(yùn)輸任務(wù)；執(zhí)行火力分配和打擊效果評(píng)估等作戰(zhàn)任務(wù)；對(duì)發(fā)射車(chē)輛進(jìn)行定位定向操作，明確車(chē)輛位置，監(jiān)測(cè)發(fā)射車(chē)燃油及部件健康狀態(tài)；對(duì)發(fā)射車(chē)輛進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和維修決策輔助等保障任務(wù)，并生成報(bào)表和輔助決策，提供可視化管理。上述四個(gè)功能特點(diǎn)中，前兩個(gè)特點(diǎn)是作戰(zhàn)功能，后兩個(gè)特點(diǎn)為健康管理功能，因此導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)是兼有作戰(zhàn)和健康管理兩種功能的復(fù)雜系統(tǒng)。

3.2 維修保障特點(diǎn)

導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件繁多，包括電子和機(jī)械部件，且部件之間存在一定的相關(guān)性，在維修過(guò)程中考慮部件之間的相關(guān)性對(duì)降低維修成本節(jié)約維修時(shí)間具有重大意義；各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能存在較大差異，對(duì)故障預(yù)測(cè)和維修保障等需求不盡相同，因此合理分配維修資源，選擇合適的維修方式顯得尤為重要；壽命周期內(nèi)任務(wù)次數(shù)較少，需要在存放期間保持足夠的可用性，在有任務(wù)需要執(zhí)行時(shí)，必須能夠做到召之即來(lái)，來(lái)之能戰(zhàn)。

4 導(dǎo)彈裝備健康管理的關(guān)鍵技術(shù)

導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)健康管理的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)當(dāng)從故障預(yù)測(cè)技術(shù)、維修方式和可視化技術(shù)等三個(gè)方面重點(diǎn)研究。

4.1 故障預(yù)測(cè)技術(shù)

由于視情維修的關(guān)鍵就是通過(guò)判斷武器裝備當(dāng)前的健康狀態(tài)、故障部件劣化趨勢(shì)預(yù)測(cè)進(jìn)行維修方式確定，利用不同預(yù)測(cè)方法確定故障閾值發(fā)生時(shí)間，就能夠推斷故障剩余壽命時(shí)間。故障預(yù)測(cè)方式的效果成為影響裝備戰(zhàn)備完好性和保障費(fèi)用的重要因素。目前，采用的故障預(yù)測(cè)方法一般可以分為以下4類(lèi)[14]:

1) 基于預(yù)警電路的故障預(yù)測(cè)，即在電子產(chǎn)品中設(shè)置預(yù)警元件，使得元件與故障電子部件具有相同的失效原理和工作環(huán)境，并且加大其工作應(yīng)力加速失效過(guò)程，達(dá)到提前失效發(fā)出預(yù)警的目的；

2) 基于累積損傷模型的故障預(yù)測(cè)，即通過(guò)一系列不同健壯程度的損傷標(biāo)尺實(shí)現(xiàn)對(duì)失效過(guò)程的連續(xù)監(jiān)控，利用等比數(shù)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)故障發(fā)生時(shí)間的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)；

3) 基于失效物理模型的剩余壽命預(yù)測(cè)，即通過(guò)環(huán)境應(yīng)力和工作應(yīng)力監(jiān)測(cè)，進(jìn)行累計(jì)損傷計(jì)算進(jìn)而推斷出被測(cè)部件的剩余壽命。

4) 基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的故障預(yù)測(cè)，這種方法需要?dú)v史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行失效分布擬合，通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)可靠度函數(shù)，設(shè)定故障閾值，當(dāng)可靠度達(dá)到閾值下限時(shí)認(rèn)為發(fā)生故障。

由于預(yù)測(cè)技術(shù)的不確定性是其固有特性，不管使用何種預(yù)測(cè)方法，都會(huì)存在或多或少的預(yù)測(cè)誤差，因此如何在精密武器系統(tǒng)中盡量降低其不確定性，減少預(yù)測(cè)誤差是目前預(yù)測(cè)領(lǐng)域需要克服的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文根據(jù)故障預(yù)測(cè)不確定性這一特征，在導(dǎo)彈裝備健康管理系統(tǒng)中引入了多Agent故障預(yù)測(cè)技術(shù)。多Agent技術(shù)的本質(zhì)是將擁有不同知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)制的預(yù)測(cè)方法通過(guò)高內(nèi)聚松耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)合作，對(duì)統(tǒng)一故障問(wèn)題并行推理，單獨(dú)求解，最后綜合決策出最精確的預(yù)測(cè)結(jié)果[15-16]。基于多Agent的故障預(yù)測(cè)過(guò)程如圖1所示。

圖1 基于多Agent故障預(yù)測(cè)過(guò)程

功能各異的預(yù)測(cè)Agent接收前端傳感器的采集數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的預(yù)測(cè)原理對(duì)故障部位進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，然后通過(guò)通信渠道將不同方法的預(yù)測(cè)結(jié)果匯總至中央控制Agent，結(jié)合中央知識(shí)庫(kù)和信息融合技術(shù)，將不同預(yù)測(cè)Agent得到的結(jié)果進(jìn)行融合處理，使得出的最終預(yù)測(cè)結(jié)果更為精確可靠。

當(dāng)不同方法的預(yù)測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)中央控制Agent時(shí)，信息融合作用顯得尤為重要，常見(jiàn)的信息融合技術(shù)有貝葉斯推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卡爾曼濾波和D-S證據(jù)理論等方法[17]。數(shù)據(jù)或信息/知識(shí)融合是指通過(guò)協(xié)作式或競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程獲得一個(gè)更可行信的推理結(jié)果，它被應(yīng)用于診斷和預(yù)測(cè)過(guò)程當(dāng)中。在健康管理中，融合技術(shù)主要應(yīng)用于3個(gè)層次上：在較低層次上，信息融合直接被用來(lái)結(jié)合來(lái)自多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以進(jìn)行信號(hào)識(shí)別和特征提取，如將振動(dòng)信號(hào)和速度信號(hào)融合可獲得時(shí)域同步振動(dòng)信號(hào)；在較高層次上，信息融合被用來(lái)將提取的特征信息進(jìn)一步融合以獲得最優(yōu)的診斷信息；在最高層次上，信息融合被用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的預(yù)測(cè)推理和維修決策融合，主要包括基于經(jīng)驗(yàn)的信息、物理模型的預(yù)測(cè)推理和基于信號(hào)的信息等。不同的信息融合方法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，考慮多Agent預(yù)測(cè)方法的冗余互補(bǔ)性以及融合范圍的廣泛性，該預(yù)測(cè)系統(tǒng)采用D-S證據(jù)理論融合方法。

4.2 狀態(tài)維修技術(shù)

視情維修的落腳點(diǎn)在于維修，如何根據(jù)故障預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)維修方式的確定是目前導(dǎo)彈裝備健康管理技術(shù)的關(guān)鍵難點(diǎn)之一。

目前的導(dǎo)彈裝備維修方式大致分為3種：事后維修，定期維修和基于狀態(tài)維修[18]。事后維修是被動(dòng)維修，這種維修方式的弊端是維修不足，往往會(huì)造成裝備長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，是一種較為傳統(tǒng)粗放的維修方式；定期維修是按照工程師經(jīng)驗(yàn)對(duì)裝備部件進(jìn)行定期檢查、維護(hù)保養(yǎng)及更換的維修措施，這種維修方式一般不會(huì)出現(xiàn)維修不足的情況，但是往往發(fā)生維修過(guò)剩現(xiàn)象，造成資源和人力的浪費(fèi)；基于狀態(tài)維修是指通過(guò)傳感器對(duì)裝備部件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，判斷監(jiān)測(cè)對(duì)象當(dāng)前的健康狀態(tài)和劣化趨勢(shì)，據(jù)此在最必要的時(shí)機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修措施。目前部隊(duì)在導(dǎo)彈裝備中采取的維修方式依然以傳統(tǒng)的兩種維修方式為主，因此將狀態(tài)維修技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)顯得非常有必要。

對(duì)于導(dǎo)彈裝備這一大型綜合系統(tǒng)，整體上實(shí)施狀態(tài)維修有相當(dāng)大的難度，因此需要將問(wèn)題分解，在獲取故障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，首先根據(jù)部件特點(diǎn)確定維修方式，明確決策目標(biāo)，最后生成合理的維修方案，具體的基于狀態(tài)維修工作流程如圖2所示。

圖2 基于狀態(tài)維修工作流程

由圖2可知，復(fù)雜系統(tǒng)中存在單部件系統(tǒng)和多部件系統(tǒng)，兩者區(qū)別在于部件之間故障是否存在維修相關(guān)性，對(duì)于單部件來(lái)說(shuō)維修相對(duì)簡(jiǎn)單，只需對(duì)單部件進(jìn)行劣化趨勢(shì)分析；對(duì)于多部件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，維修復(fù)雜度較高，一般采用機(jī)會(huì)維修或者成組維修方式，綜合考慮相關(guān)部件的維修費(fèi)用和可用度目標(biāo)，確定部件的維修間隔期、維修上限次數(shù)和維修可靠度閾值組等維修具體計(jì)劃措施，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整關(guān)鍵監(jiān)測(cè)參數(shù)，獲得最優(yōu)的維修策略。

在多部件機(jī)會(huì)維修的目標(biāo)決策方法中，單目標(biāo)維修決策方法較為成熟，而多目標(biāo)(MOP)維修決策方法較難實(shí)現(xiàn)，目前基于極值交互的決策方法對(duì)于模型簡(jiǎn)單的單部件系統(tǒng)較為適用，對(duì)于模型較為復(fù)雜的多部件系統(tǒng)則不太適用[19]，因此急需一種能夠在多個(gè)對(duì)象中的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行尋優(yōu)的方法解決此類(lèi)問(wèn)題，而多目標(biāo)遺傳算法正是基于這種原理進(jìn)行尋優(yōu)求解的最佳方法[20]。一般有以下3種MOP的遺傳算法：

1) 目標(biāo)加權(quán)遺傳算法，該方法是將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的每個(gè)子目標(biāo)函數(shù)賦予權(quán)重作為其在問(wèn)題中所占的比重，將不同子目標(biāo)與權(quán)重相乘后求和，將多目標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問(wèn)題；

2) 并列選擇遺傳算法，該方法的思路是將種群中的按照目標(biāo)個(gè)數(shù)平均分為若干個(gè)子種群，然后分配給各子種群一個(gè)子目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行獨(dú)立尋優(yōu)，生成新的子種群，再將新種群合并重新分配，交叉變異后循環(huán)操作，直到得到最優(yōu)解；

3) 排列選擇遺傳算法，該方法是指基于最優(yōu)個(gè)體的理念對(duì)種群進(jìn)行排序計(jì)算，將繁殖概率越大的優(yōu)先遺傳給下一代種群，經(jīng)過(guò)循環(huán)迭代，最終收斂到最優(yōu)解集；

在進(jìn)行多目標(biāo)決策優(yōu)化中，一般從經(jīng)濟(jì)性和可用性?xún)蓚€(gè)方面入手，結(jié)合部隊(duì)作戰(zhàn)過(guò)程中可用度要求更高的特點(diǎn)，選擇目標(biāo)加權(quán)的遺傳算法作為多目標(biāo)優(yōu)化決策的主要方法。

4.3 數(shù)據(jù)挖掘和可視化技術(shù)

健康管理過(guò)程中涉及的數(shù)據(jù)量往往非常大，數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程被定義為在大量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用信息的過(guò)程。數(shù)據(jù)挖掘在健康管理中的應(yīng)用僅僅是數(shù)據(jù)分析的一部分，它是未來(lái)健康管理數(shù)據(jù)分析的重要機(jī)制。同時(shí)，它為精確和明確的進(jìn)行信息和知識(shí)的交換提供一個(gè)獨(dú)特的方法。在大量的原始數(shù)據(jù)信息中，要快速有效的吸收有用信息、發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)模式、識(shí)別異常和找出隱含的關(guān)系是一件很棘手的事情。

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)把大量的數(shù)據(jù)表示成基本的圖表、圖形化顯示，通過(guò)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)可視化有助于識(shí)別數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)和模式。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識(shí)、觀察和吸收健康管理相關(guān)信息方面的應(yīng)用非常有效。健康管理必須給操作人員與維修人員以簡(jiǎn)單、明確指示性、內(nèi)含豐富信息且不太復(fù)雜、可以掌握的方式來(lái)顯示健康信息。項(xiàng)目中的信息顯示界面部分本身需要有挑戰(zhàn)性的努力，為此需要專(zhuān)門(mén)組織團(tuán)隊(duì)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究?；〞r(shí)間對(duì)達(dá)到顯示界面目標(biāo)進(jìn)行概念研發(fā)。一般維修人員都年輕，并且在參軍之前很少或沒(méi)有從事過(guò)維修，缺乏經(jīng)驗(yàn)。因此，建議顯示界面可采用“視頻游戲”的形式，因?yàn)橐话阈蘩砣藛T易于吸收?qǐng)D形化信息，抵觸基于文本的信息。最終的顯示版本專(zhuān)注于圖形化的直觀顯示。

5 導(dǎo)彈裝備健康管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

1) 可擴(kuò)展集成智能健康管理系統(tǒng)。目前的裝備健康管理系統(tǒng)都是針對(duì)某一特殊類(lèi)型的裝備進(jìn)行量身打造的復(fù)雜管理系統(tǒng)，而隨著軍事科技的大力發(fā)展，武器裝備數(shù)量越來(lái)越多，管理系統(tǒng)的種類(lèi)也層出不窮。因此研究一種適合大多數(shù)類(lèi)型的武器裝備健康系統(tǒng)勢(shì)在必行。通過(guò)采用分布式智能集成模塊系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)武器裝備健康管理系統(tǒng)的擴(kuò)展和精簡(jiǎn)，充分發(fā)揮健康管理系統(tǒng)的優(yōu)越性，減少資源和經(jīng)濟(jì)的壓力，提高利用率。

2) 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)化健康管理系統(tǒng)。目前，部隊(duì)武器裝備系統(tǒng)的連接仍然使用傳統(tǒng)的電路連接方式，這種方式快速、安全，但在實(shí)際作戰(zhàn)過(guò)程中，由于電路接口的局限，導(dǎo)致武器裝備在行動(dòng)過(guò)程受到限制，各級(jí)與各級(jí)的信息傳遞都需要電路連接，這也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和交叉關(guān)聯(lián)度。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的出現(xiàn)，使得健康管理系統(tǒng)復(fù)雜性降低，達(dá)到資源共享和實(shí)時(shí)健康管理的目標(biāo)。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)導(dǎo)彈裝備健康管理技術(shù)現(xiàn)狀的研究和分析，得出開(kāi)展導(dǎo)彈裝備健康管理的難點(diǎn)主要在于根據(jù)導(dǎo)彈裝備的使用功能特點(diǎn)和維修保障特點(diǎn)進(jìn)行健康管理關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，有效地選用一些較成熟的技術(shù)用于構(gòu)建健康管理系統(tǒng)，本文最后結(jié)合部隊(duì)裝備健康管理的實(shí)際情況對(duì)今后導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)的集成智能化和網(wǎng)絡(luò)化等趨勢(shì)做出了展望。

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(責(zé)任編輯周江川)

Study of Missile Equipment Health Management and Key Technology

FENG Yu-guang1a, XU Wang1b, GU Jun-yuan1a, WEI Yu-chao2

(1.a.Department of Ordnance Science and Technology; b.Graduate Students’ Brigade,Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001, China; 2.Naval Military Agent’s Room for Completed Equipment, Qingdao 266000, China)

Based on the study of equipment health management technology, the concepts and current application status of missile equipment health management made by predecessors was introduced to set up the missile equipment PHM system. On the basis of making the demand analysis for missile equipment and key technologies, this article determined all of the key technologies and completed the basic work of establishing the missile equipment PHM system, it paved the way for the designing, research and development of the missile equipment PHM systems.

missile equipment; PHM; condition-based maintenance

2016-08-15；

2016-09-12

馮玉光(1965—)，男，博士，教授，主要從事武器裝備測(cè)試與健康管理研究。

10.11809/scbgxb2017.01.002

馮玉光，徐望，顧鈞元，等.導(dǎo)彈裝備健康管理及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2017(1):7-11.

format:FENG Yu-guang, XU Wang, GU Jun-yuan, et al.Study of Missile Equipment Health Management and Key Technology[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(1):7-11.

TJ760

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