预测和基于状态预测的复杂工程系统健康管理

Higher safety, reliability and lower life cycle costs of complex engineering systems are the objectives of all types of industries. Prognostics and Health Management (PHM) is a new concept and technique which can be used to meet the above objectives. From condition monitoring to prognostics and from maintenance to health management are big advances which have marked a new era in plant maintenance. This naturally leads to the study of the theory and methods in prognostics-based complex engineering system health management. Prognostics-based system health management is the management of the production schedule, maintenance and spare part of systems with prognostic information. However, at a complex system level, there are no well developed methods and models for system health estimate and prognostics, particularly there are very few researches focused on integrated complex engineering system health management using prognostic information. China is a big manufacturing country, it is also a big country who uses a great deal of engineering equipment. How to apply the concept and method of PHM to manage China's modern engineering systems is of great significance both in theory and practice. This project shall focus on two key research topics: (1) complex engineering system health estimate and prognostics;(2)prognostics-based system health management. The team members have solid backgrounds to tackle these two topics and have made a great deal of related researches. The team is highly capable to complete the project.

复杂工程系统应实现高安全性、高可靠性和低寿命周期费用的目标。预测与系统健康管理则是工业界实现这些目标的全新理念和技术。从状态监测到状态预测,从维修到健康管理是一个质的飞跃。因此，研究基于状态预测的复杂工程系统健康管理理论和方法就成为现实的必然要求。基于预测的系统健康管理是指在系统状态预测基础上的系统生产计划,维修和备件管理。目前在复杂工程系统层次上，还没有完善的健康评估和预测方法。利用系统状态预测信息进行一体化复杂工程系统健康管理的理论和方法也很少见到。我国是一个制造大国,同时也是一个工程装备使用大国。如何将基于预测的系统健康管理的概念应用于我国现代工业装备管理具有重大的理论和现实意义。因此，本项目将重点研究如下两个关键问题1）复杂工程系统健康评估和预测；2）基于预测的复杂工程系统健康管理。本研究团队在这两方面有着深厚的研究基础和实力，做了大量相关的预研工作，有能力完成所提出课题的研究。

预测与系统健康管理则是工业界实现这些目标的全新理念和技术。从状态监测到状态预测,从维修到健康管理是一个质的飞跃。因此，研究基于状态预测的复杂工程系统健康管理理论和方法就成为现实的必然要求。基于预测的系统健康管理是指在系统状态预测基础上的系统生产计划,维修和备件管理。目前在复杂工程系统层次上，还没有完善的健康评估和预测方法。利用系统状态预测信息进行一体化复杂工程系统健康管理的理论和方法也很少见到。我国是一个制造大国,同时也是一个工程装备使用大国。如何将基于预测的系统健康管理的概念应用于我国现代工业装备管理具有重大的理论和现实意义。因此，本项目重点研究了如下两个关键问题1）复杂工程系统健康评估和预测；2）基于预测的复杂工程系统健康管理。基于上述两个关键问题，本项目主要完成了五个子课题的内容：1）系统健康状态估计和剩余寿命预测；2）基于系统健康估计和寿命预测的生产和维修管理；3）基于系统健康估计和寿命预测的维修和备件管理；4）基于系统健康估计和寿命预测的集成式生产、维修和备件管理；5）企业案例实证研究和演示软件开发。在这五个子课题的研究中，建立了若干关于复杂系统健康评估和寿命预测的通用模型和关于设备生产，维修和备件管理等联合决策模型。经过团队成员的不懈努力，已经提前完成研究计划规定内容，发表了一系列高水平论文。截止到2017年12月，共发表学术论文157篇，其中SCI收录论文90篇，多篇文章发表在可靠性顶尖期刊Reliability Engineering and Systems Safety 和 IEEE Transactions on Reliability上。在项目进行期间，多次与国内外学者进行访问交流，课题组成员也多次参加国际国内学术会议。课题组成功举办了一次国际workshop。开发两个演示软件，为我国工业界复杂系统的健康管理提供了丰富的理论和实际指导。