装备健康状态评估方法研究

doi： 10． 3969 / j． issn． 1009086x． 2012． 05． 030 中图分类号：TJ760. 7 文献标志码：A 086X（ 2012 ） 05015606 文章编号：1009-
Health Condition Assessment of Equipment
YAO Yunfeng1 ， WU Yifu2 ， FENG Yuguang1 ， ZHAO Jianyin1
Oct． 2012 现代防御技术 Vol． 40 No． 5 MODERN DEFENCE TECHNOLOGY 2012 年 10 月 第 40 卷 第 5 期
综合保障性技术
装备健康状态评估方法研究
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引言
由于视情维修的前提就是依据装备当前的健康
状况来决定是否维修以及采用何种维修保障方式 ， 因此评估装备当前的健康状态， 确定其健康状态退
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收稿日期：2011 －09 －03 ； 修回日期：2012 －01 －05 作者简介：姚云峰（ 1987－ ） ， 男， 河南南阳人。助工， 硕士， 主要从事装备健康管理研究 。 mail： yyf998866@ 163． com 通信地址：125006 辽宁省兴城市 92419 部队 42 分队 E-
。 比如说， 处于优—良
也隶属于良 状态边缘的装备可能既隶属于优状态， 状态， 只是隶属于 2 种健康状态的隶属度不同， 这时 就需要依据一定的方法对装备的健康状态进行决 确定其最终健康状态等级， 以便于根据评估结果 策， 及时安排维修、 排除安全隐患
［5 ］
。
2012 年第 40 卷第 5 期 · 158· 现代防御技术
［2 ］ “持续” 和 上 。从某种程度上说， 装备的健康状态
是指装备保持一定可靠性水平的能力， 是装备在使 用状态下可靠度保持在一定范围 （ 保证装备完成预 定功能的前提下 ） 的置信水平。 保持一定的可靠性 水平是 指 在 今 后 较 长 一 段 时 间 内 装 备 能 正 常 工 作
［2 ］
。 装备健康状态等级分类
2
装备参数健康状态评估
由于装备的健康状态是由多个参数的健康状态
2． 2
参数健康状态等级的隶属度 由装备的健康状态等级分类可知， 装备的优、
良、 中、 差健康状态具有模糊性， 即由于缺乏从一种 健康状态等级到另一种健康状态等级的明显过渡而 这种不确定性是非随机的， 可以用 引起的不确定性， 模糊集合理论来表示
（ 1． Naval Aeronautical Engineering Institute， Shandong Yantai 264001 ， China； 2． Navy Military Representative Office in Wuhan Area，Hubei Wuhan 430022 ， China）
· 157· 姚云峰，伍逸夫，冯玉光， 等： 装备健康状态评估方法研究 的最直接反映， 因此可以应用参数的测试数据对装 备测试时的健康状态进行评估。
Table 1 健康状态 等级 表1 健康状态分级及等级描述 Classification of health condition and description 等级描述 所有参数的测试数据均在允许范围之内 ， 优 且所有参数的测试数据均远离阈值或接近标 准值， 可以按计划进行监测并适当延长维护 周期 所有参数的测试数据均在允许范围之内 ， 良 且部分参数的测试数据在标准值上下一定范 围内波动， 但远未达到阈值， 可以按计划进行 监测和维护 所有参数的测试数据均在允许范围之内 ， 中 且部分参数的测试数据偏离标准值的程度较 大， 但未达到阈值， 可以适当缩短测试周期 ， 加强监测并优先维护 所有参数的测试数据均在允许范围之内 ， 差 且部分参数的测试数据接近或达到阈值 ， 除 还要加强监测并尽快 适当缩短测试周期外， 维护 故障 必 一个或多个参数的测试数据超过阈值 ， 须立即进行维修

Abstract： Aiming at health condition assessment problem of equipment，the basic concept of health condition of equipment is expatiated and the grading of health condition of equipment is classified into five good， middle， poor and fault． To the unqualified equipment， the health condition is ditypes： excellent， rectly judged to be fault． And to the qualified equipment，on condition that the health condition of equipment parameters are evaluated，the health condition assessment model based on improved evidence theory is established and the health condition degradation grading of equipment could be got by synthesizing the health condition of all analog monitoring parameters． Finally， the experiment result validates the rationality of the assessment model． Key words： equipment； health condition assessment； health condition grading； weight； evidence theory 对于实现装备的视情维修具有重要意义 。 化情况， 对于武器装备， 由于环境应力对其健康状态的影响 无法精确确定， 即装备的健康状态主要是由通电测 试得到的参数的测试数据来表征的 。在忽略测试设 备误差的情况下， 参数的测试数据是装备健康状态
1 2 1 1 姚云峰 ，伍逸夫 ，冯玉光 ，赵建印
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（ 1． 海军航空工程学院 ， 山东 烟台 264001 ； 2． 海装驻武汉地区军事代表局， 湖北 武汉 430022 ）
摘要：针对装备健康状态评估问题， 在阐述装备健康状态基本概念的基础上， 将装备的健康状 良、 中、 差和故障 5 个等级。对于测试不合格的装备， 可以直接判定其处于故障状态； 对 态分为优、 于测试合格的装备， 在评估装备参数健康状态的基础上 ， 建立了基于改进证据理论的装备健康状态 评估模型， 对所有参数的健康状态合成并决策 ， 确定了测试合格的装备的健康状态退化等级， 并进 验证了评估模型的合理性。 行实例分析， 关键词：装备； 健康状态评估； 健康状态等级； 权重； 证据理论
［6 ］
因此为了确定装备的健康状态， 需要对 综合表征的， 确定各个参数的健康状 其参数进行健康状态评估， 态。由装备的健康状态等级分类可知， 对装备的参 首先应根据参数的测试结 数进行健康状态评估时， 果判断参数是否超差。如果参数的测试结果超过阈 表明参数是不合格的， 此时可以直接判定装备处 值， 于故障状态。反之则表明参数是合格的， 需要对其 进一步分析。下面对测试合格的参数进行健康状态 在不加说明的情况下本节中的参数均指测试 评估， 合格的参数。 2． 1 参数健康状态的归一量化 对参数的测试结果进行分析时， 由于参数的技 因此得到的表征参数健康状态 术要求大多不相同， 的测试数据偏离标准值的程度也大多不同 ， 为使不 同参数之间的健康状态具有可比性， 可考虑对参数 用测试数据的归一化 的测试数据进行归一化处理， 值来表征参数的健康状态。对测试数据进行归一化 可以设定测试数据偏离标准值的程度越大 ， 其归 时， 一化值越小， 这样测试数据的归一化值在一定程度 测试数据的归一化 上也就表征了参数的健康状态， 测试数据偏离标准值的程度越大 ， 参数健康 值越小， 状态越差。 2， …， n ） 个参 假设装备有 n 个参数， 第 i（ i = 1， 数的测试结果为 x i ， 标准值为 x s ， 上阈值为 x u ， 下阈 则本次测试值与标准值的偏差 Δ = 值 为 xl ， xi － xs ， 参数的上最大允许误差 δ1 = x u － x s ， 下 参数的归一化值 λ i 可 最大允许误差 δ2 = x l － x s ， 定义为 δ1 － Δ ， x ≤x ≤x ， s i u δ1 λi = δ －Δ 2 ， x l ≤x i ＜ x s ． δ2
1． 2
以往对 装 备 进 行 健 康 状 态 评 价 时， 往往采用 “是非制” ， 即将其健康状态简单地划分为合格和不 合格， 认为测试数据落在规定的阈值范围内是合理 超出规定的阈值是不合格的。 这种“是非制 ” 的 的， 评估方法对于状态非常良好的装备和状态已经接近 故障的装备可能会采用相同的维修策略 ， 这对于前 者将产生不必要的维修， 而对于后者可能会因维修 无法实现装备的视情维 不足而影响其战备完好性， 修， 因此考虑将装备的健康状态等级细化
1
1． 1
装备健康状态的内涵
装备健康状态基本概念 对装备进行健康状态评估之前， 需要明确装备
1］ ， 装备的健康状态 健康状态的概念。 根据文献［ 描述了装备及其部件执行设计功能的能力 。由此可 健康状态表征的是一种能力。 由于装备的健康 见， 状态一般是通过测试数据来表征的， 测试数据偏离 标准值的程度越大， 其健康状态越差， 因此装备的健 康状态在一定程度上可表现为测试数据偏离标准值 的程度。 通过对装备健康状态的定义与可靠性定义的对 比可以发现， 它与可靠性的区别主要体现在“稳定 ”
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模糊集合的思想是把经典集合中的绝对隶属关 系模糊化， 使元素对集合的隶属程度不再局限于取 0 或 1， 0， 1］上的任一数值， 而是可以取区间［ 这一 数值反映了元素隶属于集合的程度