维修保障技术的发展历史探析

1.国外维修保障技术的发展现状

国外飞机系统维修开始于20世纪40年代^[3]，当时仅限于材料疲劳更换和机构维修。20世纪40年代到60年代，人们开始依据对早期飞机机械事故的直观经验，以预计维修对象工作期长短为基础去计划维修活动，以便“防患于未然”，从而形成了基于定时维修的预防性维修理论^[55]。但随着飞机的日益复杂化，到了20世纪50年代末，美国航空界发现许多类型的故障不大可能有效地预防，无论增加多少维修次数也不能明显地减缓这些故障的发生^[56]；并且传统维修理论导致飞机维修工作量和保障费用剧增，且维修人员不堪重负，定时翻修无法有效提高产品的使用可靠性和安全性。科学家通过大量数据统计发现，与其将大量的维修费用投入到见效甚微的事后维修，不如在系统设计初期将故障检测和状态管理技术纳入到飞机设计中。

于是，20世纪50年代后期开始尝试在飞机关键部件上施加传感器，通过检测各种参量，如热、力、转速、振动等，实现对大型复杂设备的故障检测和诊断^[57]。由于发动机系统对飞机至关重要，因此美国率先于20世纪50年代开始研究飞机发动机自动测试系统和故障诊断装置^[58]，以加强发动机状态监测和维修指导。随后，火箭发动机故障诊断专家系统（REFDES）和航天器故障诊断试验专家系统（ATFDES）也相继出现^[59]。20世纪60年代后，伴随着测试技术与计算机技术的飞速发展，国外广泛开展飞机维修性的研究工作^[57]，经过10年的探索和理论研究，“以可靠性为中心的维修（Reliability Centered Maintainability，RCM）”被提了出来，以此建立的维修理论和方法在飞机上取得了很大的成功。RCM的基础是机内测试系统（Built-In-Test，BIT），BIT通过在系统和设备内设置用于状态监控、故障诊断与隔离的硬件、软件和自检测装置，使得系统本身就能检查工作是否正常和确定发生故障的位置^[60]，从而警告飞行员重要部件的故障，BIT后来成为了支持机械师查找故障的助手。尽管BIT技术得到了广泛的应用，但常规BIT还存在故障诊断时间长、诊断能力低、虚警率高、使用和保障费用高等问题。为了解决武器装备BIT诊断能力差和维修保障费用高的问题，美国罗姆航空发展中心在20世纪80年代初率先提出运用人工智能技术来改善BIT的效能，以降低虚警、识别间歇故障^[61，62]。20世纪80年代末，美、英等国相继开始了复杂武器装备的预测与健康管理系统研究，通过引入智能推理和故障预测以提高武器系统的故障诊断能力和维修保障能力^[63-66]。进入20世纪90年代后，计算机网络技术的飞速发展，先进的微传感器层出不穷、智能信息融合算法大量涌现及大容量存储器的出现，使得实时状态监测和天地一体的飞机维修保障成为可能，进而出现了机载和地面一体化的健康管理系统^[67-76]。

2.国内维修保障技术的发展现状(www.xing528.com)

从新中国成立到20世纪70年代末，我国液压设备的维修保障一直沿袭国外20世纪三四十年代传统的经验维修办法，即凭直接经验确定检查时间和内容，靠感官按照规定的时间和内容实施维修，导致修理间隔短、维修工时多、人机耗费比大和设备使用率低等问题。而在这一时期，国外的设备维修技术取得了长足进展：设备维修已从一种技艺发展成为一门科学，有了自己的指导理论；各种先进的维修手段和检测设备大量应用，延伸了维护人员的感官，扩大了检测范围，提高了维修质量和工作效率。

1979年我国开始改革维修手段，提出以原位检测、无损检测、状态监控、快速充填加挂和改进维修工艺为重点，当年就取得了二百多项成果，第二年大部分获得推广应用。设备维护规程中的检查项目的70%实现了原位检测，定检工时缩短一半，提高工效50%。由此可见维修手段改革对设备保障的巨大作用。

20世纪80年代初，提出“以可靠性为中心”维修思想，有力地推动了设备维修改革和现代化建设，更加推动了设备维修手段的发展，维修保障能力得到很大提高。当前，我国设备维修处于经验维修向科学维修的转变时期，整体上落后于发达国家的技术水平。20世纪80年代末至90年代，随着故障诊断技术、神经网络技术、模糊推理技术及基于小波分析信号处理等智能诊断方法的迅速发展，我国大型复杂系统开始装备故障检测与诊断系统，特别是在“十五”期间将装备维修技术纳入预研体系后，我国在设备故障诊断技术应用和故障诊断系统的研究方面取得了一定成果。但目前我国设备相关方面的研究和工程应用总体上仍落后于先进国家，表现为技术落后、手段落后和管理落后。具体表现在：①系统的故障特征提取容易受外界干扰影响，故障诊断推理机制尚不完善；②在线系统故障监控覆盖率较低，虚警率较高；③故障诊断缺乏有效的新方法、新技术和新手段，对诊断系统的体系结构、功能模式、系统集成开发方法的研究还不够深入；④故障预测技术很不完善，剩余寿命的预测技术尚未实施；⑤系统故障预测与状态管理评价体系尚需建立与完善。