基於數據驅動的民機系統可靠性分析與預測研究

《基於數據驅動的民機系統可靠性分析與預測研究》是依託南京航空航天大學，由王華偉擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於數據驅動的民機系統可靠性分析與預測研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：王華偉
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

針對民機系統具有的狀態非線性及多失效模式的特徵，提出基於數據驅動的可靠性分析與預測技術。分析和處理用於支撐民機系統可靠性分析與預測的複雜數據，建立數據與民機系統狀態、失效模式和可靠性之間的關係，解決數據可利用及提升利用效率和效果的問題；採用模型集成的方法構建基於競爭失效的民機系統複合可靠性分析模型，通過數據定量分析退化失效和競爭失效的作用機制；研究基於複雜數據及複合模型的不確定性及靈敏度分析方法，提高民機系統可靠性分析與預測的準確性；分別建立基於性能退化及突發失效的剩餘壽命預測模型；結合數據分析多失效模式競爭失效的變化規律，基於競爭失效的複合剩餘壽命預測模型及風險決策機制，預測民機系統剩餘壽命。通過在民機航電系統和發動機系統中的套用，驗證方法的有效性。本項目對於豐富和發展可靠性工程理論和方法，推動民機系統可靠性工程管理科學化具有重要意義。

結題摘要

民機系統具有狀態的可監測性、故障的貧發性和對性能的高要求性特點。數據是可靠性分析與預測的基礎，有必要充分利用多種來源的數據，如狀態監測參數、維修和檢查信息等;上述數據形式多樣，種類複雜，而且是不同時序點的信息，增加了分析和處理的難度。從本質上說，民航飛機的可靠性分析與預測的複雜性體現在數據的複雜性。本項目提出基於數據驅動的民機系統可靠性分析與預測方法，建立起數據—系統行為—系統可靠性之間的關係，提高可靠性分析與預測的準確性和工程上的可操作性。本項目從數據驅動角度出發，研究民機系統可靠性分析與預測問題，包括民機可靠性數據分析與處理技術，民機系統可靠性分析，民機系統可靠性預測方法及民機系統可靠性分析與預測的不確定性分析技術。分析和處理用於支撐民機系統可靠性分析與預測的複雜數據，重點研究了異常數據處理、複雜數據預處理、競爭失效數據處理及數據融合方法，解決數據可利用及提升利用效率和效果的問題；分別針對民機系統的退化失效和突發失效建立可靠性分析模型，建立退化失效與突發失效的動態聯繫，提出基於競爭失效的民機系統可靠性分析模型，採用貝葉斯模型平均技術定量分析競爭失效中各種失效模式的關係和作用機制，研究了民機系統運行可靠性評估方法；研究支撐民機系統可靠性分析與預測的靈敏度分析與不確定性分析方法，針對數據進行靈敏度分析，針對可靠性模型進行不確定性分析，結合可靠性數據自動選擇模型，最佳化模型組合。研究基於數據驅動的民機系統可靠性預測方法，包括基於時序數據的民機系統可靠性預測方法，基於潛在故障的民機系統可靠性預測方法，基於不同退化軌跡的民機系統性能隨機退化剩餘壽命預測模型和針對競爭失效的民機系統剩餘壽命預測方法。以上研究成果對於及時探知民機系統運行風險，加強民機系統運行可靠性管理，科學制定民機系統維修策略和提高民機系統備件管理水平具有重要意義。在航空公司得到具體套用，驗證了本項目成果的有效性和可操作性，本項目的研究成果還可以推廣套用到與民機系統可靠性分析與預測具有類似特點的核電站和電力系統等複雜系統中，具有廣闊的套用前景。