前言

電子設備/系統可靠、安全運行，要求實時監控其工作狀態和可靠性狀況，及時進行故障診斷和預測，以便系統能在預計的壽命周期內完成預期的功能，并在此基礎上準確地定位退化或故障部位，及時地進行必要的維修或更換。故障預測與健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）正是達到上述保障目標的技術方法，能夠在設備/系統使用中自動完成故障檢測、預測、隔離和監控，及時進行故障影響評價、故障報告和預警狀態監控管理的功能，完成故障預測及維修和維修保障決策等健康管理功能的技術系統可稱為PHM系統。PHM作為高端裝備可靠性、維修性保障體系的發展方向，是提高設備系統安全性和可用性、提高效費比的有效技術途徑。

近幾年，PHM相關技術在國內從故障診斷檢測向故障預測與健康管理發展，逐步形成新的技術熱點。但是，國內PHM技術的發展應關注以下幾個問題：

（1）國外PHM技術研究起步較早，經過長期的基礎性研究工作積累，研究重點已逐步從概念和基礎理論技術研究轉向針對復雜系統的工程應用研究。在國內，PHM技術研究起步較晚，研究基礎和經驗與國外差距較大。因此，在PHM技術的研究思路上應該注意技術發展的規律性，開展電子設備/系統 PHM 技術頂層設計研究的同時，應將故障預測技術的研究重點放在基礎部件（電子元器件、模塊/組件）的故障預測技術方法和工程實現上。

（2）國內PHM技術目前仍偏重于理論和系統概念研究；在工程應用方面，機械產品的失效機理比較清晰，多年來國內外已形成一些共性的故障預測技術方法；而電子產品因材料/結構復雜，故障模式和故障機理繁多，對故障相關參數的監測也更為困難和復雜，因此，國內機械產品的研究案例相對較多，而電子產品的研究案例很少。

（3）電子產品 PHM 技術工程應用需要通過大量的案例研究來提煉一些可復用的共性PHM 技術，形成一批共性技術方案。目前，國內在電子產品上雖然有一些具體的研究案例，但共性技術提煉和形成不同領域的工程應用PHM共性技術方案還遠遠不夠。

（4）開展電子產品PHM技術研究時，由于慣性的研究思維或缺少對電子產品元器件和模塊/組件失效機理的研究基礎，研究案例中較多地僅考慮敏感參數的監測而忽略了與失效物理模型的技術融合。

長久以來，不管是航空電子裝備還是其他電子裝備/系統，對裝備運行期間發生故障的處理方式，還停留在測試、隔離、報故等初級的系統管理上，沒有上升到對系統整機健康狀態的評估與管理。從PHM技術的提出到廣泛工程應用的實現，無疑還需要大量的基礎性研究工作。通過基礎性研究工作和工程應用經驗的積累，逐步將PHM技術應用到裝備設計、研發、生產、使用、維修/維護全壽命周期，必將對目前的裝備保障方式產生革命性和智能化的技術變革。

本書是在可靠性物理及其應用技術重點實驗室PHM技術團隊承擔科技部相關科研項目的技術成果基礎上，并參考了國內外PHM技術文獻而撰寫。本書針對目前國內PHM技術研究現狀，著眼于電子設備/系統 PHM 技術研究的工程應用需求，重點介紹電子裝備中關鍵元器件、模塊/組件的PHM技術原理、流程、實現方法和應用案例，并為電子設備/系統的PHM技術設計提供PHM技術架構和方法。本書同時對PHM技術過程中的數據分析和處理做了專門論述，介紹了幾類常用的數據挖掘算法原理和用途。本書還針對電子產品基于數據驅動和基于失效物理模型的兩種PHM共性技術方法，介紹了針對電子產品PHM關鍵技術自主開發的基于失效物理模型的PHM軟件平臺和數據挖掘軟件工具箱的原理和應用。

讀者可以通過本書從理論到實踐、從應用技術架構到具體的關鍵技術了解PHM技術；也可以從構成電子產品的元器件、模塊/組件到設備/系統的PHM技術工程應用思路和方法去看PHM技術的工程實踐。希望本書的出版對有關技術人員和工程管理者有所幫助。

本書共分為7章，由孔學東、恩云飛負責全書構架策劃和組織撰寫，第1、2章由王力緯、陸裕東執筆，第3章由陳義強執筆，第4章由史崢宇、堯彬、賴燦雄、肖慶中執筆，第5章由周振威執筆，第6章由林曉玲、朱亮標、麥海榮、蔣海蘇執筆，第7章主要由國內外參考文獻中提出的PHM技術發展問題經PHM技術團隊歸納編寫，以上各章由陸裕東、王力緯和林曉玲負責初稿審校，全書由孔學東、陸裕東負責統稿和審校定稿。在該書編寫過程中，得到了領導和相關同事的大力支持，電子工業出版社余義編輯對本書編輯和出版提供了大量寶貴建議和幫助，此外，本書應用了部分其他研究者的研究成果（見參考文獻），在此一并表示衷心的感謝。

由于著者的經驗和知識有限，書中難免有不妥之處，懇請讀者提出寶貴意見，進行批評指正。

著者

2013年12月