前言

电子设备/系统可靠、安全运行，要求实时监控其工作状态和可靠性状况，及时进行故障诊断和预测，以便系统能在预计的寿命周期内完成预期的功能，并在此基础上准确地定位退化或故障部位，及时地进行必要的维修或更换。故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）正是达到上述保障目标的技术方法，能够在设备/系统使用中自动完成故障检测、预测、隔离和监控，及时进行故障影响评价、故障报告和预警状态监控管理的功能，完成故障预测及维修和维修保障决策等健康管理功能的技术系统可称为PHM系统。PHM作为高端装备可靠性、维修性保障体系的发展方向，是提高设备系统安全性和可用性、提高效费比的有效技术途径。

近几年，PHM相关技术在国内从故障诊断检测向故障预测与健康管理发展，逐步形成新的技术热点。但是，国内PHM技术的发展应关注以下几个问题：

（1）国外PHM技术研究起步较早，经过长期的基础性研究工作积累，研究重点已逐步从概念和基础理论技术研究转向针对复杂系统的工程应用研究。在国内，PHM技术研究起步较晚，研究基础和经验与国外差距较大。因此，在PHM技术的研究思路上应该注意技术发展的规律性，开展电子设备/系统 PHM 技术顶层设计研究的同时，应将故障预测技术的研究重点放在基础部件（电子元器件、模块/组件）的故障预测技术方法和工程实现上。

（2）国内PHM技术目前仍偏重于理论和系统概念研究；在工程应用方面，机械产品的失效机理比较清晰，多年来国内外已形成一些共性的故障预测技术方法；而电子产品因材料/结构复杂，故障模式和故障机理繁多，对故障相关参数的监测也更为困难和复杂，因此，国内机械产品的研究案例相对较多，而电子产品的研究案例很少。

（3）电子产品 PHM 技术工程应用需要通过大量的案例研究来提炼一些可复用的共性PHM 技术，形成一批共性技术方案。目前，国内在电子产品上虽然有一些具体的研究案例，但共性技术提炼和形成不同领域的工程应用PHM共性技术方案还远远不够。

（4）开展电子产品PHM技术研究时，由于惯性的研究思维或缺少对电子产品元器件和模块/组件失效机理的研究基础，研究案例中较多地仅考虑敏感参数的监测而忽略了与失效物理模型的技术融合。

长久以来，不管是航空电子装备还是其他电子装备/系统，对装备运行期间发生故障的处理方式，还停留在测试、隔离、报故等初级的系统管理上，没有上升到对系统整机健康状态的评估与管理。从PHM技术的提出到广泛工程应用的实现，无疑还需要大量的基础性研究工作。通过基础性研究工作和工程应用经验的积累，逐步将PHM技术应用到装备设计、研发、生产、使用、维修/维护全寿命周期，必将对目前的装备保障方式产生革命性和智能化的技术变革。

本书是在可靠性物理及其应用技术重点实验室PHM技术团队承担科技部相关科研项目的技术成果基础上，并参考了国内外PHM技术文献而撰写。本书针对目前国内PHM技术研究现状，着眼于电子设备/系统 PHM 技术研究的工程应用需求，重点介绍电子装备中关键元器件、模块/组件的PHM技术原理、流程、实现方法和应用案例，并为电子设备/系统的PHM技术设计提供PHM技术架构和方法。本书同时对PHM技术过程中的数据分析和处理做了专门论述，介绍了几类常用的数据挖掘算法原理和用途。本书还针对电子产品基于数据驱动和基于失效物理模型的两种PHM共性技术方法，介绍了针对电子产品PHM关键技术自主开发的基于失效物理模型的PHM软件平台和数据挖掘软件工具箱的原理和应用。

读者可以通过本书从理论到实践、从应用技术架构到具体的关键技术了解PHM技术；也可以从构成电子产品的元器件、模块/组件到设备/系统的PHM技术工程应用思路和方法去看PHM技术的工程实践。希望本书的出版对有关技术人员和工程管理者有所帮助。

本书共分为7章，由孔学东、恩云飞负责全书构架策划和组织撰写，第1、2章由王力纬、陆裕东执笔，第3章由陈义强执笔，第4章由史峥宇、尧彬、赖灿雄、肖庆中执笔，第5章由周振威执笔，第6章由林晓玲、朱亮标、麦海荣、蒋海苏执笔，第7章主要由国内外参考文献中提出的PHM技术发展问题经PHM技术团队归纳编写，以上各章由陆裕东、王力纬和林晓玲负责初稿审校，全书由孔学东、陆裕东负责统稿和审校定稿。在该书编写过程中，得到了领导和相关同事的大力支持，电子工业出版社余义编辑对本书编辑和出版提供了大量宝贵建议和帮助，此外，本书应用了部分其他研究者的研究成果（见参考文献），在此一并表示衷心的感谢。

由于著者的经验和知识有限，书中难免有不妥之处，恳请读者提出宝贵意见，进行批评指正。

著者

2013年12月