預(yù)測(cè)將應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于預(yù)測(cè)將應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的方法和系統(tǒng)，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括由損壞計(jì)數(shù)器監(jiān)測(cè)的多個(gè)元件，每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器由對(duì)應(yīng)的損壞上限限制，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：?處理裝置(7)，適于通過(guò)從包含經(jīng)驗(yàn)任務(wù)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)(9)重復(fù)地提取一系列模擬任務(wù)，模擬所述損壞計(jì)數(shù)器(C1?Cm)的消耗；?處理裝置(7)，適于對(duì)于每次重復(fù)，確定所述損壞計(jì)數(shù)器中的每個(gè)的累積消耗，一直到與當(dāng)前模擬任務(wù)相關(guān)的至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器達(dá)到與之相關(guān)的損壞上限；?處理裝置(7)，適于將維護(hù)策略應(yīng)用于所述當(dāng)前模擬任務(wù)，以確定代表將在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上執(zhí)行的維護(hù)操作的維護(hù)指示器。
【專利說(shuō)明】
預(yù)測(cè)將應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明設(shè)及用于預(yù)測(cè)將應(yīng)用于航空 發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的預(yù)測(cè)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同元件的估計(jì)的損壞或磨損 而確定。
[0003] 然而，在可從一個(gè)飛行任務(wù)改變到另一個(gè)飛行任務(wù)的情況下，例如在軍用飛機(jī)的 情況下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用使得直接預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞變得不可能。在運(yùn)種情況下，基于對(duì) 于每個(gè)任務(wù)從飛行參數(shù)的記錄計(jì)算的損壞計(jì)數(shù)器進(jìn)行估計(jì)。
[0004] 航空發(fā)動(dòng)機(jī)由各自包括不同部件的數(shù)個(gè)模塊構(gòu)成。每個(gè)部件可包括根據(jù)部件壽命 控制的、將被監(jiān)測(cè)的數(shù)個(gè)區(qū)域或元件。對(duì)于其余的描述，為了簡(jiǎn)要的原因，將僅僅談?wù)摬考?損壞計(jì)數(shù)器與每個(gè)部件相關(guān)W對(duì)部件消耗的真實(shí)周期的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器還 與至少一個(gè)損壞上限相關(guān)。當(dāng)達(dá)到一個(gè)或多個(gè)上限時(shí)，可進(jìn)行不同的維護(hù)行動(dòng)。運(yùn)些維護(hù)行 動(dòng)在維護(hù)計(jì)劃中描述，且從在不去除情況下的檢查改變到對(duì)損壞零件的更換并包括要求去 除的檢查。維護(hù)管理操作的目的是執(zhí)行及時(shí)的維護(hù)操作W將零件或部件的使用延長(zhǎng)到它們 的最大操作潛力。
[0005] 然而，損壞計(jì)數(shù)器的消耗和運(yùn)些消耗的速率從一個(gè)任務(wù)到另一個(gè)任務(wù)激烈地改 變，尤其取決于任務(wù)類型。因此，損壞計(jì)數(shù)器可不同的速率并因此在不同的飛行中達(dá)到 它們的上限。從損壞計(jì)數(shù)器限定的維護(hù)可隨后要求相當(dāng)頻繁的去除。損壞計(jì)數(shù)器可在不同 的時(shí)間達(dá)到它們的上限的事實(shí)通常導(dǎo)致頻繁的去除。運(yùn)些不同的去除可因此在此基礎(chǔ)上影 響飛機(jī)的可用性。
[0006] 因此，本發(fā)明的目的在于優(yōu)化關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作，W在遵守所有安全要 求和限制的同時(shí)提高飛機(jī)的可用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明設(shè)及一種預(yù)測(cè)將應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)或航空發(fā)動(dòng)機(jī)的零件的維護(hù)操作的方 法，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括由損壞計(jì)數(shù)器監(jiān)測(cè)的多個(gè)部件，每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器由對(duì)應(yīng)的損壞上限 限制，所述方法包括W下步驟：
[000引-通過(guò)從學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)重復(fù)地提取一系列模擬任務(wù)，模擬所述損壞計(jì)數(shù)器的消耗；
[0009] -對(duì)于每次重復(fù)，確定所述損壞計(jì)數(shù)器中的每個(gè)的累積消耗，一直到與當(dāng)前模擬任 務(wù)相關(guān)的至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器達(dá)到由與所述損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的損壞上限限制的預(yù)定值；
[0010] -將維護(hù)策略應(yīng)用于所述當(dāng)前模擬任務(wù)，W確定代表計(jì)劃在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行的 維護(hù)操作的維護(hù)指示器。
[0011] 通過(guò)簡(jiǎn)單地提取一系列任務(wù)來(lái)模擬傳感器的消耗，可W給出對(duì)維護(hù)行動(dòng)的數(shù)量和 類型的預(yù)測(cè)，其中該維護(hù)行動(dòng)取決于由與損壞上限相關(guān)的預(yù)定值限定的實(shí)施的維護(hù)策略。 該模擬原理能夠w低的成本使計(jì)算步驟具有非常高的靈活性，而且不需要任何具體的統(tǒng)計(jì) 知識(shí)。
[0012] 有利地，方法包括W下步驟：
[0013] -應(yīng)用一系列不同的維護(hù)策略，包括對(duì)于當(dāng)前策略的每次應(yīng)用與當(dāng)前策略相關(guān)的 成本和可用性指示器的確定，W及根據(jù)所述成本和可用性指示器對(duì)折衷指示器的確定；W 及
[0014] -比較用于不同策略的折衷指示器，W選擇最優(yōu)的維護(hù)策略。
[0015] 運(yùn)使得W下成為可能:通過(guò)考慮損壞計(jì)數(shù)器的可變性并找到將有效地應(yīng)用的最佳 策略，充分利用維護(hù)策略。
[0016] 根據(jù)第一實(shí)施例，維護(hù)策略的應(yīng)用包括W下步驟：
[0017] -估計(jì)每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器的累積消耗，一直到預(yù)定的飛行數(shù)量;W及
[0018] -對(duì)與達(dá)到其損壞上限的損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的維護(hù)操作分組。
[0019] 維護(hù)操作的分組提供提高發(fā)動(dòng)機(jī)可用性的手段。例如，在通過(guò)預(yù)期將在接下來(lái)的 50或100次飛行內(nèi)觸發(fā)的行動(dòng)對(duì)維護(hù)操作分組時(shí)，可模擬2000次飛行范圍。
[0020] 根據(jù)第二實(shí)施例，維護(hù)策略的應(yīng)用包括W下步驟：
[0021] -將所述當(dāng)前模擬任務(wù)的損壞計(jì)數(shù)器的消耗與小于損壞上限的中間闊值或上限作 比較；W及
[0022] -對(duì)與達(dá)到所述中間上限的損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的維護(hù)操作分組。
[0023] 有利地，方法包括W下步驟：
[0024] -多次重復(fù)損壞計(jì)數(shù)器的模擬消耗，W確定與每個(gè)維護(hù)指示器相關(guān)的一組消耗值； W及
[0025] -計(jì)算與每個(gè)維護(hù)指示器相關(guān)的所述消耗值的平均值。
[0026] 運(yùn)提供更加實(shí)際地預(yù)測(cè)維護(hù)操作并獲得統(tǒng)計(jì)信息的手段。
[0027] 學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)包括：
[0028] --組經(jīng)驗(yàn)任務(wù)W及與所述經(jīng)驗(yàn)任務(wù)中的每個(gè)相關(guān)的潛在傳感器的消耗;W及
[0029] -預(yù)定的維護(hù)計(jì)劃，包括與潛在傳感器相關(guān)的損壞上限和對(duì)應(yīng)的維護(hù)行動(dòng)。
[0030] 有利地，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)還包括任務(wù)指示器，包括每個(gè)任務(wù)的嚴(yán)重性指示器、每個(gè)任務(wù) 的飛行時(shí)間指示器、W及任務(wù)類型指示器。
[0031] 運(yùn)可充實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)并根據(jù)嚴(yán)重性、類型或時(shí)間對(duì)任務(wù)分類。因此，W相關(guān)的方式對(duì)任 務(wù)分類，W使得隨機(jī)提取更加實(shí)際。
[0032] 有利地，從屬于特定任務(wù)類型的經(jīng)驗(yàn)任務(wù)的子集中隨機(jī)提取所述一系列模擬任 務(wù)。
[0033] 結(jié)果，可針對(duì)飛機(jī)基地、機(jī)群或特定任務(wù)類型，進(jìn)行模擬。因此，維護(hù)計(jì)劃可適應(yīng)飛 機(jī)使用的方式。
[0034] 有利地，方法包括對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的升級(jí)。
[0035] 運(yùn)提供使得數(shù)據(jù)庫(kù)代表取決于客戶的、未來(lái)的和自適應(yīng)的任務(wù)的手段。
[0036] 本發(fā)明還包含一種維護(hù)預(yù)測(cè)工具，通過(guò)將根據(jù)上述特征預(yù)測(cè)維護(hù)操作的方法應(yīng)用 于每個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，該維護(hù)預(yù)測(cè)工具將應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)群。
[0037] 本發(fā)明還包含一種用于預(yù)測(cè)將應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的系統(tǒng)，該航空發(fā)動(dòng) 機(jī)包括由損壞計(jì)數(shù)器監(jiān)測(cè)的多個(gè)部件，每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器由對(duì)應(yīng)的損壞上限限制，所述系統(tǒng) 包括：
[0038] -處理裝置，適于通過(guò)從包含經(jīng)驗(yàn)任務(wù)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)重復(fù)地提取一系列模擬任務(wù)， 模擬所述損壞計(jì)數(shù)器的消耗；
[0039] -處理裝置，適于對(duì)于每次重復(fù)，確定所述損壞計(jì)數(shù)器中的每個(gè)的累積消耗，一直 到與當(dāng)前模擬任務(wù)相關(guān)的至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器達(dá)到由與所述損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的損壞上限 限制的預(yù)定值；
[0040] -處理裝置，適于將維護(hù)策略應(yīng)用于所述當(dāng)前模擬任務(wù)，W確定代表將在航空發(fā)動(dòng) 機(jī)上執(zhí)行的維護(hù)操作的維護(hù)指示器。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 在閱讀下面參照附圖給出的、提供了信息但不是限制性的描述之后，根據(jù)本發(fā)明 的裝置和方法的其他特定特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，在附圖中：
[0042] -圖1概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于預(yù)測(cè)將應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的零件的維 護(hù)操作的系統(tǒng)；
[0043] -圖2概略地示出了用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)；
[0044] -圖3是流程圖，概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測(cè)關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的方 法；
[0045] -圖4A概略地示出了包含所有經(jīng)驗(yàn)任務(wù)和相關(guān)的潛在傳感器的表；
[0046] -圖4B概略地示出了描述用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)計(jì)劃的表；
[0047] -圖5是框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的預(yù)測(cè)維護(hù)操作的方法；W及 [004引-圖6A-抓概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的兩個(gè)示例性應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 本發(fā)明的一般原理在于從任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始，給出航空發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞計(jì)數(shù)器的消耗 預(yù)報(bào)并使用該預(yù)報(bào)來(lái)優(yōu)化維護(hù)策略的應(yīng)用，其中該維護(hù)策略旨在優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的可用性和所 述發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)成本。
[0050] 圖1概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于預(yù)測(cè)將應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的系 統(tǒng)。
[0051] 有利地，預(yù)測(cè)系統(tǒng)1安裝在地面站中并包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3通常包括輸 入裝置5、處理裝置7、存儲(chǔ)裝置9W及輸出裝置11。將注意到的是，存儲(chǔ)裝置9可包括W下計(jì) 算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括適于根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)的代碼指令。該計(jì)算機(jī)程 序可通過(guò)與存儲(chǔ)裝置9、輸入裝置5W及輸出裝置11相關(guān)的處理裝置7運(yùn)行。
[0052] 對(duì)于每個(gè)飛行任務(wù)，飛機(jī)13收集并在其機(jī)載計(jì)算機(jī)15上記錄飛行參數(shù)。運(yùn)些數(shù)據(jù) 可定期地下載，例如在每個(gè)任務(wù)之后，W由預(yù)測(cè)系統(tǒng)1取得。將注意到的是，運(yùn)些數(shù)據(jù)中的一 些可實(shí)時(shí)地發(fā)送到地面站。
[0053] 由預(yù)測(cè)系統(tǒng)1取得的數(shù)據(jù)用于確定損壞計(jì)數(shù)器17的消耗(即，對(duì)模塊上發(fā)生的或由 模塊消耗的真實(shí)周期的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)），W估計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中不同的模塊的磨損或損壞。
[0054] 圖2概略地示出了用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)。
[0化5 ] 航空發(fā)動(dòng)機(jī)19由一組模塊A1，A2，A3構(gòu)成，運(yùn)一組模塊A1，A2，A3中的每個(gè)包括不同 的部件81，82,83。每個(gè)部件可包括可用于估算部件壽命的數(shù)個(gè)區(qū)域或元件61斗5。至少一個(gè) 損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm隨后與每個(gè)元件E1-E5相關(guān)，W對(duì)由該元件消耗的真實(shí)的周期數(shù)量進(jìn)行計(jì) 數(shù)。每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器的消耗由表征由損壞計(jì)數(shù)器監(jiān)測(cè)的部件的壽命(在失效之前）的至少一 個(gè)損壞上限限制。
[0056] 因此，當(dāng)達(dá)到一個(gè)或數(shù)個(gè)損壞上限時(shí)，必須正視在表中描述的維護(hù)行動(dòng)或維護(hù)計(jì) 劃(見(jiàn)圖4B)。
[0057] 圖3是流程圖，概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測(cè)關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的方 法。
[0058] 在步驟E1，處理裝置7適于通過(guò)從例如包含在存儲(chǔ)裝置9中的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)31重復(fù)地 提取一系列模擬任務(wù)，來(lái)模擬損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm的消耗。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)31包含一組經(jīng)驗(yàn)任務(wù)和 預(yù)定的維護(hù)計(jì)劃。經(jīng)驗(yàn)任務(wù)包括在真實(shí)飛行期間收集的數(shù)據(jù)并提供操作反饋。
[0059] 圖4A概略地示出了包含一組經(jīng)驗(yàn)任務(wù)和相關(guān)的潛在傳感器的表。
[0060] 第一列包含用于不同任務(wù)Ml-Mn的代碼或數(shù)字。其他列指的是與發(fā)動(dòng)機(jī)的不同元 件相關(guān)的不同的損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm，并給出在每個(gè)任務(wù)期間每個(gè)計(jì)數(shù)器的消耗。由每個(gè)計(jì)數(shù) 器給出的周期或消耗的數(shù)量例如可W是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)部件的磨損或損壞的測(cè)量。
[0061] 圖4B概略地示出了描述用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)計(jì)劃的表。
[0062] 第一列指的是發(fā)動(dòng)機(jī)的一組模塊Al-An。在第二列中給出每個(gè)模塊的不同部件bi? bs。第 Ξ 列指的是每個(gè)部件的不同位置或不同元件 E1-E5。第四列設(shè)及與發(fā)動(dòng)機(jī)中的不同元 件相關(guān)的損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm。第五列指的是與不同的損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm相關(guān)的損壞上限S1- Sm，W及第六列大概給出了對(duì)于在更換之前可檢查數(shù)次的元件的、檢查之間的間隔Il-Im。 最后，第屯列描述了當(dāng)達(dá)到對(duì)應(yīng)的損壞上限時(shí)，在每個(gè)元件或部件上執(zhí)行的維護(hù)操作0P1- 0Pm〇
[0063] 有利地，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)31可通過(guò)限定不同任務(wù)的指示器來(lái)充實(shí)。每個(gè)任務(wù)Ml-Mn例如 可由嚴(yán)重性指示器、飛行時(shí)間指示器W及任務(wù)類型指示器限定。嚴(yán)重性指示器代表在任務(wù) 期間總的損壞。例如，總的損壞可W是損壞計(jì)數(shù)器的最大值、平均值或最小值。
[0064] 因此，步驟E1通過(guò)從包含在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)31中的往事取得的數(shù)據(jù)開(kāi)始，連續(xù)地模擬 不同的任務(wù)，來(lái)模擬損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm的消耗。隨機(jī)提取每個(gè)任務(wù)，并從提取的任務(wù)推斷損 壞計(jì)數(shù)器的消耗。
[0065] 根據(jù)第一變型，完全隨機(jī)地進(jìn)行提取，而不存在關(guān)于未來(lái)任務(wù)的任何指示，W對(duì)發(fā) 動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)群的老化進(jìn)行建模。
[0066] 根據(jù)第二變型，通過(guò)根據(jù)選擇的過(guò)濾器過(guò)濾學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)并隨機(jī)提取，W定向的方 式進(jìn)行模擬。在運(yùn)種情況下，通常通過(guò)考慮預(yù)測(cè)用于未來(lái)任務(wù)的信息(任務(wù)類型，嚴(yán)重性，飛 行時(shí)間）來(lái)指定模擬。例如，可從可根據(jù)任務(wù)嚴(yán)重性指示器和/或任務(wù)飛行時(shí)間和/或任務(wù)類 型選擇的經(jīng)驗(yàn)任務(wù)的子集中隨機(jī)提取一系列模擬任務(wù)。
[0067] 在步驟E2和E3中，處理裝置7適于確定對(duì)于每次重復(fù)，每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm的累 積消耗，一直到用于當(dāng)前模擬任務(wù)的至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器達(dá)到由與損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的損壞 上限限制的預(yù)定值。因此，預(yù)定值小于或等于對(duì)應(yīng)的損壞上限。例如，根據(jù)任務(wù)的數(shù)量和損 壞上限的值確定預(yù)定值。
[0068] 更具體地，對(duì)于從步驟El取得的每個(gè)當(dāng)前模擬任務(wù)，在步驟E2中處理裝置7計(jì)算損 壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm中的每個(gè)的累積消耗。步驟E3是一次測(cè)試，W檢查是否存在與當(dāng)前模擬任務(wù) 相關(guān)的、已經(jīng)達(dá)到與損壞上限相關(guān)的預(yù)定值的至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器。如果測(cè)試的結(jié)果為否 定的，則再次開(kāi)始步驟E1W提取新的當(dāng)前任務(wù)。另一方面，如果至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器已經(jīng)達(dá) 到預(yù)定值，則隨后執(zhí)行下面的步驟E4-E6。
[0069] 在步驟E4-E6中，處理裝置7適于將維護(hù)策略應(yīng)用于當(dāng)前模擬任務(wù)，因此確定將在 航空發(fā)動(dòng)機(jī)19上執(zhí)行的維護(hù)操作W及代表運(yùn)些操作的維護(hù)指示器。
[0070] 具體地，在步驟E4中，確定對(duì)應(yīng)于由損壞計(jì)數(shù)器Ci達(dá)到的損壞上限Si的維護(hù)行動(dòng)。
[0071] 在步驟E5中，檢查維護(hù)策略是否適合于步驟E4中的維護(hù)行動(dòng)。如果適合，則執(zhí)行步 驟E6,否則再次開(kāi)始步驟E1。
[0072] 最后，在步驟E6中應(yīng)用維護(hù)策略并確定維護(hù)指示器。有利地，運(yùn)些指示器包括去除 的數(shù)量和類型。
[0073] 因此，該方法可用于根據(jù)對(duì)于一系列提取的任務(wù)實(shí)施的策略，預(yù)測(cè)維護(hù)行動(dòng)的數(shù) 量和類型。
[0074] 有利地，多次重復(fù)對(duì)損壞計(jì)數(shù)器的消耗的模擬，W確定與每個(gè)維護(hù)指示器相關(guān)的 一組消耗值。處理裝置7還適于計(jì)算與每個(gè)維護(hù)指示器相關(guān)的消耗值的平均值。因此，圖2中 的步驟的很多次重復(fù)提供W下手段:精確地估計(jì)維護(hù)指示器的平均值且例如還使用蒙特卡 洛法從運(yùn)些值提取統(tǒng)計(jì)信息。
[0075] 圖5是框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的預(yù)測(cè)維護(hù)操作的方法。有利 地，使用圖1中的預(yù)測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行該方法。
[0076] 該圖包括設(shè)及維護(hù)計(jì)劃的模擬的第一部分P1和設(shè)及維護(hù)策略的優(yōu)化的第二部分 P2〇
[0077] 在第一部分P1，塊Bii，Bi2，Bi3和Bi4是用于預(yù)測(cè)損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm的消耗的輸入數(shù) 據(jù)，該輸入數(shù)據(jù)可從往事取得且大概根據(jù)計(jì)劃的未來(lái)任務(wù)來(lái)過(guò)濾。從往事取得的數(shù)據(jù)可用 于使學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)31完整。預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可用于通過(guò)提供關(guān)于任務(wù)類型、時(shí)間W及嚴(yán)重性的信息 來(lái)改善預(yù)測(cè)，因此改善學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)31的使用。
[0078] 更具體地，塊Bii設(shè)及嚴(yán)重性數(shù)據(jù)，該嚴(yán)重性數(shù)據(jù)用于就損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm的消耗而 言根據(jù)其嚴(yán)重性對(duì)任務(wù)Ml-Mn分類。它們可W是之前的數(shù)據(jù)，且可根據(jù)例如取決于機(jī)群的配 置類型的任務(wù)的分配來(lái)選擇。
[0079] 塊Bi2設(shè)及任務(wù)Ml-Mn的時(shí)間。運(yùn)是每個(gè)任務(wù)的飛行時(shí)間，或者可W是詳細(xì)信息，例 如起飛時(shí)間、閑置時(shí)間等。
[0080] 塊Bi3設(shè)及用于根據(jù)其類型對(duì)任務(wù)Ml-Mn排序的數(shù)據(jù)。運(yùn)些數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于飛機(jī)任務(wù)的 描述，例如諸如"訓(xùn)練"或"攔截"或"補(bǔ)給燃料"類型的任務(wù)等。它們可W是之前的數(shù)據(jù)或?qū)?未來(lái)任務(wù)的預(yù)測(cè)。
[0081] 塊Bi4設(shè)及損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm的當(dāng)前狀態(tài)。運(yùn)些是用于相同發(fā)動(dòng)機(jī)上每個(gè)損壞計(jì)數(shù) 器的當(dāng)前的和之前的消耗。
[0082] 塊B2是由處理裝置7實(shí)現(xiàn)的、潛在傳感器Cl-Cm的消耗模擬器。當(dāng)輸入時(shí)，消耗模擬 器B2具有對(duì)應(yīng)于一系列任務(wù)的數(shù)據(jù)Bii，Bi2，Bi3和Bi4,其中對(duì)于運(yùn)一系列任務(wù)，任務(wù)嚴(yán)重性、 時(shí)間、類型W及計(jì)數(shù)器Cl-Cm的當(dāng)前狀態(tài)是已知的。消耗模擬器B2在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)31中進(jìn)行隨 機(jī)提取，w提取與輸入數(shù)據(jù)一致或最相似的任務(wù)。因此，從屬于特定任務(wù)類別的經(jīng)驗(yàn)任務(wù)的 子集中提取一系列任務(wù)。例如，消耗模擬器B2使用過(guò)濾器來(lái)提取屬于某一任務(wù)嚴(yán)重性和/或 某一任務(wù)類型和/或大約某一時(shí)間的任務(wù)。
[0083] 塊B3代表來(lái)自消耗模擬器B2的輸出數(shù)據(jù)，包括對(duì)于每次飛行，損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm的 預(yù)測(cè)消耗。因此，在每個(gè)任務(wù)之后，對(duì)于每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器的累積的消耗是可用的。
[0084] 塊B4是由處理裝置7使用的維護(hù)模擬器，處理裝置7將損壞計(jì)數(shù)器Cl-Cm的累積的 消耗與在維護(hù)計(jì)劃（圖4B)中限定的損壞上限Sl-Sm相關(guān)的預(yù)定值作比較。如果沒(méi)有損壞計(jì) 數(shù)器已經(jīng)達(dá)到與之相關(guān)的預(yù)定值，則隨后考慮部件的老化，由更新數(shù)據(jù)(塊Bs)更新計(jì)數(shù)器 的當(dāng)前狀態(tài)(塊Bi4)，且隨后重新開(kāi)始模擬損壞計(jì)數(shù)器的消耗的步驟。
[0085] 另一方面，當(dāng)至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，應(yīng)用維護(hù)策略（塊B6)。例 如，通過(guò)在確定的<50次飛行預(yù)期>類型的時(shí)間范圍內(nèi)應(yīng)用預(yù)期策略，W估計(jì)在50次飛行 中損壞計(jì)數(shù)器的值，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可用性。隨后在確定的范圍內(nèi)再次執(zhí)行消耗模擬步驟， 如果其他損壞計(jì)數(shù)器達(dá)到與之相關(guān)的預(yù)定值，則隨后相關(guān)的維護(hù)行動(dòng)可分組在一起，并可 確定去除的數(shù)量和類型。
[0086] 有利地，很多次(例如，成千上萬(wàn)次)進(jìn)行在確定的范圍內(nèi)的模擬，W高精度地估計(jì) 維護(hù)指示器(去除的類型和數(shù)量)的平均值。
[0087] 在第一部分P1(維護(hù)模擬)結(jié)束時(shí)，除了維護(hù)指示器之外還獲得優(yōu)化指示器。具體 地，優(yōu)化指示器包括兩個(gè)指示器，即模塊或發(fā)動(dòng)機(jī)的可用性(塊B61)和與維護(hù)相關(guān)的成本(塊 B62)。運(yùn)些優(yōu)化指示器可由框圖的第二部分P2使用，W找到將應(yīng)用的最佳維護(hù)策略。
[0088] 成本指示器是單輸出或多輸出函數(shù)，該函數(shù)取決于相關(guān)的維護(hù)策略，并包括零件 的消耗P和去除的成本C。例如，由預(yù)定權(quán)重W1和W2加權(quán)的成本函數(shù)J可具有W下公式：
[0089] J=wi · P+W2 · C
[0090] 此外，可用性指示器是可限定為模塊(或發(fā)動(dòng)機(jī))的操作時(shí)間與去除的數(shù)量之比的 函數(shù)。有利地，可用性指示器可被認(rèn)為是實(shí)際操作時(shí)間除W實(shí)際操作時(shí)間與已經(jīng)在模塊處 于維護(hù)中所持續(xù)的時(shí)間段內(nèi)消耗的操作時(shí)間之和。
[0091] 在塊B7中，處理裝置7配置為確定成本和可用性之間的折衷指示器。折衷指示器可 限定為成本和可用性期望參數(shù)的函數(shù)。
[0092] 例如，對(duì)于每個(gè)確定的目的或目標(biāo)T，可限定單獨(dú)的成本或可用性期望dDS(由Y表 示），如下：
[0093]
[0094] 其中L化是下規(guī)定限，肥L是上規(guī)定限，βι和&是取決于應(yīng)用的預(yù)定參數(shù)。將注意到 的是，等于0的期望代表了考慮目的的不可接受的方案，而等于1的期望指示最大需要的性 能。
[0095] 有利地，通過(guò)將總的期望D限定為單獨(dú)的成本期望超s和單獨(dú)的可用性期望df的 函數(shù)，組合成本和可用性指示器，其中該函數(shù)如下：
[0096]
[0097] 總的期望D用于獲得單個(gè)目的的傳統(tǒng)的優(yōu)化。
[0098] 在塊B8中，處理裝置7配置為實(shí)現(xiàn)具有單個(gè)或多個(gè)輸出的優(yōu)化算法。
[0099] -般來(lái)說(shuō)，遺傳算法用于選擇、混合和變異步驟。有利地，個(gè)體的局部?jī)?yōu)化可通過(guò) 特別是用于策略參數(shù)的優(yōu)化的模擬退火法來(lái)相加。
[0100] 在塊B9中，處理裝置7配置為在預(yù)定的一組策略之中選擇新的維護(hù)策略。
[0101] 例如，預(yù)定的一組維護(hù)策略包括具有預(yù)定范圍的策略和具有中間上限的策略。
[0102] 具有預(yù)定范圍的策略包含在與一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的計(jì)劃的去除的時(shí)間，估計(jì)一 直到預(yù)定的飛行數(shù)量時(shí)所有其他損壞計(jì)數(shù)器的累積消耗。與達(dá)到它們的預(yù)定值(例如，等于 損壞上限）的損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的維護(hù)操作隨后分組在一起。
[0103] 中間上限策略包含選擇比損壞上限的值小的預(yù)定值(稱為中間上限）。因此，當(dāng)計(jì) 劃的去除設(shè)及當(dāng)前模擬任務(wù)的損壞計(jì)數(shù)器時(shí)，當(dāng)前模擬任務(wù)中的其他損壞計(jì)數(shù)器的消耗與 對(duì)應(yīng)的中間上限作比較。與達(dá)到中間上限的損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的維護(hù)操作隨后分組在一起。 損壞計(jì)數(shù)器的中間上限可限定為與該計(jì)數(shù)器相關(guān)的損壞上限的給定百分?jǐn)?shù)。
[0104] 因此，維護(hù)策略是由結(jié)構(gòu)和預(yù)定參數(shù)限定的良好實(shí)踐的規(guī)則。優(yōu)化的目的在于尋 找最佳策略或與運(yùn)些參數(shù)相關(guān)的策略的組合。
[0105] 每個(gè)新的策略可通過(guò)循環(huán)回到塊B6來(lái)測(cè)試，W使之可由維護(hù)模擬器(塊B4)應(yīng)用且 隨后重新開(kāi)始優(yōu)化步驟。
[0106] 因此應(yīng)用一系列不同的維護(hù)策略。對(duì)于每個(gè)應(yīng)用，確定與當(dāng)前策略相關(guān)的成本和 可用性指示器。下一步是根據(jù)運(yùn)些成本和可用性指示器確定折衷指示器。用于不同策略的 折衷指示器彼此作比較，W選擇最優(yōu)維護(hù)策略。
[0107] 有利地，更新學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)，W適應(yīng)特定的航空發(fā)動(dòng)機(jī)群的正常的和/或未來(lái)的任 務(wù)。因此，最初記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中的經(jīng)驗(yàn)任務(wù)可被代表對(duì)于每組飛機(jī)執(zhí)行的任務(wù)的數(shù)據(jù)替換。
[0108] 圖6A-6D概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的兩個(gè)應(yīng)用示例。在運(yùn)兩個(gè)示例中的每 個(gè)中，在1400次飛行的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)模擬用于新發(fā)動(dòng)機(jī)的一組模塊的累積消耗。在開(kāi)始時(shí)間， 所有損壞計(jì)數(shù)器等于零。此外，在選擇的范圍上的模擬進(jìn)行至少1000次，W提高結(jié)果的精 度。
[0109] 更具體地，圖6A-6B示出了第一方案，其中當(dāng)觸發(fā)維護(hù)操作時(shí)單獨(dú)地執(zhí)行維護(hù)操 作。圖6A示出了由對(duì)應(yīng)的損壞計(jì)數(shù)器識(shí)別的維護(hù)操作的分布。將注意到的是，去除之間的時(shí) 間有時(shí)候可能非常短。此外，圖6B示出了每次去除的檢查的數(shù)量的分布且給出了 200次獨(dú)立 的去除。
[0110] 圖6C-抓示出了第二方案，其中具有短的間隔的維護(hù)操作分組在一起。因此，當(dāng)必 須觸發(fā)維護(hù)行動(dòng)時(shí)，預(yù)期在接下來(lái)的50次飛行內(nèi)觸發(fā)的所有行動(dòng)。圖6D示出了 140次去除的 分布，所述140次去除包括將數(shù)個(gè)維護(hù)操作分組的50次去除，運(yùn)使得與第一方案的情況相 比，飛機(jī)可用性更好。
[0111] 最后，將注意到的是，本發(fā)明是用于維護(hù)策略的先驗(yàn)實(shí)現(xiàn)或取決于發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng) 機(jī)群的當(dāng)前狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)的工具。換句話說(shuō)，該工具可用于選擇最佳策略，要么忽略機(jī)群的當(dāng) 前狀態(tài)(即，先驗(yàn))要么實(shí)時(shí)地考慮機(jī)群的當(dāng)前狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 預(yù)測(cè)將應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的方法，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括由損壞計(jì)數(shù)器監(jiān)測(cè) 的多個(gè)部件，每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器由對(duì)應(yīng)的損壞上限限制，其特征在于，所述方法包括以下步 驟： -通過(guò)從學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)(31)重復(fù)地提取一系列模擬任務(wù)，模擬所述損壞計(jì)數(shù)器(Cl-Cm)的 消耗； -對(duì)于每次重復(fù)，確定所述損壞計(jì)數(shù)器中的每個(gè)的累積消耗，一直到與當(dāng)前模擬任務(wù)相 關(guān)的至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器達(dá)到由與所述損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的損壞上限限制的預(yù)定值； -將維護(hù)策略應(yīng)用于所述當(dāng)前模擬任務(wù)，以確定代表計(jì)劃在航空發(fā)動(dòng)機(jī)（19)上進(jìn)行的 維護(hù)操作的維護(hù)指示器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： -應(yīng)用一系列不同的維護(hù)策略，包括對(duì)于當(dāng)前策略的每次應(yīng)用確定與當(dāng)前策略相關(guān)的 成本和可用性指示器，以及根據(jù)所述成本和可用性指示器確定折衷指示器；以及 -比較用于不同策略的折衷指示器，以選擇最優(yōu)的維護(hù)策略。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，維護(hù)策略的應(yīng)用包括以下步驟： -估計(jì)一直到預(yù)定的飛行數(shù)量時(shí)每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器的累積消耗；以及 -將與達(dá)到其損壞上限的損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的維護(hù)操作分組。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，維護(hù)策略的應(yīng)用包括以下步驟： -將所述當(dāng)前模擬任務(wù)的損壞計(jì)數(shù)器的消耗與小于損壞上限的中間閾值或上限作比 較；以及 -將與達(dá)到所述中間上限的損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的維護(hù)操作分組。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下 步驟： -多次重復(fù)損壞計(jì)數(shù)器的模擬消耗，以確定與每個(gè)維護(hù)指示器相關(guān)的一組消耗值；以及 -計(jì)算與每個(gè)維護(hù)指示器相關(guān)的所述消耗值的平均值。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)包括： -一組經(jīng)驗(yàn)任務(wù)以及與所述經(jīng)驗(yàn)任務(wù)中的每個(gè)相關(guān)的潛在傳感器的消耗；以及 -預(yù)定的維護(hù)計(jì)劃，包括與潛在傳感器相關(guān)的損壞上限和對(duì)應(yīng)的維護(hù)行動(dòng)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)還包括任務(wù)指示器，該任務(wù)指 示器包括每個(gè)任務(wù)的嚴(yán)重性指示器、每個(gè)任務(wù)的飛行時(shí)間指示器、以及任務(wù)類型指示器。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，從經(jīng)驗(yàn)任務(wù)的子集 中隨機(jī)提取所述一系列模擬任務(wù)。9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括對(duì)數(shù) 據(jù)庫(kù)的升級(jí)。10. 維護(hù)預(yù)測(cè)工具，通過(guò)應(yīng)用根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法，所述維 護(hù)預(yù)測(cè)工具將應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)群。11. 用于預(yù)測(cè)將應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)操作的系統(tǒng)，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括由損壞計(jì)數(shù) 器監(jiān)測(cè)的多個(gè)部件，每個(gè)損壞計(jì)數(shù)器由對(duì)應(yīng)的損壞上限限制，所述系統(tǒng)包括： -處理裝置(7)，適于通過(guò)從包含經(jīng)驗(yàn)任務(wù)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)（31)重復(fù)地提取一系列模擬任 務(wù)，以模擬所述損壞計(jì)數(shù)器(Cl -Cm)的消耗； -處理裝置(7)，適于對(duì)于每次重復(fù)，確定所述損壞計(jì)數(shù)器中的每個(gè)的累積消耗，一直到 與當(dāng)前模擬任務(wù)相關(guān)的至少一個(gè)損壞計(jì)數(shù)器達(dá)到與所述損壞計(jì)數(shù)器相關(guān)的損壞上限； -處理裝置(7)，適于將維護(hù)策略應(yīng)用于所述當(dāng)前模擬任務(wù)，以確定代表將在航空發(fā)動(dòng) 機(jī)上執(zhí)行的維護(hù)操作的維護(hù)指示器。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK105829982SQ201480067272
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月3日
【發(fā)明人】亞歷山大·艾弗瑞妮, 朱利安·亞歷克西斯·路易斯·里科德奧
【申請(qǐng)人】斯奈克瑪