复杂装备质量智能评估与控制团队

团队简介：

湖北工业大学复杂装备质量智能评估与控制研究所面向现代军民用装备质量对信息化、智能化、知识化的迫切需求，开展故障诊断、寿命预测及维修保障等方面的研究，在复杂装备多智能体仿真评估、系统可靠性智能评估与寿命预测等方向形成了鲜明的优势与特色。

团队固定人员共有7人，其中教授2人，副教授、讲师5人，其中湖北省“楚天学子”一人。现有在读研究生22名。先后获得了国家自然科学面上项目和青年项目、省自然科学面上项目和青年项目等的资助，具有从事装备质量智能评估与控制的优异研究条件。

近五年研究团队在仪器仪表学报、Sensors and Actuators A: Physical等刊物发表论文50余篇。研究成果获得湖北省科技进步一等奖（第二单位）、二等奖（第二单位）。

成员介绍

负责人：

聂磊，教授、博士、现代制造质量工程湖北省重点实验室副主任、湖北·武汉无损检测学会秘书长。主要从事机械装备可靠性设计方面的研究。近五年，主持国家自然科学基金面上项目、国家公益项目、湖北省自然科学基金项目、国家重点实验室开放基金等纵向课题5项，军内科研外协项目等横向项目5项。荣获湖北省技术发明一等奖一项。发表SCI/EI等高水平学术论文12篇。

成员：

主要科研成果及项目

科研成果

1.基于系统内集成传感阵列的TSV三维封装主动缺陷检测方法研究

针对TSV（硅通孔）中常见的缺陷，使用常规方法难以检测的问题，提出一种利用系统内集成传感器获取缺陷信息的TSV内部缺陷主动检测新方法。

首先以TSV内部缺陷响应机理研究为基础，采用理论分析、有限元仿真相结合的方式得到其缺陷信号的输出规律；接着采用机器学习的方法，确定合理的内置集成传感器排布方式；同时，制作TSV三维封装样本进行试验验证，通过获取内置集成传感器相应位置的缺陷信号，对缺陷信号进行分离与识别，从而掌握在线式主动探测方法。为建立自动化的三维封装缺陷测试与可靠性评估系统奠定基础。

本项目的研究将解决三维封装中内部缺陷难检测的问题，能推动电子制造业技术的发展，对我国相关产业抢占技术制高点具有重要意义。

主动式在线 TSV 缺陷检测方法技术路线图

针对TSV进行实时测量的内置式传感器阵列示意图

TSV三维封装缺陷诊断系统原理图

2.信号传感测量

现代装备越来越精密，系统越来越复杂，相应的故障信号识别与处理变得越来越困难。本方向通过现代大数据、人工智能等方法，研究高精度、高效信号处理方法，从而能够及时发现装备故障征兆，识别目标特征。

本方向在2018年获批国家自然科学基金，该项目以MEMS水声传感器阵列为载体，将光学测量的HBT（Hanbry Brown-Twiss）干涉理论应用到水声场探测、进行低频水下目标定位。首先，基于HBT干涉原理开展理论分析，建立水声传感器阵列对水下目标定位的数学、物理模型，通过理论分析与软件仿真初步确定传感器阵列的候选拓扑结构。然后，根据待优化的阵列拓扑结构参数制作传感器阵列，并在消声水池中进行水下目标的定位性能测试，确定最优的阵列拓扑结构。最后，在真实水环境中完成水声传感器阵列水下目标定位的实验研究。本项目的成功开展，将为MEMS水声传感器阵列定位水下目标提供新理论和新方法，并为其工程化应用奠定基础。

水声传感器校准系统

3.面向任务的大型XX舰舰员级维修保障与效能评估仿真研究

为解决实战化训练与装备维修保障的综合权衡问题，本课题对大型驱逐舰在典型任务下的装备故障和维修保障流程进行建模，并运用多智能体和离散系统建模技术进行仿真研究，得出现有保障方案下任务成功率、保障资源满足率(包括人员、备品备件和维修工机具的满足率)，并进一步运用仿真结果数据进行装备使用方案优化分析、维修保障资源的优化配置和维修保障方案评估。本课题的研究成果对舰船保障机关和舰艇部队掌握舰艇装备故障规律，优化使用和保障方案，增强舰员级维修保障能力，快速恢复舰艇的战术技术状态，确保部队能打仗、打胜仗具有重要的指导意义和实用价值。

系统功能模块

任务演示界面

4.基于仿真的装备测试性预计技术及应用研究

在测试性虚拟验证领域做了各方向的探索，但是目前该领域还存在概念不清晰，方法与技术流程不规范、不系统，故障传播路径不清晰的问题，为此本项目开展了基于仿真的装备测试性预计及应用技术研究，利用LabVIEW平台对相控阵雷达天线面阵不同的测试性设计方案开展测试性指标预计工作，并结合智能体建模技术，利用Anylogic软件构建了一套能实现可视化故障传播途径的虚拟仿真样机，再通过Anylogic与LabVIEW的通讯实现相控阵雷达天线阵面的测试性预计及虚拟验证，在很大程度上提高了试验过程的可视化与可信性，提高了故障注入的真实感与时效感。

不同测试性验证方案模型运行图

5.XX可靠性仿真分析软件

针对XX装备结构复杂，批量小，数量少，造价昂贵，通过整机可靠性试验的方式评估其可靠性困难的问题，开发了XX装备可靠性评估的软件仿真分析系统，利用XX装备各部件和分系统的可靠性试验数据在故障树模型上进行蒙特卡洛仿真来评估XX整机的可靠性。该软件可实现XX装备部件可靠性试验数据导入、故障树模型建立、可靠性定性分析、可靠性定量分析、可靠性评估结果图形化显示和结果导出等功能。用户可通过该软件系统对XX的可靠性进行定性、定量分析，在设计和研制阶段为XX的可靠性设计和可靠性增长提供数据支撑，已在某军事院校的XX可靠性评估研究中得到实际应用。

XX装备故障树建模

XX装备故障树定性分析结果

XX装备可靠性定量评估结果