一、研究方向

主要研究方向如下：

1. 维修性虚拟设计的精准度量和量化表征方法

2. 复杂系统设备状态演化分析与维修策略动态控制技术

3. 面向维修成效提升的视情维修决策技术

4. 维修经济性

5. 通用质量特性评估

二、基本情况

以北航“服务国家重大战略需求”和可靠性工程研究所“为重大型号、重大工程、研发单位提供工程技术支撑和应用服务”职能定位为牵引，以系统工程思想为指导，将应用基础研究和工程实践结合，紧密结合多型产品开展可靠性系统工程管理与技术方法应用。

主持国家自然科学基金、国家科技重大专项子课题、国家重点实验室开放课题、XX重点实验室稳定支持、航空科学基金、型号攻关项目共11项；

授权国家发明专利26项、国际发明专利2项；

发表高水平论文33篇；

获2018年国家科技进步二等奖、2025年中国发明协会项目奖一等奖、2025年国际发明展金奖。

三、科研项目

✈主持项目

1. 国家自然科学基金项目：虚实*中人体动作时间的非线性差异规律分析与维修时间建模

   针对维修性虚拟设计中维修时间度量的精准性问题，依托国家自然科学基金，揭示了虚拟和现实空间中动作时间在微观角度的差异规律，构建了融合差异规律和补偿机理的维修时间模型，实现了维修时间差异多维影响因素的解耦，度量误差由20%降至约10%，应用于X-20和空间站实验柜。

2. 国家重大科技专项子课题 ：高温气冷堆关键系统维修技术导则

   面向我国首座高温气冷堆，提出考虑核辐照的寿命可靠性分析方法，用于实际运行阶段维修管理精准控制，积攒大量数据，推动通用质量特性工作在核电行业应用。

3. 国家重点实验室开放课题：基于仿真与动捕数据异步融合驱动的维修动作合成方法

4. 重点实验室稳定支持项目：面向使用和维修的*增强维修技术研究

   针对维修性虚拟设计客观评价的量化表征问题，依托国家重点实验室开放课题、XX重点实验室稳定支持项目，突破了时空数据解算和优化、三维场景重建、可视化与交互控制技术，实现了维修可视可达定性因素从主观评估到量化表征的转变。

5. 国家重大型号发动机支持：发动机综合整治修理经济性研究

   针对在役阶段维修间隔期主观性问题，依托国家重大型号发动机综合整治项目，引入了成本精准预测和高占比费用项改进技术，提出了基于“成本-性能-间隔期”关联分析的维修间隔优化方法，建立了维修间隔量化表征模型，基于我国首款自主研发涡轴发动机XX9的大修数据和性能数据成功应用，实现了军方指标控制下经济维修和维修间隔优化（我国涡轴类发动机首次开展）。

6. 国家重大型号发动机支持：维修性、测试性技术支持及设计分析与评估

7. 国家重大型号发动机支持：面向使用维修成本的航空发动机视情维修技术研究

   通过开展基于成本效益分析的视情维修任务与资源规划、维修任务间隔优化、维修等级与维修范围决策等技术研究，为实现发动机视情维修提供支撑。

8. 民用核电技术支持：关键敏感部件与设备关联模型和可靠性分析

   挖掘性能数据和监测数据之间隐藏的空间依赖性，建立变工况条件下运行性能参数和状态监测参数的时空耦合关系。根据不同工况下的性能水平要求，引入功能降级概念，研究不同功能需求(任务需求)下的性能参数表征方法。面向变工况条件，以工况突变在响应时间、响应能力等方面的需求为牵引，预测关键部件实时运行状态对工况突变需求的响应程度。

9. 航空科学基金项目：基于系统健康信息感知的任务规划方法

10. 型号技术支持：发动机安全性分析研究、发动机分布器薄膜破裂失效研究、民用飞机虚拟维修技术研究、XX维修保障设计提升技术研究、基于运行数据的状态评估技术研究

    
    

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✈参与项目

1. 973项目：基于PHM的先进XX故障预测与健康管理

   针对多事件影响下设备状态演化的不确定性问题，依托973课题，构建了面向复杂系统任务能力感知的任务健康关联矩阵，建立了融合随机过程和随机事件叠加的状态演化模型，发展了基于状态演化仿真的维修阈值确定和任务规划技术，应用于X-20典型作战任务。

2. 虚拟现实技术与系统国家重点实验室科研项目

   项目①：基于人体动作采集的虚拟维修行为合成技术

   项目②：面向维修仿真的虚拟人建模关键技术

   项目③：基于虚拟维修量化建模的可达性分析评价方法研究

   项目④：基于虚拟操作特征信息的人机交互方法研究

3. 维修性虚拟仿真与分析项目

项目①：基于虚拟维修技术的直升机维修性设计分析与评价

项目②：卫星装配与排故过程虚拟仿真与评价

项目③：面向大型客机维修性设计分析的虚拟维修技术

项目④：某型运输机维修及保障过程仿真与分析

项目⑤：某型XX关键设备拆装过程仿真与分析

项目⑥：航空发动机虚拟维修仿真与分析

四、成果与奖励

✈SCI论文

1. Proactive and visual approach for product maintainability design

2. A virtual maintenance-based approach for satellite assembling and troubleshooting assessment

3. A semi-automatic approach to implement rapid non-immersive virtual maintenance simulation

4. Simulation data integration-based approach for motion synthesis in virtual maintenance

5. A fingertips-based approach to select maintenance tool automatically in virtual environment

6. Compensation-based methodology for maintenance time prediction in a virtual environment

7. Spatial Data-Based Automatic and Quantitative Approach in Analyzing Maintenance Reachability

8. Judgment Method for Maintenance Accessibility Based on Human Visual Range in Virtual Environment

9. A modeling approach for maintenance safety evaluation in a virtual maintenance environment

10. A mission execution decision making methodology based on mission-health interrelationship analysis

11. A methodology for equipment condition simulation and maintenance threshold optimization oriented to the influence of multiple events

12. A capsule-based collision detection approach of irregular objects in virtual maintenance

13. Using virtual reality to support the product’s maintainability design

14. Applications of virtual reality in maintenance during the industrial product

15. Scale-independent shrinkage broad learning system for wheelset bearing anomaly detection under variable conditions
    
    

✈授权发明专利

1. 一种虚拟维修仿真自动化生成方法及装置                          ZL201710188410.7    耿杰、吕川、王冉冉、彭旭、贺智艺、梁雨桐    

2. 一种基于维修性和功能结构的产品设计方法及装置            ZL201710679043.0    耿杰、吕川、贺智艺、邱标、彭旭、王冉冉    

3. 一种动态碰撞检测的方法及装置                                       ZL201710238845.8    耿杰、吕川、贺智艺、彭旭、王冉冉    

4. 一种基于网格划分的布线区域环境约束量化方法               ZL2019100001719.X  耿杰、吕川、邱标、郑曰朝、金玉雪、张琪    

5. 一种维修可达的判断方法及系统                                      ZL202010348359.3    耿杰、张欢、吴全磊、梁传圣、吕川、周栋、金玉雪、郭子玥    

6. 一种维修性虚拟分析方法及系统                                      ZL202011243453.9    耿杰、李颖、吕川、周栋    

7. 一种基于产品事实状态的维修决策方法                            ZL202010939802.9    耿杰、刘秉宜、池滢、范昱、吕川  

8. 一种基于可视范围的虚拟维修人体可达判定方法              ZL201711346963.7    耿杰、吕川、金玉雪、李颖、周栋    

9. 一种分布式系统的维修方案生成方法及系统                     ZL202010951612.9    耿杰、池滢、刘秉宜、范昱、吕川    

10. 一种维修性分析可视化显示方法及系统                            ZL202110278206.0    耿杰、池滢、刘秉宜、李颖、吕川、王维、周栋

11. 基于费用间相关性的航空发动机大修费用预测方法及系统 ZL202210737509.9    耿杰、高卓颖、刘秉宜、王冬、池滢、李海、袁翔

12. 一种航空发动机大修费用的经济性分配方法                     ZL202310408925.9    耿杰、高卓颖、李颖、吕川、王维、郭子玥、周栋

13. 一种多源数据下的XX技术准备完好率评估方法                 ZL202311148657.8    耿杰、赵紫名、李颖、温晓华、吕川、周栋、王志鹏

14. 一种分析修理级别的方法及装置                                      ZL201810129353.X   耿杰、邱标、王冉冉、张威、郭春辉、彭旭

15. 多源数据下的XX待机准备完好率评估方法                        ZL202411355248.X   耿杰、赵紫名、李颖、郭子玥、周栋、吕川

16. Maintainability analysis method based on virtual maintenance original data support2022/11383 耿杰、高卓颖、李颖、刘秉宜、吕川、周委璇

17. 一种面向多维修事件的机会维修决策方法                         ZL202110990155.4    吕川、耿杰、吴全磊、李颖、周栋

18. 虚拟维修中手势识别方法及工具自动匹配方法                 ZL202110965204.9    金玉雪、耿杰、李颖、吕川、彭旭、邱标

19. 一种轴承类产品制造质量提升分析方法                           ZL202410183850.3    李颖、耿杰、黄敏

20. 一种面向维修效率的RMT指标综合分配方法                    ZL202110934287.5   吕川、耿杰、颜瑾、李颖、周栋

21. 一种基于功能、结构与信息相关的LRU划分方法、装置及应用ZL20110556156.0吕川、耿杰、周栋、邱标、金玉雪、张琪

22. 一种维修可视自动化判断方法及系统                                ZL202010348353.6    吕川、梁传圣、耿杰、张欢 
    

23. 一种线缆路径求解优化方法                                              ZL201910016816.6    邱标、吕川、耿杰、彭旭、吴全磊 

24. 一种基于DELMIA的电缆维修仿真的工程实践方法            ZL201410265662.1    周栋、吕川、李颖、耿杰、熊佳远   

25.  A maintainability virtual analysis method and systemF/PT/NC/2023/10053李颖、周栋、吕川、耿杰

26. 一种基于虚拟手交互特征层模型的虚拟维修交互操作方法  ZL201410380021.0    周栋、吕川、彭迪、郭志奇、耿杰、陈嘉宇

27. 一种航空发动机维修成效的优劣分级方法和系统              ZL202210707697.0    王维、李晨曦、杨秀深、杨清、徐凯军、耿杰、裘睿智

28. 一种面向RMS的LRU规划设计方法                                  ZL2011104112750     周栋、吕川、张策、郭志奇、王美慧、耿杰、霍琳、贾旭

五、其他

1.学生培养

坚持立德树人、兼顾学科发展、尊重学生兴趣，因材施教。坚持正面引导、团结鼓励，关心学生成长，挖掘并充分发挥学生自身特长，促进学生进步。

2.课程教学

承担《安全原理》、《综合保障工程基础》、《虚拟维修前沿（博）》的部分教学，出版本科生专业课教材《维修性设计与分析》，编制研究生实践课教材，依托可靠性与环境工程重点实验室、虚拟现实技术与系统国家重点实验室、国家级仿真教学实验室，结合重大型号为学生提供实战机会，将基本理论和科研实战融会贯通。

3.型号应用

研究成果分别在航空、航天、核工业、船舶，以及中国航发集团的主机所、主机厂、成附件厂等11家单位进行了应用。获军方与各级单位好评，有效解决工程实际问题。

六、招生学科

质量与可靠性、统计学、力学、机械工程与自动化、计算机科学与技术等