一、研究方向

维修性，是产品通用质量特性之一，是完好性的核心指标。基于虚拟维修技术开展维修性设计与分析，开展以维修过程数据重建及可视化、精准度量和量化表征、多人协同交互控制等为核心的智能化分析方法，为维修工程提供了前瞻性的分析方法。同时，通用质量特性工作，需紧密结合研制进度，因地制宜开展工作，达到军方论证的定性、定量及工作要求，切实提升型号单位通质工作的组织规划、设计分析和试验验证能力。

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. 在役阶段可靠性增长评估与维修间隔优化方法

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（2型飞机、6型航空发动机、2型燃机、3型传动、2型舰炮）开展可靠性系统工程管理与技术方法应用，为扎实做好通用质量特性工作、切实提高可靠性水平提供支撑。

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、国防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17项、国际发明专利1项；发表论文23篇，其中第一或通讯作者发表SCI论文11篇；获2018年国家科技进步二等奖。

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. 国防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、国防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. 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

7. 型号技术支持：XX维修保障设计提升技术研究

8. 型号技术支持：基于运行数据的状态评估技术研究

9. 型号技术支持：发动机安全性分析研究

10. 型号技术支持：发动机分布器薄膜破裂失效研究

11. 型号技术支持：民用飞机虚拟维修技术研究

✈参与项目

1. 国防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，依托国防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：某型导弹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（一作/通讯）

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

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

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

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

✈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. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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    

17. 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    

18. 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 

     

五、其他

1.学生培养

积极学习工信部、教育部和北航相关文件，从行为规范、学业学术、团队协作上教育学生，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

承担研究生学位理论课《综合保障工程基础》、研究生实验课《维修性虚拟仿真与评价》的部分教学，出版本科生专业课教材《维修性设计与分析》（第一副主编），编制研究生实践课教材，依托可靠性与环境工程国防重点实验室、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，结合国防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.型号通用质量特性工作顶层规划

参与XX10H、XX10K、XX16三型新研航空发动机通用质量特性顶层规划及方案论证，源头解决通用质量特性工作需求。并进一步将应用对象拓展至直升机传动系统，参与JS-8、JS-9、JS-10三型传动系统综合整治项目工作规划。

4.型号性能鉴定任务

某型新研燃机三、四类15型成附件、以及某型舰炮系统的性能验证和性能鉴定任务，参与试验样本约束下的性能验证和性能鉴定一体化试验设计工作。

5.发动机型号工作评审

受邀参加陆装项目管理中心，中国航发集团生产部、科研部，中国航发研究院、动研所、动控所、贵阳所、南方、兰翔组织的多次评审会，多次到发动机主机单位、成附件单位、修理厂参与相关型号工作。