01
故障仿真概述
故障定义与分类 · 故障模型概念 · 仿真技术发展历程 · 课程目标与学习路径
基础导论
02
系统可靠性基础
可靠性定义与指标 · 失效率曲线（浴盆曲线） · 可靠性模型（串联/并联/表决系统） · MTBF与MTTF计算
可靠性数学
03
故障模式与影响分析（FMEA）
FMEA方法论 · 严重度/频度/探测度评级 · RPN计算 · FMEA表格制作与案例分析
分析表格
04
故障树分析（FTA）
故障树基本符号 · 建树规则 · 定性分析（最小割集） · 定量分析（顶事件概率计算）
树形逻辑
05
事件树分析（ETA）
事件树构建方法 · 分支概率计算 · 后果分析 · 与FTA的联合应用
时序概率
06
马尔可夫模型
状态转移图 · 状态转移矩阵 · 稳态概率求解 · 可修复系统建模
随机过程矩阵
07
蒙特卡洛仿真基础
随机数生成 · 概率分布采样 · 仿真流程 · 收敛性判断
模拟统计
08
蒙特卡洛在可靠性中的应用
系统可靠性仿真 · 置信区间估计 · 稀有事件仿真（重要抽样法）
可靠性抽样
09
故障注入技术
软件故障注入（SWIFI） · 硬件故障注入 · 仿真环境下的故障注入 · 故障注入工具介绍
测试工具
10
基于模型的故障诊断
解析冗余 · 观测器设计 · 残差生成与评估 · 故障隔离逻辑
模型诊断
11
数据驱动故障诊断
机器学习基础（分类/聚类） · 特征提取 · PCA降维 · 异常检测算法（孤立森林、LOF）
数据ML
12
深度学习在故障诊断中的应用
CNN · RNN/LSTM · 自编码器 · 迁移学习在故障诊断中的实践
深度学习CNN
13
信号处理与特征提取
时域特征（均值、方差、峰值） · 频域特征（FFT、功率谱） · 时频分析（小波变换）
信号特征
14
预警阈值设定方法
固定阈值 · 自适应阈值 · 统计过程控制（SPC） · CUSUM算法
阈值统计
15
时间序列预测
ARIMA模型 · 指数平滑 · Prophet模型 · LSTM时间序列预测
时序预测
16
剩余寿命预测（RUL）
基于退化轨迹的RUL · 基于相似性的RUL · 基于深度学习的RUL预测
寿命RUL
17
健康管理（PHM）体系
PHM架构 · 数据采集与传输 · 状态监测 · 健康评估 · 预测与决策
体系PHM
18
数字孪生技术
数字孪生概念 · 虚实映射 · 数据同步 · 基于数字孪生的故障仿真
孪生映射
19
贝叶斯网络
贝叶斯定理 · 网络结构学习 · 参数学习 · 故障诊断中的贝叶斯推理
贝叶斯推理
20
模糊逻辑系统
模糊集合 · 隶属函数 · 模糊规则 · 模糊推理在故障诊断中的应用
模糊逻辑
21
专家系统
知识库构建 · 推理机设计 · 不确定性处理 · 故障诊断专家系统案例
知识推理
22
多传感器融合
数据级融合 · 特征级融合 · 决策级融合 · 卡尔曼滤波融合
融合卡尔曼
23
实时故障预警系统设计
系统架构 · 数据流设计 · 实时计算框架（Flink/Spark Streaming） · 延迟优化
实时架构
24
边缘计算与故障预警
边缘节点部署 · 轻量化模型 · 边缘-云端协同 · 低延迟预警实现
边缘协同
25
工业物联网（IIoT）与故障监测
传感器选型 · 通信协议（MQTT/OPC UA） · 数据清洗与预处理
IIoT协议
26
故障仿真软件工具
MATLAB/Simulink仿真 · Python仿真库（SimPy、SciPy） · 商业软件（ReliaSoft、Isograph）
工具软件
27
案例实战：旋转机械故障仿真
轴承故障模型 · 齿轮箱故障仿真 · 振动信号分析 · 预警模型构建
实战机械
28
案例实战：电力系统故障预警
变压器故障模型 · 电网故障仿真 · 保护装置动作逻辑 · 预警系统实现
实战电力
29
案例实战：航空发动机健康管理
发动机性能退化模型 · 气路故障仿真 · EHM系统设计 · RUL预测
实战航空
30
课程总结与前沿展望
课程知识体系回顾 · 工业大模型与故障诊断 · 可解释AI在故障诊断中的应用 · 未来趋势
总结前沿