2022年中國PHM系統(tǒng)行業(yè)應用現(xiàn)狀及PHM系統(tǒng)發(fā)展方向分析[圖]

本文核心關鍵詞：PHM系統(tǒng)市場需求、PHM系統(tǒng)市場規(guī)模、PHM系統(tǒng)企業(yè)布局、PHM系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈、PHM系統(tǒng)發(fā)展趨勢

一、PHM系統(tǒng)概述

裝備故障預測和健康管理（PHM），是綜合利用現(xiàn)代信息技術、人工智能技術的最新研究成果而提出的一種全新的管理健康狀態(tài)的解決方案。是從工程領域提煉，并且不斷系統(tǒng)化、體系化的一門系統(tǒng)工程學科，聚焦于復雜工程健康狀態(tài)的監(jiān)測、預測和管理。

PHM包含兩方面的內(nèi)容：故障預測和健康管理。健康管理與故障預測不同的是在做健康預測時可能不清楚失效的標準，不知道設備到底什么時候會壞。按PHM終端產(chǎn)品的表現(xiàn)形式，主要分為有線系統(tǒng)、無線系統(tǒng)和手持系統(tǒng)三個系列。

PHM行業(yè)分類

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二、中國PHM系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、PHM系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展歷程

20世紀60-70年代，隨著飛機系統(tǒng)逐漸復雜，外部測試已無法滿足需求，機內(nèi)測試（BIT）被引入到飛機中。BIT是PHM的重要支撐技術，其通過在系統(tǒng)和設備內(nèi)部設置用于狀態(tài)監(jiān)控、故障檢測與隔離的硬件、軟件、自檢裝置等，賦予了系統(tǒng)或設備對內(nèi)部的自動測試能力。

20世紀80年代，為改善BIT的效能，以降低虛警、識別間歇故障，引入了AI技術的智能BIT形成并大獲發(fā)展。

20世紀80年代后期至90年代，“綜合診斷”概念被提出，以解決各診斷要素獨立工作的弊病，英美各國相繼開始研究綜合診斷方案。隨著現(xiàn)代機械系統(tǒng)復雜度、信息化和綜合化程度的大幅提高，精準高效的設備監(jiān)測維護方案需求迫切；同時，大容量存儲、高速傳輸與處理、MEMS等高新技術快速發(fā)展，推動了PHM技術走向發(fā)展與成熟。

近年來我國 PHM 產(chǎn)業(yè)取得了快速發(fā)展，我國的設備 PHM 產(chǎn)業(yè)起步較晚，但經(jīng)過多年快速發(fā)展，該領域從技術理論到應用實踐都取得了巨大的進步。隨著現(xiàn)代自動化技術水平的不斷提高，工業(yè)設備制造和工程系統(tǒng)的復雜性大大增加，系統(tǒng)的可靠性與安全性已成為保障經(jīng)濟效益和社會效益的一個關鍵因素，成為我國先進裝備制造業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)自動化升級的重要保障，受到各行業(yè)的高度重視。

我國PHM系統(tǒng)發(fā)展的各個階段

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2、PHM系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來我國 PHM 產(chǎn)業(yè)取得了快速發(fā)展。我國的設備PHM產(chǎn)業(yè)起步較晚，但經(jīng)過多年快速發(fā)展，該領域從技術理論到應用實踐都取得了巨大的進步。隨著現(xiàn)代自動化技術水平的不斷提高，工業(yè)設備制造和工程系統(tǒng)的復雜性大大增加，系統(tǒng) 的可靠性與安全性已成為保障經(jīng)濟效益和社會效益的一個關鍵因素，成為我國先進裝備制造業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)自動化升級的重要基礎保障，受到各行各業(yè)的高度重視。2014年我國裝備故障預測和健康管理（PHM）系統(tǒng)市場規(guī)模為13.5億元，2021年裝備故障預測和健康管理（PHM）系統(tǒng)市場規(guī)模增長至67.6億元，2014年以來PHM系統(tǒng)規(guī)模復合增速為25.88%。

2014-2021年中國PHM系統(tǒng)行業(yè)市場規(guī)模走勢

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3、PHM系統(tǒng)行業(yè)市場結(jié)構(gòu)

傳感器采集到的各種數(shù)據(jù)信息需要通過一定的方式傳輸?shù)絇HM系統(tǒng)中的其他部分。目前主要有兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，即有線傳輸和無線傳輸。

有線數(shù)據(jù)傳輸是通過各種有線數(shù)據(jù)總線和各種網(wǎng)絡如In-ternet、Ethernet LAN等進行數(shù)據(jù)的傳輸。目前這方面的技術較為成熟，并且大多有各種通信標準、網(wǎng)絡協(xié)議如TCP/IP、UDP/IP等可以遵循。

無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由一系列的分布式布置的傳感器組件構(gòu)成，這些組件通過組件內(nèi)部的無線Modem進行數(shù)據(jù)通信。傳感器組件一般由微處理器、無線傳感器、數(shù)據(jù)采集電路、執(zhí)行器、電池組以及參數(shù)傳感器等幾部分構(gòu)成。組件本身具有獨立的數(shù)據(jù)采集和處理能力。2021年PHM系統(tǒng)行業(yè)中有線PHM系統(tǒng)占比達到40.65%，無線及其他PHM系統(tǒng)占比為59.35%。

2021年中國PHM系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，PHM產(chǎn)業(yè)的需求有望得到進一步發(fā)展。對于設備的故障預測與健康 管理，通過網(wǎng)絡化在線設備狀態(tài)監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)設備狀態(tài)的傳輸與數(shù)據(jù)存儲分析，實現(xiàn)工業(yè)設備的全覆蓋、動態(tài)、連續(xù)監(jiān)控，并且可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行診斷分析，預知和判定當前設備的損壞程度與危險級別，保證工業(yè)設備的安全與穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。通過智能化診斷分析，網(wǎng)絡化在線監(jiān)測系統(tǒng)在能夠為工業(yè)設備的運行狀態(tài)提供監(jiān)測的同時，為設備的定期與不定期安檢和維修提供科學依據(jù)。2021年中國PHM系統(tǒng)行業(yè)市場需求將達到26.81萬套，同比增長36.09%。

2014-2021年中國PHM系統(tǒng)行業(yè)市場需求

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本文內(nèi)容摘自智研咨詢發(fā)布的《中國PHM系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展模式分析及市場分析預測報告》

三、中國PHM系統(tǒng)行業(yè)企業(yè)布局情況

近年來我國PHM產(chǎn)業(yè)取得了快速發(fā)展。我國的設備PHM產(chǎn)業(yè)起步較晚，但經(jīng)過多年快速發(fā)展，該領域從技術理論到應用實踐都取得了巨大的進步。隨著現(xiàn)代自動化技術水平的不斷提高，工業(yè)設備制造和工程系統(tǒng)的復雜性大大增加，系統(tǒng)的可靠性與安全性已成為保障經(jīng)濟效益和社會效益的一個關鍵因素，成為我國先進裝備制造業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)自動化升級的重要基礎保障，受到各行各業(yè)的高度重視。

國內(nèi)企業(yè)根據(jù)規(guī)模大小、技術研發(fā)實力以及提供診斷服務能力大致可以分為三大類型：

第一類是具有較強的自主研發(fā)創(chuàng)新能力和擁有強大的故障診斷分析專業(yè)團隊，能夠為客戶提供符合行業(yè)特征和企業(yè)需求的個性化狀態(tài)監(jiān)測、專業(yè)化故障診斷服務和技術支持的整體解決方案提供商。其自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的產(chǎn)品能夠應用于多個細分行業(yè)和領域，擁有一定規(guī)模的網(wǎng)絡化在線監(jiān)測客戶群體，積累和掌握了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)及經(jīng)過驗證的診斷案例庫，擁有較為豐富的故障診斷經(jīng)驗積累。

第二類是具有一定的技術研發(fā)能力，企業(yè)規(guī)模較小，專注于某一個細分行業(yè)或領域的設備狀態(tài)監(jiān)測產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售，不具備為客戶提供專業(yè)化的故障診斷服務能力。

第三類是設備集成商或產(chǎn)品代理商，自身不具有研發(fā)和生產(chǎn)能力，憑借自身在特定領域的客戶開發(fā)能力進行產(chǎn)品集成和銷售。

國內(nèi)PHM廠商的三大分類

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由于設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷應用領域覆蓋行業(yè)較廣，不同行業(yè)的監(jiān)測技術應用差距較大，不同細分市場的競爭主體也不盡相同，能夠完全覆蓋所有細分市場的企業(yè)較少。

重點企業(yè)PHM系統(tǒng)市場布局情況

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國內(nèi)裝備故障預測和健康管理（PHM）企業(yè)由于發(fā)展時間較短，部分產(chǎn)品或技術與國外大型企業(yè)相比仍然存在不小差距。國內(nèi)廠商包括東華測試、容知日新等，受限于企業(yè)實力，目前本土廠商業(yè)務聚焦國內(nèi)，海外布局剛剛起步。2020年東華測試營業(yè)收入100%來源于國內(nèi)；容知日新營業(yè)收入96.26%來源于國內(nèi)，海外收入占比3.74%。中國裝備故障預測和健康管理（PHM）企業(yè)國際市場競爭力較低。

外資廠商實力突出，本土企業(yè)具備差異化競爭優(yōu)勢。PHM系統(tǒng)外資廠商國際知名的設備提供商或大型的狀態(tài)監(jiān)測企業(yè)為主，技術實力較為突出，在國內(nèi)集中在電力工業(yè)、石油開采、冶金等領域，代表性企業(yè)有SKF、BENTLY等。我國本土企業(yè)雖然收入規(guī)模較小，但是能夠提供持續(xù)的本地化后續(xù)支持和技術服務，未來伴隨著技術實力不斷提升，發(fā)展值得期待。

四、中國PHM系統(tǒng)行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，PHM系統(tǒng)上游為原材料市場，主要有電子元器件（芯片、PCB 板、傳感器、電容、電阻等）、計算機及網(wǎng)絡設備（線纜、服務器、顯示器等）。下游為應用領域，主要有風電、石化、冶金、軍工和軌交等。

PHM系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈

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1、上游市場

PHM系統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所需的原材料規(guī)格型號較多，企業(yè)采購的原材料主要分為電子元器件類、計算機網(wǎng)絡設備類、結(jié)構(gòu)件類以及輔材等。

PHM系統(tǒng)成本結(jié)構(gòu)

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電腦服務器是一種高性能計算機，作為網(wǎng)絡的節(jié)點，存儲、處理網(wǎng)絡上80%的數(shù)據(jù)、信息，因此也被稱為網(wǎng)絡的靈魂。做一個形象的比喻：電腦服務器就像是郵局的交換機，而微機、筆記本、PDA、手機等固定或移動的網(wǎng)絡終端，就如散落在家庭、各種辦公場所、公共場所等處的電話機。我們與外界日常的生活、工作中的電話交流、溝通，必須經(jīng)過交換機，才能到達目標電話；同樣如此，網(wǎng)絡終端設備如家庭、企業(yè)中的微機上網(wǎng)，獲取資訊，與外界溝通、娛樂等，也必須經(jīng)過電腦服務器，因此也可以說是電腦服務器在“組織”和“領導”這些設備。

近幾年，我國電腦服務器行業(yè)產(chǎn)量快速增長，從2014年的192.8萬臺增長到了2021年的419.8萬臺。我國電腦服務器行業(yè)產(chǎn)量情況如下圖所示：

2014-2021年電腦服務器行業(yè)產(chǎn)量

資料來源：智研咨詢整理

2、下游市場

PHM系統(tǒng)下游行業(yè)分布十分廣泛，在風電、石化、軍工、冶金、軌交、有色、建材等領域有應用。從下游應用領域來看，航天軍工和石油化工是我國PHM系統(tǒng)最主要的需求市場。

PHM系統(tǒng)行業(yè)市場結(jié)構(gòu)

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在“多煤、少油、缺氣”的資源稟賦條件下，經(jīng)過多年的發(fā)展，特別是十八大以來的高質(zhì)量發(fā)展，我國已形成“石油化工為主體、煤化工多元化補充”的戰(zhàn)略格局。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示：2018年我國原油產(chǎn)量為18932.4萬噸，2021年我國原油產(chǎn)量增長至19888.1萬噸。

2014-2021年中國原油產(chǎn)量

資料來源：國家統(tǒng)計局

五、中國PHM系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展展望

1、智能化

近年來，隨著對狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術理論研究與開發(fā)工作的不斷深入，且高精度、高性能和高信息量的現(xiàn)代化傳感器技術不斷獲得突破和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的新方法也不斷出現(xiàn)，如模糊診斷、專家診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡診斷以及上述各種診斷的復合。在診斷方法方面，人工智能已成為未來的發(fā)展趨勢，不僅是因為人工智能的發(fā)展為其提供了強大的理論基礎及工具，而且還因為對于復雜系統(tǒng)的診斷確實需借助于人工智能，才能達到最佳效果。

2、網(wǎng)絡化在線監(jiān)測獲得廣泛應用

工業(yè)設備的故障對企業(yè)生產(chǎn)秩序有嚴重影響，而傳統(tǒng)的人工定期監(jiān)測和離線監(jiān)測無法適應快節(jié)奏生產(chǎn)的要求，存在著諸如機組起停機及異常等重要瞬態(tài)過程難以捕捉，異常原因難以追溯的情況；且缺少頻率與窄帶等數(shù)據(jù)分析、存儲和專家診斷功能。在離線精密點檢周期間隔內(nèi)，設備慢性損壞或不確定因素導致的突發(fā)事故無法預知，而通過網(wǎng)絡化在線設備狀態(tài)監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)設備狀態(tài)的傳輸與數(shù)據(jù)存儲分析，實現(xiàn)工業(yè)設備的全覆蓋、動態(tài)、連續(xù)監(jiān)控，并且可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行診斷分析，預知和判定當前設備的損壞程度與危險級別，保證工業(yè)設備的安全與穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。通過智能化診斷分析，網(wǎng)絡化在線監(jiān)測系統(tǒng)在能夠為工業(yè)設備的運行狀態(tài)提供監(jiān)測的同時，為設備的定期與不定期安檢和維修提供科學依據(jù)。

3、專業(yè)化社會分工日益明顯

未來我國設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術朝著專業(yè)化方向發(fā)展，分工越來越細，狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的開展將以一體化為主，能夠提供專業(yè)化設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷軟硬件系統(tǒng)、擁有豐富診斷技術人才的整體解決方案提供商將會成為主流。一方面，越來越多的企業(yè)選擇將其監(jiān)測中心與專業(yè)機構(gòu)連接，委托專業(yè)監(jiān)測與診斷機構(gòu)完成對其設備提供遠程在線監(jiān)測和故障診斷服務；另一方面，能夠提供在線設備狀態(tài)監(jiān)測并擁有較強設備診斷服務能力的服務商通過與眾多企業(yè)的監(jiān)測中心連接，積累豐富的診斷案例和服務經(jīng)驗，可以更好的為客戶企業(yè)提供動態(tài)、實時和精確的遠程診斷服務。未來我國將逐步形成行業(yè)性、區(qū)域性乃至國家級的設備狀態(tài)監(jiān)測與故障云診斷中心。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《中國PHM系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展模式分析及市場分析預測報告》。智研咨詢是中國領先產(chǎn)業(yè)咨詢機構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。