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

本文核心關(guān)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(yù)測和健康管理（PHM），是綜合利用現(xiàn)代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)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(lǐng)域提煉，并且不斷系統(tǒng)化、體系化的一門系統(tǒng)工程學(xué)科，聚焦于復(fù)雜工程健康狀態(tài)的監(jiān)測、預(yù)測和管理。

PHM包含兩方面的內(nèi)容：故障預(yù)測和健康管理。健康管理與故障預(yù)測不同的是在做健康預(yù)測時可能不清楚失效的標(biāo)準(zhǔn)，不知道設(shè)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(jì)60-70年代，隨著飛機(jī)系統(tǒng)逐漸復(fù)雜，外部測試已無法滿足需求，機(jī)內(nèi)測試（BIT）被引入到飛機(jī)中。BIT是PHM的重要支撐技術(shù)，其通過在系統(tǒng)和設(shè)備內(nèi)部設(shè)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(shè)備對內(nèi)部的自動測試能力。

20世紀(jì)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(shù)的智能BIT形成并大獲發(fā)展。

20世紀(jì)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(dú)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(jī)械系統(tǒng)復(fù)雜度、信息化和綜合化程度的大幅提高，精準(zhǔn)高效的設(shè)備監(jiān)測維護(hù)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(shù)快速發(fā)展，推動了PHM技術(shù)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(shè)備 PHM 產(chǎn)業(yè)起步較晚，但經(jīng)過多年快速發(fā)展，該領(lǐng)域從技術(shù)理論到應(yīng)用實(shí)踐都取得了巨大的進(jìn)步。隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)水平的不斷提高，工業(yè)設(shè)備制造和工程系統(tǒng)的復(fù)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(jì)效益和社會效益的一個關(guān)鍵因素，成為我國先進(jìn)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(shè)備PHM產(chǎn)業(yè)起步較晚，但經(jīng)過多年快速發(fā)展，該領(lǐng)域從技術(shù)理論到應(yīng)用實(shí)踐都取得了巨大的進(jìn)步。隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)水平的不斷提高，工業(yè)設(shè)備制造和工程系統(tǒng)的復(fù)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(jì)效益和社會效益的一個關(guān)鍵因素，成為我國先進(jìn)裝備制造業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)自動化升級的重要基礎(chǔ)保障，受到各行各業(yè)的高度重視。2014年我國裝備故障預(yù)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(yù)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(fù)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(luò)如In-ternet、Ethernet LAN等進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。目前這方面的技術(shù)較為成熟，并且大多有各種通信標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(dú)立的數(shù)據(jù)采集和處理能力。2021年P(guān)HM系統(tǒng)行業(yè)中有線PHM系統(tǒng)占比達(dá)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(jìn)一步發(fā)展。對于設(shè)備的故障預(yù)測與健康 管理，通過網(wǎng)絡(luò)化在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的傳輸與數(shù)據(jù)存儲分析，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)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(jìn)行診斷分析，預(yù)知和判定當(dāng)前設(shè)備的損壞程度與危險(xiǎn)級別，保證工業(yè)設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。通過智能化診斷分析，網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)測系統(tǒng)在能夠?yàn)楣I(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)提供監(jiān)測的同時，為設(shè)備的定期與不定期安檢和維修提供科學(xué)依據(jù)。2021年中國PHM系統(tǒng)行業(yè)市場需求將達(dá)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(yù)測報(bào)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(shè)備PHM產(chǎn)業(yè)起步較晚，但經(jīng)過多年快速發(fā)展，該領(lǐng)域從技術(shù)理論到應(yīng)用實(shí)踐都取得了巨大的進(jìn)步。隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)水平的不斷提高，工業(yè)設(shè)備制造和工程系統(tǒng)的復(fù)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(jì)效益和社會效益的一個關(guān)鍵因素，成為我國先進(jìn)裝備制造業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)自動化升級的重要基礎(chǔ)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(shù)研發(fā)實(shí)力以及提供診斷服務(wù)能力大致可以分為三大類型：

第一類是具有較強(qiáng)的自主研發(fā)創(chuàng)新能力和擁有強(qiáng)大的故障診斷分析專業(yè)團(tuán)隊(duì)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┓闲袠I(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(wù)和技術(shù)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(yīng)用于多個細(xì)分行業(yè)和領(lǐng)域，擁有一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)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(yàn)證的診斷案例庫，擁有較為豐富的故障診斷經(jīng)驗(yàn)積累。

第二類是具有一定的技術(shù)研發(fā)能力，企業(yè)規(guī)模較小，專注于某一個細(xì)分行業(yè)或領(lǐng)域的設(shè)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(wù)能力。

第三類是設(shè)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(lǐng)域的客戶開發(fā)能力進(jìn)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(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋行業(yè)較廣，不同行業(yè)的監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用差距較大，不同細(xì)分市場的競爭主體也不盡相同，能夠完全覆蓋所有細(xì)分市場的企業(yè)較少。

重點(diǎn)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(yù)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(shù)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(shí)力，目前本土廠商業(yè)務(wù)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(yù)測和健康管理（PHM）企業(yè)國際市場競爭力較低。

外資廠商實(shí)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(shè)備提供商或大型的狀態(tài)監(jiān)測企業(yè)為主，技術(shù)實(shí)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(lǐng)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(shù)服務(wù)，未來伴隨著技術(shù)實(shí)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(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（線纜、服務(wù)器、顯示器等）。下游為應(yīng)用領(lǐng)域，主要有風(fēng)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(wù)器是一種高性能計(jì)算機(jī)，作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，存儲、處理網(wǎng)絡(luò)上80%的數(shù)據(jù)、信息，因此也被稱為網(wǎng)絡(luò)的靈魂。做一個形象的比喻：電腦服務(wù)器就像是郵局的交換機(jī)，而微機(jī)、筆記本、PDA、手機(jī)等固定或移動的網(wǎng)絡(luò)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(jī)。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(jī)，才能到達(dá)目標(biāo)電話；同樣如此，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備如家庭、企業(yè)中的微機(jī)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(wù)器，因此也可以說是電腦服務(wù)器在“組織”和“領(lǐng)導(dǎo)”這些設(shè)備。

近幾年，我國電腦服務(wù)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(wù)器行業(yè)產(chǎn)量情況如下圖所示：

2014-2021年電腦服務(wù)器行業(yè)產(chǎn)量

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2、下游市場

PHM系統(tǒng)下游行業(yè)分布十分廣泛，在風(fēng)電、石化、軍工、冶金、軌交、有色、建材等領(lǐng)域有應(yīng)用。從下游應(yīng)用領(lǐng)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(bǔ)充”的戰(zhàn)略格局。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?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(jì)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(shù)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(shù)不斷獲得突破和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(luò)診斷以及上述各種診斷的復(fù)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?yàn)槿斯ぶ悄艿陌l(fā)展為其提供了強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)及工具，而且還因?yàn)閷τ趶?fù)雜系統(tǒng)的診斷確實(shí)需借助于人工智能，才能達(dá)到最佳效果。

2、網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)測獲得廣泛應(yīng)用

工業(yè)設(shè)備的故障對企業(yè)生產(chǎn)秩序有嚴(yán)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(yīng)快節(jié)奏生產(chǎn)的要求，存在著諸如機(jī)組起停機(jī)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(diǎn)檢周期間隔內(nèi)，設(shè)備慢性損壞或不確定因素導(dǎo)致的突發(fā)事故無法預(yù)知，而通過網(wǎng)絡(luò)化在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的傳輸與數(shù)據(jù)存儲分析，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)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(jìn)行診斷分析，預(yù)知和判定當(dāng)前設(shè)備的損壞程度與危險(xiǎn)級別，保證工業(yè)設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。通過智能化診斷分析，網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)測系統(tǒng)在能夠?yàn)楣I(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)提供監(jiān)測的同時，為設(shè)備的定期與不定期安檢和維修提供科學(xué)依據(jù)。

3、專業(yè)化社會分工日益明顯

未來我國設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)朝著專業(yè)化方向發(fā)展，分工越來越細(xì)，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(shè)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(shù)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(jī)構(gòu)連接，委托專業(yè)監(jiān)測與診斷機(jī)構(gòu)完成對其設(shè)備提供遠(yuǎn)程在線監(jiān)測和故障診斷服務(wù)；另一方面，能夠提供在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測并擁有較強(qiáng)設(shè)備診斷服務(wù)能力的服務(wù)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(wù)經(jīng)驗(yàn)，可以更好的為客戶企業(yè)提供動態(tài)、實(shí)時和精確的遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。未來我國將逐步形成行業(yè)性、區(qū)域性乃至國家級的設(shè)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(yù)測報(bào)告》。智研咨詢是中國領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、商業(yè)計(jì)劃書、可行性研究報(bào)告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。