PHM行业现状、需求及产业进度如何？

工业互联网助力产业快速发 展，差异化竞争推进国产替代。

1、 需求牵引叠加技术驱动，PHM 技术逐渐成熟

PHM（故障预测与健康管理）系统产品由软硬件组成。PHM 指通过识别和抓取 目标设备运行中的相关信息并进行数据分析，确定故障性质、部位和起因，准确 预报设备故障的程度和趋势，并提出相应的运维策略，主要包括采集数据的传感 器、数据处理的仪器、软件分析系统构成。PHM 系统具备状态监测和故障监测 隔离、性能趋势预判、关键部件故障检测、剩余寿命预测、维护决策资源管理等 功能。

需求牵引、技术进步是贯穿 PHM 技术发展、成熟的主线。PHM 聚焦于复杂工 程健康状态的监测、预测和管理，其起源于上世纪欧美发达国家，最早应用于航 空航天领域，是从工程领域提炼，并且不断系统化、体系化的一门系统工程学科。 经过几十年的理论研究和实际应用，PHM 技术为提高系统的可靠性和安全性开 辟了一条新的途径，并在技术进步和市场拓展的双重驱动下得到了迅速的发展， 产生了巨大的经济效益和社会效益。20 世纪 60-70 年代，随着飞机系统逐渐复 杂，外部测试已无法满足需求，机内测试（BIT）被引入到飞机中。BIT 是 PHM 的重要支撑技术，其通过在系统和设备内部设置用于状态监控、故障检测与隔离 的硬件、软件、自检装置等，赋予了系统或设备对内部的自动测试能力。20 世纪 80 年代，为改善 BIT 的效能，以降低虚警、识别间歇故障，引入了 AI 技术的 智能 BIT 形成并大获发展。20 世纪 80 年代后期至 90 年代，“综合诊断”概念 被提出，以解决各诊断要素独立工作的弊病，英美各国相继开始研究综合诊断方 案。随着现代机械系统复杂度、信息化和综合化程度的大幅提高，精准高效的设 备监测维护方案需求迫切；同时，大容量存储、高速传输与处理、MEMS 等高新 技术快速发展，推动了 PHM 技术走向发展与成熟。

PHM 技术逐渐成为设备自主式后勤、降低全寿命周期费用的关键核心技术。与 传统设备维护方式相比，PHM 技术体现出维护策略的巨大转变，其从以往基于 传感器的诊断，转向基于智能系统的预测，使得事后维修、定期维修策略被系统 视情况维修所取代。PHM 使得设备管理方法由健康监测转向健康管理，从对当 前健康状态的故障检测与诊断，转向对未来健康状态的预测；从被动性的反应性 维修活动，转向主动性、先导性的维修活动。PHM 技术可有效促进武器装备维 护的降本增效。

2、 工业互联网助力 PHM 行业快速发展，下游应用前 景广阔

工业互联网时代，PHM 产业进一步发展。PHM 可以对设备进行故障预测与健康 管理，通过网络化在线设备状态监测，能够实现设备状态的传输与数据存储分析， 实现工业设备的全覆盖、动态、连续监控，并且可以对监测数据进行诊断分析， 预知和判定当前设备的损坏程度与危险级别，保证工业设备的安全与稳定运转。 通过智能化诊断分析，网络化在线监测系统在能够为工业设备的运行状态提供监 测的同时，为设备的定期与不定期安检和维修提供科学依据。

PHM 应用需要大量底层数据，数据深度影响 PHM 系统可实现功能的层次。基 于机器健康运转数据，可建立基线模型，实现健康评估；若同时获得历史故障状 态数据，则可实现故障诊断；而若进一步获得针对不同故障模式的全生命周期数 据，就可以实现故障预测。工业企业的产业设备网络化率低、设备上云率偏低带 来的故障数据及数据标注缺失是 PHM 落地应用的制约因素之一。随着信息技术 的发展，数据维度变得更加多元，也将更有利于 PHM 的进一步发展。 新一代信息技术、人工智能技术的发展，将从优化建模角度推动 PHM 技术大发 展。在服务型制造中，PHM 的主要业态模式为远程运维，其作用是基于设备物 联，做设备级的监控、诊断、维护，产线级的生产过程管控，企业层面的资源计 划和优化配置。PHM 是实现从设备端到服务增值的核心技术。建模仿真、大数 据、边缘计算、物联网等新一代现代信息技术的发展，以及人工智能技术的迭代， 将从优化建模角度显著推动 PHM 发展，增强其对于机械设备退化类故障的辨识 能力，从而发挥 PHM 基于预测信息进行后续管控优化的作用。

PHM 系统下游应用前景广阔。随着传感器技术、芯片技术、计算机软件技术、 大数据分析和人工智能的不断成熟和发展，PHM 在社会各个领域的应用前景十 分广阔。作为国家现代装备制造业和工业互联网技术的重要基础部件组成部分， PHM 产业的发展对提升风电、石化、冶金、煤炭、有色金属、建材、造纸、制 药、环保、国防等国家支柱产业的工业设备智能化管理水平具有重要作用。根据 华经产业研究院，2021 年 PHM 系统下游应用场景中航天军工、石油化工、风 电、交通等领域销售额占比分别为 26.35%、23.54%、12.23%、9.16%。

PHM 在高设备单价、复杂度高、运维需求量大的行业具备更高成长性。PHM 的 开发需要算法与工程经验的深度结合，部分开发需在设备设计之初就同步融入有 关传感器设计，较大的研发投入、较大的算力成本意味着下游资产端较高的支出。 因此，设备投资较大，且对生产运行过程中的连续性、稳定性和高效性等要求较 为严格的行业，对 PHM 的应用有更迫切的需求。军工、轨交、民航、石化、风 电等行业，设备单价高昂且机理复杂、安全要求高、运维需求量大，有经验的维 修人员缺乏，PHM 在这些领域具有广阔的成长空间。

PHM 行业目前整体仍处于起步阶段，有望在各民用领域快速普及。“十三五” 以来，我国机械制造行业整体维持较快增长，通用设备制造业、专用设备制造业、 电气机械和器材制造业，以及计算机、通信和其他电子设备制造业均重点发展， 行业内生增长力也为后续 PHM 在民用领域的旺盛需求提供保障。例如，在核电 方面，PHM 技术可以针对核电站关键设备（例如核反应堆压力容器、主汽发生 器、蒸汽涡轮机等）进行检测，通过历史数据、失效机理模型和寿命预测算法， 对设备的寿命进行预测和评估，提高核电站的安全性和运行效率，减少因设备故 障导致的停机时间和生产损失；在航空领域，PHM 技术主要是针对飞机关键设 备（例如发动机、起落架、液压系统等）的健康状态监测和寿命预测，采集设备 的振动、温度、压力、电流等参数，以及设备的图像和声音等信号并进行分析。

风电是 PHM 重要的下游应用场景。风电设备的运行环境相对恶劣，采用 PHM 较具经济价值。风电行业发电机组属于旋转设备，存量市场较大，设备投放时间 较久，具备价值量高、运维难度大、运维成本高等特点。风电发动机的智能监测 整体解决方案，通过安装各类传感器将采集的设备数据上传至系统服务器，可以 实时、准确地掌握设备运行状态，从而实现预测性维护，提高风场设备的管理水 平，降低风电设备生命周期的运维成本。

智能化、网络化、专业化的 PHM 企业更具备竞争优势。随着传感器技术不断地 向高精度、高性价比、高信息量方向突破，状态监测和故障诊断的新方法不断出 现，模糊监测、专家诊断、神经网络诊断等技术的产业化进程有望加速。此外， 通过网络化检测在线设备状态，实时传输设备状态和数据存储状态，能有效加强 工业设备的全覆盖、高效率的应用。随着 PHM 业务向更多的应用领域渗透，拥 有丰富诊断技术人才的供应商将会更具优势。

3、 我国 PHM 产业迅速扩张，本土企业差异化竞争

全球 PHM 市场规模稳步增长，我国 PHM 市场规模迅速扩张。根据亿渡数据， 2021 年全球 PHM 市场规模为 69 亿美元，估计 2022 年为 94 亿美元，2026 年 将会达到 282 亿美元，2022-2026 年 CAGR 为 31.66%。2017-2021 年我国 PHM 市场处于开拓阶段，其中风电、石化钢铁等应用领域为 PHM 市场发展提供动力。 根据亿渡数据，2021 年我国 PHM 市场规模达到 35.78 亿元，2017-2021 年 CAGR 为 28.07%；估计 2022 年我国 PHM 市场规模为 46.51 亿元，预计 2026 年我国 PHM 市场规模将扩大至 161.37 亿元，2022-2026 年 CAGR 为 36.48%。

随着我国工业信息化和智能化升级，PHM 等数据系统的需求将进一步扩大。随 着工业设备的状态监测与故障诊断成为实现智能制造的重要环节之一，PHM 在 各行业领域渗透率有望进一步提升。通常情况下设备生命周期为：1）设备在使 用开始时，常常会由于操作和适配等问题而出现故障；2）随着产品需求和性能 逐渐磨合，设备运行进入稳定期；3）到了使用后期，设备的故障率会因为老化、 折损等问题而不断提高，最终设备报废。PHM 的作用为在设备工业信息化和智 能化升级的过程中，不断调整预测模型，定期进行检测，降低运维成本并制定全 局最优的维护方案。因此，PHM 对于延长设备寿命具有重要意义。

近年来我国 PHM 产业取得了快速发展。我国 PHM 产业起步较晚，但经过多年 快速发展，该领域从技术理论到应用实践都取得了巨大的进步。随着现代自动化 技术水平的不断提高，工业设备制造和工程系统的复杂性大大增加，系统的可靠 性与安全性已成为保障经济效益和社会效益的关键因素，成为我国先进装备制造 业和传统工业自动化升级的重要基础保障，受到各行各业的高度重视。

研发创新及较强的诊断分析能力，为 PHM 企业的发展核心竞争力。随着国内外 PHM 技术的快速发展，以及我国高端装备制造业的不断成长，PHM 产业作为新 兴技术行业获得快速的发展，企业数量近年来获得较快的增长。与国外发达工业 国家相比，我国工业设备状态监测与故障诊断行业发展时间较短，尚处于快速发 展阶段。根据规模大小、技术研发实力以及提供诊断服务能力，国内企业大致可 以分为三大类型：第一类为具有较强的自主研发创新能力和拥有强大的故障诊断 分析专业团队，能够提供符合行业特征和企业需求的个性化 PHM 系统的整体解 决方案提供商；第二类为具有一定的技术研发能力，但是规模较小，专注于某一 个细分领域；第三类为设备集成商或产品代理商，自身不具有研发和生产能力。

外资厂商实力突出，本土企业具备差异化竞争优势。PHM 系统外资厂商以国际 知名的设备提供商或大型的状态监测企业为主，技术实力较为突出，在国内集中 在电力工业、石油开采、冶金等领域，代表性企业有 SKF、BENTLY 等。这类国 际企业在商务谈判条款和付款等要求相对严格，且本土化的后续支持服务相对不 完善，将成为本土 PHM 企业差异化竞争的突破口。我国 PHM 本土企业虽然收 入规模较小，但是能够提供持续的本地化后续支持和技术服务，未来伴随着技术 实力不断提升，发展值得期待。