2022年中国PHM系统行业应用现状及PHM系统发展方向分析[图]

本文核心关键词：PHM系统市场需求、PHM系统市场规模、PHM系统企业布局、PHM系统产业链、PHM系统发展趋势

 

一、PHM系统概述

 

装备故障预测和健康管理（PHM），是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的一种全新的管理健康状态的解决方案。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，聚焦于复杂工程健康状态的监测、预测和管理。

 

PHM包含两方面的内容：故障预测和健康管理。健康管理与故障预测不同的是在做健康预测时可能不清楚失效的标准，不知道设备到底什么时候会坏。按PHM终端产品的表现形式，主要分为有线系统、无线系统和手持系统三个系列。

PHM行业分类

资料来源：公开资料整理

 

二、中国PHM系统行业发展现状

 

1、PHM系统行业发展历程

 

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。

 

近年来我国 PHM 产业取得了快速发展，我国的设备 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一个关键因素，成为我国先进装备制造业和传统工业自动化升级的重要保障，受到各行业的高度重视。

我国PHM系统发展的各个阶段

资料来源：公开资料整理

 

2、PHM系统发展现状

 

近年来我国 PHM 产业取得了快速发展。我国的设备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一个关键因素，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。2014年我国装备故障预测和健康管理（PHM）系统市场规模为13.5亿元，2021年装备故障预测和健康管理（PHM）系统市场规模增长至67.6亿元，2014年以来PHM系统规模复合增速为25.88%。

2014-2021年中国PHM系统行业市场规模走势

资料来源：智研咨询整理

 

3、PHM系统行业市场结构

 

传感器采集到的各种数据信息需要通过一定的方式传输到PHM系统中的其他部分。目前主要有两种数据传输方式，即有线传输和无线传输。

 

有线数据传输是通过各种有线数据总线和各种网络如In-ternet、Ethernet LAN等进行数据的传输。目前这方面的技术较为成熟，并且大多有各种通信标准、网络协议如TCP/IP、UDP/IP等可以遵循。

 

无线数据传输系统由一系列的分布式布置的传感器组件构成，这些组件通过组件内部的无线Modem进行数据通信。传感器组件一般由微处理器、无线传感器、数据采集电路、执行器、电池组以及参数传感器等几部分构成。组件本身具有独立的数据采集和处理能力。2021年PHM系统行业中有线PHM系统占比达到40.65%，无线及其他PHM系统占比为59.35%。

2021年中国PHM系统产品结构

资料来源：智研咨询整理

 

工业互联网时代，PHM产业的需求有望得到进一步发展。对于设备的故障预测与健康 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。2021年中国PHM系统行业市场需求将达到26.81万套，同比增长36.09%。

2014-2021年中国PHM系统行业市场需求

资料来源：智研咨询整理

 

本文内容摘自智研咨询发布的《中国PHM系统行业发展模式分析及市场分析预测报告》

 

三、中国PHM系统行业企业布局情况

 

近年来我国PHM产业取得了快速发展。我国的设备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一个关键因素，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。

 

国内企业根据规模大小、技术研发实力以及提供诊断服务能力大致可以分为三大类型：

第一类是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，能够为客户提供符合行业特征和企业需求的个性化状态监测、专业化故障诊断服务和技术支持的整体解决方案提供商。其自主研发、生产和销售的产品能够应用于多个细分行业和领域，拥有一定规模的网络化在线监测客户群体，积累和掌握了大量的监测数据及经过验证的诊断案例库，拥有较为丰富的故障诊断经验积累。

 

第二类是具有一定的技术研发能力，企业规模较小，专注于某一个细分行业或领域的设备状态监测产品的生产和销售，不具备为客户提供专业化的故障诊断服务能力。

 

第三类是设备集成商或产品代理商，自身不具有研发和生产能力，凭借自身在特定领域的客户开发能力进行产品集成和销售。

国内PHM厂商的三大分类

资料来源：公开资料整理

 

由于设备状态监测与故障诊断应用领域覆盖行业较广，不同行业的监测技术应用差距较大，不同细分市场的竞争主体也不尽相同，能够完全覆盖所有细分市场的企业较少。

重点企业PHM系统市场布局情况

资料来源：公开资料整理

 

国内装备故障预测和健康管理（PHM）企业由于发展时间较短，部分产品或技术与国外大型企业相比仍然存在不小差距。国内厂商包括东华测试、容知日新等，受限于企业实力，目前本土厂商业务聚焦国内，海外布局刚刚起步。2020年东华测试营业收入100%来源于国内；容知日新营业收入96.26%来源于国内，海外收入占比3.74%。中国装备故障预测和健康管理（PHM）企业国际市场竞争力较低。

 

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。我国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。

 

四、中国PHM系统行业上下游产业链

 

从产业链来看，PHM系统上游为原材料市场，主要有电子元器件（芯片、PCB 板、传感器、电容、电阻等）、计算机及网络设备（线缆、服务器、显示器等）。下游为应用领域，主要有风电、石化、冶金、军工和轨交等。

PHM系统产业链

资料来源：智研咨询整理

 

1、上游市场

 

PHM系统产品生产过程中所需的原材料规格型号较多，企业采购的原材料主要分为电子元器件类、计算机网络设备类、结构件类以及辅材等。

PHM系统成本结构

资料来源：智研咨询整理

 

电脑服务器是一种高性能计算机，作为网络的节点，存储、处理网络上80%的数据、信息，因此也被称为网络的灵魂。做一个形象的比喻：电脑服务器就像是邮局的交换机，而微机、笔记本、PDA、手机等固定或移动的网络终端，就如散落在家庭、各种办公场所、公共场所等处的电话机。我们与外界日常的生活、工作中的电话交流、沟通，必须经过交换机，才能到达目标电话；同样如此，网络终端设备如家庭、企业中的微机上网，获取资讯，与外界沟通、娱乐等，也必须经过电脑服务器，因此也可以说是电脑服务器在“组织”和“领导”这些设备。

 

近几年，我国电脑服务器行业产量快速增长，从2014年的192.8万台增长到了2021年的419.8万台。我国电脑服务器行业产量情况如下图所示：

2014-2021年电脑服务器行业产量

资料来源：智研咨询整理

2、下游市场

 

PHM系统下游行业分布十分广泛，在风电、石化、军工、冶金、轨交、有色、建材等领域有应用。从下游应用领域来看，航天军工和石油化工是我国PHM系统最主要的需求市场。

PHM系统行业市场结构

资料来源：智研咨询整理

 

在“多煤、少油、缺气”的资源禀赋条件下，经过多年的发展，特别是十八大以来的高质量发展，我国已形成“石油化工为主体、煤化工多元化补充”的战略格局。国家统计局数据显示：2018年我国原油产量为18932.4万吨，2021年我国原油产量增长至19888.1万吨。

2014-2021年中国原油产量

资料来源：国家统计局

五、中国PHM系统行业发展展望

 

1、智能化

 

近年来，随着对状态监测和诊断技术理论研究与开发工作的不断深入，且高精度、高性能和高信息量的现代化传感器技术不断获得突破和实现产业化应用，状态监测与故障诊断的新方法也不断出现，如模糊诊断、专家诊断、神经网络诊断以及上述各种诊断的复合。在诊断方法方面，人工智能已成为未来的发展趋势，不仅是因为人工智能的发展为其提供了强大的理论基础及工具，而且还因为对于复杂系统的诊断确实需借助于人工智能，才能达到最佳效果。

 

2、网络化在线监测获得广泛应用

 

工业设备的故障对企业生产秩序有严重影响，而传统的人工定期监测和离线监测无法适应快节奏生产的要求，存在着诸如机组起停机及异常等重要瞬态过程难以捕捉，异常原因难以追溯的情况；且缺少频率与窄带等数据分析、存储和专家诊断功能。在离线精密点检周期间隔内，设备慢性损坏或不确定因素导致的突发事故无法预知，而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。

 

3、专业化社会分工日益明显

 

未来我国设备状态监测与故障诊断技术朝着专业化方向发展，分工越来越细，状态监测和故障诊断的开展将以一体化为主，能够提供专业化设备状态监测与故障诊断软硬件系统、拥有丰富诊断技术人才的整体解决方案提供商将会成为主流。一方面，越来越多的企业选择将其监测中心与专业机构连接，委托专业监测与诊断机构完成对其设备提供远程在线监测和故障诊断服务；另一方面，能够提供在线设备状态监测并拥有较强设备诊断服务能力的服务商通过与众多企业的监测中心连接，积累丰富的诊断案例和服务经验，可以更好的为客户企业提供动态、实时和精确的远程诊断服务。未来我国将逐步形成行业性、区域性乃至国家级的设备状态监测与故障云诊断中心。

 

以上数据及信息可参考智研咨询（www.chyxx.com）发布的《中国PHM系统行业发展模式分析及市场分析预测报告》。智研咨询是中国领先产业咨询机构，提供深度产业研究报告、商业计划书、可行性研究报告及定制服务等一站式产业咨询服务。您可以关注【智研咨询】公众号，每天及时掌握更多行业动态。