设备健康管理行业面临的机遇挑战及竞争格局主要企业玩家
1、行业介绍
设备健康管理系统（PHM）主要依靠设备状态监测与故障诊断技术，系通过识别和抓取设备运行中的相关数据信息并进行分析，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。设备健康管理是一门紧密结合生产实际的工程科学，是现代化生产发展的产物，状态监测与故障诊断技术起源于美国和欧洲等发达工业国家。早在 20 世纪 60 年代末和 70 年代初期，美国、英国等发达国家即成立相关行业组织。1971 年，美国麻省理工学院的 Beard 在博士论文中首先提出用解析冗余代替硬件冗余，通过系统的自组织使系统闭环稳定，再利用比较观测器的输出得到系统故障信息的新思想，标志着基于解析冗余的故障诊断技术的诞生。
2000 年 7 月，PHM 技术被列入美国国防部的《军用关键技术》报告，至今已实现从方案设计到工程实用阶段的转变。目前，状态监测与故障诊断技术已经得到美国等发达国家的深度研究与推广应用，并正在成为新一代飞机、舰船和车辆等武器装备研制阶段与使用阶段的重要组成部分。代表性的相关系统包括：F-35 飞机 PHM 系统、直升机健康与使用监控系统（HUMS）、波音公司的飞机状态管理系统（AHM）、NASA 飞行器综合健康管理（IVHM）、美国海军综合状态评估系统（ICAS）以及预测增强诊断系统（PEDS）等。美国等发达国家的状态监测与故障诊断技术应用范围覆盖各类先进武器装备，在降低维修保障成本，提高武器装备安全性、可用度与完好性，确保任务成功性，提升作战效能方面发挥了重要作用。例如，根据《Aeronautical Science and Technology》论文，PHM在军用直升机、固定翼飞机上已有比较广泛的应用，并取得显著成效，2017 年，美陆军认定其 UH-60L“黑鹰”上安装的飞行器综合健康管理系统（IVHMS）比未装备 IVHMS 的直升机出动率高 27%，非计划维修减少 52%，总维修量减少17%。
代表性 PHM 及应用情况如下：
资料来源：《PHM 技术国内外发展情况综述》、普华有策
工业设备的健康管理是智能制造发展方向之一。2021 年工信部、国家发改委等 8 部门发布的《“十四五”智能制造发展规划》中明确提及“实施大型制造设备健康监测和远程运维，保证流程安全运行；打造全生命周期数据共享平台，实现全产业链优化”，并在工业软件突破提升行动专栏提及“故障预测与健康管理软件（PHM）、运维综合保障管理（MRO）”。随着工业自动化、智能化水平不断提升，工业设备的现代化运维管理已经成为工业数字化、智能化转型必不可少的部分。
根据《机械工程学报》发表的《面向 2035 的智能制造技术预见和路线图研究》，数字孪生技术、设备健康评估和故障预示技术列于面向 2035 的智能制造技术清单内。数字孪生在数字化的环境下，将人机物等物理实体映射形成信息虚体。它通过对来自物理实体的实时数据，“理解”对应的物理实体的变化并对变化做出响应。借助信息空间对数据综合分析处理的能力，应对外部复杂环境的变化，进行有效决策，并作用到物理实体。在这一过程中，物理实体与信息虚体之间交互联动、虚实映射，通过数据融合分析、决策迭代优化等手段共同作用，实现制造活动的持续优化，为生产制造活动提供新的时空维度；设备健康评估和故障预示通过故障机理分析与损伤演化建模，以及衰退分析和预测等技术，建立基于失效机理的全寿命设计、预测性维护的理论模型。以设备运行数据、数据挖掘、特征学习、信息共享、安全与隐私保护等技术为基础，融合设备原理、专家知识和数据模型，对装备基本零部件早期微弱故障或者极其微弱异常信息，进行强相关故障特征有效分离、早期微弱故障特征增强与提取、多维空间特征映射与提取，从而有效识别早期微弱故障与复合故障，推动远程监测、诊断、健康管理与预测维护等领域的技术进步，提供设备维护的预测性建议。
设备健康管理技术可使对设备的运维管理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，从而实现在准确的时间对准确的部位釆取准确的维修活动。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，设备健康管理在工业和军工领域的应用市场前景十分广阔。
2、行业面临的机遇
（1）我国国防工业正处于快速发展阶段
国防装备的资金投入水平取决于国家军费预算，为国家的刚性支出。我国的国防工业正处于快速发展阶段，近年来国防经费投入增长较快，2015-2020 年我国国防经费年增长率维持在 7%-10%水平，高于同期 GDP 增长率，有利于装备智能运维和健康管理行业的发展。
（2）国家制造业持续增长带动行业发展
随着国家工业不断持续快速发展以及制造业转型升级战略的不断推进，我国制造业总体规模位居世界前列，综合实力和竞争力显著增强。近十年来，我国制造业持续快速发展，总体规模大幅提升，综合实力不断增强，不仅对国内经济和社会发展做出了重要贡献，而且成为支撑世界经济的重要力量。
设备健康管理作为智能工厂的重要组成部分，对促进工业转型升级、切实推进两化融合和提升现代工业设备的健康维护与设备管理发挥着重要作用。我国制造业的持续发展和产业转型升级必将带动设备健康管理新兴产业的快速增长，为业内企业业务扩展提供了广阔的市场空间。
（3）安全生产意识提高引领智能运维和健康管理市场需求
随着制造业升级和智能制造全面推进，现代工业企业的生产规模日益扩大，工业生产自动化程度越来越高，工业安全生产领域暴露出的问题也越来越多。安全事故发生经常与设备的运行故障相关，而通过设备的智能运维和健康管理准确预测并提前发现设备运行的异常状态，可以为企业从源头上规避安全事故和为企业安全生产保驾护航，因此已成为众多工业企业的迫切需求。随着安全生产理念逐渐深入人心，企业对设备安全生产运行的要求日益提高，为了更好地预防、减少和控制设备相关事故的发生，未来我国政府和企业将逐步增大对设备安全监测的投入，智能运维和健康管理相关产品和服务的需求将进一步扩大。
3、行业面临的挑战
（1）行业竞争加剧
随着我国制造业转型升级，智能运维和健康管理市场需求增长迅速，Bently等越来越多的国外公司不断加强对中国市场的资源投入。同时随着智能运维和设备健康管理市场逐步进入高速发展的阶段，国内将会有更多的企业进入到该行业中，市场竞争日趋激烈。
（2）高端复合人才相对缺乏
设备健康管理涉及软件、硬件、机械故障诊断等多个技术领域，具有跨专业、多技术融合的特点，对技术研发人员的素质要求较高。在智能运维和设备健康管理行业迅速发展的背景下，市场对于复合型人才的需求剧增，人才的缺乏及不同细分行业之间的人才争夺可能对行业发展构成不利影响，在一定程度上将会制约行业的发展。
4、竞争格局及相关企业
从我国设备健康管理行业来看，国外企业起步早，定价相对较高，商务谈判条款和付款要求等较为严格，提供较为完善的本地化后续支持和技术服务的难度较大，也无法应用于敏感行业；国内企业总体技术已接近或达到国外同行水平，与国外大型厂商相比，国内从事设备健康管理的企业规模相对较小，但是能够提供持续的本地化后续支持和技术服务，并对敏感行业提供支撑。国内技术研发型企业凭借多年来的技术积累及市场开拓，正逐步成为市场的主要参与者。
资料来源：普华有策
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