PHM系统行业深度报告.docx

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1、目录1、PHM系统：工业物联网时代，迎发展机遇 51.1、 PHM系统聚焦发展工程健康状态监测、预测及管理51.2、 工业互联网助推PHM产业快速发展 71.3、 我国PHM产业发展迅速，本土企业差异化竞争102、PHM系统军工领域应用值得期待132.1、 军工装备运维费用高企，痛点明显 132.2、 PHM在军工领域应用成效显著，大有可为 143、重点公司173.1、 东华测试：科研服务优质企业，PHM技术军民双向拓展 173.2、 容知日新：工业设备智能运维整体解决方案提供商 194、风险提不23图目录图1 ： PHM的技术的一般演变过程 5图2 ：容知日新无线模式的工业设备状态监测与故障

2、诊断系统（PHM系统）6图3 ： PHM系统五大功能7图4 ：依据不同深度数据PHM系统可实现的功能7图5 ： PHM的远程运维业态 9图6 ： PHM在石化领域应用一中缅油气管道怒江跨越大桥安全监测系统9图7 :容知日新PHM系统应用在风电机组上的监测设备 10图8 ：我国PHM系统发展的各个阶段 10图9 ：国内PHM厂商的三大分类11图10 : 20182022财年美国国防部预算提案费用结构（单位：十亿美元）13图11 ： 2022财年美国国防部预算提案费用结构（单位：） 13图12 : FY20UFY2019期间美国现役46型号军用飞机任务能力目标达标年份数14图13 :我国歼20战斗

3、机搭载国产故障诊断与健康管理系统16图14 :测试仪器到PHM系统的升级 17图15 :公司设备长时间采集的飘逸数据 18图16 : VIT设备长时间采集的飘逸数据18图17 ：基于PHM的设备智能维保管理体系18图18 :容知日新的RH1000在线监测产品19图19 :容知日新的iEAM智能设备管理系统 19图20 ：公司软硬一体化解决方案 20表目录表1 ： PHM的诞生历史5表2 : PHM技术的内涵6表3 : 2017年我国部分工业设备上云情况 8表4 :国内主要的PHM系统供应商 12表5 ：美军主要装备类型全寿命周期成本比例 13表6 :美国军工装备领域的PHM系统 15表7 :国

4、内外PHM技术差距分析 15表8 ：国家发展改革委关于完善风电上网电价政策的通知风电补贴有关规定 20表9 ：容知日新收入预测表 21表10 ：可比公司估值比较21表11 :容知日新业绩预测和估值指标 221、PHM系统：工业物联网时代，迎发展机遇1.1、 PHM系统聚焦发展工程健康状态监测、预测及管理PHM （故障预测与健康管理）系统，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。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

5、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。表1 : PHM的诞生历史时间PHM的诞生20世纪60年代末 美国国家宇航局就创立了美国机械故障预防小组；英国成立机械保健中心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1971年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资料来源：容知日新招股说明书需求牵引、技术进步是贯穿PHM技术发展、

6、成熟的主线。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

7、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。图1 : PHM的技术的一般演变过程发展阶段:外部测试机内测试（BIT）智能BIT _1综合诊断PHM应用层次:部件级111分层系统系统集成（区域管理器）资料来源：柘故障预测与健康管理（PHM ）技术研究，整理图3 : PHM系统五大功能PHM技术已成为现代武器装备实现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、定期维修策略被视情维修所取代。PHM使得武器装备管理方法由健康监测转向健康管理，

8、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。以F-35战机为例，PHM技术的应用，使其故障不可复现率减少82%维修人力减少20-40%后勤规模减少50%，出动架次率提高25% ,飞机的使用与保障费用比过去的机种减少了 50%以上。表2 : PHM技术的内涵关键词增强的诊断预测健康管理技术内涵以高的故障诊断能力和非常低的虚警率确定部件完成其功能的状态的过程。（超出传统测试性和BIT能力）预先诊断部件或系统完成其功能的状态，包括确定部件的残余使用寿命或正常工作的时间长度根据诊断/预测

9、信息、可用资源和使用需求对维修活动做出适当决策的能力资料*E：故障预测与健康管埋（PHM）技犬F完2 ,光大上券研究所整隹PHM系统的产品形态由软硬件组成，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。我们以国内专注深耕PHM领域的容知日新为例，容知日新的无线PHM系统由监测器、智能监测软件、智能诊断平台等构成。图2 :容知日新无线模式的工业设备状态监测与故障诊断系统（PHM系统）智能诊断平台资料来源：容知日新招股说明书资料来源：【融融标准化】公众号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

10、用市场前景十分广阔。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。1.2、 工业互联网助推PHM产业快速发展工业互联网时代，PHM产业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

11、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。图4 :依据不同深度数据PHM系统可实现的功能健康状态基线模型健康评估资料来源:CSDNPHM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。例如，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；而若更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。以往PHM落地应用的制约因素之一，是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。工业企业及设备网络化改造、上云数量提升，为PHM产业发展奠定了良好的数据基础。据制造业自动化论文数

12、据，以风电设备、光伏设备为代表的新能源发电设备相对具有较高的设备上云率，此外高价值智能设备中的工程机械、远洋船舶，及高能耗设备中的炼铁高炉，亦有一定的设备上云数量基础。整体来看，我国工业设备上云仍有较大渗透空间。我国近年发布多项政策积极推动企业、工业设备上云。工信部在推动企业上云实施指南（2018-2020年）中要求，到2020年，全国新增上云企业100万家，形成典型标杆应用案例100个以上；其发布的另一则文件工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）中提出，到2023年，工业企业及设备上云数量比2020年翻一番。表3 : 2017年我国部分工业设备上云情况设备行业分类设备名称设备存量

13、上云情况新能源设备风电设备全国累计并网装机容量达1.64亿千瓦，占全部发电装机容量的9.2%约60%光伏设备全国光伏发电装机达到1.3亿千瓦约30%高价值智能设备工程机械我国现有工程机械保有量约为700多万台总体上云率约为15%-20%远洋船舶2,000辆远洋船舶约10%数控机床我国现有数控机床保有量约1,400万台存量数控机床多以私有云方式实现内部联网，大约占存量数控机床的5%高能耗设备炼铁高炉我国炼铁高炉总量约为1,000座上云高炉数量约200座，上云率约20%工业锅炉在用工业锅炉约有62万台，其中燃煤锅炉约有47万台总体上云数量估计不超过2,000 台通用动力设备大型空压机迫切需上云的中

14、大型空压机（额定功率90KW以上）约30万台总体上云率不足5% ,不超过10.000 台内燃柴油发动机全国保有量越9,000万台预计上云数量不超过1,000台大中型电机各类电机（含大型电机）现有装机容量约为25亿KW电机云建设处于起步阶段,上云率较低资料来源：制造业自动化2018年第10期（作者：邱君降等）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。图5 : PHM的远程运维业态数据中心远程运维PHM内核服务工具生产：管控/菠树优化知识模型企求：翁件/供应造