設備健康管理行業面臨的機遇挑戰及競爭格局主要企業玩家
1、行業介紹
設備健康管理系統（PHM）主要依靠設備狀態監測與故障診斷技術，系通過識別和抓取設備運行中的相關數據信息并進行分析，確定故障性質、部位和起因，準確預報設備故障的程度和趨勢，并提出相應的運維策略。設備健康管理是一門緊密結合生產實際的工程科學，是現代化生產發展的產物，狀態監測與故障診斷技術起源于美國和歐洲等發達工業國家。早在 20 世紀 60 年代末和 70 年代初期，美國、英國等發達國家即成立相關行業組織。1971 年，美國麻省理工學院的 Beard 在博士論文中首先提出用解析冗余代替硬件冗余，通過系統的自組織使系統閉環穩定，再利用比較觀測器的輸出得到系統故障信息的新思想，標志著基于解析冗余的故障診斷技術的誕生。
2000 年 7 月，PHM 技術被列入美國國防部的《軍用關鍵技術》報告，至今已實現從方案設計到工程實用階段的轉變。目前，狀態監測與故障診斷技術已經得到美國等發達國家的深度研究與推廣應用，并正在成為新一代飛機、艦船和車輛等武器裝備研制階段與使用階段的重要組成部分。代表性的相關系統包括：F-35 飛機 PHM 系統、直升機健康與使用監控系統（HUMS）、波音公司的飛機狀態管理系統（AHM）、NASA 飛行器綜合健康管理（IVHM）、美國海軍綜合狀態評估系統（ICAS）以及預測增強診斷系統（PEDS）等。美國等發達國家的狀態監測與故障診斷技術應用范圍覆蓋各類先進武器裝備，在降低維修保障成本，提高武器裝備安全性、可用度與完好性，確保任務成功性，提升作戰效能方面發揮了重要作用。例如，根據《Aeronautical Science and Technology》論文，PHM在軍用直升機、固定翼飛機上已有比較廣泛的應用，并取得顯著成效，2017 年，美陸軍認定其 UH-60L“黑鷹”上安裝的飛行器綜合健康管理系統（IVHMS）比未裝備 IVHMS 的直升機出動率高 27%，非計劃維修減少 52%，總維修量減少17%。
代表性 PHM 及應用情況如下：
資料來源：《PHM 技術國內外發展情況綜述》、普華有策
工業設備的健康管理是智能制造發展方向之一。2021 年工信部、國家發改委等 8 部門發布的《“十四五”智能制造發展規劃》中明確提及“實施大型制造設備健康監測和遠程運維，保證流程安全運行；打造全生命周期數據共享平臺，實現全產業鏈優化”，并在工業軟件突破提升行動專欄提及“故障預測與健康管理軟件（PHM）、運維綜合保障管理（MRO）”。隨著工業自動化、智能化水平不斷提升，工業設備的現代化運維管理已經成為工業數字化、智能化轉型必不可少的部分。
根據《機械工程學報》發表的《面向 2035 的智能制造技術預見和路線圖研究》，數字孿生技術、設備健康評估和故障預示技術列于面向 2035 的智能制造技術清單內。數字孿生在數字化的環境下，將人機物等物理實體映射形成信息虛體。它通過對來自物理實體的實時數據，“理解”對應的物理實體的變化并對變化做出響應。借助信息空間對數據綜合分析處理的能力，應對外部復雜環境的變化，進行有效決策，并作用到物理實體。在這一過程中，物理實體與信息虛體之間交互聯動、虛實映射，通過數據融合分析、決策迭代優化等手段共同作用，實現制造活動的持續優化，為生產制造活動提供新的時空維度；設備健康評估和故障預示通過故障機理分析與損傷演化建模，以及衰退分析和預測等技術，建立基于失效機理的全壽命設計、預測性維護的理論模型。以設備運行數據、數據挖掘、特征學習、信息共享、安全與隱私保護等技術為基礎，融合設備原理、專家知識和數據模型，對裝備基本零部件早期微弱故障或者極其微弱異常信息，進行強相關故障特征有效分離、早期微弱故障特征增強與提取、多維空間特征映射與提取，從而有效識別早期微弱故障與復合故障，推動遠程監測、診斷、健康管理與預測維護等領域的技術進步，提供設備維護的預測性建議。
設備健康管理技術可使對設備的運維管理從被動性的反應性維修活動轉向主動性、先導性的維修活動，從而實現在準確的時間對準確的部位釆取準確的維修活動。隨著傳感器技術、芯片技術、計算機軟件技術、大數據分析和人工智能的不斷成熟和發展，設備健康管理在工業和軍工領域的應用市場前景十分廣闊。
2、行業面臨的機遇
（1）我國國防工業正處于快速發展階段
國防裝備的資金投入水平取決于國家軍費預算，為國家的剛性支出。我國的國防工業正處于快速發展階段，近年來國防經費投入增長較快，2015-2020 年我國國防經費年增長率維持在 7%-10%水平，高于同期 GDP 增長率，有利于裝備智能運維和健康管理行業的發展。
（2）國家制造業持續增長帶動行業發展
隨著國家工業不斷持續快速發展以及制造業轉型升級戰略的不斷推進，我國制造業總體規模位居世界前列，綜合實力和競爭力顯著增強。近十年來，我國制造業持續快速發展，總體規模大幅提升，綜合實力不斷增強，不僅對國內經濟和社會發展做出了重要貢獻，而且成為支撐世界經濟的重要力量。
設備健康管理作為智能工廠的重要組成部分，對促進工業轉型升級、切實推進兩化融合和提升現代工業設備的健康維護與設備管理發揮著重要作用。我國制造業的持續發展和產業轉型升級必將帶動設備健康管理新興產業的快速增長，為業內企業業務擴展提供了廣闊的市場空間。
（3）安全生產意識提高引領智能運維和健康管理市場需求
隨著制造業升級和智能制造全面推進，現代工業企業的生產規模日益擴大，工業生產自動化程度越來越高，工業安全生產領域暴露出的問題也越來越多。安全事故發生經常與設備的運行故障相關，而通過設備的智能運維和健康管理準確預測并提前發現設備運行的異常狀態，可以為企業從源頭上規避安全事故和為企業安全生產保駕護航，因此已成為眾多工業企業的迫切需求。隨著安全生產理念逐漸深入人心，企業對設備安全生產運行的要求日益提高，為了更好地預防、減少和控制設備相關事故的發生，未來我國政府和企業將逐步增大對設備安全監測的投入，智能運維和健康管理相關產品和服務的需求將進一步擴大。
3、行業面臨的挑戰
（1）行業競爭加劇
隨著我國制造業轉型升級，智能運維和健康管理市場需求增長迅速，Bently等越來越多的國外公司不斷加強對中國市場的資源投入。同時隨著智能運維和設備健康管理市場逐步進入高速發展的階段，國內將會有更多的企業進入到該行業中，市場競爭日趨激烈。
（2）高端復合人才相對缺乏
設備健康管理涉及軟件、硬件、機械故障診斷等多個技術領域，具有跨專業、多技術融合的特點，對技術研發人員的素質要求較高。在智能運維和設備健康管理行業迅速發展的背景下，市場對于復合型人才的需求劇增，人才的缺乏及不同細分行業之間的人才爭奪可能對行業發展構成不利影響，在一定程度上將會制約行業的發展。
4、競爭格局及相關企業
從我國設備健康管理行業來看，國外企業起步早，定價相對較高，商務談判條款和付款要求等較為嚴格，提供較為完善的本地化后續支持和技術服務的難度較大，也無法應用于敏感行業；國內企業總體技術已接近或達到國外同行水平，與國外大型廠商相比，國內從事設備健康管理的企業規模相對較小，但是能夠提供持續的本地化后續支持和技術服務，并對敏感行業提供支撐。國內技術研發型企業憑借多年來的技術積累及市場開拓，正逐步成為市場的主要參與者。
資料來源：普華有策
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