故障预测与健康管理（PHM）在工业领域的发展前景

发布时间: 2023年10月17日

标签: 行业干货

故障预测与健康管理（PHM）作为一种关键技术，已经在工业领域引起了广泛的关注和应用。PHM利用传感器、数据科学和智能算法等技术手段，通过实时监测和分析设备和系统的状态，提前发现潜在故障，并采取适当的维修和维护措施，以提高设备的可靠性、降低维修成本和避免生产中断。本文将从PHM的定义与原理出发，介绍PHM在工业领域的现状与面临的挑战，以及PHM的未来发展趋势。

PHM是什么

故障预测与健康管理（PHM）是一种综合应用技术，旨在通过实时监测、分析和诊断设备或系统的状态，预测潜在故障，并采取相应的维修和维护策略。PHM利用传感器、数据采集、数据科学和人工智能等技术手段，对设备的振动、温度、压力、电流等参数进行监测，并通过数据分析和模型建立，提供设备健康状况的评估和预测，以实现设备的可靠性和生命周期成本的优化。

更多PHM概念介绍可参考往期文章>>PHM是什么？故障预测与健康管理概念

图.故障预测与健康管理PHM（PreMaint）

PHM在工业领域面临的挑战

目前，PHM在工业领域已经取得了显著的进展，广泛应用于航空航天、能源、制造业等领域。通过实时监测设备状态，PHM可以提前发现潜在故障，并采取相应的维修和维护措施，避免设备故障引发的生产中断和安全事故。然而，PHM在工业领域仍面临一些挑战。

1.高质量数据支持：PHM需要大量的高质量数据支持，包括设备的传感器数据、操作数据等。但在现实工业环境中，数据的质量和可用性可能受到限制，例如传感器故障、数据缺失等问题，这给PHM的实施带来了困难。

2.可靠的预测模型：PHM需要建立准确可靠的预测模型，并及时识别设备健康状况的变化。然而，由于设备的复杂性和多样性，以及环境变化等因素的影响，建立准确的模型和算法仍然具有一定的挑战性。

3.可解释性和泛化能力的问题：PHM的实施还需要解决可解释性和泛化能力的问题。深度学习等复杂模型在PHM中取得了一定的成果，但其可解释性较低，难以为工程师提供清晰的故障诊断和维护建议。同时，模型的泛化能力也需要进一步提高，以适应不同设备和工况的需求。

PHM未来的发展趋势

结合克服PHM面临的挑战和技术发展，有几个重要的发展方向是PHM未来可能的趋势：

1.预测性维护和可持续性：PHM的作用在设备故障发生之前预测并采取相应的维护措施，以提高设备性能及延长使用寿命，未来的发展趋势将更加注重预测性维护的实现。此外，PHM还将关注设备的可持续性，包括节能减排、资源利用效率和环境友好性等方面的考虑。

图.采取设备维护措施（iStock）

2.数据驱动和人工智能的整合：随着大数据和人工智能技术的不断发展，PHM将更加注重数据的收集、分析和利用。通过整合多源数据，包括传感器数据、历史维修记录、工艺参数等，结合机器学习和深度学习等人工智能技术，可以实现更准确和高效的故障预测和健康评估。

3.边缘计算和物联网的应用：边缘计算和物联网技术的普及将为PHM提供更广阔的发展空间。通过将数据处理和分析推向设备的边缘，可以实现实时监测和快速响应，减少数据传输和处理的延迟。物联网的应用也将实现设备之间的连接和通信，实现设备状态的实时共享和协同处理。

4.跨行业和跨领域的应用扩展：PHM的应用领域将不断扩展，不局限于传统的制造业，还将涉及到能源、交通、医疗、航空航天等各个行业。不同领域之间的经验和技术将得到融合，促进PHM技术的进一步创新和发展。PHM还将与其他技术和系统相结合，如工业互联网、智能制造和数字化转型等，实现更全面和综合的设备管理和优化。

故障预测与健康管理（PHM）作为一种关键技术，在各个领域都具有广泛的应用。PreMaint作为综合性的设备数字化解决方案，融入了故障预测与健康管理（PHM）技术，为工业设备维护领域提供了高效精确的管理手段，从而提升设备可靠性、降低维护成本，最终实现生产效率和利润的提升。

以某锂电材料生产企业为例，他们面临着多台匀浆搅拌设备轴承频繁故障、设备停机维修时间长、生产效率低下和维修成本高昂等问题。通过引入PreMaint设备数字化平台的PHM方案，在平台上建立监测模型，实时监控和采集匀浆搅拌设备的运行数据，并对其进行分析和处理。借助PreMaint的PHM方案，该企业能够提前发现轴承故障，减少了故障频发而导致的长时间非计划停机和维修成本，进而提高生产效率和设备可靠性，成功帮助企业解决了这个令人头疼的问题。