PHM是什么？故障预测与健康管理概念
发布时间: 2023年02月02日
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对于工业企业的关键设备而言，无论是带“病”运行还是处于“亚健康”，都会给企业带来损失，可能是意外停机导致的更高成本支出，也可能是巨额的生产损失以及安全隐患和事故等。因此，关键工业设备的健康诊断十分重要，那么如何才能做到“上医治未病”呢？答案无疑是“预测性维护”。
PHM作为实现预测性维护的关键技术，可以帮助企业在事故发生之前较长时间里实现故障预测与健康管理，达到“治未病”的效果，其应用日益受到业界的广泛关注。
PHM（Prognostics and Health Management）即故障预测与健康管理，起源于上世纪欧美发达国家，最早应用于航空航天领域。
历经几十年的理论研究与应用发展，PHM已成为工业企业实现远程运维、保障重大装备可靠性重要核心技术，实践智能工厂建设的重要手段，正在引领全球范围内新一轮制造业维修保障体制的变革。那么究竟什么是PHM？
PHM是一种新兴、多学科交叉的综合性技术。它利用传感器实时监测产品或系统运行的各类状态参数及特征信息，借助各种智能算法和推理模型来评估产品或系统的健康状态，在其故障发生前进行预测，并结合各种可利用的资源信息为后勤保障人员提供一系列维护决策支持。
PHM聚焦于复杂和重大工业系统，预测与健康管理是其核心与关键，也是其与CBM的最大区别。预测即根据历史和当前的监测数据，预先诊断部件或系统完成其功能的状态，包括确定部件或系统的剩余使用寿命（RUL）或正常工作的时间长度；健康管理即根据诊断、评估、预测的结果等信息，结合可用的维修资源（如备品备件等）和设备使用要求等知识，对任务、维修与保障等活动做出适当规划、决策、计划与协调。
PHM的工作原理是：基于大部分复杂装备或者其相关部件会表现出退化特性，即随着使用时间的增加，会出现健康衰减、性能下降，而在早期出现故障到真正发生故障之间都会有一定的时间区间，这个时间区间即是剩余使用寿命（如下图），通过RUL的预测，企业能在设备发生故障前根据预计时间段，确定最佳的维修时机和方案；另一方面，故障真正发生之前也会有一定的征兆，并且故障征兆、故障原因、故障部位之间存在着某种线性或非线性的映射关系，找到这种映射关系，就能在故障发生前，对发生故障的原因和部位进行预测。
图.某产品健康状态衰退曲线（e-works）
归纳来看，PHM是一项集状态监测、故障检测隔离、故障诊断、性能趋势预测、剩余寿命预测、维护决策与资源管理等功能于一身的综合技术。通过这一技术，不仅解决了是否修、何时修的问题，而且可在设备发生故障前确定成本效益最优的维护时机、更精准的定位故障点与故障原因、制定科学有效的健康管理策略，真正做到知微见著、防患于未然，从而有效降低甚至消除潜在的停机、减少设备的维修费用和提高维修准确性、实现设备价值最大化。简单来说，PHM能实现在合适的时间对准确的位置做正确的维修。
相较于传统的维修模式，PHM将基于事件驱动的维修（事后维修）、时间驱动的维修(定期维修)等基于当前健康状态的故障检测与诊断，变成了基于未来健康状态的预测；将以故障的发生、出现为判断依据的这种维护理念，提升为设备健康为目的的一种管理和维护手段，是一种更具前景的维护保障技术。
来源/ e-works黄菊锋，PreMaint推荐阅读，仅用于个人学习交流，如有侵权请联系删改
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