摘要：在当今高度工业化的时代，设备的稳定运转是企业持续高效生产的基石。一旦设备故障引发停机，企业往往会遭受沉重打击。以制造业为例，设备意外停机 1 小时，企业可能会损失高达数万美元的产值。对于化工、电力这类依赖连续生产的行业，非计划停机不仅会导致产品报废、订单交付延
在当今高度工业化的时代，设备的稳定运转是企业持续高效生产的基石。一旦设备故障引发停机，企业往往会遭受沉重打击。以制造业为例，设备意外停机 1 小时，企业可能会损失高达数万美元的产值。对于化工、电力这类依赖连续生产的行业，非计划停机不仅会导致产品报废、订单交付延迟，还可能引发安全事故，其损失更是难以估量。传统的设备维修方式主要有事后维修和定期维修。事后维修在设备故障发生后才介入，虽操作简便，但无法避免停机带来的一系列损失。定期维修按照固定周期检查维护设备，虽能减少突发故障，但因未考虑设备实际运行状况，常造成过度维修，浪费人力、物力与财力。那么，是否存在一种先进技术，能突破传统维修模式的瓶颈，实现设备的精准维护，降低故障风险，提升企业生产效能呢？PHM 技术应运而生。
PHM 技术的定义与工作原理
PHM，全称预测与健康管理（Prognostics and Health Management），它在传统状态监测和故障诊断技术的基础上发展而来，融合了故障预测和健康管理两大核心板块。故障预测，旨在依据系统过往及当下的监测数据，对其当前和未来的健康状况、性能衰退趋势以及故障发生可能性进行诊断与预测；健康管理，是根据诊断、评估、预测结果，结合可用维修资源与设备使用要求等信息，对任务安排、维修保障等活动进行合理规划、决策、计划与协调。
而PHM 技术的核心在于，通过精准预测 RUL（剩余使用寿命），企业能够提前确定最佳维修时机与方案；同时，通过剖析故障征兆与故障原因、部位之间的映射关系，可预测故障原因与部位。
PHM 系统通常借助先进的传感器技术，全方位采集系统运行状态及故障信息。这些传感器宛如设备的 “感知触角”，能够实时捕捉设备的温度、振动、压力、电流等各类关键参数。然后，运用推理算法，基于系统历史数据与环境因素，对系统展开状态监测、故障预测，并评估系统健康状态。例如，持续监测设备振动数据，利用特定算法可判断设备是否存在诸如轴承磨损、齿轮故障等潜在机械问题，并预估故障发生时间。结合现有维修资源，系统最终给出维修决策，实现关键部件的精准维修。整个流程涵盖数据采集、数据处理与特征提取、状态监测、故障预测、健康评估以及维修决策等多个环节，形成一个闭环的智能化管理体系。
PHM 技术的优势
降低成本：PHM 技术能够预测非预期停机事件，使企业提前做好维修准备，有效避免因突发故障导致的生产中断，大幅减少制造业中非计划停机时间。据统计，采用 PHM 技术的企业，非计划停机时间平均降低 30% - 50%。
提高设备可靠性：借助 PHM 技术，企业可实时了解设备状况，精准掌握设备性能衰退趋势与严重程度。在设备问题达到严重标准前，实施针对性维护，及时排除故障隐患，显著提升了设备可靠性。以航空发动机为例，通过 PHM 系统实时监测发动机关键部件，提前发现潜在问题并采取措施，确保发动机在飞行过程中稳定运行，保障飞行安全。相关数据显示，应用 PHM 技术后，航空发动机的可靠性提高了 20% - 30%。
优化生产计划：依据 PHM 技术提供的设备健康信息，企业能够更合理地规划生产计划。例如，当预测到某台关键设备近期可能需要维修时，企业可提前调整生产任务，将相关订单分配至其他设备生产，避免因设备维修造成生产延误。
PHM 技术的应用场景
在航空航天领域对设备可靠性和安全性要求极高，PHM 技术在此得到广泛且深入的应用。以 F - 35 战斗机为例，其搭载的 PHM 系统可处理机载传感器收集的海量数据并进行分析，判断是否需要维修。据美军统计，F - 35 战斗机采用 PHM 技术后，故障不可复现率降低 82%，维修人力减少 20% - 40%，后勤规模缩小 50%，出动架次率提高 25%，飞机使用与保障费用较以往机种降低 50%，使用寿命可达 8000 飞行小时。在民用航空方面，波音公司的飞机状态管理系统（AHM）通过实时监测飞机各系统并评估健康状况，提前预测潜在故障，为航空公司维修决策提供依据，提高了航班正常率，降低了运营成本。
在工业制造企业中，大型机械设备与生产线的稳定运行至关重要。以汽车制造企业为例，生产线上的机器人、冲压机、焊接设备等一旦出现故障，将致使整个生产线停滞。采用 PHM 技术，可对这些设备进行实时状态监控，预测设备故障，提前安排维修，保障生产线高效运转。
在能源电力行业，无论是火力发电、水力发电还是风力发电，设备可靠性直接关系到电力供应稳定性。以风力发电为例，风机多安装在偏远地区，维护难度大。PHM 系统可通过监测风机叶片、齿轮箱、发电机等关键部件的运行数据，预测部件剩余寿命，提前安排维护人员维修，减少风机停机时间，提高发电效率。据行业数据，应用 PHM 技术后，风力发电场的风机可利用率平均提高 5% - 10%，发电成本降低 8% - 12%。
PHM 技术作为创新的设备管理理念与技术手段，已在众多领域展现出巨大优势与潜力。它不仅解决了传统维修模式的难题，降低成本、提高设备可靠性与生产效率，还为各行业智能化发展提供有力支撑。相信未来，随着技术不断进步与应用持续拓展，PHM 技术将成为推动工业发展与社会进步的关键力量，助力构建更高效、可靠、智能的生产生活环境。
来源：数字化企业一点号
