故障预测与健康管理（PHM）的由来以及当前面临的挑战

发布时间: 2023年10月31日

标签: 行业干货

故障预测与健康管理（PHM）作为一项关键技术，旨在帮助企业在事故发生之前较长时间内实现故障预测与健康管理，达到“治未病”的效果。PHM的发展源于对设备可靠性和安全性的追求，以及对预测性维护的需求。然而，尽管PHM在业界受到广泛关注和应用，但它也面临着一些挑战。

PHM的由来

故障预测与健康管理PHM的概念源于对传统维护方式的不足与挑战。传统维护方式通常是基于故障发生后的修复，这种被动式的维护方式存在高成本、生产中断和安全风险等问题。为了改变这种状况，PHM应运而生。

PHM通过对设备的状态进行实时监测和分析，以及预测设备未来的健康状况，为企业实现预测性维护提供了可能。PHM的发展离不开先进的传感器技术、数据处理算法和维修决策支持系统的支持。它在航空航天、能源、制造业等领域得到了广泛应用，并逐渐成为企业实现“治未病”维护策略的重要手段。

PHM有哪些功能模块

故障预测与健康管理PHM包括多个功能模块。通常，PHM系统的功能模块可以参考OSA-CBM（Open System Architecture for Condition-Based Maintenance）。

1. 数据获取：利用先进传感器采集设备的物理量数据，如压力、温度、电流等，并将其转化为数字信号。

2. 特征提取：对采集的信号进行预处理，如滤波、均值计算、谱分析等，提取能够反映设备状态的特征。

3. 状态监测：将提取的特征与预设的特征进行比对，通过阈值判别、模糊逻辑等方式生成报警信号。

图.设备状态监测（PreMaint）

4. 健康评估：综合状态监测结果、健康历史和负载情况，评估设备的健康状态，判断是否发生退化并生成故障诊断结果或故障可能性。

5. 故障预测：利用数据信息和负载情况，预测设备未来的健康状态或剩余使用寿命，可采用机理模型、数据驱动模型或混合模型等方法实现。

6. 维修决策：根据健康评估和故障预测结果，优化决策，制定维护计划和建议。

7. 集成控制：实现“人机”和“机机”之间的数据交流和集成，包括信息可视化和设备停机控制等功能。

故障预测与健康管理PHM面临的挑战

尽管PHM在实现预测性维护方面具有巨大潜力，但仍然面临一些挑战.

1. 数据质量和可靠性：准确的数据是实现可靠预测的基础，但设备数据可能受到噪声、不完整或不准确的影响。保证数据的质量和可靠性是一个关键挑战。

2. 多样性和复杂性：设备类型繁多，涉及的行业和应用场景广泛，每个设备的特点和工作环境都不同。针对不同设备的多样性和复杂性，需要开发适用于各种情况的通用化和可扩展的PHM系统。

3. 算法和模型选择：选择适合特定设备的算法和模型是实现准确预测的关键。不同的设备可能需要不同的分析方法和模型选择，因此需要针对不同设备进行算法和模型的研究和开发。

4. 数据分析和处理能力：PHM系统需要处理大量的实时数据，并从中提取有用的信息。有效的数据分析和处理能力是保证PHM系统性能的关键要素。

图.数据分析和处理（全景网）

5. 部署和实施复杂性：将PHM系统应用于现实工业环境中存在一定的挑战。需要解决部署和实施过程中的难题，如设备的数据接入、网络通信、系统集成和人员培训等问题。

更多PHM相关介绍可查看上期的文章>>故障预测与健康管理（PHM）在工业领域的发展前景

故障预测与健康管理PHM作为一项关键技术，旨在提前预测设备故障并进行健康管理，以提高设备的可靠性和安全性。它的发展源于对设备可靠性和安全性的关注，并包括多个功能模块。然而，PHM也面临着数据质量和数据量、算法和模型选择、应用和实施等方面的挑战。PreMaint设备数字化管理平台通过不断的研究和创新，将克服这些挑战，推动PHM技术的发展和应用，为各行业提供更加可靠和高效的设备管理解决方案。