设备健康管理体系有哪些功能 ？

 

 

一、设备健康管理体系是什么

 

设备健康管理是一种综合性、预见性的管理策略，通过运用先进技术对设备运行状态进行实时监控，对潜在故障进行预测和排除。

 

设备的性能劣化过程是一个缓慢的连续过程，若人为划分为三个阶段，便是从微缺陷不断向中缺陷，再朝着大缺陷方向发展，最后导致故障发生。传统设备管理关注大缺陷，即故障管理，目的是减少停机，采取纠正性维修或事后维修策略；随着设备管理概念和方法进步，人们开始从中缺陷时进行管理，称为劣化管理，采取定期预防维修或状态维修策略，以防止故障发生；而在微缺陷时进行管理称为健康管理，目的是防止劣化，此时采取靠前维护和主动维护策略。

 

其实，人类对自身健康管理也大体分为三种状况。一是病入膏肓才去医院，风险大且医疗费高；二是身体有不良症状就去检查，早发现早治疗，花费较少；三是平时注意健康管理，花费更少。设备健康管理与之类似，具体方法有：改变设备使用和养护的外部条件，如某港口对进口柴油机实施 “四清” 管理，使设计寿命 30000 小时的抽油机零故障运行时间超过 100000 小时；强化设备自身的耐用性和可靠性，如某铁路局机车发动机应用金属表面陶瓷化技术，可实现 30 万公里零磨损；建立自养护、自修复机制。

 

设备健康管理是一种针对设备进行全面监测、评估和管理的体系，旨在确保设备在运行过程中的安全、稳定和高效。具有预防性、动态性和系统性的特点，通过对设备进行实时监测和数据分析，及时发现潜在问题并采取相应措施，以降低设备故障风险和维护成本。其重要性体现在提高设备可靠性，减少设备故障发生；降低维护成本，避免不必要的维修和更换；提高生产效率，保证生产连续性和高效性；保障人员安全，及时发现和解决潜在安全隐患。设备健康管理理念起源于 20 世纪初的工业革命时期，当时主要靠工人对设备进行简单检查和维护。随着科技发展，逐渐发展成为专业化体系，且随着物联网、大数据和人工智能等技术的发展，正朝着智能化、自动化方向发展。

 

 

二、设备健康管理体系的功能

 

（一）降低维护成本

 

设备健康管理体系通过预测设备故障并提前采取措施，避免不必要的维修和更换部件，显著降低因突发故障导致的停机成本。实现对设备状态的实时监测，能更准确地预测设备的故障和维护需求，在设备出现故障之前采取行动，避免突发停机和紧急维修，从而降低生产中断带来的损失，为企业节省大量成本。

 

（二）提高生产效率

 

设备健康管理体系能够实时监控设备运行状态，及时发现潜在故障，避免对生产线造成影响。它可以通过对设备进行振动机理 + 数理模型的分析，如设备健康管理系统可查看设备健康状态、设备启停状态以及设备报警、故障等整体情况，专业诊断人员根据设备报警、故障灯数据及精密的数据分析对设备进行诊断和处理，从而提高生产效率。

 

（三）增强设备可靠性

 

设备健康管理体系对设备运行数据实时监控和分析，为预测性维护和优化提供支撑。通过实时数据采集、监测和分析，结合工艺数据，可以及时了解设备的性能变化，例如设备健康管理系统通过实时数据采集和监测来获取设备的运行状况，传感器和监测装置安装在设备各个关键部位，实时收集设备的振动、温度、压力、电流等数据，传输到系统中进行实时分析和处理，为设备的预测性维护和优化提供数据支撑，从而提高设备的可靠性和稳定性。

 

（四）资源效率提升

 

设备健康管理体系提高设备效率和性能，减少不必要的停机时间，节省能源和资源浪费。通过实时监测和预测性维护，工厂可以减少设备故障和停机时间，确保生产计划的顺利执行，提高生产效率和产能利用率，使企业更有效地利用资源，包括能源、材料和劳动力。

 

（五）减少废弃物和资源浪费

 

设备健康管理体系延长设备寿命，降低设备报废和废弃物产生频率。通过实时监测和定期维护，帮助企业延长了设备的使用寿命，定期的预防性维护可以防止过度磨损和损坏，从而保证了设备在正常运行的条件下工作，减少了频繁更换设备的成本，降低了废弃物的产生。

 

（六）减少维护成本

 

设备健康管理体系采用预测性维护方法，降低紧急维修需求。通过数据分析和算法模型，设备健康管理系统能够提供设备的预测性维护和故障预警，提前发现设备潜在的故障迹象，使得工厂能够采取预防性维护措施，及时更换零部件或进行维修，避免设备故障造成的停机时间和生产损失，从而降低维护成本。

 

（七）设备故障预防和维护

 

设备健康管理体系实时监测设备运行状态，提前发现故障迹象，采取预测性维护措施。系统通过传感器和数据采集设备，实时监测地铁机电设备的运行状态，收集关键参数，如温度、压力、振动等，并通过实时分析和比对，识别出异常情况和潜在故障的迹象，一旦发现异常，系统将及时发送警报和通知，使运维人员能够迅速采取行动，防止故障进一步扩大。

 

（八）数据管理和分析

 

设备健康管理体系集中管理设备质量数据，发现潜在问题，进行持续改进和优化。借助人工智能和机器学习技术，设备管理部门可以建立智能化的数据分析平台，通过对数据的挖掘和分析，实现设备健康状态的准确诊断和预测，帮助企业预防潜在故障、优化维护计划，并提高设备的可用性和可靠性。

 

（九）资产管理和追溯性

 

设备健康管理体系实现对设备资产的全面管理，确保设备合规性和可追溯性。运营管理人员可以通过系统的资源管理功能，实时了解设备的健康状况、维护历史和维修记录，以便合理分配人力和物力资源，实现对设备资产的全面管理。

 

（十）培训和知识管理

 

设备健康管理体系作为培训和知识管理工具，提高员工技能水平和知识储备。系统适用于高价值核心设备的健康管理与实时状态感知，满足设备精细化管理的需求，运维人员可以了解设备的详细运行情况，包括设备的负载、温度、振动等参数，基于这些数据，制定更加科学合理的设备保养和维护计划，同时也提高了员工的技能水平和知识储备。

 

（十一）实时监测和预警

 

设备健康管理体系对设备状态进行实时监测并生成警报，减少不必要停机时间，提高资源利用率。设备健康管理系统通过传感器和监测装置，实时收集设备数据，一旦发现异常情况，及时发送警报和通知，使运维人员能够迅速采取行动，防止故障进一步扩大，减少不必要停机时间，提高资源利用率。

 

（十二）数据分析和预测性维护

 

设备健康管理体系分析历史数据，识别设备维护模式，预测未来问题，提前计划维护。基于历史数据和设备性能模型，设备健康管理系统可以识别设备可能出现的故障模式和趋势，并提前发现设备潜在的故障迹象，基于设备的健康状况、工作负荷和地铁运营计划等因素，确定最佳的维护时机和方式，通过预测性维护，提高设备的可靠性和稳定性。

 

（十三）设备寿命周期延长

 

设备健康管理体系提供及时维护和关怀，延长设备寿命，减少设备废弃和报废频率。通过实时监测和定期维护，采取预防性维护策略，防止过度磨损和损坏，保证设备在正常运行的条件下工作，延长设备寿命，减少设备废弃和报废频率。

 

（十四）资源优化

 

设备健康管理体系使企业更有效地利用资源，包括能源、材料和劳动力。通过提高设备效率和性能，减少不必要的停机时间，确保生产计划的顺利执行，提高生产效率和产能利用率，使企业更有效地利用资源。

 

（十五）多源异构数据采集

 

设备健康管理体系满足不同设备、不同信号数据采集需求，对采集数据进行清洗过滤。实现对多源异构数据的接入和融合处理，根据不同设备的结构和特点，开发并应用了多信息融合的数据驱动诊断模型和预测模型。

 

（十六）工业互联网平台搭建

 

设备健康管理体系支持搭建工业互联网平台，封装和平台化面向不同人员的功能，支持二次开发。设备健康管理系统可满足现场设备管理与运行维护人员的设备监测和故障分析需求，通过搭建工业互联网平台，实现设备的实时监控和远程维护，为企业高质量发展添加动能。

 

 

 

三、设备健康管理体系的应用领域

 

（一）能源行业

 

设备健康管理体系在能源行业中有着广泛的应用。在石油领域，通过实时监控石油设备的运行状态，利用先进的传感器和数据分析技术，对潜在故障进行预测和排除，确保设备稳定运行。例如，对抽油机等关键设备进行实时监测，可及时发现设备性能变化，采取预防性维护措施，延长设备使用寿命，使设计寿命原本为 30000 小时的抽油机零故障运行时间超过 100000 小时。在风力发电领域，设备健康管理体系同样发挥着重要作用。对风力发电机等设备进行实时监测和维护，预测潜在故障，及时进行优化，确保能源设备的稳定运行，提高能源利用效率和可靠性。

 

（二）制造业

 

在制造业中，设备健康管理体系应用于各类生产设备，显著降低了设备故障率，提高了生产效率。通过对生产线的实时监控和维护，如对离心机、压缩机等设备进行振动机理 + 数理模型的分析，及时发现潜在故障，避免因设备故障对生产线造成影响。同时，借助设备健康管理平台，将所有设备集中在一个平台上进行管理，提高设备健康状态的可见性。准确了解所有设备的运行情况，实时监测和跟踪设备的状态，及时获取设备的运行数据，通过数据分析更好地掌握设备的性能和当前的健康状态，为企业创造更大的价值。

 

（三）煤矿行业

 

在煤矿行业，设备健康管理体系用于矿山矿下关键设备的监测和维护，确保安全生产。例如，韩家湾煤炭公司成功应用了设备健康管理平台，实现了智能实时监控设备状态，最大限度降低了胶带运输过程中的隐患。该公司将主斜井、2 - 2 煤皮带运输大巷及下组煤皮带运输斜巷等 3 条主运输设备纳入监护范围，通过在线探测输送带钢丝绳芯断裂、严重疲劳、锈腐蚀等各种损伤和探查钢丝绳芯接头松脱超限，及时发现设备隐患，提高设备稳定性。同时，设备检测管理平台可实时监测设备运行情况及智能诊断，按月出具设备运行状态发展趋势分析报告，指导现场开展维修工作，保证生产设备稳定运行。此外，如《2022 年煤矿机电设备健康管理体系系统关键技术的研究》中提到，加强煤矿机电设备的健康管理，可有效避免因设备故障或事故导致的生产安全问题，降低设备维修频率，增加设备使用寿命，提高设备利用率。

 

 

 

四、设备健康管理体系的未来展望

 

随着技术不断发展，设备健康管理将迎来更广阔发展空间，为企业可持续发展和降低成本提供强大支持。

 

在技术层面，物联网、大数据、人工智能等先进技术将持续赋能设备健康管理体系。传感器技术的不断进步，将实现更精准的数据采集，为设备状态的实时监测提供更可靠的基础。大数据分析能力的提升，能够挖掘出更多有价值的信息，为设备的预测性维护和优化提供更准确的依据。人工智能算法的优化，将进一步提高故障诊断的准确性和及时性，为设备的高效稳定运行提供更强有力的保障。

 

从应用领域来看，设备健康管理体系将不断拓展到更多行业。除了目前广泛应用的能源、制造业、煤矿行业等，未来在医疗、交通、通信等领域也将发挥重要作用。例如，在医疗领域，可穿戴设备的发展为个人健康管理提供了新的途径，通过监测心率、血压、脉搏、血糖等生理指标，以及发现房颤、预测老年人跌倒可能性等，为人们的健康提供实时监测和预警。在交通领域，城市轨道交通的智能化发展将对设备健康管理提出更高的要求，通过实时监测和预测性维护，确保列车运行的安全稳定。在通信领域，随着 5G 技术的普及，通信设备的健康管理将成为保障网络稳定运行的关键。

 

在企业管理方面，设备健康管理体系将与企业的数字化转型深度融合。设备健康管理系统将成为企业数字化转型的重要组成部分，通过实时监测、故障预测和智能诊断等功能，为企业提供全面的设备管理和维护能力，推动企业实现设备预测性维护，提高生产效率、降低成本，并加强竞争力。同时，设备健康管理系统还将为企业提供知识共享的支持，建立设备故障案例和解决方案的知识库，为运维人员提供经验共享和学习的平台，加速知识的积累和传播。

 

设备健康管理体系的未来发展前景广阔，将为企业的可持续发展和降低成本提供强大的支持，同时也将为社会的进步和发展做出重要贡献。