null0nullnullnullnull0nullnull工业互联网 PHM系统行业研究报告 行业 研究 工业互联网 时代 PHM 迎 发展 机遇 ，军工领域 应用 值得 期待 PHM 系统行业深度报告 PHM 聚焦于复杂工程健康状态的监测、预测和管理 。 PHM 起源于欧美发达国家， 最初用于 航空 航天领域，需求牵引、技术进步 是 贯穿其发展 成熟的 主线。 PHM 技术已成为现代武器装备实现自主式后勤和降低全寿命周期费用的关键核心技 术 ，目前其应用已拓展到 风电、石化、冶金、 轨交等多个民用领域。 工业互联网时代，受益于数据接入与技术进步， PHM 将大获发展。 工业互联网 时代， 工业企业及设备网络化改造、上云数量 的提升， 新一代现代信息技术 及 人 工智能技术的迭代，将显著推动 PHM 发展 。在 军工 、 轨交、 航天、 风电等高设 备单价、 高设备复杂度 、运维需求量大的行业 ， PHM 应用市场 具备更高成长性。 我国 PHM 产业成长迅速，本土企业具差异化竞争优势。 PHM 的发展获政策支 持。 工业互联网创新发展行动计划（ 2021-2023 年）提出 支持 故障预测与健 康管理（ PHM） 发展。竞争格局方面，外资厂商代表性企业如 SKF、 BENTLY 等 ，技术实力突出；本土厂商收入规模较小，但具有本地化技术服务优势，已涌 现出东华测试、容知日新等优质企业，未来成长值得期待。 PHM 系统 军工领域 市场空间 预计 十分广阔 ， 有望 快速发展 。 据美 政府部门 对 8 类装备全寿命周期成本构成的统计，使用与保障成本平均占比达 49%， 远超采 购成本平均占比 。但目前装备 维护 效果仍有 较大 提升空间 。 PHM 系统在军工装 备领域应用成效显著 ，国外军工领域航天器、飞机、船舶等已广泛搭载。 PHM 系统单价高、需求量大，我国军工 领域应用 目前处于蓝海， 有望快速成长 。 投资建议： 1、 重点推荐 东华测试 。 公司是结构力学性能研究领域龙头。公司推出电化学分 析系统、 PHM 平台两大新品 。 PHM 产品方面， 公司拥有装备科研生产相关资质， 技术与外资齐平，发力国产化，积极推进舰船、无人机、航空发动机等多领域应 用 。随着新品上量，公司业绩有望维持快速增长趋势。 2、 重点推荐 容知日新。 公司 PHM 产品主 要 用于 风电、石化、冶 金 等领域 ，近 半收入来自风电客户。风电补贴退坡将推动 风电行业客户 2021 年内 风机交付规 模增长 ，并 推动行业集中度提升， 公司 作为 业内优质标的 ， 发展值得期待 。 风险分析： 下游市场推进不达预期风险；海外巨头竞争风险；技术突破缓慢风险 ； 新股上市股价波动风险。 重点公司盈利预测与估值表 证券代码 公司名称 股价（元） EPS（元） PE（ X） 投资评 级 20A 21E 22E 20A 21E 22E 300354.SZ 东华测试 27.58 0.36 0.72 1.06 77 38 26 买入 688768.SH 容知日新 97.00 1.81 1.62 2.44 54 60 40 增持 资料来源： Wind，光大证券研究所预测，股价时间为 2021-08-06 投资聚焦 PHM 技术 是 现代武器装备实现自主式后勤和降低全寿命周期费用的关键核心技 术，目前其 下游应用领域已由军工 拓展到风电、石化、冶金、轨交等多个民用领 域。 PHM 产业 近年在我国发展迅速 ，已涌现出一批优质民营企 业。工业互联网 时代，行业面临新的发展机遇，值得关注。 我们区别于市场之处 1、 PHM 作为一项起源于航空航天领域、历经几十年积累的技术应用，其技术先 进性及应用效果广受认可。此篇报告提示了工业互联网时代， PHM 将面临新的 发展机遇。一方面， PHM 应用需要大量底层数据，数据深度影响 PHM 系统可 实现功能的层次 ，而 工业企业及设备网络化改造、上云数量提升，为 PHM 产业 发展奠定了良好的数据基础。 另一方面， 建模仿真、大数据、边缘计算、物联网 等新一代现代信息技术的发展，以及人工智能技术的迭代，将从优化建模角度显 著推动 PHM 发展 。 2、我们在此篇报告中重点提示了 PHM 有望在我国军工领域市场 获得快速发展 。 武器装备的维护与使用费用，在国防支出中占比较高。 据美 政府部门 对 8 类装备 全寿命周期成本构成的统计，使用与保障成本平均占比达 49%， 远超采购成本 平均占比 。 PHM 系统在军工装备领域应用成效显著，国外军工领域航天器、固 定翼飞机、直升机、船舶已广泛搭载。 我国歼 20 也搭载了 PHM 系统。 我们判 断， PHM 在军工领域具备百亿级别的市场空间， 发展值得期待 。 股价上涨的催化因素 新产品订单开始加速放量，推升业绩逐步落地。 投资观点 1、重点推荐东华测试。 公司是结构力学性能研究领域龙头。公司推出电化学分 析系统、 PHM 平台两大新品。 PHM 产品方面，公司拥有装备科研生产相关资质， 技术与外资齐平，发力国产化，积极推进舰船、无人机、航空发动机等多领域应 用。随着新品上量，公司业绩 将迎提升 。 2、 重点推荐容知日新 。 公司 PHM 产品主要用于风电、石化、冶金等领域，近 半收入来自风电客户。风电补贴退坡将推动风电行业客户 2021 年内风机交付规 模增长，并推动行业集中度提升，公司作为业内优质标的，发展值得期待。 目 录 1、 PHM 系统：工业物联网时代，迎发展机遇 . 5 1.1、 PHM 系统聚焦发展工程健康状态监测、预测及管理 . 5 1.2、 工业互联网助推 PHM 产业快速发展 . 7 1.3、 我国 PHM 产业发展迅速，本土企业差异化竞争 . 10 2、 PHM 系统军工领域应用值得期待 . 13 2.1、 军工装备运维费用高企，痛点明显 . 13 2.2、 PHM 在军工领域应用成效显著，大有可为 . 14 3、 重点公司 . 17 3.1、 东华测试：科研服务优质企业， PHM 技术军民双向拓展 . 17 3.2、 容知日新：工业设备智能运维整体解决方案提供商 . 19 4、 风险提示 . 23 图目录 图 1： PHM 的技术的一般演变过 程 . 5 图 2：容知日新无线模式的工业设备状态监测与故障诊断系统（ PHM 系统） . 6 图 3： PHM 系统五大功能 . 7 图 4： 依据不同深度数据 PHM 系统可实现的功能 . 7 图 5： PHM 的远程运维业态 . 9 图 6： PHM 在石化领域应用 中缅油气管道怒江跨越大桥安全监测系统 . 9 图 7：容知日新 PHM 系统应用在风电机组上的监测设备 . 10 图 8：我国 PHM 系统发展的各个阶段 . 10 图 9：国内 PHM 厂商的三大分类 . 11 图 10： 2018-2022 财年美国国防部预算提案费用结构（单位：十亿美元） . 13 图 11： 2022 财年美国国防部预算提案费用结构（单位： %） . 13 图 12： FY2011-FY2019 期间美国现役 46 型号军用飞机任务能力目标达标年份数 . 14 图 13： 我国歼 20 战斗机搭载国产故障诊断与健康管理系统 . 16 图 14：测试仪器到 PHM 系统的升级 . 17 图 15：公司 设备长时间采集的飘逸数据 . 18 图 16： VIT 设备长时间采集的飘逸数据 . 18 图 17：基于 PHM 的设备智能维保管理体系 . 18 图 18： 容知日新的 RH1000 在线监测产品 . 19 图 19： 容知日新的 iEAM 智能设备管理系统 . 19 图 20：公司软硬一体化解决方案 . 20 表目录 表 1： PHM 的诞生历史 . 5 表 2： PHM 技术的内涵 . 6 表 3： 2017 年我国部分工业设备上云情况 . 8 表 4：国内主要的 PHM 系统供应商 . 12 表 5：美军主要装备类型全寿命周期成本比例 . 13 表 6：美国军工装备领域的 PHM 系统 . 15 表 7：国内外 PHM 技术差距分析 . 15 表 8：国家发展改革委关于完善风电上网电价政策的通知风电补贴有关规定 . 20 表 9：容知日新收入预测表 . 21 表 10：可比公司估值比较 . 21 表 11：容知日新业绩预测和估值指标 . 22 1、 PHM 系统： 工业物联网时代，迎发展机 遇 1.1、 PHM 系统聚焦发展工程健康状态 监测、预测及管 理 PHM（故障预测与健康管理）系统 ，指 通过识别和抓取目标设备运行中的相关 信息并进行数据分析，确定故障性质、部位和起因，准确预报设备故障的程度和 趋势，并提出相应的运维策略。 PHM 聚焦于复杂工程健康状态的监测、预测和 管理 ，其 起源于上世 纪欧美发达国家，最早应用于航空航天领域， 是从工程领域 提炼，并且不断系统化、体系化的一门系统工程学科 。经过几十年的理论研究和 实际应用， PHM 技术为提高系统的可靠性和安全性开辟了一条新的途径，并在 技术进步和市场拓展的双重驱动下得到了迅速的发展，产生了巨大的经济效益和 社会效益。 表 1： PHM 的诞生历史 时间 PHM 的 诞生 20 世纪 60 年代末 美国国家宇航局就创立了美国机械故障预防小组；英国成立机械保健中心 1971 年 美国麻省理工学院的 Beard 在博士论文中首 先提出用解析冗余代替硬件冗余，通过 系统的自组织使系统闭环稳定，再利用比较观测器的输出得到系统故障信息的新思 想，标志着基于解析冗余的故障诊断技术的诞生 资料来源：容知日新招股说明书 需求牵引、技术进步是贯穿 PHM 技术 发展、成熟的主线。 20 世纪 60-70 年代， 随着飞机系统逐渐复杂，外部测试已无法满足需求，机内测试（ BIT）被引入到 飞机中。 BIT 是 PHM 的重要支撑技术， 其通过 在系统和设备内部设置用于状态 监控、故障检测与隔离的硬件 、 软件 、 自检装置等 ， 赋予了 系统或设备 对内部的 自动测试能力 。 20 世纪 80 年代，为改善 BIT 的效能，以降低虚警、识别间歇故 障，引入了 AI 技术的智能 BIT 形成并大获发展。 20 世纪 80 年代后期至 90 年代， “综合诊断”概念被提出，以解决各诊断要素独立工作的弊病，英美各国 相继开 始研究综合诊断方案。随着现代机械系统复杂度、信息化和综合化程度的大幅提 高，精准高效的设备监测维护方案需求迫切；同时，大容量存储、高速传输与处 理、 MEMS 等高新技术快速发展，推动了 PHM 技术走向发展与成熟。 图 1： PHM 的技术的一般演变过程 资料来源： 故障预测与健康管理 （ PHM）技术研究 ，光大证券研究所整理 PHM 技术 已成为 现代武器装备实现自主式后勤 、 降低全寿命周期费用的关键核 心技术。 与传统设备维护 方式 相比， PHM 技术体现出维护策略的巨大转变 ， 其 从 以往 基于传感器的诊断 ，转向基于 智能系统的预测 ， 使得事后维修 、 定期维修 策略被视情维修所取代 。 PHM 使得 武器装备管理方法 由 健康监测 转向 健康管理 ， 从对当前健康状态的故障检测与诊断 ， 转向对未来健康状态的预测 ； 从被动性的 反应性维修活动 ， 转向主动性、先导性的维修活动 。 PHM 技术 可有效促进武器 装备维护的降本增效。 以 F-35 战机为例， PHM 技术的应用，使其 故障不可复现 率减少 82%，维修人力减少 20-40%，后勤规模减 少 50%，出动架次率提高 25%， 飞机的使用与保障费用比过去的机种减少了 50%以上。 表 2： PHM 技术的内涵 关键词 技术内涵 增强的诊断 以高的故障诊断能力和非常低的虚警率确定部件完成其功能的状态的过程。（超出传统测 试性和 BIT 能力） 预测 预先诊断部件或系统完成其功能的状态，包括确定部件的残余使用寿命或正常工作的时 间长度 健康管理 根据诊断 /预测信息、可用资源和使用需求对维 修活动做出适当决策的能力 PHM 系统的产品形态由 软硬件组成 ，主要包括 采集数据的传感器、数据处理的 仪器、软件分析系统 构成。我们以国内专注深耕 PHM 领域的容知日新为例，容 知日新的无线 PHM 系统由监测器、智能监测软件、智能诊断平台等构成。 图 2：容知日新无线模式的 工业设备状态监测与故障诊断系统 （ PHM 系统） 资料来源：容知日新招股说明书 图 3： PHM 系统五大功能 资料来源： 【融融标准化】公众号 PHM 系统下游应用前景广阔。 随着传感器技术、芯片技术、计算机软件技术、 大数据分析和人工智能的不断成熟和发展， PHM 在社会各个领域的应用市场前 景十分广阔。作为国家现代装备制造业和工业互联网技术的重要基础部件组成部 分， PHM 产业的发展对提升风电、石化、冶金、煤炭、有色金属、建材、造纸、 制药、环保、国防等国家支柱产业的工业设备智能化管理水平具有重要作用。 1.2、 工业互联网助推 PHM 产业快速发展 工业互联网时代， PHM 产业有望得到进一步发展。 对 于 设备的 故障预测与健康 管理 ，通过网络化在线设备状态监测，能够实现设备状态的传输与数据存储分析， 实现工业设备的全覆盖、动态、连续监控，并且可以对监测数据进行诊断分析， 预知和判定当前设备的损坏程度与危险级别，保证工业设备的安全与稳定运转。 通过智能化诊断分析，网络化在线监测系统在能够为工业设备的运行状态提供监 测的同时，为设备的定期与不定期安检和维修提供科学依据。 图 4： 依据不同深度数据 PHM 系统可实现的功能 资料来源： CSDN PHM 应用需要大量底层数据 ， 数据深度影响 PHM 系统可实现功能 的层次 。 例 如，基于机器健康运转数据，可建立基线模型，实现健康评估；若同时获得历史 故障状态数据，则可实现故障诊断；而若更一步获得 针对不同故障模式的全生命 周期数据，就可以 实现 故障预测。 以往 PHM 落地应用的制约因素之一，是工业 企业的产业设备网络化率低、设备上云率偏低带来的故障数据及数据标注缺失。 工业企业及设备网络化改造、上云数量提升， 为 PHM 产业发展奠定了良好的数 据基础 。 据 制造业自动化论文数据 ，以风电设备 、光伏设备为代表的新能源 发电设备相对具有较高的设备上云率，此外高价值智 能设备中的工程机械、远洋 船舶，及高能耗设备中的炼铁高炉，亦有一定的设备上云数量基础。整体来看， 我国工业设备上云仍有较大渗透空间。 我国 近年 发布多项政策 积极 推动企业 、 工 业设备上云。 工信部在 推动企业上云实施指南（ 2018-2020 年） 中要求， 到 2020 年，全国新增上云企业 100 万家，形成典型标杆应用案例 100 个以上 ；其 发布的另一则文件 工业互联网创新发展行动计划（ 2021-2023 年） 中提出， 到 2023 年，工业企业及设备上云数量比 2020 年翻一番 。 表 3： 2017 年我国部分工业设备上云情况 设备行业分类 设备名称 设备存量 上云情况 新能源设备 风电设备 全国累计并网装机容量达 1.64 亿千瓦， 占全部发电装机容量的 9.2% 约 60% 光伏设备 全国光伏发电装机达到 1.3 亿千瓦 约 30% 高价值智能设备 工程机械 我国现有工程机械保有量约为 700 多万 台 总体上云率约为 15%-20% 远洋船舶 2,000 辆远洋船舶 约 10% 数控机床 我国现有数控机床保有量约 1,400 万台 存量数控机床多以私有云方 式实现内部联网，大约占存量 数控机床的 5% 高能耗设备 炼铁高炉 我国炼铁高炉总量约为 1,000 座 上云高炉数量约 200 座，上云 率约 20% 工业锅炉 在用工业锅炉约有 62 万台，其中燃煤锅 炉约有 47 万台 总体上云数量估计不超过 2,000 台 通用动力设备 大型空压机 迫切需上云的中大型空压机（额定功率 90KW 以上）约 30 万台 总体上云率不足 5%，不超过 10,000 台 内燃柴油发动机 全国保有量越 9,000 万台 预计上云数量不超过 1,000 台 大中型电机 各类电机（含大型电机）现有装机容量约 为 25 亿 KW 电机云建设处于起步阶段， 上 云率较低 资料来源：制造业自动化 2018 年第 10 期 （作者： 邱君降 等） 新一代信息技术、人工智能技术的发展，将从优化建模角度推动 PHM 技术大发 展。 在服务型制造中， PHM 的主要业态模式为远程运维 ， 其 作用是基于设备物 联，做 设备级的监控、诊断、维护，产线级的生产过程管控，企业层面的资源计 划和优化配置 。 PHM 是实现从设备端到服务增值的核心技术。 建模仿真、大数 据、 边缘计算 、物联网等 新一代 现代信息技术 的发展，以及 人工智能技术 的迭代， 将从优化建模角度显著推动 PHM 发展，增强其对于机械设备 退化类故障 的辨识 能力，从而发 挥 PHM 基于预测信息 进行 后续管控优化 的作用。 图 5： PHM 的远程运维业态 资料来源： 【 赛宝 PHM】公众号 PHM 在 高设备单价、复杂度高、运维需求量大的行业具备更高成长性。 PHM 的 开发需要算法 与 工程经验的深度结合， 部分开发需 在设备 设计 之初就 同步 融入有 关传感器设计， 较大的 研发 投入、较大的 算力成本意味着下游资产端较高的 支出 。 因此， 设备投资较大，且对生产运行过程中的连续性、稳定性和高效性等要求较 为严格 的行业，对 PHM 的应用有更迫切的需求，及更佳的 产品市场匹配度 。 军 工、轨交、 民航、 石化 、风电 等 行业， 设备单价 高昂 且机理复杂、安全要求高 、 运维需求量大，有经验的维修人员缺乏 ， PHM 在这些领域具有广阔的成长空间。 图 6： PHM 在石化领域应用 中缅油气管道怒江跨越大桥安全监测系统 资料来源：东华测试官方网站 PHM 行业目前整体仍处于起步阶段， 在风电领域普及较快。 在未来社会生产智 能化升级中，有望迎来重大发展机遇。 风电行业发电机组属于旋转设备，并存在 价值量高、运维难度大等特点， PHM 系统在风电领域普及尤为 快速。容知日新 专门为风电发电机组提供的智能监测整体解决方案，通过安装各类传感器将采集 的设备数据上传至系统服务器，可以实时、准确地掌握设备运行状态，从而实现 预测性维护，提高风场设备的管理水平。 图 7：容知日新 PHM 系统应用在风电机组上的监测设备 资料来源：容知日新 官方网站 1.3、 我国 PHM 产业发展迅速，本土企业差异化竞争 近年来我国 PHM 产业取得了快速发展。 我国的设备 PHM 产业起步较晚，但经 过多年快速发展，该领域从技术理论到应用实践都取得了巨大的进步。随 着现代 自动化技术水平的不断提高，工业设备制造和工程系统的复杂性大大增加，系统 的可靠性与安全性已成为保障经济效益和社会效益的一个关键因素，成为我国先 进装备制造业和传统工业自动化升级的重要基础保障，受到各行各业的高度重 视。 图 8：我国 PHM 系统发展的各个阶段 资料来源： 容知日新招股说明书， 光大证券研究所 整理 工业物联网时代， PHM 产业有望得到进一步发展。 对于 设备的 故障预测与健康 管理 ，通过网络化在线设备状态监测，能够实现设备状态的传输与数据存储分析， 实现 工业设备的全覆盖、动态、连续监控，并且可以对监测数据进行诊断分析， 预知和判定当前设备的损坏程度与危险级别，保证工业设备的安全与稳定运转。 通过智能化诊断分析，网络化在线监测系统在能够为工业设备的运行状态提供监 测的同时，为设备的定期与不定期安检和维修提供科学依据。 研发创新及较强的诊断分析能力，为 PHM 企业的发展核心竞争力。 随着国内外 PHM 技术的快速发展，以及我国高端装备制造业的不断成长， PHM 产业作为新 兴技术行业获得快速的发展，企业数量近年来获得较快的增长。与国外发达工业 国家相比，我国工业设备状态监测与故障 诊断行业发展时间较短，尚处于快速发 展阶段。根据规模大小、技术研发实力以及提供诊断服务能力，国内企业大致可 以分为三大类型：第一类为具有较强的自主研发创新能力和拥有强大的故障诊断 分析专业团队，能够提供符合行业特征和企业需求的个性化 PHM 系统的整体解 决方案提供商；第二类为具有一定的技术研发能力，但是规模较小，专注于某一 个细分领域； 第三类 为 设备集成商或产品代理商，自身不具有研发和生产能力 。 图 9：国内 PHM 厂商的三大分类 资料来源：容知 日新招股说明书 外资 厂商实力突出，本土企业具备差异化竞争优势。 PHM 系统外资厂商以 国际 知名的设备提供商或大型的状态监测企业 为主，技术实力较为突出，在国内集中 在电力工业、石油开采、冶金等领域，代表性企业有 SKF、 BENTLY 等。 我国本 土企业虽然收入规模 较小，但是能够提供持续的本地化后续支持和技术服务 ，未 来伴随着技术实力不断提升，发展值得期待。 表 4：国内主要的 PHM 系统供应商 公司 概况 国内 东华测试 成立于 1993 年，主营业务为工业产品的结构力学性能检验，工业产品结构优 化设计 验证测试、大型建筑物的结构安全可靠性能检测、设备运行状态监测和故障诊断， 产品主要应用于国防军工、航空航天、 土木工程、机械装备、高铁、船舶汽车、风 电等领域 容知日新 公司 2007 年 在合肥成立，是国内较早进入工业设备状态监测与故障诊断领域的企业 之一。经过多年发展， 公司 已完成了从传感器核心元器件、无线传感器网络、数据 采集、工业大数据、智能诊断，到装备运维平台解决方案的完整技术布局 威锐达 成立于 2011 年，主营业务为风力发电机系统离线和在线振动监测及故障诊断系列产品的研发、生产和销售，产品主要应用 风电领域 博华科技 成立于 2006 年，主营业务为设备状态监测与故障诊断、故障预防、智能维修和智能 监控产品的生产和销售，产品主要应用于石油化工、 煤化工、冶金、电力、风力发 电、船舶动力、市政、轨道交通等行业 思普特 成立于 2003 年，主营业务为设备状态监测、故障诊断与信息化管理领域的产品研发、 销售、工程应用和技术服务 ;产品主要应用于为电力、化工、建材、能源、市政、冶 金、烟草、造纸、医药等领域 江凌股份 成立于 2002 年，主要业务为旋转机械状态监测及故障诊断系统的研发、生产与销售，产品主要应用 于电力、钢铁、石化、冶金、交通轨道等行业 国外 SKF 成立于 1907 年，主营业务为轴承、密封件、润滑系统、状态监测系 统、机电一体 化等产品等研发、生产与销售，产品主要应用于航空航天、机械、建筑、冶金、石 油和天然气、纸浆和造纸等行业 Bently 主营业务为传感器、监测仪器仪表、振动变送器等产品的研发、生产与销售，产品 主要应用于石油和天然气、化工、发电、金属加工、纸浆与造纸、供水、水泥、汽 车、纺织等行业 - - 2、 PHM 系统 军工领域应用值得期待 2.1、 军工装备运维费用高企，痛点明显 武器装备的 使用与维护 费用， 在 国防支出 中占比较高 。 为赢得竞争优势地位，当 前世界各国 都十分注重国防投入。据 Finbold， 2020 年全球排名前 10 国家国防 预算总额高达 1.4 万亿美元，其中美国预算高达 7,500 亿美元，中国仅次美国， 雄踞第二。而武器装备使用维护费用是国防支出的主要投向之一。以军事强国美 国为例，近年国防预算提案中， 作战与维修费用 占比均在四成左右，是第一大费 用来源， 2022 财年，美国国防部预算提案中， 作战与维修费用 为 2,904 亿美元， 仍是第一大费用来源。 图 10： 2018-2022 财年美国国防部预算提案费用结构（单位：十 亿美元） 图 11： 2022 财年美国国防部预算提案费用结构（单位： %） 资料来源： 美国国防部（ DoD）官网 资料来源： 美国国防部（ DoD）官网 先进武器装备复杂度高，维保费用高企。 目前， 武器装备的集成度、复杂度及智 能化程度急剧增加， 武器装备造价高昂的同时，使用保障成本高企。据美国国防 部 新版使用与保障成本估算指南 对 8 类装备全寿命周期成本构 成的统计，使 用与保障成本平均占比达 49%，远超采购成本平均占比；对于部分装备如固定 翼飞机、旋翼飞机、地面系统、水面潜艇等装备，使用与保障成本在全寿命周期 成本中占比高于 60%。 表 5：美军 主要装备类型全寿命周期成本 比例 装备类型 论证与研制费用 采购成本 使用与保障成本 其他费用 固定翼飞机 7% 28% 64% 1% 旋翼飞机 4% 27% 68% 1% 潜艇 5% 53% 42% 0% 空间系统 38% 43% 19% 0% 地面系统 3% 32% 65% 0% 水面舰艇 5% 28% 67% 0% 无人机 12% 28% 58% 2% 战术导弹 28% 63% 9% 0% 平均值 13% 38% 49% 资料来源：美国国防部使用与保障成本估算指南 - - 武器装备的 维护与保障 效果仍有很大提升空间 ，亟待优化 。 尽管作战与维修费用 支出庞大，但由于装备复杂度高、维修周期长、上游零件停产、有经验的维修人 员短缺等因素，先进武器装备的维护与保障效果仍有很大提升空间。美国政府问 责局（ GAO） 2020 年末出具报告，指出美国军用飞机战备状态欠佳，该报告 统 计了美国现役 46 种型号飞机于 2011-2019 财年间，在任务能力率（ Mission Capable Rate， 在任何给定的时间都能 飞行 的战机所占比例 ）上达标年份的数 量，其中高达 24 种型号飞机无一年份达标，能在大多数年份达标的只有 E-6B 指挥机、 EP-3E 电子侦察机、 F-15E 战斗机、 UH-1N 军用直升机等少量几个型 号。由此可见，武器装备维护与保障提升空间巨大。 图 12： FY2011-FY2019 期间美国现役 46 型号军用飞机任务能力目标达标年份数 资 料来源： 美国政府问责局（ GAO）官网 因此， 降低武器装备使用与保障成本、优化武器装备战备状态管理，是军工领域 的迫切需求。 但是，现代武器装备复杂度高，牵一发而动全身，需要先进技术对 其动态、综合“诊断”，才能 实现在准确的时间对准确的部位釆取准确的维修活 动 。 PHM 系统 在军工领域的应用，则有效切中了这一行业痛点。 PHM 可以 预测 并管理未来可能出现的风险，降低维修保障费用、提高战备完好率和任务成功率， 让机器设备更安全、可靠地运行。 为了满足信息化战争对武器装备作战快捷、可 靠、精准的要求， PHM 系统已经得到国内外军事研发 上的高度重视。 2.2、 PHM 在军工领域应用成效显著，大有可为 PHM 系统 在 军工装备领域 的应用成效十分显著。 PHM 技术自 2000 年 7 月被列 入美国国防部的军用关键技术报告至今，已实现从方案设计到工程实用阶段 的转变，在航空航天、工业制造、水力、核电以及军工装备中得到广泛应用。 根 据 航空科学技术论文， PHM 在军用直升机、固定翼飞机上已有比较广泛的 应用，并取得显著成效， 2017 年，美陆军认定其 UH-60L“ 黑鹰 ” 上安装的飞 行器综合健康管理系统（ IVHMS）比未 装备 IVHMS 的直升机出动率高 27%，非 计划维修减少 52%， 总维修量减少 17%。 表 6：美国军工装备领域的 PHM 系统 类别 PHM 系统 应用情况 航天器 IVHM ISHM X34、 X37、 NASA 第二代 RLV 固定翼飞机 PHM HUMS F-35、 F-22、 B-2、全球鹰、 C-130、 C-17、 RQ-7A/B、 P-8A、阵风战斗机、 EF-2000 直升机 HUMS JAHUMS AH-64 阿帕奇、 UH-60 黑鹰、 CH-47 支奴干、 RAH-66 科曼奇、 EH-101、 NH-90、“山猫” 船舶 ICAS PEDS 航母 :”华盛顿号“、“林肯”、“里根”、“提康德罗加“、”阿利伯克”级驱逐舰、“宙 斯盾”导弹巡逻舰、“机敏”级攻击型核潜艇、“维多利亚“级潜艇 资料来源：【融融标准化】公众号 PHM 技术在国内军工领域研究起步较晚 ， 与 国外差距较大 。 国内相关院所主要 在航空航天装备领域开展了一系列的 PHM 系统设计基础研究工作，并结合型号 技术攻关，边研究边验证、迭代完善、双线并行，取得了一定的成果。 但是 ， 我 国在装备 PHM 系统工程应用方面，已远滞后于国外发达国家先进水平 ， 目前我 国正在积极研发 ， 努力追赶 。 表 7： 国内外 PHM 技术差距分析 方面 国内外 PHM 技术差距分析 系统集成与使 能技术 国外已开展了大量的相关研究和应用工作，国内仅是跟踪国外的工程应用，设计方面相对 落后， PHM 系统集成与使能工具设计相关研究较少，尚无具体工程应用案例，亟待进一步 深入研究。 复杂系统健康 管理 国外已开展了大量的基于 PHM 的维修决策研究工作和应用；同时，国外已在自愈材料、智 能结构方面开展了大量的研究，部分技术已有应用。国内装备仍以周期性预防维护为主， 基于 PHM 的装备任务规划与维修策略研究工作较少 ；我国在装备自愈研究方面开展较晚， 自愈材料与智能结构研究方面以理论研究为主，而应用研究较少。 复杂系统健康 诊断与预测 国内外在此方面研究差距不大，某些方向已达到国际先进水平。在方法研究上，国内外均 开展基于故障物理、数据驱动、模型、专家知识的诊断与预测技术研究。但是，在技术成 熟度上与应用广度上，国外领先国内。尤其在应用于 PHM 的新型智能传感器技术及装置研 发上，国外已远领先于国内。 PHM 能力试验 验证 国外已开展了大量研究工作，国内在 PHM 设计验证方面，也开展了初步的研究工作，但目 前还没有成熟的 PHM 体系综 合建模、试验验证与能力评价技术方法体系，相关验证辅助工 具与平台成果还较少。 资料来源：计算机计量与控制杂志 2016 年 9 期 （作者： 吕琛 等） PHM 已成为 我国 新一代武器装备研制和实现自主式保障的核心技术 。 我国目前 在航空设备、电子系统、机器人系统的故障预测方面开展了 PHM 技术的研究 ， 并开展应用。我国自主研发的歼 20 战斗机，搭载了国产的故障诊断与健康管理 系统，实现了由过去的定期维修向视情维修的转变。 军工装备领域和智能制造等 民用领域对 PHM 技术存在 迫切的需求，市场空间巨大 ，吸引了 以东华测试为代 表的优质民营企业的 积极参与。 东华测试作为民营数据 采集与测试分析系统 的企 业，目前已开展 舰船、无人机、航空发动机等领域的在线健康监测任务，正在积 极推进装甲车辆、作战飞机等装备在线健康监测项目。 其 在歼 20 研发过程中， 开 发出 了 特殊的机载监测系统，在飞行试验过程中负责采集并记录飞机 /外挂的 振动、噪声、位移、温度等环境数据，为机型的优化提供了第一手可靠的测试数 据。 图 13： 我国歼 20 战斗机搭载国产故障诊断与健康管理系统 资料来源：新浪军事 预计 PHM 在军工领域 的市场 空间 十分广阔 ，十四五期间加速发展。 PHM 系统 单价较高， 以 海工装备领域 为例， 单艘战舰 PHM 价值量为 几十万到百万级别不 等 。同时， PHM 可应用于多种武器装备，舰船、战机、航天器等未来均需搭载 。 伴随着有关产品应用的 不断 成熟， 预期 未来 PHM 在军工领域将持续放量。高系 统单价 ， 叠加需求量提升，预计 PHM 在军工领域的潜在市场空间 十分广阔 ， 国 内蓝海市场 发展潜力 巨大 。 3、 重点公司 3.1、 东华测试： 科研 服务优质企业， PHM 技术军民双 向拓展 科研仪器细分领域龙头，业绩拐点已来临。 公司是结构力学性能 研究 领域龙头， 下游客户 以 国内 高等院 校和 科研院所为主 。 基于 原有业务领域积累的 “小信号放 大抗干扰系统解决方案” 等 核心技术 ，公司 向市场 推出电化学分析系统 、 PHM 设备智能管理平台 两大 新品 。 近年 来， 公司 产品结构优化， 盈利能力显著 增强。 科学服务黄金赛道崛起，结构力学、电化学工作站产品发力进口替代。 公司作为 科研仪器 优质企业 ，显著受益于国产替代浪潮 。结构力学产品方面，公司 技术积 累深厚， 产品曾 多次用于 大国重器研发测试。电化学工作站 新产品 方面，公司 DH7000 系列产品 销往多个高校客户，便携式电化学 工作站 与林洋能源 等企业在 储能方面的应用也开始 合作 。此外 ，电化学 工作站在医疗 POCT、药物化学成分 分析、体内代谢分析等场景均有潜在可能 。 PHM 系统 业务， 为 公司传统结构力学业务的衍生 。 传统业务模式下，公司 测试 仪器可进行力学性能检测，在需要的时候进行测试，了解结构性能。 而在线监测， 可以做到实时监控观测，并把监测数据进行进 一步分析，实时了解结构性能。 在 在线监测的基础上， 公司 进一步衍生到了 PHM 健康管理系统领域。基于 PHM 的设备智能维保管理平台包括六个部分的内容：设备管理、备件管理、绩效管理、 自主维修管理、计划维保管理、预测性维护管理。其中 “ 预测性维护管理 ” 是核 心。 图 14：测试仪器到 PHM 系统的升级 资料来源： 目前 公司 PHM 业务主要分为三部分： 一是结构力学的在线监测业务，应用在桥 梁、高层建筑、港口机械、运输工程机械等方面；二是军工 PHM 业务，应用在 舰船、潜艇、直升机等 军工 装备上 ；三是基于 PHM 的设备智能维保管理平台， 主要是针对民用领域 ， 在化工、钢铁和水务领域已有多个应用案例。 公司 PHM 业务发展起步于桥梁检测 ，实现 进口替代。 公司为 最早将计算机信息 技术应用于桥梁检测的仪器厂家 。桥梁检测过去以采用国外检测 仪器为主，但是 存在雷雨天失效的问题。公司在 接手改造任务之后，将原本应用于装备领域的抗 干扰技术 运用 到了江阴大桥监测设备上，轻松解决了存在的问题 。目前 公路桥梁 结构健康监测已成为公司的招牌业务 ，我国公路桥梁数量超 80 万座 ， 公司发展 仍存在广阔空间 。 军工 PHM 业务 ， 大国重器背后的研发支持者 。 公司军工 PHM 业务主要来自 国 防科技领域 ，公司 拥有装备科研生产相关资质 。公司积极开展 PHM 业务在 舰船、 无人机、航空发动机等领域 的应用。例如， 在歼 20 研发过程中， 公司 开发出特 殊的机载监测系统，在飞行试验过程中负责采集并记录飞机 /外挂 的振动、噪声、 位移、温度等环境数据，为机型的优化提供了第一手可靠的测试数据。 技术卓越，助力军工设备的国产化。 公司 核心优势在于自主研发实力，技术与外 资处于同一水平。在当前军工装备国产化的趋势下，公司 积极参与 各项国家大型 项目研发。例如， 工作环境最恶劣、技术难度最大的航空发动机在线监测设备攻 关已成功突破，并圆满完成了地面挂机试验。 这款产品不仅填补了国内空白，还 打破国外产品对航空航天高温振动传感技术的垄断，并获得首届中国军民两用技 术创新应用大赛大奖。 另外，在某 飞机强度 测试设备需求上 ， 公司 最快时间内搭 建 512 通道 DH5921 动态应变数据采集系统并对应配备相应数量的应变信号输 入线 ， 现场 公司 跟 外资品牌 VTI 设备做长期 稳定性测试对比 ，优势显著。 图 15：公司 设备 长时间采集的 飘逸数据 图 16： VIT 设备长时间采集的 飘逸数据 资料来源：公司官网 资料来源：公司官网 针对民用领域 ， 公司推出基于 PHM 技术的设备智能维保管理平台 。 系统 主要功 能包括：设备全生命周期管理、备件资产信息管理、维保工单流程管理、自主报 修管理 、计划维保管理、预测性维护管理以及效能指标管理等几大功能模块。 其 可全方位的对工厂所有设备进行智能维