PHM（Prognostic and Health Management ）故障預(yù)測與健康管理

PHM前幾年還是學術(shù)上的名詞，現(xiàn)在越發(fā)成為企業(yè)至關(guān)重要的產(chǎn)品力之一。這背后主要的推動力來自于業(yè)主。在軌道交通行業(yè)，最大的業(yè)主便是中國鐵路總公司。當前鐵總面臨一個很現(xiàn)實的問題，高鐵面臨大修期，按照以前的做法是，到期便換，這造成了鐵總很大的經(jīng)濟投入，但鐵總卻又無可奈何，因為一旦不換，萬一車輛設(shè)備發(fā)生故障，將可能帶來不可想象的行車事故。同時，這對于設(shè)備廠家來講，是一件很好的事，因為換就意味著賣出更多的產(chǎn)品，取得更多的收入。如今，鐵總要求PHM技術(shù)在廠家全面推廣，從而達到保障安全同時減少投入的目的。而我覺得這是軌道交通行業(yè)由粗放向精細化發(fā)展的一個很重要的轉(zhuǎn)折點，說白了，變天了，以后企業(yè)不發(fā)展自己的PHM能力將不再允許你參與招投標，你的產(chǎn)品將無人采用，落伍的企業(yè)很快就會走向滅亡，市場份額會由其他能力更強的企業(yè)所取代。而在更廣闊的、更有想象力的國際市場，目前很多業(yè)主采用的是包修的辦法，即采購你的機車車輛同時每年花一定數(shù)額的錢讓你對機車車輛進行維修保養(yǎng)，擁有PHM能力將會讓企業(yè)在國際市場面對這種訂單，通過狀態(tài)修這種精細化管理獲得更多的收入。

從我最近的一些親身體會來講，設(shè)備廠商很重視這個事，但同時也很迷茫，因為這是一個全新的領(lǐng)域，特別是里面對數(shù)據(jù)進行處理、利用模型算法進行分析，這是傳統(tǒng)的設(shè)備廠商所不了解的。迷茫有如下幾點，第一，PHM準不準？第二，PHM怎么結(jié)合自身特點搞起來。第三，缺乏PHM人才。第四，你想來合作，你靠譜嗎？

PHM是一門學科，而且是一門新興學科，去年在軌交領(lǐng)域漸露頭角。PHM模型有三種路徑，一種是專家系統(tǒng)，一種是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動，一種是基于模型驅(qū)動。個人認為比較合理的是基于數(shù)據(jù)和模型的雙驅(qū)動。因為專家知識更善于做定性處理，很難做定量處理，但是在實際生產(chǎn)環(huán)境中，復雜系統(tǒng)往往采集的數(shù)據(jù)是巨大的，簡單的專家系統(tǒng)作用有限。單純的基于模型驅(qū)動，受限于廠家不可能對于被測系統(tǒng)有著完全透徹的理解，存在部分黑盒的情況，這個時候，就需要數(shù)據(jù)來驅(qū)動。單純的數(shù)據(jù)驅(qū)動，面對數(shù)量眾多的數(shù)據(jù)，你很難做到有的放矢，大部分的工作將是盲目的，低效率的。而面對模型、數(shù)據(jù)雙驅(qū)動，能夠彌補彼此的缺點。什么是基于模型和數(shù)據(jù)的雙驅(qū)動呢？

首先我們需要建立一個非常逼真的模型，然后通過在系統(tǒng)的模型上進行測試和實驗，用最少的花費來獲得相對直觀有效的數(shù)據(jù)，而這個模型通常由業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)＜液徒９こ處焷斫?，這樣有利于我們后面對真實系統(tǒng)有針對性布置傳感器，采集有效數(shù)據(jù)，然后我們通過在真實系統(tǒng)上采集真實數(shù)據(jù)，反過來對模型進行標定，在現(xiàn)實生產(chǎn)中，往往有的部分你無法建立準確的模型，這個時候只能是用真實的數(shù)據(jù)通過機器學習算法（工業(yè)里機器學習算法應(yīng)用更廣）來進行判斷。通過對于相關(guān)物理量的采集，數(shù)據(jù)預(yù)處理，分為訓練集、驗證集、測試集，然后訓練集數(shù)據(jù)導入算法里對算法進行訓練，通過驗證集進行調(diào)參，測試集進行驗證，最后比較不同算法的準確性，確定有效的算法模型。

整個過程對于技術(shù)團隊的要求顯然更高了，因為面對復雜系統(tǒng)PHM，需要機械、信號處理、數(shù)據(jù)挖掘、建模、算法、可靠性等多方面的工程師一起來協(xié)同工作，這樣才能保證我們最終PHM項目的成功，光請這些高智商的理工男工資就很可觀，更不要說相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗的多年積累，所以一般的小公司PHM玩不轉(zhuǎn)。而傳統(tǒng)的軌交設(shè)備廠商，在招收數(shù)據(jù)挖掘、算法方面的工程師的時候，講真，是有很大困難的，因為高校里相關(guān)專業(yè)設(shè)立時間很短，工程師沒有批量進入市場，這導致即使在大城市要想找相關(guān)的工程師也需要花費巨大，很多三四線城市更是人才奇缺。不過，這些也都算是一項新學科、新技術(shù)發(fā)展初期的特征吧。