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什么是预测性维护?

以灯泡为重点的信息技术项目图示

概述

预测性维护是一种智能业务实践,它利用数据分析和人工智能主动识别设备可能出现故障的时间,从而在故障发生前进行维护。这样可以减少计划外停机时间,避免不必要的维修,延长资产寿命,提高客户满意度和服务可用性。

通过收集和分析来自传感器和性能日志的数据,企业可以实时监控设备的健康状况,并从被动的修复转变为主动的规划。 

预测性维护包括检测新出现的故障、预测容量问题、识别故障和估算剩余使用寿命等任务。

过去,维护工作通常是按计划进行的,即在规定时间后更换部件,而不管是否需要。这虽然降低了失败的风险,但往往会导致精力和成本的浪费。预测性维护通过使用实际性能数据来关注真正需要关注的部件,从而改善了这一问题。

预测性维护

预测性维护的四大支柱是什么?

预测性维护利用实时监控、历史数据和机器学习来评估设备健康状况,并在故障发生前进行预测。与遵循固定时间表的预防性维护不同,预测性维护依靠实际性能数据来决定何时需要维护。

预测性维护的基础有四大支柱:

  • 数据收集:传感器实时跟踪设备性能、环境条件和关键指标。
  • 高级分析:算法分析大型数据集,检测趋势、异常和预警信号。
  • 机器学习:模型利用以往的维护数据,随着时间的推移提高故障预测的准确性。
  • 系统集成:与维护管理平台连接,自动触发服务任务。

预测性维护为何重要?

预测性维护有助于防止代价高昂的设备故障和计划外停机。在有严格 SLA 的行业中,即使是短暂的服务中断也会导致罚款、收入损失和供应链中断。

通过使用传感器、分析和人工智能,预测性维护系统可实时监控设备的健康状况。当某个部件开始出现故障时,系统会发出警报,以便您在故障发生前采取措施。

主要优势

  • 只更换接近失效的部件,不浪费人工或材料。
  • 保持较高的系统正常运行时间,避免 SLA 惩罚。
  • 在最方便的时间安排维修。
  • 减少库存损失、客户流失和运营延误。
  • 提高客户满意度。
  • 与竞争对手的服务差异。

预测性维护对业务有何影响?

预测性维护有助于降低风险、控制成本和提高运营效率,特别是在制造业和工业环境中,意外停机的代价可能极其高昂。

通过预测性维护,企业可以

  • 在故障发生前解决问题,最大限度地减少停机时间。
  • 只在必要时维修设备,从而降低维护成本。
  • 防止严重损坏,延长资产使用寿命。
  • 及早发现设备风险,提高安全性。
  • 通过更可靠的操作提高 SLA 性能。
  • 实施智能服务实践。

预测性维护是如何工作的?

预测性维护利用传感器和实时在线数据监控设备状况,包括振动、温度和能耗。这些传感器将实时数据发送到内部或云端的连接系统,并在那里利用人工智能和机器学习对数据进行分析。

系统会寻找与已知磨损或故障迹象相匹配的模式。一旦检测到问题,它就会向维护团队发出警报,以便他们在造成停机之前解决问题。

随着时间的推移,收集的数据越来越多,系统预测未来故障的能力也越来越强。这样就能更明智地决定何时安排维修、订购零件或指派技术人员,从而保持设备高效运行并降低维护成本。


人工智能和机器学习在预测性维护中的作用是什么?

人工智能和机器学习通过分析大量设备数据来检测故障的早期迹象,在预测性维护中发挥着至关重要的作用。这些技术可以识别传统监控可能会遗漏的模式,帮助团队在问题发生前采取行动。

通过不断学习历史数据和实时数据,人工智能和 ML 可以提高故障预测的准确性,优化维护计划,并提高设备的整体效率。

人工智能如何实现先进的预测性维护

人工智能通过分析海量传感器数据、历史维护记录和实时性能指标,为现代预测性维护提供动力。它能检测到传统方法可能会忽略的细微异常和模式,帮助团队预防故障并减少停机时间。

人工智能的核心能力包括

  • 异常检测:人工智能模型可了解每项资产的 "正常 "状态,即使是微小的偏差也会被标记出来,这可能预示着未来的问题。
  • 故障预测建模:机器学习可根据当前条件和过去的故障情况,预测设备何时以及如何发生故障。
  • 复杂模式识别:人工智能将振动、温度、用电量等多种输入数据连接起来,从而识别出单一传感器警报可能会忽略的风险。

设备维护中的机器学习技术

机器学习通过提供各种方法来识别和解决设备健康风险,从而增强了预测性维护的能力。

主要方法包括

  • 监督学习:根据历史故障训练的模型可预测当前数据中的类似情况,从而提供预警。
  • 无监督学习:这些算法能发现设备行为的新模式,揭示未知的故障风险。
  • 深度学习:先进的神经网络可处理来自多个来源的复杂数据,提供设备状况的完整视图。

人工智能在预测性维护中的实际应用是什么?

各行业正在将人工智能和机器学习应用于维护计划,以提高设备可靠性并减少停机时间:

  • 制造:及早检测刀具磨损,防止出现质量问题。
  • 能源预测涡轮机和电力系统的故障。
  • 运输监控飞机和车辆部件,提高运行安全性。
  • 医疗保健确保关键医疗设备的正常运行时间。
  • 物流优化车队维护计划,减少故障。

基于人工智能的预测性维护面临哪些常见挑战?

使用人工智能进行预测性维护尽管好处多多,但在实施过程中也会遇到障碍:

  • 数据质量要求:人工智能模型需要大量干净的历史数据集。
  • 计算需求高:大规模分析传感器数据需要强大的基础设施。
  • 专业技能差距:成功取决于具备 ML、数据科学和领域知识的团队。
  • 不断调整模型:ML 模型需要不断训练才能保持准确。
  • 集成复杂:将实时传感器数据与传统系统结合起来通常很困难。
  • 数据孤岛:不一致的格式和存储系统使数据汇总变得困难。
  • ML 付诸实施:许多团队缺乏将 ML 洞察力转化为行动的工具或专业知识。
  • 误报:调整不当的模型会触发不必要的警报,导致疲劳。

OpenText™ Analytics Cloud提供专为工业用例设计的可扩展、集成式人工智能工具,可加快部署速度、提高模型准确性并简化维护数据集成,从而帮助解决上述诸多挑战。


实施预测性维护面临哪些挑战?

大数据技术,包括机器学习和海量数据集的处理,已经发展到可以最大限度地减少停机时间和 MTTR(平均恢复时间)。虽然这些优势显而易见,但现代组织也面临着一些挑战,其中包括

数据密集型流程

对于市场上的大多数分析数据库来说,需要在大规模的长期历史数据上训练和维护机器学习模型是一件非常困难的事情。

数据管理和整合

现代工业设备会产生大量传感器数据,必须对其进行有效的收集、存储和分析。各组织必须拥有强大的数据基础设施,能够处理这些持续不断的信息流,同时将其与现有的维护记录和运行数据进行整合。

分析专长

实施有效的预测性维护需要数据科学、机器学习和工业流程等领域的专业知识。许多组织都在努力寻找和留住兼具技术和领域专业知识的人才。

模型的准确性和完善

要实现可靠的预测,需要根据新数据和维护结果不断改进机器学习模型。各组织必须建立监测模型性能和更新算法的流程,以随着时间的推移提高准确性。

不同的数据存储

要进行准确的机器学习和其他形式的分析以识别故障模式,需要访问远程数据仓和/或处理数据。聚合不同类型的数据,甚至是类型相似但不完全相同的数据(例如从两个设备上以不同时间间隔收集的时间序列数据),既耗时又具有挑战性。

实施多边借贷的困难

数据科学的复杂性和专业知识的缺乏会阻碍团队将机器学习作为预测性维护工具箱中的一项重要能力。

误报

如果故障警报的规则过于死板,或者模型模式定义过于严格,就会产生大量实际上并不需要采取行动的警报。这会导致警戒疲劳。能够修正和不断改进预测是预测性维护的一个重要方面。


反应性维护和预测性维护方法有什么区别?

企业通常依赖两种维护策略中的一种:被动式(故障时修复)或预测式(故障发生前预防)。了解两者的区别对于减少停机时间、管理成本和提高资产性能至关重要。

被动维护战略

反应式维护也称为 "修补"(break-fix),即在故障发生后才对设备进行维修。这很简单,但往往代价高昂。

典型的反应过程:

  1. 设备意外故障
  2. 停机开始
  3. 问题已报告并记录在案
  4. 技术人员现场排除故障
  5. 订购和交付部件
  6. 完成维修
  7. 系统恢复运行
  8. 问题通常由最终用户报告

主要缺点

  • 计划外停机
  • 维修和运输成本高
  • 紧急服务费
  • 设备寿命缩短
  • 丧失生产力和客户信任

预测性维护的优势

预测性维护利用传感器、分析、数据和机器学习来识别故障的早期迹象,并在故障发生前安排维修。

预测过程:

  1. 实时监控检测性能问题
  2. 警报触发主动服务调度
  3. 在计划停机期间进行维护

预测性维护的好处:

  • 将计划外停机时间降至最低
  • 降低维护成本
  • 更好的库存和资源规划
  • 设备寿命更长
  • 更高的服务可靠性
  • 提高客户满意度

业务影响比较

反应性维护成本:

  • 48 小时以上的意外停机时间
  • 紧急维修和急件
  • 生产和收入损失
  • 违反服务水平协议和客户流失

节省预测性维护费用:

  • 低影响时段的计划服务
  • 标准运输,减少部件短缺
  • 降低二次损坏的风险
  • 性能稳定,客户满意

OpenText 如何实现预测性维护?

OpenText 提供全面的数据分析解决方案,通过强大的分析、机器学习和实时数据处理功能,帮助企业大规模实施预测性维护。我们的综合解决方案可提供可行的见解,从而减少停机时间并提高资产性能。


什么是 OpenText Analytics Cloud 的预测性维护?

OpenText™ Analytics Database(前身为 Vertica)专为高性能分析而设计,是预测性维护的理想选择。

核心能力

  • 大规模实时处理传感器数据。
  • 时间序列分析和事件模式检测
  • 650 多种内置功能,用于异常检测和统计建模。
  • 用于分析多年历史数据的可扩展机器学习。
  • 灵活部署(内部部署、云或混合部署)。

工作原理

  1. 来自维护日志和传感器的历史数据存储在 HDFS 或 S3 等系统中。
  2. 机器学习模型经过训练可检测故障模式。
  3. 新数据实时输入和分析。
  4. 该模型可在故障发生前提示潜在问题。
  5. 团队积极行动,避免代价高昂的停机时间。

综合维护优化

OpenText 不仅提供预测性警报,还提供全面优化维护工作流程的工具:

  • 与企业资产管理(EAM)系统无缝集成。
  • 通过预测性洞察触发自动工单。
  • 用于规划和确定优先次序的可视化仪表板。
  • 维护团队的协作工具。
  • 跟踪投资回报率和计划绩效的详细报告。

预测性维护的未来

随着新技术的出现,OpenText 的定位是支持不断发展的预测性维护战略。

下一步是什么?

  • 深化物联网集成,实现更精细的设备监控。
  • 更智能的人工智能,预测更准确。
  • AR 工具可指导技术人员进行维修。
  • 模拟和优化资产行为的数字双胞胎。
  • 用于实时现场分析的边缘计算。

现在,投资于预测性维护的企业既能获得直接价值,又能为未来创新打下坚实基础。

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脚注