本申请提出一种基于工艺仿真的设备故障诊断系统及其方法，方法包括：获取目标设备在预设时段监测到的第一振动信号及模拟生成的第二振动信号；确定第一振动信号对应的第一特征向量及第二振动信号对应的第二特征向量，并确定第一特征向量及第二特征向量间的差分特征向量；基于差分特征向量中各分量间的距离及各分量对应的权重，确定差分特征向量对应的流形边界向量；基于流形边界向量，确定目标设备在预设时段的运行状态。从而提高了差分特征向量的数据流形可分性，进而提高了设备故障诊断的准确性。