航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用

曹成

（空軍工程大學(xué)航空工程學(xué)院，陜西 西安 710000）

引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作主要是運(yùn)用一定技術(shù)的手段對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，維修人員可以對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，分析出發(fā)動(dòng)機(jī)存在的故障，并可以對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)指出發(fā)動(dòng)機(jī)維修建議。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)、使用壽命、維修方案等工作的開(kāi)展提供有效的數(shù)據(jù)支持，并且還可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一些零部件故障進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)測(cè)，可以有效確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，進(jìn)而提升飛行安全性。

一、航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)大、類型多以及真實(shí)有效的特點(diǎn)。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)是整個(gè)飛機(jī)中具有最多傳感器的部位，在科技水平不斷提升的今天，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器也在不斷增加，因此會(huì)產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)；維修數(shù)據(jù)涵蓋飛機(jī)的飛行參數(shù)以及維修手冊(cè)、報(bào)告以及很多圖片等信息，這些信息類型多種多樣；對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，維修數(shù)據(jù)是否真實(shí)有效會(huì)直接影響到飛機(jī)安全飛行。這些維修數(shù)據(jù)是對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況的真實(shí)體現(xiàn)，然而這些數(shù)據(jù)中還有一些無(wú)關(guān)和模糊信息，會(huì)影響到維修數(shù)據(jù)的完整性，所以要做好維修數(shù)據(jù)的篩選工作。

二、大數(shù)據(jù)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中的運(yùn)用前景

伴隨我國(guó)航空事業(yè)的快速發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)也在進(jìn)一步增加。在此背景下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修的工作開(kāi)展也要開(kāi)始逐漸向大數(shù)據(jù)靠攏，通過(guò)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)維修效率，為發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。為實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效運(yùn)用，就要處理好大數(shù)據(jù)挖掘算法。現(xiàn)階段，我國(guó)有許多航空公司都實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，還有的航空公司通過(guò)與IT企業(yè)進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)了大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)技術(shù)在航空旅客服務(wù)、飛行狀態(tài)、航空管制等多個(gè)方面都得到了廣泛運(yùn)用。在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以促使航空企業(yè)實(shí)現(xiàn)更快發(fā)展。當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)也被運(yùn)用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中，然而大數(shù)據(jù)技術(shù)在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷以及監(jiān)控方面的運(yùn)用還不成熟，但是伴隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步增加，大數(shù)據(jù)技術(shù)必然也會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)維修領(lǐng)域得到有效運(yùn)用。

三、航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修數(shù)據(jù)應(yīng)用

有關(guān)航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修數(shù)據(jù)運(yùn)用，可以從提升數(shù)據(jù)容量以及提升信息準(zhǔn)確率來(lái)入手，詳細(xì)應(yīng)用方式可以按照以下內(nèi)容開(kāi)展：第一，提升數(shù)據(jù)容量。航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作開(kāi)展過(guò)程中，要將維修的信息錄入進(jìn)行拓展，使維修數(shù)據(jù)容量得到增加。在發(fā)動(dòng)機(jī)維修過(guò)程中，可以借助網(wǎng)絡(luò)將控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息化操作，這樣一來(lái)就可以將具體維修操作的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，進(jìn)而形成維修大數(shù)據(jù)。例如：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修過(guò)程中，可以向維修技術(shù)人員實(shí)施工卡電子簽署的形式，這樣我們就可以掌握詳細(xì)的維修節(jié)點(diǎn)和維修總時(shí)長(zhǎng)，此外還可以根據(jù)不同的維修技術(shù)人員在某個(gè)部分維修時(shí)所產(chǎn)生的時(shí)間差進(jìn)行準(zhǔn)確錄入；第二，提升信息準(zhǔn)確率。航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)系到飛行安全問(wèn)題，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)維修過(guò)程中，要嚴(yán)格按照要求對(duì)信息進(jìn)行錄入，進(jìn)而提升信息準(zhǔn)確率。例如：在維修過(guò)程中，要在系統(tǒng)中建立維修檔案，對(duì)故障產(chǎn)生時(shí)間、故障代碼、維修市場(chǎng)等詳細(xì)信息進(jìn)行規(guī)范化記錄，這樣就可以通過(guò)維修檔案得知詳細(xì)的維修情況。

四、航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用

為使大數(shù)據(jù)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中得到有效運(yùn)用，可以構(gòu)建大數(shù)據(jù)智能信息分析系統(tǒng)，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作效率得到提升，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)建智能信息分析系統(tǒng)可以結(jié)合以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（一）系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修大數(shù)據(jù)智能信息分析系統(tǒng)要涵蓋數(shù)據(jù)收集、處理、分析、診斷、預(yù)警等功能。此外，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)化或是非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，要能夠結(jié)合不同數(shù)學(xué)算法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修狀況進(jìn)行智能判斷，進(jìn)而為維修技術(shù)人員提供數(shù)據(jù)參考。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修過(guò)程中，智能信息分析系統(tǒng)可以針對(duì)維修生產(chǎn)和活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，維修技術(shù)人員可以結(jié)合分析結(jié)果對(duì)維修工作進(jìn)行優(yōu)化，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作效率得到有效提升。除此之外，智能信息分析系統(tǒng)還可以在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修過(guò)程結(jié)合一些數(shù)據(jù)，對(duì)維修情況進(jìn)行判定。

（二）航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修判定

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修過(guò)程中，該系統(tǒng)還可以結(jié)合故障情況對(duì)維修所需要的人力進(jìn)行合理判斷。通過(guò)將以往維修數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，就可以結(jié)合維修數(shù)據(jù)對(duì)維修工作量進(jìn)行判定。此外，一些發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)故障數(shù)據(jù)，同樣可以借助大數(shù)據(jù)來(lái)判斷維修技術(shù)人員配置的合理性。在維修工作開(kāi)展過(guò)程中，大數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)以往發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作量、故障部位等內(nèi)容對(duì)維修難度等級(jí)進(jìn)行劃分，這樣可以方便維修技術(shù)人員提前針對(duì)故障問(wèn)題制定相應(yīng)的解決策略，確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作能夠得到順利開(kāi)展。

（三）健康管理應(yīng)用

航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理關(guān)系到航空飛行安全問(wèn)題，并且是航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修過(guò)程所運(yùn)用到的關(guān)鍵技術(shù)。健康管理應(yīng)用主要是對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估和診斷，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)剩余使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，利用大量數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用狀態(tài)進(jìn)行分析成為發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理應(yīng)用的關(guān)鍵。通過(guò)數(shù)據(jù)的變化，并結(jié)合最初設(shè)置的預(yù)警值可以實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。當(dāng)前健康與管理系統(tǒng)通常運(yùn)用飛機(jī)上保存的數(shù)據(jù)以及地面保障站的趨勢(shì)分析方案，然而每架飛機(jī)都有著很多次的飛行，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量也相對(duì)較大，因此地面保障也會(huì)存有很多數(shù)據(jù)，如何高效運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘算法對(duì)保存的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取成為技術(shù)難點(diǎn)，如何利用這些數(shù)據(jù)變動(dòng)趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，并提供維修參考數(shù)據(jù)成為重點(diǎn)。為此，可以將系統(tǒng)中一些飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)生命周期的一些比較特殊的飛行階段（如：最大狀態(tài)）數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以從這些數(shù)據(jù)中挑選相關(guān)性較低的數(shù)據(jù)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)壽命預(yù)測(cè)參考數(shù)值，通過(guò)構(gòu)建策略參數(shù)和健康指標(biāo)之間的聯(lián)系，在系統(tǒng)中創(chuàng)建航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康參數(shù)指標(biāo)，進(jìn)而就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命和維修情況進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。

（四）存儲(chǔ)、分析應(yīng)用

在過(guò)去，航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通常會(huì)保留在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，當(dāng)這些保存的數(shù)據(jù)不多的時(shí)候，通過(guò)借助傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)就可以完成對(duì)數(shù)據(jù)的檢索，通過(guò)對(duì)這些的數(shù)據(jù)的檢索，可以為維護(hù)工作開(kāi)展提供數(shù)據(jù)支持。在對(duì)過(guò)去數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過(guò)程中，可以了解到航空發(fā)動(dòng)機(jī)中這些儲(chǔ)存的大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類型具有一定的復(fù)雜性，只是借助于這種傳統(tǒng)形式的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是很難達(dá)到海量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和檢索的。要想解決大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析的需要，在這方面就需要借助于Hbase 這種分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，這種數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)還支持多個(gè)不同類型數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型維修所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。借助于MapReduce 對(duì)這些航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、清洗、分類，還可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，借助于自定義算法可以做到可視化技術(shù)研究。

（五）大數(shù)據(jù)在應(yīng)用層的運(yùn)用

通過(guò)在應(yīng)用層運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)源進(jìn)行分析。針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)源，可以借助于環(huán)境數(shù)據(jù)、飛行或是性能這方面的參數(shù)等等，這種多元數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行更為全面的解析，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)解析精準(zhǔn)度和真實(shí)性，通過(guò)結(jié)合維護(hù)數(shù)據(jù)源，還可以完成對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測(cè)。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的支撐下，可以制定更為恰當(dāng)?shù)木S護(hù)方案，做到對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)防性維護(hù)。通過(guò)對(duì)這些維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為航空公司提供質(zhì)量安全等信息，方便他們進(jìn)行后期維修計(jì)劃的制定。

為確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程中可以保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對(duì)其進(jìn)行故障診斷和狀態(tài)監(jiān)控。大數(shù)據(jù)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修的運(yùn)用主要就是通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。借助于這些運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)今后的運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行剖析，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)一些重點(diǎn)參數(shù)變化情況進(jìn)行分析，并結(jié)合往期發(fā)動(dòng)機(jī)故障參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行故障進(jìn)行早期監(jiān)控預(yù)測(cè)的目的。其中借助于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)剖析壽命變化趨勢(shì)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)的維修數(shù)據(jù)做好維修計(jì)劃是重點(diǎn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作關(guān)系到飛機(jī)能否安全飛行，將大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作中來(lái)，可以有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作效率，通過(guò)精準(zhǔn)預(yù)警和故障判斷，可以為維修技術(shù)人員節(jié)省大量維修時(shí)間，還可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)維修可靠性，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修模式的不足，為飛機(jī)正常飛行和航空事業(yè)發(fā)現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)。