CBR用于模拟机故障诊断

CBR用于模拟机故障诊断

发表时间：2017-10-24T17:32:25.363Z 来源：《电力设备》2017年第16期作者：赵国柱

[导读] 摘要：CBR能够很好地完成对可能发生的故障类型进行可能性预测和诊断，并对维修工作人员提供有用的决策信息，从而提高飞行模拟机故障维修的水平和效率，节省一定的维修成本。

（中国民用航空飞行学院模拟机训练中心四川广汉 618307)

摘要：CBR能够很好地完成对可能发生的故障类型进行可能性预测和诊断，并对维修工作人员提供有用的决策信息，从而提高飞行模拟机故障维修的水平和效率，节省一定的维修成本。

关键词：CBR；案例；飞行模拟机

1. 研究意义：

据民航总局预测，中国民航业，目前维修成本占总运营成本的 20％左右，每年用于维护、修理和航材方面的费用是巨大的，航空维修业的附加值很高。这样一个潜力大、利润丰厚的维修市场，吸引了众多的国内外维修企业。据汉莎技术公司预测，今后5 年中国航空维修市场的年增长率将达到 11％。2003 年，中国航空维修市场的总价值为 10.46 亿美元，其中发动机业务占 44％，模拟机部件修理占23％、航线维修占19％、机体大修占 13％。截止到 2012 年，中国维修市场预计将达到 17.81 亿美元。所以，中国航空维修市场潜力巨大，维修业应该属于朝阳产业，发展前景很被看好[1-5]。其中，模拟机的维护前景也很被看好[1-5]。

现在飞行模拟机大部分都是集机械、电子、计算机及自动化等多科先进技术于一体的高精尖产品，其结构与部件都关联复杂，因此所造成的故障类型和故障成因也都复杂多变。从模拟机故障检测角度看，故障类型很多，故障现象也各种各样，而且同一种故障现象的产生原因又可能多种多样，因此模拟机故障诊断与维修过程相当复杂[6]。如果模拟机故障没有及时维修，则不仅仅会造成经济损失，而且影响到了飞行训练的效率和计划。对于这样复杂、庞大的模拟机进行故障源的暴露与定位，仅仅依靠传统的人工故障诊断与维修有较大的局限性。因此，以人工智能技术辅助检修人员在故障诊断与维修中做出正确维修决策，是本研究的动机之一。

目前，模拟机故障维修中大部分是RBR（Rule—Based Reasoning，基于规则推理）、MBR（Model—Based Reasoning，模式推理）的决策技术研究。这些传统的决策技术有一些难以克服的缺点，例如：系统领域知识的规则提取困难；规则库、模式库的创建和管理复杂艰巨；随着推理链的增加，结果的可信度降低；推理过程中规则与模式难以准确选取等。特别是对于模拟机故障维修这类复杂的问题，提取大量完备的故障维修知识并以规则的形式表示是难以实现的。另外由于模拟机的新机型不断产生、部件不断更新和新技术的不断涌现，RBR、MBR的维修决策支持系统在开发和维护上存在着很大的困难。CBR（Case—Based Reasoning，基于案例推理）是目前逐渐兴起的一种人工智能方法学，由于它具有获取知识方便、容易理解、启发思维等优点，比传统的RBR、MBR的维修决策具有更强的适应性。将CBR理论应用在模拟机故障诊断以及维护中应用中，就可以利用中国民航飞行学院模拟机训练中心机务工程部多年来所累积的大量排故案例记录，以及丰富的维修经验，从而巧妙避开知识获取困难的问题。另外，将历史记录中很难进行规则化的经验、知识隐含在案例中，并以案例形式来进行表达，这样显得既直观又容易让人理解，还能反映故障总体面貌，为模拟机使用维修中也提供了有价值的依据。因此，将CBR应用到飞行模拟机故障维修领域中，并建立一个基于CBR的飞行模拟机维修决策支持系统，使模拟机在经过故障诊断之后给出合理的维修决策，是本研究的动机之一。

2. CBR应用于模拟机故障诊断

航线网络不断拓展，配套设施不断完善，始终做好民航飞机的维修与维护工作已成为当前民航安全管理工作的重点与核心。CBR系统是当前较为现代化的、先进的智能化问题解自改革开放以来，我国民用航空迎来了全面发展与繁荣的黄金时期，民航飞机数量不断增加，决方式与学习方法，在民航飞机直接维修的实际工作中，可以吸纳CBR模型与理念的方式与方法，从而更为有效、有针对性的解决民航直接维修的各类问题，同时大大降低维修成本，提高维修质量。

民用飞机的直接维修成本（Direct Maintenance cost，简称 DMC）是指在完成飞机的维修中直接花费的人工时和材料的费用。它是航空公司直接运营成本（Direct Operating Cost，简称 DOC）的重要组成部分，直接决定着民航飞机的经济收支。现阶段，随着智能化、现代化理念的深入，多种先进的维修理念更加受到人们的关注。CBR模型是当前较为现金的处理问题与解决问题的方式，在民机直接维修过程中适度引入与借鉴CBR技术，不仅能够大大提高维修质量与维修效率，同时能够节省民机直接维修成本，从而实现民航管理与运行经济效益与社会效益的双提升。

从本质上说，CBR模型是一种智能化的问题解决思路与方式，其核心思想在于通过人类过往解决问题的方式，积极、主动地运用之前的经验去解决当下的实际问题。相对来说，CBR的应用分类为比较广，医学生物、机械组装、企业管理等等多个领域都可以运用此模式去解决操作与管理过程中可能会出现的多种问题。另外，根据CBR的核心精神与运营模式，我们可将其主要步骤归纳为，案例表示、案例检索、案例修改以及保存等等几个方面。

民机直接维修成本管理是当前民航综合成本管理的核心与关键内容，我们应该从民航维修成本管理的实际情况出发，结合多年来我国在控制民机直接维修成本的经验，积极构建完善的、合理的、科学的民机直接维修成本管理与控制体制，从这一点来看，民机直接维修成本分析与管理的目标与CBR模式的方式与作用是一致的，这是在民机直接维修成本分析工作中运用CBR模型的前提。

注重对之前相似经验的汲取是CBR模型的核心精神，这是提升民机直接维修分析工作质量的重要方式，也是确保相关工作精确性与合理性的基础。因此，在今后的时间工作中，我们要更加注重民机直接维修分析过程中各类数据的采集，比如CRJ-700，A320，B-737，等等机型的记录，并对其维修时段与维修频率、常见故障类型、维修成本（包括更换的部件花费以及人员投入等等）进行详细、系统的分析，从而明确民机日常维修成本概况，为以后民机直接维修成本分析与控制工作奠定坚实的基础。另外，我们要注重数据字典的建设，数据字典是实现数据库安全、完整、可恢复与可修改的重要保障，工作人员可以把各类案例用重要字检索的方式进行排列，更加便于今后分析工作的开展。

维修数据系统平台的构建是加速实现民机维修成本分析现代化的根本保障，也是提升民机维修成本分析科学性与精确性的必然选择。我们要在遵循可靠性高、操作简便、界面简洁的根本目标，综合选用包括Visual Basic、Visual C++、Visual Fox Pro、Delphi等等开发工具设计维修数据系统，增加飞机维修成本控制相似度的评估功能，授予用户登录该系统进行案例查询、案例增删、处理方式下载等等功能，