數(shù)據(jù)挖掘在航空維修中的應用

杜 仲

（四川航空股份有限公司重慶分公司，重慶 401120）

0 引言

數(shù)據(jù)挖掘是一門新興技術，面對的是大量的、隨機的、不完全的數(shù)據(jù)，需要從大量、不完全以及隨機的數(shù)據(jù)中提取人們?nèi)庋蹮o法識別的、隱含的數(shù)據(jù)信息，并且這些信息又是具有指導性和決策性的信息，對航空維修具有重要意義。數(shù)據(jù)挖掘技術實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)庫的檢索、查詢、分析等功能，并且還能對航空維修需要的信息進行詳細分析，進一步指導實際問題的解決；能發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關系、事件之間的關系以及規(guī)律，從而對航空維修事件進行有效分析。

1 概念綜述

研究數(shù)據(jù)挖掘技術在航空維修中的應用之前，首先對此文涉及的理論進行簡要論述，掌握其基本的理論含義，有利于進一步分析研究。因此，首先進行理論概念綜述，更好的認識數(shù)據(jù)挖掘技術[1]。

1.1 數(shù)據(jù)挖掘

隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成千上萬個數(shù)據(jù)庫開始應用于各個行業(yè)、領域，數(shù)據(jù)涌現(xiàn)的趨勢不可改變，巨大挑戰(zhàn)是如何處理數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，將有用的數(shù)據(jù)盡快地提取和分析。為解決這一問題，數(shù)據(jù)挖掘技術應運而生。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘產(chǎn)生的背景

數(shù)據(jù)挖掘的屬性比較特殊，有許多學科交叉的屬性，它與統(tǒng)計學科、數(shù)據(jù)庫理論、知識工程以及數(shù)據(jù)可視化等技術密切相關。并且由于其數(shù)據(jù)能大范圍的使用而引發(fā)廣泛的關注，最主要的意義是能夠轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎眯畔ⅰ?shù)據(jù)挖掘重要的依靠是數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫已經(jīng)得到了廣泛應用，而數(shù)據(jù)庫之所以被廣泛的接受，其中最重要的原因是數(shù)據(jù)庫技術與新型技術的集成使用。隨著數(shù)據(jù)庫儲存量的增大和數(shù)據(jù)庫的廣泛使用，與其相關的處理技術也會得到一定的發(fā)展，新的需求促使新技術的產(chǎn)生。后續(xù)的發(fā)現(xiàn)和研討，將為數(shù)據(jù)挖掘技術提供更多的機遇。

1.3 數(shù)據(jù)挖掘的任務

數(shù)據(jù)挖掘的任務主要分為兩類。一類做預測任務，就是通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)及知識屬性，預測特定的屬性值。另一類是描述任務，此任務項目的工作通常是探查性的，并且通常需要進行后期的技術檢驗以及結(jié)果的解釋。在航空領域中，數(shù)據(jù)挖掘工作可以應用于復雜的航空維修工作，因為航空維修工作的細節(jié)比較瑣碎、工作內(nèi)容復雜并且沒有明顯的規(guī)律可以遵循，人們通常都是根據(jù)經(jīng)驗進行維修，除此之外很難發(fā)現(xiàn)相應的規(guī)律。此時，數(shù)據(jù)挖掘顯現(xiàn)出它的特點和優(yōu)勢。在航空維修中，數(shù)據(jù)挖掘的主要任務就是從海量的數(shù)據(jù)中尋找和捕捉人類肉眼無法獲取的信息和數(shù)據(jù)，提高航空維修的準確度。因此，數(shù)據(jù)挖掘技術是航空維修必需的技術，從任務領域中，也可以看出進一步進行數(shù)據(jù)挖掘在航空維修中的應用研究有著十分重要的作用。

2 航空維修數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)框架及設計

2.1 航空維修數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)框架

由于航空維修工作的需要，根據(jù)實際情況建造航空維修數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)框架。航空維修數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)總體框架由3 層結(jié)構(gòu)組成。第一層結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)存儲，第二層是數(shù)據(jù)挖掘，第三層是圖形用戶界面。其中，第一層的數(shù)據(jù)來源是以往航空維修數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)資料，但對原始數(shù)據(jù)進行了集成及轉(zhuǎn)換處理，然后進入數(shù)據(jù)挖掘庫。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要存儲航空維修數(shù)據(jù)中某一類的維修數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘是該結(jié)構(gòu)的核心內(nèi)容。最后傳輸?shù)接脩艚缑妫敵瞿Ｊ娇梢詾榭梢暬Ｊ健?/p>

2.2 航空維修數(shù)據(jù)挖掘過程

2.2.1 問題定義

由于研究的模型是基于航空維修數(shù)據(jù)建立的，屬于特定領域。因此，為了提出一個有意義并且能夠利用現(xiàn)有條件解決的問題，必須掌握一定的航空維修知識。然而，部分學者在研究數(shù)據(jù)挖掘時，并沒有意識到問題的描述，建立模型時只選擇未知的相關性制定變量[2]。這一步驟要求我們了解該領域知識，現(xiàn)實中這些問題都是通過該領域的專家和數(shù)據(jù)挖掘?qū)＜液献魍瓿桑虼艘粋€成功的數(shù)據(jù)挖掘應用中，專家之間的合作不單單存在于初始階段，也處于整個數(shù)據(jù)挖掘過程之中。也就是需要明確的定義業(yè)務問題，感受領域的相關信息，理解知識，搞清楚用戶的需求。認清問題是數(shù)據(jù)挖掘最重要的一步，雖然結(jié)果不可預測，但是分析的問題要有依據(jù)的，不能盲目應用，否則必然失敗。

2.2.2 數(shù)據(jù)準備

第一步需要數(shù)據(jù)，進一步探索和尋找與航空維修有關的資料和數(shù)據(jù)信息，同時還需要挑選出適合于數(shù)據(jù)挖掘應用的信息和數(shù)據(jù)。此階段要確定數(shù)據(jù)收集方式，一般有兩種收集方式，一種由專家控制的收集，另一種是觀察法收集。觀察法收集時，數(shù)據(jù)是未知的，取樣分布也是未知的，但可以掌握數(shù)據(jù)搜集對理論分布的影響。其次要進行數(shù)據(jù)預處理，這是整個過程之中十分重要的工作。內(nèi)容包括數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變化、數(shù)據(jù)規(guī)約。最后是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)具體問題建立模型，隨后確定相應的算法，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適用的形式，此階段的作用是為了適用模型算法，為后續(xù)工作提供便利。

2.2.3 數(shù)據(jù)挖掘

此階段的工作是明確合適的算法，剩余的工作都可以自動合成。

2.2.4 結(jié)果分析

數(shù)據(jù)挖掘中得到的系列信息及模型，是否能有效處理航空維修中的問題、挖掘到有價值、有意義的數(shù)據(jù)信息，都需要進行相關的歸納、研究、評估、分析工作。該階段要注意的問題是結(jié)果分析的方法通常根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘操作進行處理，可視化技術為主要的技術手段。

2.2.5 知識集成

知識集成就是把收集到的通過分析得到的知識，整理歸納到業(yè)務信息系統(tǒng)中。

3 航空維修數(shù)據(jù)挖掘模型的構(gòu)建和實現(xiàn)

3.1 定義數(shù)據(jù)源

通常所說的數(shù)據(jù)源發(fā)揮的作用是提供挖掘數(shù)據(jù)存儲地址，在整個過程中，數(shù)據(jù)源扮演著一個存儲器的角色，存儲大量分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源表示到數(shù)據(jù)地址的一個鏈接，并且系列定義物理地址的連接字符串等。字符串包含服務器的名稱、安全性、超時值等信息。

3.2 數(shù)據(jù)源視圖

需要生成的包括數(shù)據(jù)庫對象所使用的模型，包含N 個基礎數(shù)據(jù)源中選定的數(shù)據(jù)，可以通過N 個數(shù)據(jù)源的生成，包含單獨存在的關系、相應的計算等，客戶無法通過客戶端看到數(shù)據(jù)[3]。

3.3 建立數(shù)據(jù)挖握結(jié)構(gòu)

挖掘結(jié)構(gòu)定義生成挖掘模型的數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)挖掘結(jié)構(gòu)不包括算法以及算法類型。同一個數(shù)據(jù)挖掘結(jié)構(gòu)能創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)挖掘模型，并且建立的挖掘模型都由一個數(shù)據(jù)源發(fā)展而成。

3.4 創(chuàng)建數(shù)據(jù)挖掘模型

建設模型是整個過程的重心和重點，簡單的說，可以把數(shù)據(jù)挖掘模型看作是一個樹狀圖，用來存儲相關信息，數(shù)據(jù)挖掘模型的任務是存儲數(shù)據(jù)挖掘模型。創(chuàng)建模型時需要指定列的具體用法，輸入列是識別信息以及學習信息，輸出列則是分析和預測。

3.5 生成和訓練模型

模型處理在此階段也可以說為模型訓練，在此模型的數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)挖掘算法把處理集中的數(shù)據(jù)輸入沒有經(jīng)過處理的模型，把訓練數(shù)據(jù)輸入后，數(shù)據(jù)不存到挖掘模型中，只進行分析，從中找到一些規(guī)則和模式，再根據(jù)模式和利用這規(guī)則填充模型。

3.6 航空維修數(shù)據(jù)約簡及相似序列搜索

飛機啟動系統(tǒng)是飛機重要的組成部分，但是在日常工作中，經(jīng)常因為飛行系統(tǒng)故障造成機器無法正常運行。因此要通過海量的維修數(shù)據(jù)和信息的分析和處理，使用數(shù)據(jù)挖掘技術解決飛行系統(tǒng)故障。要對故障進行分析，并且預測下一階段的趨勢，提前準備。其他的維修工作也可以參照，做法是利用粗糙集約簡的方法來解剖和分離出故障的關鍵性原因，然后分析故障數(shù)據(jù)，研究故障類型，進行時間序列相似性的處理搜索，并且對未來情況進行判斷，做出合理的預測。在處理過程中，要對故障模式以及失效率高數(shù)進行分析，該方法可以用到不同系統(tǒng)的飛機數(shù)據(jù)處理，建立起故障預測模型，對于航空維修決策的制定有著重要意義，可以減少維修成本，保障人員安全[4]。

4 結(jié)語

目前，航空飛行安全面臨著許多新的特點、新的問題，提升飛行安全最重要的工作就是進行航空維修，航空維修離不開信息的分析及利用。因此，應該建立起一個一體化的系統(tǒng)研究模型，讓決策者以及工作人員能透過大數(shù)據(jù)準確把握復雜的業(yè)務信息，能對信息進行客觀分析，對航空維修保障工作有指導意義，從而提升航空安全管理水平和企業(yè)經(jīng)濟效益。