1、ELECTRONICSQUALITYELECTRONICS QUALITY军用飞机维修知识平台设计张海越，韩戈白，廖佳鑫，许维新（南京电子工程研究所，江苏 南京210007）摘 要：针对如何有效地提升军用飞机故障维修效率的问题，首先，基于面向服务的设计思想，从基础设施服务层、数据服务层、平台服务层和软件服务层分析了军用飞机维修知识平台的系统技术架构；然后，从故障知识生成、故障匹配、专家远程支援、飞机维修培训、故障统计分析、用户管理与服务等方面设计了各软件功能模块；最后，深入地阐述了知识图谱、案例匹配和富媒体会议等关键技术在知识平台中的应用，对军用飞机故障维修和维修人员修理能力的提升将起到了一定
2、的推动作用。关键词：飞机维修；知识图谱；案例匹配中国分类号：TP 311.521文献标识码：A文章编号：1003-0107（2023）06-0006-04doi:10.3969/j.issn.1003-0107.2023.06.002Design of Knowledge Platform for Military Aircraft MaintenanceZHANG Haiyue，HAN Gebai，LIAO Jiaxin，XU Weixin（Nanjing Electronic Engineering Institute，Nanjing 210007，China）Abstract：Aimin
3、g at the problem of how to effectively improve the efficiency of military aircraft fault maintenance，first-ly，based on the service-oriented design idea，the system technical architecture of the military aircraft maintenanceknowledge platform is analyzed from the infrastructure service layer，data serv
4、ice layer，platform service layer andsoftware service layer.Then，the software function modules are designed from the aspects of fault knowledge genera-tion，fault matching，expert remote support，aircraft maintenance training，fault statistical analysis，user manage-ment and service.Finally，the applicatio
5、n of key technologies such as knowledge mapping，case matching and richmedia conference in the knowledge platform is deeply elaborated，which will play a role in promoting military aircraftfault maintenance and the improvement of maintenance capability of maintenance personnel.Keywords：aircraft mainte
6、nance；knowledge graph；case matching收稿日期：2022-11-09修回日期：2023-05-13作者简介：张海越（1989），男，江苏南京人，南京电子工程研究所工程师，主要从事空军装备信息化研究工作。0引言信息化时代，新型航空装备广泛地应用机械、电子和电气等领域的前沿技术，并且系统之间相互交联，构造更加复杂，带来的维修保障难度也越来越大。要想高效率地维修如此复杂、精密的航空装备，航空装备维修人员不仅需要熟练地掌握航空装备的构型构造，还要具有丰富的机械、电气和电子等专业领域知识，这给维修人员带来了极大的挑战。随着大数据分析挖掘技术的迅速发展，基于故障知识构建维修
7、知识平台1-2，在汽车3、数控机床4和动车组5等领域有了广泛的应用，并有效地提高了设备维修效率和潜在故障预测成功率。军用飞机在日常维护和定检维修中，积累了海量的飞机故障数据，将这些海量的数据进行挖掘分析，构建军用飞机维修知识平台，能够提高军用飞机的故障维修效率，并辅助飞机维修人员62023.06ELECTRONICS QUALITY有效地捕捉飞机潜在故障征候。1系统设计知识平台基于面向架构服务（SOA：Service-oriented Architecture）的设计思想，采用浏览器/服务器（B/S：Brower/Server）架构模式进行软件设计。通过构建预案库、案例库和知识库等数据产品库，
8、结合组织机构库、人员信息库和应急资料库等基础数据库，为上层的平台应用提供数据支撑。知识平台的应用主要有知识配置管理、基础数据管理、案例匹配、方案智能生成、案例修正、知识查询和智能问答等。用户通过浏览器或者移动终端接入知识平台使用应用层提供的服务，面向各航空兵部队机务人员、修理厂/飞机制造厂维修专家、装备管理部门和系统运维等5类用户，提供故障知识生成、故障匹配、专家远程支援、飞机维修培训、故障统计分析和用户管理能力。系统的技术架构如图1所示，包括基础设施服务层、数据服务层、平台服务层和软件服务层。a）基础设施服务层通过构建云计算和云存储平台，形成统一的资源池，为系统的数据、平台和应用提供统一的虚
9、拟池化服务。b）数据服务层主要包括数据服务平台和故障数据资产两部分内容。数据服务平台对飞机型号构型、飞机技术状态、历史故障信息和典型故障数据进行整编治理，建立飞机维修数据资产，构建飞机故障知识图谱。c）平台服务层面向系统管理员提供用户管理、权限管理和身份认证等功能，并为软件应用提供信息聚合、信息关联、信息检索、挖掘分析、案例推理和视频会议等服务。d）软件服务层面向各航空兵部队机务人员、修理厂专家和飞机制造厂专家，提供故障知识生成、故障匹配和专家远程支援功能，面向各航空兵部队机务人员提供飞机维修培训功能，面向装备管理部门用户，提供故障统计分析功能。2功能设计2.1 故障知识生成收集、整理各型各类
10、装备出现的异常状态/故障的图片、文档、音频和视频等多形式的特征信息，以及其相应的处置措施，对这些异常/故障信息及其处置措施进行归纳分类，构建装备异常/故障资料库，支撑装备的维修保障作业。2.2 故障匹配利用知识表示方法完成飞机故障的故障类型、故障部位、故障表现和故障影响的案例表示。首先，利用相似度匹配算法寻找与当前飞机故障相似的历史案例；然后，结合案例推理手段重用或修正案例中的处置措施来解决目标问题；最后，根据处置效果对故障库中的案例进行修正。2.3 专家远程支援针对维修作业人员不能现场定位的飞机故障，发起多媒体会议室，根据故障机型邀请维修专家加入会议室，通过文字、语音、图像和视频等富媒体收单
11、，向维修专家共享故障现象和特征，维修专家可实时对图像进行标绘，指导维修作业人员进行故障定位和排查，完成在线协同作业。2.4 飞机维修培训支持维修作业人员按照装备类别、型号对装备的常见异常/故障进行学习，通过调阅观看装备异常/故障现象的文本、图片、音频和2/3D视频等资料，快速地掌握装备的常见异常/故障现象的排查、定位和维保作业知识。2.5 故障统计分析利用数据可视化手段，对各类各型飞机的异常、故障信息进行统计分析，定位各型飞机易发图1系统技术架构图Product Design and Development产品设计与开发7ELECTRONICSQUALITYELECTRONICS QUALIT
12、Y生故障的机件和机件的故障周期，支撑合理化调整飞机的日常定检、维修和大修等作业计划，从而减少飞机故障率。2.6 用户管理与服务由于军用飞机维修知识平台中军用飞机数据的敏感性，需要严格控制数据的访问权限，按照用户的角色和作业机型进行定制化编配。用户角色可以划分为4类，即：维修作业人员、维修专家、飞机维修管理部门和超级管理员。超级管理员负责按机型分配该机型的数据访问权限给维修作业人员、维修专家和飞机维修管理部门。维修作业人员只能访问系统分配机型的飞机构型、技术资料、飞参数据和故障信息，以及参与维修培训。维修专家能够按机型访问飞机构型、技术资料、飞参数据和故障信息，并能够对飞机维修知识进行维护。飞机
13、维修管理部门用户能够查看所有机型的故障信息分析故障分布，以及制定和管理各型飞机的维修培训情况。3关键技术3.1 飞机故障知识图谱构建技术从数据仓库中提取飞机技术状态、飞机构型、历史故障信息、典型故障信息和飞机技术资料等数据，通过装备唯一编码与飞机技术状态信息关联，通过装备唯一编码将历史故障信息与部队组织机构关联，通过装备型号将装备逐号数据与装备分类关联，建立以装备为核心的知识图谱，可以通过图谱支撑面向装备的快速检索、状态追溯、履历关联和规模结构分析计算6-7。利用知识图谱，对飞机的构型、技术资料、飞参数据和故障数据进行整理、归纳和内化，实现飞机故障分类、故障部位、故障特征、检查手段和处置措施之
14、间的关联，生成飞机故障知识产品。3.2 飞机故障案例匹配技术利用知识表示方法完成飞机故障案例表示后，需要采用一定的推理策略寻找与当前飞机故障特征相似的历史案例，本文采用正向推理反向推理组合在一起的混合推理策略8-9，首先对飞机故障特征进行反向推理，获得故障模式及故障原因，用户可按需选择进行正向推理，以反向推理的故障原因作为输入，对故障原因对应的故障模式进行验证，并对非故障模式中的故障原因进行归类处理，最终给出飞机故障诊断信息。飞机故障维修完成后，最后根据处置效果对故障库中的案例进行修正，实现飞机故障案例的持续扩展和迭代10。3.3 在线富媒体会议构建技术通过通信群组管理，针对电话会议、远程会商
15、和在线直播等不同通信需求，完成群组内多个成员间不同形式的信息共享与在线交互11。通过终端，以手工绘制、区域选择等多种方式指定范围，将该区域内所有用户添加至指定群组，实现一键消息群发、群组呼叫或组织召开视频会议的功能，提升群组通信的执行效率。针对多个用户参加的视频会议、远程诊断等应用场景，基于“云+端”的服务架构，依托高速传输网络，向用户提供通过终端进行标绘的功能，标绘成果实时传递至云端进行统一汇总后，再向群组内用户进行分发共享，完成在线协同作业。4结束语基于飞机维修保障的实际需求，对飞机维修知识进行归纳和生成，提出了军用飞机维修知识平台的建设构想。通过将飞机累积故障知识进行信息化采集和加工，补
16、充专家远程支援手段，支撑飞机维修的在队和工厂协同作业，辅助快速定位故障部位和原因，而故障维修作业积累的知识，经整理归纳后补充加入故障知识库，通过知识的迭代丰富，持续提高飞机维修保障服务工作的效率。参考文献：1刘知远，孙茂松，林延凯，等.知识表示学习研究进展J.计算机研究与发展，2016，53（2）：247-261.2朱大奇，于盛林.基于知识的故障诊断方法综述J.安徽工业大学学报：自然科学版，2002，19（3）：197-204.3许庆堂.基于 社区 问 答 文本 的 汽车知 识问 答 系 统研究D.合肥：合肥工业大学，2019.4何甫.数控机床故障信息分析管理平台研究D.重庆：重庆大学，2018.5许清，黎川余.基于故障树的高速动车组网络故障分析系统J.控制与信息技术，2022，478（2）：106-112.6李涛，王次臣，李华康.知识图谱的发展与构建J.南京理工大学学报，2017，41（1）：22-347李代祎，盛杰，刘运星，等.基于知识图谱的军事武器问答系统J.指挥信息系统与技术，2020，11（5）：82023.06ELECTRONICS QUALITY58-65.8刘颖，朱元昌
