《Aerospace Science and Technology》：AI-Driven Reliability-Centered Maintenance in Aviation Systems
编辑推荐：
伊德里斯·达加尔（Idriss Dagal）
贝克肯特大学（Beykent University），电气工程系，地址：Ayaza?a Mahallesi, Had?m Koruyolu Cd. No:19, Sar?yer, 伊斯坦布尔
摘要
现代航空系统复杂性的不断增加要求
伊德里斯·达加尔（Idriss Dagal）
贝克肯特大学（Beykent University），电气工程系，地址：Ayaza?a Mahallesi, Had?m Koruyolu Cd. No:19, Sar?yer, 伊斯坦布尔
摘要
现代航空系统复杂性的不断增加要求我们从传统的维护方法转向由人工智能（AI）驱动的、以可靠性为中心的智能框架。本研究将AI整合到四种维护策略中——预定维护（Predetermined）、基于状态的维护（Condition-Based）、预测性维护（Predictive）和反应性维护（Reactive），以提高系统可靠性、减少非计划停机时间并增强运营安全性。开发了一个结合机器学习和可靠性建模的混合框架，该框架使用监督学习和无监督算法进行故障检测、预测和决策优化。模型通过飞行日志、基于传感器的健康监测以及在不同运行条件下的维护记录进行了训练和验证。结果表明，基于AI的预测性维护将误报率降低了22%，故障检测准确性提高了95.4%，并延长了组件生命周期18%。此外，该框架支持维护策略之间的动态调整，确保对不断变化的系统条件做出最佳响应。这些发现凸显了AI在提升维护可靠性和航空安全方面的变革潜力，为下一代维护管理提供了一个可扩展的、数据驱动的框架，同时支持严格的法规遵从性。
章节摘录
执行摘要
现代航空系统复杂性的增加迫切需要智能、适应性强的维护框架，以超越静态的、基于时间表的维护模式。本研究提出了一个以可靠性为中心的人工智能维护框架（Reliability-Centered AI Maintenance Framework，简称RCAIMF），该框架将人工智能（AI）无缝整合到预定维护、基于状态的维护、预测性维护和反应性维护策略中。该框架结合了监督学习和无监督机器学习以及可靠性建模，以实现……
研究空白与动机
尽管在航空维护领域的人工智能（AI）应用方面取得了显著进展，但在学术界和工业界仍存在一些关键的研究空白。当前的AI实现往往较为零散，主要集中在发动机、航空电子系统或结构部件等孤立子系统上，未能实现预定维护、基于状态的监测（Condition-Based Monitoring，简称CBM）、预测性维护和反应性维护之间的整体集成。现有的以可靠性为中心的维护方法……
贡献
- •
统一框架设计：开发了一个集成的、以AI为驱动的以可靠性为中心的框架，协调了预定维护、基于状态的维护、预测性维护和反应性维护策略。
- •
动态模式适应：引入了一个自适应逻辑层，可以根据系统健康状况、运营数据和环境背景实时切换维护策略。
- •
混合学习集成：实现了结合监督学习（深度神经网络）的混合架构……
创新性
本研究的新颖之处在于它将AI系统地整合到了所有四种维护策略中，而不仅仅是孤立的子系统级别或单一策略的应用。与以往仅关注预测分析或异常检测的研究不同，本研究引入了一种以可靠性为中心的协调机制，该机制持续评估组件健康状况，确定最佳维护策略，并动态更新决策参数。该框架……
方法论：在维护策略中整合人工智能
本节描述了所提出的以可靠性为中心的人工智能维护框架（RCAIMF），详细介绍了AI在航空系统中预定维护、基于状态的维护、预测性维护和反应性维护策略中的整合方式，包括正式建模、方程式和算法流程。
结论与未来工作
本研究提出并验证了一个统一的、以AI为驱动的以可靠性为中心的框架，该框架在统一的、自适应的架构内协调了所有主要的航空维护策略，从反应性维护到预测性维护。通过结合混合机器学习模型、概率推理和以可靠性为中心的维护（Reliability-Centered Maintenance，简称RCM）原则，该框架显著提升了维护智能、运营效率和系统安全性。模型实现了95.4%的故障检测准确率……
作者贡献
伊德里斯·达加尔（Idriss Dagal）：方法论设计、概念化、论文撰写；资源获取、调查、软件开发、论文编辑和最终审稿、数据收集、正式分析。
数据和材料的可用性
本研究使用的数据集包括专有的机队级传感器和维护记录。由于保密协议，原始数据不能公开发布，但补充材料中提供了详细的数据集描述、预处理步骤和仿真假设。经相应作者同意，可以提供匿名化数据子集的访问权限。
研究伦理声明
作为研究人员，我承诺按照优先考虑参与者同意、数据保密性和数据完整性的伦理准则进行研究。
CRediT作者贡献声明
伊德里斯·达加尔（Idriss Dagal）：论文撰写与审稿、初稿撰写、可视化展示、验证、项目监督、软件开发、资源协调、方法论设计、调查、资金筹集、正式分析、数据管理、概念化。
