系统工程与电子技术 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (4): 878-886.doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.04.19
收稿日期:
2019-07-01
出版日期:
2020-03-28
发布日期:
2020-03-28
作者简介:
宋星(1991-),男,硕士研究生,主要研究方向为装备管理理论与应用。E-mail:基金资助:
Xing SONG(), Hongli JIA(), Qian WANG(), Rudong ZHAO()
Received:
2019-07-01
Online:
2020-03-28
Published:
2020-03-28
Supported by:
摘要:
针对现有的预测方法参数较多、精确度不高的问题,采用了时间序列挖掘的方法对合成旅未来一定时期内的装备维修保障能力进行预测。首先建立了指标体系,利用“装备云”平台相关数据对指标及装备维修保障能力随时间变化的序列进行计算;然后对多元时间序列进行线段化拟合、聚类、符号化表达、Apriori关联挖掘,通过差分整合移动平均自回归-支持向量回归组合模型及反向传播神经网络对合成旅装备维修保障能力进行预测,最后通过事例验证了本文所提出的方法。
中图分类号:
宋星, 贾红丽, 王谦, 赵汝东. 基于时间序列挖掘的合成旅装备维修保障能力预测[J]. 系统工程与电子技术, 2020, 42(4): 878-886.
Xing SONG, Hongli JIA, Qian WANG, Rudong ZHAO. Prediction of equipment maintenance support capability of synthetic brigade based on time series mining[J]. Systems Engineering and Electronics, 2020, 42(4): 878-886.
表1
装备维修保障能力评价指标体系"
一级指标 | 二级指标 | 三级指标 |
装备品质α1 | 可用性α11 | 固有可用度α111 使用可用度α112 |
维修性α12 | 维修诊断性α121 维修可达性α122 | |
配套性α13 | 诊断设备数量α131 维修设备数量α132 | |
人力资源α2 | 编制结构α21 | 维修人员在位率α211 指挥人员比例α212 |
训练水平α22 | 训练时间α221 训练成绩α222 | |
维修水平α23 | 修复率α231 平均修复时间α232 维修响应时间α233 | |
维修管理α3 | 经费使用α31 | 经费到位率α311 经费利用率α312 |
信息资源α32 | 信息采集率α321 技术资料数量α322 信息安全性α323 | |
保障指挥α33 | 通信能力α331 指挥能力α332 机动能力α333 | |
战场环境α4 | 自然环境α41 | 地理条件α411 气候条件α412 |
人文环境α42 | 社会化保障力量α421 民社情情况α422 | |
战场建设α43 | 野外维修设施建设α431 远程技术支援能力α432 野外仓库开设情况α433 | |
器材保障α5 | 器材平时供应α51 | 器材配套率α511 器材响应时间α512 |
器材战时保障α52 | 器材储备情况α521 器材保障方案α522 |
表11
ARIMA-SVR组合模型预测结果"
时间/周 | 真实值 | 预测值 | 绝对误差 | 相对误差/% |
43 | 0.980 | 0.972 1 | 0.007 9 | 0.806 1 |
44 | 0.985 | 0.979 3 | 0.005 7 | 0.578 7 |
45 | 0.988 | 0.984 4 | 0.003 6 | 0.364 4 |
46 | 0.989 | 0.988 1 | 0.000 9 | 0.091 0 |
47 | 0.993 | 0.991 2 | 0.001 8 | 0.181 3 |
48 | 0.996 | 0.994 5 | 0.001 5 | 0.150 6 |
49 | 0.997 | 0.995 9 | 0.001 1 | 0.110 3 |
50 | 0.997 | 0.997 3 | -0.000 3 | -0.030 1 |
51 | 0.997 | 0.997 4 | -0.000 4 | -0.040 1 |
52 | 0.980 | 0.997 5 | -0.017 5 | -1.785 7 |
表12
强关联指标预测结果"
时间/周 | 使用 可用度 | 维修人员 在位率 | 训练 时间 | … | 机动 能力 | 地理 条件 |
53 | 0.997 0 | 0.896 5 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
54 | 0.997 1 | 0.890 2 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
55 | 0.997 1 | 0.885 3 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
56 | 0.997 2 | 0.877 8 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
57 | 0.997 2 | 0.874 9 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
58 | 0.997 2 | 0.867 4 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
59 | 0.997 2 | 0.863 3 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
60 | 0.997 2 | 0.855 5 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
61 | 0.997 3 | 0.852 3 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
62 | 0.997 3 | 0.845 6 | 1.000 0 | … | 1.000 0 | 1.000 0 |
1 |
FU T C . A review on time series data mining[J]. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2011, 24 (1): 164- 181.
doi: 10.1016/j.engappai.2010.09.007 |
2 | ESLING P , AGON C . Time-series data mining[J]. ACM Computing Surveys, 2012, 45 (1): 12- 15. |
3 | 刘强, 秦泗钊. 过程工业大数据建模研究展望[J]. 自动化学报, 2016, 42 (2): 161- 171. |
LIU Q , QIN S Z . Perspectives on big data modeling of process industries[J]. Acta Automatica Sinica, 2016, 42 (2): 161- 171. | |
4 |
HIPPERT H S , PEDREIRA C E , SOUZA R C . Neural networks for short-term load forecasting: a review and evaluation[J]. Power Systems, 2001, 16 (1): 44- 55.
doi: 10.1109/59.910780 |
5 | NIU D X, KOU B E, ZHANG Y Y. Mid-long term load forecasting using hidden markov model[C]//Proc.of the 3rd International Symposium on Intelligent Information Technology Application: 481-483. |
6 | MORI H, URANO S. Short-term load forecasting with chaos time series analysis[C]//Proc.of the 3rd Intelligent Systems Applications to Power Systems, 1996: 133-137. |
7 |
YAO S , SONG Y , ZHANG L , et al. Wavelet transform and neural networks for short-term electrical load forecasting[J]. Energy Conversion and Management, 2000, 41 (18): 1975- 1988.
doi: 10.1016/S0196-8904(00)00035-2 |
8 | MULLER K R, SMOLA A J, RATSCH G, et al. Predicting time series with support vector machines[C]//Proc.of the Lecture Notes in Computer Science, 1997, 20(2): 999-1004. |
9 |
PAPADAKIS S , THEOCHARIS J , KIARTZIS S , et al. A novel approach to short-term load forecasting using fuzzy neural networks[J]. Power Systems, 1998, 13 (2): 480- 492.
doi: 10.1109/59.667372 |
10 |
PARK D C , EL-SHARK M , MARKS R , et al. Electric load forecasting using an artificial neural network[J]. Power Systems, 1991, 6 (2): 442- 449.
doi: 10.1109/59.76685 |
11 | CHEN B J , CHANG M W , LIN C J . Load forecasting using support vector machines: a study on reunite competition 2001[J]. Power System, 2004, 19 (4): 1821- 1830. |
12 | 范剑锋.时间序列数据特征选择和预测方法研究[D].南京:南京大学, 2016. |
FAN J F. Study of time series feature selection and prediction[D]. Nanjing: Nanjing University, 2016. | |
13 | 熊腾飞.基于滑动窗口的多元时间序列数据动态关联规则挖掘[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2015. |
XIONG T F. Mining dynamic association rules from multiple time-series data based on sliding window[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2015. | |
14 | 徐昭邦.多元时间序列关联挖掘算法研究与应用[D].成都:电子科技大学, 2016. |
XU Z B. Research and application of multivariate time series association mining algorithm[D]. Chengdu: University of Electronic Science and Technology, 2016. | |
15 | 王振武, 徐慧. 数据挖掘算法原理与实现[M]. 北京: 清华大学出版社, 2015. |
WANG Z W , XU H . Data mining algorithm principle and implementation[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2015. | |
16 | 李正欣, 郭建胜, 毛红保, 等. 多元时间序列相似性度量方法[J]. 控制与决策, 2017, 32 (2): 368- 372. |
LI Z X , GUO J S , MAO H B , et al. Similarity measure for multivariate time series[J]. Control and Decision, 2017, 32 (2): 368- 372. | |
17 | MARCO C , ARITZ P , JOSE A L . An efficient approximation to the K-means clustering for massive data[J]. Knowledge-Based Systems, 2016, 117 (6): 56- 69. |
18 | TIBSHIRANI R , WALTHER G , HASTIE T . Estimating the number of clusters in a data set via the gap statistic[J]. Journal of the Royal Statistical Society, 2000, 63 (2): 411- 423. |
19 | 王枭, 刘雅奇, 齐锋. 基于Apriori算法的作战仿真探索实验控制[J]. 系统工程与电子技术, 2017, 39 (4): 917- 923. |
WANG X , LIU Y Q , QI F . Control method of Apriori based exploratory warfare simulation experiment[J]. Systems Engineering and Electronics, 2017, 39 (4): 917- 923. | |
20 | 郑邦祺.基于时间序列的频繁模式挖掘研究与应用[D].成都:电子科技大学, 2016. |
ZHENG B Q. A research and application of mining frequent patterns based on time series[D]. Chengdu: University of Electronic Science and Technology, 2016. | |
21 | EIAD Y , BHATTACHARYYA D K , GHOSH A . Incremental association rule mining: a survey[J]. Wiley Interdisciplinary Reviews: Data Mining and Knowledge Discovery, 2013, 3 (3): 157- 169. |
22 | RAMAKRISHNAN S , RAKESH A . Mining generalized association rules[J]. Future Generation Computer Systems, 1997, 13 (2): 161- 180. |
23 | HAN J, KAMBER M.数据挖掘概念与技术[M].范明,孟小峰,译.北京:机械工业出版社, 2012: 245-254. |
HAN J, KAMBER M. Data mining: concepts and techniques[M]. FAN M, MENG X F, trans. Beijing: Machinery Industry Press, 2012: 245-254. | |
24 | AYODELE A A, ADEREMI A, CHARLES A. Stock price prediction using the ARIMA model[C]//Proc.of the 16th International Conference on Computer Modelling and Simulation, 2014: 106-111. |
25 | FAN G F , PENG L L , HONG W C , et al. Electric load forecasting by the SVR model with differential empirical mode decomposition and auto regression[J]. Neurocomputing, 2016, 173 (3): 958- 965. |
26 |
REN T , LIU S , YAN G C , et al. Temperature prediction of the molten salt collector tube using BP neural network[J]. IET Renewable Power Generation, 2016, 10 (2): 212- 214.
doi: 10.1049/iet-rpg.2015.0065 |
[1] | 孙田野, 孙伟, 吴建军. 改进Quatre算法的无人机编队快速集结方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(9): 2840-2848. |
[2] | 陈万通, 田书雨, 张巨联, 刘庆, 任诗雨. 面向亚轨道解体事故的碎片扩散分布建模研究[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(9): 2922-2928. |
[3] | 聂倩, 杨丽花, 呼博, 任露露. 基扩展模型下基于LSTM神经网络的时变信道预测方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(9): 2971-2977. |
[4] | 姜江, 金前程, 徐雪明, 侯帅, 李际超. 智能化时代国防科技体系工程初探[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(6): 1880-1888. |
[5] | 王春政, 胡明华, 杨磊, 赵征. 空中交通延误预测研究综述[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(3): 863-874. |
[6] | 蔺瑞管, 王华伟, 车畅畅, 倪晓梅, 熊明兰. 基于LSTM分类器的航空发动机预测性维护模型[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(3): 1052-1059. |
[7] | 孙世岩, 张钢, 梁伟阁, 佘博, 田福庆. 基于时间序列数据扩增和BLSTM的滚动轴承剩余寿命预测方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(3): 1060-1068. |
[8] | 曾航, 张红梅, 任博, 崔利杰, 武江南. 基于改进LSTM模型的航空安全预测方法研究[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(2): 569-576. |
[9] | 张捷, 杨丽花, 聂倩. 新型的基于堆栈式ELM的时变信道预测方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(2): 662-667. |
[10] | 唐一强, 杨霄鹏, 朱圣铭. 基于注意力机制的混合CNN-BiLSTM低轨卫星信道预测算法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(12): 3863-3870. |
[11] | 韩维, 崔凯凯, 刘洁, 王昕炜, 张勇. 基于自校正MPC的舰载机着舰控制技术[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(1): 250-261. |
[12] | 张庆龙, 王玉明, 程二威, 陈亚洲, 马立云. 导航接收机带外电磁干扰的效应规律及预测方法研究[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(9): 2588-2593. |
[13] | 陈云翔, 饶益, 蔡忠义, 王泽洲. 基于改进相似性的装备部件剩余寿命预测及经济性储备策略[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(9): 2688-2696. |
[14] | 董庆, 李本威, 闫思齐, 钱仁军. 基于BSO-ELM的涡轴发动机加速过程性能参数预测[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(8): 2181-2188. |
[15] | 刘海涛, 邵松世, 张志华. 基于任务的k/n(G)系统舰船备件需求预测[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(8): 2189-2196. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||