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AWS 解决方案库

有关 AWS 上的飞机预测性维护的指引

概览

本指引将展示如何将机器学习(ML)模型应用于物联网(IoT)传感器数据,以便在组件或系统发生故障之前预测这些故障,并推荐适当的维护步骤。航空航天制造、飞机运营以及其他制造和工业领域都使用物联网设备识别传感器输出数据中的模式,以预测防止系统故障和停机时间所需的预防性维护操作。本指引可以帮助您使用这些数据缩短生产线、飞机和其他系统的计划外停机时间。

工作原理

该架构图显示了如何使用来自物联网设备的 mLand 数据预测性地减少计划外维护延迟和航班取消。

Well-Architected 支柱

上面的架构图是按照 Well-Architected 最佳实践创建的解决方案示例。要做到完全的良好架构,您应该遵循尽可能多的 Well-Architected 最佳实践。

A@@ mazon CloudWatch 对正在运行的系统进行遥测,以提醒 AWS Glue 提取、转换和加载 (ETL) 任务失败(表示飞机数据中的格式错误)或 API Gateway 返回的错误代码(表示维护应用程序或网站的配置问题)等情况。Aurora 配置为自动生成飞机和预测数据的备份,并且可以快速恢复这些备份。

自动遥测和警报有助于识别系统何时未取得预期的业务成果,还有助于在客户检测到或报告潜在问题之前快速发现这些问题。除了 AWS 云端的服务以外,还可以在外部客户系统(例如 ACARS 系统或 QAR 处理)中检测和报告错误。使用自动数据库备份和还原,可以在出现故障或中断时更快地恢复到正常状态。

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A@@ mazon S3 AWS Glu e 和 Kinesis Data Stream s 强制使用双向 TLS 对摄取到云端的所有客户数据(例如飞机、飞行运营和维护数据)进行加密。存储所有客户数据的 A@@ mazon S3 Aurora 对存储中的所有数据强制加密。始终对客户数据进行加密,无论是传输中数据还是静态数据。这样可以确保只有经过授权的用户能够看到有关航班运营和飞机维修的敏感数据。

AWS Glu e 配置为在摄取时从数据集中删除受隐私监管的数据。API Gateway 要求管理用户凭证和角色的 AWS IAM 身份中心提供身份验证令牌,从而强制实施用户访问控制。用户身份验证功能有助于确保安全地管理和轮换用户凭证,并按照最低权限原则,根据任务角色(例如机械师、主管、数据科学家或管理员)将用户分配给具有特定访问权限的群组。基于组和角色的访问权限管理有助于确保在所有组织中安全、一致地大规模管理用户访问权限。

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Amazon S3 Aurora 通过多可用区数据复制以及数据备份的自动化和恢复提供高度的数据耐久性。数据持久性可确保执行维护预测时所需的全部数据都可用,并能够在出现故障时还原这些数据。

Lambda AWS Glue、 SageMaker API Gateway 是完全托管的服务,可自动扩展资源。当可用区或数据库副本丢失时,并不会导致预防性维护系统关闭;这些服务会自动将来自出现故障的资源的请求转移到运行状况良好的资源。托管式服务提供自动失效转移,无需用户干预,也不需要支付额外费用。

Kinesis Data Stream s 可自动扩展数据摄取并限制吞吐量以匹配下游处理速率。通过自动扩展计算资源和自动限制数据流,可以帮助确保系统能够可靠地针对与航班容量增加或大型维护记录批次上传等事件相关的流量激增情况进行调整。

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SageMakerAuroraCloudWatch 报告利用率指标,这样,您就可以监控计算资源的历史利用率。可以将 CloudWatch 警报配置为调用 AuroraSageMaker 中的横向缩减或横向扩展操作,以满足不断变化的需求。例如,如果警报表明数据库实例的利用率低,数据库可能会自动消除数据库副本,或者操作员可以选择更小的数据库实例类型。

使用 CloudWatch 工具,可以实时查看系统利用率的变化,从而更深入地了解何时为预测性维护应用程序适当调整计算资源的规模。根据这些信息,您可以调整计算资源,例如为 SageMaker 预测推理终端节点分配更大或更小的实例类型,或为 Amazon Redshift 数据仓库分配用于维护分析。

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Amazon S3 提供自动的数据生命周期管理,将不经常访问的数据转移到成本较低的 Amazon S3 Glacier 存储层。这样可以在保留旧有飞行和组件记录方面节省大量的成本,这些记录可能已经过时,但仍与不常见的报告或模型训练相关。通过对旧数据进行自动分层或停用,可以降低存储成本,同时保留长时间的维修历史记录,以便能够做出准确的维护预测。

此外,Lambda AWS G lue 提供无服务器计算和数据转换,可自动向上或向下扩展资源以匹配实时需求信号;您只需为用于维护预测的实际计算时间付费。完全托管式无服务器计算资源根据实时需求自动扩展资源,以帮助避免成本浪费。这很重要,因为系统利用率本质上是周期性的:来自航班运营、ACARS 和 QAR 系统的数据将在白天或旅游旺季达到峰值,并在夜间或淡季减少。

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Aurora 和 A thena 都支持压缩底层数据源。压缩系统数据(例如维护日志或飞行记录)可以显著降低预测性维护系统的数据存储要求,因此减少了系统对环境造成的影响。

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