نوآوری‌های صنعتی

نوآوری‌های صنعتی

نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه خودرو با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و الگوریتم‌های ترکیبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
استادیار مهندسی صنایع-دانشکده مهندسی و پرواز-دانشگاه امام علی (ع)
چکیده
در سال‌های اخیر، بهره‌گیری از روش‌های یادگیری ماشین در حوزه‌ی نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه خودرو به یکی از راهکارهای کارآمد برای کاهش خرابی‌های ناگهانی، افزایش ایمنی و بهینه‌سازی هزینه‌های تعمیر تبدیل شده است. هدف این پژوهش، توسعه و ارزیابی مدل‌های مختلف یادگیری ماشین برای پیش‌بینی نیاز به تعمیر خودرو بر اساس داده‌های عملکردی سیستم‌های خودرو است. داده‌های گردآوری‌ شده پس از پیش‌پردازش و تقسیم به مجموعه‌های آموزش 80 درصد و آزمون 20 درصد، توسط دوازده الگوریتم شامل SVM، LR، NB، KNN، RF، DT، AdaBoost، Bagging، Stacking، XGBoost، CatBoost و LightGBM مدل‌سازی شدند. عملکرد مدل‌ها با معیارهای دقت، صحت، بازخوانی، F1-score و ROC-AUC ارزیابی شد. نتایج نشان داد مدل‌های مبتنی بر درخت و روش‌های ترکیبی، عملکرد برتری دارند و در میان آن‌ها، LightGBM با مقدار AUC برابر با 9475/0 و F1-score برابر با 9613/0 بهترین عملکرد را ارائه داده است. یافته‌ها بیانگر آن است که الگوریتم‌های یادگیری ماشین، به‌ویژه مدل‌های ترکیبی، می‌توانند در پیش‌بینی خرابی و طراحی سامانه‌های نگهداری هوشمند خودرو نقشی کلیدی ایفا کنند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Predictive Maintenance of Vehicles Using Machine Learning and Ensemble Algorithms

نویسنده English

omid veisi
Assistant Professor of Industrial Engineering - Faculty of Engineering and Aviation - Imam Ali University (AS)
چکیده English

In recent years, the application of machine learning techniques in the field of predictive vehicle maintenance has emerged as a highly effective approach for reducing unexpected breakdowns, enhancing operational safety, and optimizing maintenance and repair costs. Predictive maintenance aims to anticipate potential failures before they occur, thereby minimizing vehicle downtime, reducing maintenance expenses, and improving overall system reliability. The primary objective of this study is to develop, implement, and evaluate a range of machine learning models for predicting vehicle maintenance needs using operational and performance data collected from various vehicle subsystems, including engine, transmission, braking, and electrical systems.



The dataset used in this research underwent thorough preprocessing, including data cleaning, normalization, and handling of missing values, followed by a division into 80% training and 20% testing sets. Twelve machine learning algorithms were implemented and compared, comprising traditional methods such as Support Vector Machine (SVM), Logistic Regression (LR), Naïve Bayes (NB), k-Nearest Neighbors (KNN), Decision Tree (DT), and Random Forest (RF), as well as ensemble methods including AdaBoost, Bagging, Stacking, XGBoost, CatBoost, and LightGBM. The models’ performance was systematically evaluated using multiple metrics: accuracy, precision, recall, F1-score, and ROC-AUC, providing a comprehensive assessment of both classification ability and predictive reliability.



The experimental results demonstrated that tree-based algorithms and ensemble approaches consistently outperformed other methods in terms of predictive accuracy and robustness. Among them, LightGBM achieved the highest performance, with an AUC of 0.9475 and an F1-score of 0.9613, indicating superior capability in capturing complex patterns and correlations in vehicle operational data. The findings of this research highlight the significant potential of machine learning techniques—particularly ensemble models—in predictive maintenance applications. These methods can serve as a foundation for designing intelligent maintenance systems that enhance vehicle reliability, reduce operational costs, and support proactive decision-making in automotive fleet management.

کلیدواژه‌ها English

Machine Learning
Predictive Vehicle Maintenance
Failure Prediction
Ensemble Models
Vehicle Data Analysis

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 اسفند 1404

  • تاریخ دریافت 23 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 26 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 06 اسفند 1404