文本分析（從原始人類語言中發(fā)現(xiàn)隱藏模式以實(shí)現(xiàn)更好的決策和預(yù)測的過程）為工業(yè)和預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)提供了幾個好處。這些分析使工程師能夠利用原始文本數(shù)據(jù)輕松生成有關(guān)維護(hù)記錄的見解，并構(gòu)建故障預(yù)測算法以預(yù)防潛在問題。

以非公路商業(yè)空間為例，在建筑工地上使用重型設(shè)備：如果一臺重型設(shè)備發(fā)生故障，在修復(fù)系統(tǒng)所需的時間和成本與施工停滯時現(xiàn)場的停機(jī)時間之間，可能會發(fā)生代價(jià)高昂的故障。傳統(tǒng)上，來自此設(shè)備的遙測數(shù)據(jù)已用于構(gòu)建可預(yù)測未來故障的預(yù)測性維護(hù)模型。但是，在機(jī)械師和操作員的文本注釋中也有關(guān)于過去故障及其原因的寶貴信息。工程師可以利用此文本數(shù)據(jù)來增強(qiáng)預(yù)測性維護(hù)模型，并確定應(yīng)解決的模式和故障模式。

文本分析的挑戰(zhàn)在于大量的非結(jié)構(gòu)化原始文本數(shù)據(jù)集，這可能會使分析工具不堪重負(fù)。這使得工程師更難快速直觀地提取用戶可能獲得的所有有價(jià)值的信息。但是，工程師可以通過正確的工具和遵守端到端工作流程來克服這些障礙。

當(dāng)涉及到端到端文本分析工作流程時，工程師需要了解什么？工作流中有四個主要階段：

圖1.端到端文本分析工作流。

第 1 階段：數(shù)據(jù)訪問和探索

文本數(shù)據(jù)將來自各種來源，包括數(shù)據(jù)庫、內(nèi)部文件存儲庫和 Internet，并且格式多種多樣。正確準(zhǔn)備數(shù)據(jù)是成功工作流程的關(guān)鍵因素。適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)準(zhǔn)備會將原始文本數(shù)據(jù)清理并預(yù)處理為“清理數(shù)據(jù)”以供分析。

以詞云為例。該模型將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一種格式，使工程師能夠快速輕松地可視化正在使用的單詞以及數(shù)據(jù)池中最常見的短語。當(dāng)與應(yīng)用其領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的工程師相結(jié)合時，諸如詞云之類的可視化效果有利于更大的文本分析工作流程，因?yàn)楣こ處熆梢暂p松發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)可能缺少標(biāo)記或需要清理的地方，因?yàn)樗麄兞私饨o定環(huán)境或用例中的典型問題或問題。

第 2 階段：數(shù)據(jù)預(yù)處理

這些可視化效果還有助于指導(dǎo)需要采取的后續(xù)操作。如圖 2 所示，停用詞（不增加價(jià)值的低信息詞）很常見，它們的存在會扭曲可視化結(jié)果。在工程師開始模型開發(fā)過程之前，他們必須清理原始文本數(shù)據(jù)，以過濾掉這些“停用詞”，并輸入真實(shí)、重要的數(shù)據(jù)以傳遞給建模過程。預(yù)處理階段允許用戶從原始文本中提取有意義的單詞。

數(shù)據(jù)清理通常是數(shù)據(jù)分析中最耗時的部分，根據(jù)數(shù)據(jù)量，清理步驟可能需要多次迭代。但是，投入所需的額外時間和資源所帶來的投資回報(bào)率允許在文本分析工作流的后期使用更準(zhǔn)確和成功的模型。在許多情況下，干凈的詞云會傳遞有關(guān)文本頁面上實(shí)際內(nèi)容的更多信息。

文本分析工具箱等工具通過提供用于預(yù)處理、分析和建模文本數(shù)據(jù)的算法和可視化，幫助用戶為模型構(gòu)建過程做好準(zhǔn)備，從而為工程師解決數(shù)據(jù)清理痛點(diǎn)。

這些工具從流行的文件格式中提取文本，從設(shè)備日志、新聞提要、調(diào)查、操作員報(bào)告和社交媒體等來源預(yù)處理原始文本，提取利用文本、數(shù)字和其他類型的數(shù)據(jù)的單個單詞或多詞短語 （n-gram），將文本轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示，然后構(gòu)建統(tǒng)計(jì)模型。

第 3 階段：預(yù)測模型構(gòu)建

清理和預(yù)處理數(shù)據(jù)后，就可以開始使用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建預(yù)測模型了。

這就是文本分析的優(yōu)勢所在：它發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱藏的模式并以直觀的格式顯示它們，允許用戶消化數(shù)據(jù)，然后采取糾正措施解決問題，然后再進(jìn)一步進(jìn)入工作流程。

以將干凈的文本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式為例。工程師可以應(yīng)用“詞袋”等建模方法，該方法根據(jù)提供的文本數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個數(shù)字矩陣，顯示每個單詞的使用頻率。從那里，工程師可以使用預(yù)測模型，如潛在狄利克雷分配（LDA）模型，該模型可以擬合到單詞/頻率矩陣中，以發(fā)現(xiàn)文本數(shù)據(jù)集中隱藏的主題和見解。

LDA 模型可以生成與數(shù)據(jù)中“隱藏主題”相關(guān)的詞云，顯示將文本數(shù)據(jù)擬合到此預(yù)測模型中后如何開始出現(xiàn)模式，從而幫助為創(chuàng)建相應(yīng)問題的解決方案提供信息。

使用新的敘述對模型（如上面示例中的模型）進(jìn)行測試以驗(yàn)證模型的預(yù)測是否正確后，可以建立自動警報(bào)，以便系統(tǒng)在需要注意的任何問題上向響應(yīng)團(tuán)隊(duì)發(fā)送標(biāo)志。如果位置數(shù)據(jù)也可用，則結(jié)果會發(fā)現(xiàn)某些主題（例如，標(biāo)記的問題）與其位置數(shù)據(jù)之間存在相關(guān)性，因此該模型還可以通過使用多個數(shù)據(jù)流來補(bǔ)充文本數(shù)據(jù)來提醒響應(yīng)團(tuán)隊(duì)潛在的更大基礎(chǔ)設(shè)施問題。

第 4 階段：見解和預(yù)測模型部署

使用文本分析設(shè)置模型并驗(yàn)證其可接受的性能后，可通過多種方式與工程團(tuán)隊(duì)和/或管理層共享結(jié)果和模型，包括生成報(bào)告或交互式筆記本（例如 MATLAB Live 編輯器）、將數(shù)據(jù)傳送到桌面或 Web 應(yīng)用程序（例如 MATLAB 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)器），或在生產(chǎn)服務(wù)器或 Web 應(yīng)用程序服務(wù)器上托管應(yīng)用程序。

對于工業(yè)自動化、機(jī)械、汽車制造、航空航天設(shè)計(jì)或能源分配等行業(yè)的工程師來說，文本分析可以幫助他們執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)值分析，以識別可以帶來更好結(jié)果并改進(jìn)預(yù)測性維護(hù)等功能的想法和概念組。

審核編輯：郭婷