测试性分配和预计-田仲

年月第卷第期北京航空航天大学学报测试性分配和预计田北京航空航天大学仲工程系统工程系摘要测试性设计是电子系统和设备设计的重要内容,测试性指标的分配和预计又是测试性设计工作的重要组成部分,但尚未见到实用的分配和预计方法对测试性定量参数的定义进行了讨论,根据定义和工程需要导出测试性指标的分配和预计的数学模型,给出实用的分配和预计方法并用例子作了说明关键词可靠性工程故障检测概率分配预测测试性分类号·随着科学技术的进步,特别是微型计算机的广泛应用,现代电子系统和设备的性能先进、功能齐全,因而复杂性也增加了,可靠性和维修性要求越来越高,为了减少故障修复时间和提高使用可靠性,要求电子系统和设备应具有机内测试、自动检测和隔离故障、按规定指示故障或告警、记录故障信息、设置足够的测试点、与自动测试设备兼容等功能产品的这些特性即测试性,其定义是产品系统、子系统、设备、组件等能及时准确地确定其状态可工作、不可工作或性能下降并隔离其内部故障的设计特性因此,在产品设计过程中要进行各种可测试性分析与设计工作才能保证产品具有要求的测试性特性测试性定量指标的分配和预计就是这些工作的重要组成部分,所以研究合理的分配和预计方法是十分必要的,本文就针对这一问题进行了探讨测试性分配和预计的参数产品设计过程中要通过固有测试性和设计来达到测试性的定性和定量要求定量要求有故障检测率、故障隔离率、虚警率、故障检测和隔离时间、机内测试设备的平均故障间隔时间和平均修复时间等故障检测率尸。是指在规定时间内,测试程序或测试过程检测出故障数与故障总数之比,以百分数表示之故障隔离率尸是指在规定时间内,测试程序或测试过程把故障隔离到规定等级的个可更换单元的故障数与检测出的故障总数之比,以百分数表示之表示隔离分辨率或模糊度虚警率尸是指在规定时间内发生的虚警数与故障指示总数之比,以百分数表示之和其监测电路指示被测项目有故障而实际不存在故障为虚警尸、尸、尸是主要的测试性参数,系统级的尸。和尸要求一般为以上,尸一般不大于一在方案论证的初步设计阶段,应进行综合权衡分析确定测试方案和定量要求把和尸指标分配给下级子系统或外场可更换单元并列入其设计规范在详细设计阶段,应收稿日期一一作者男岁高级工程师!北京北京航空航天大学学报第卷进行定量指标的预计、以尽早识别不能满足要求之处,改进设计分配和预计模型为进行测试性分配和预计,应首先建立系统构成模型和分配与预计的数学模型,〕构成模型是指表明系统各组成部分相互关系的功能框图为故障诊断和维修方便,一般系统或子系统从功能和结构上划分为外场可更换单元,再划分为车间可更换单元或部件根据划分的结果画出系统的功能框图,每个方框应该是功能定义清楚的和有必要的说明,功能框图的详细程度取决于指标分配到哪一级、设计工作的进展和预计的要求随设计工作的进展功能框图应越来越详细,至少要表明信号输入与输出关系、、有关监测电路和测试点的配置等系统功能框图是分配和预计的基本依据数学模型是分配和预计时计算测试性参数的数学公式,主要有、产、了了、了、故障检测率故障隔离率一客叼客‘凡一郭客耘、产、产月生了‘、虚警率尸一客、一客“压客“一,系统指标一客“一,客“一第个指标一客“一客‘“一式中入—第个故障模式的故障率又。—第个可检测故障模式的故障率弋—第个可隔离到簇个可更换单元的故障模式的故障率寿、—第个可导致虚警的事件的发生频率尸,、而,、,和—第个的指标、故障率、数量和加权系数以上式一用于预计,式、用于分配分配方法系统中各的特点不会是完全相同的,不应简单地把系统级指标定为各的指标,应考虑故障率、故障影响和平均修复时间等因素,把系统指标合理地分配给各组成部分闭要分配的指标是故障检测率和隔离率,考虑各有关影响因素的加权分配法主要步骤如下画出系统功能框图进行故障模式和影响分析,获得有关部件、项目的故障率数据根据产品构成特点、结果、故障率和以前类似产品的经验,分析实现故障检测与隔离的难易程度和成本分别确定每个组成的各影响因素的加权系统戴,忍和的加权系数,毛—故障率高的的取较大的值第期田仲测试性分配和预计毛—故障影响大的的取较大的值武—要求值小的的。取较大的值毛—实现故障拉测与隔离容易的的取大值毛—实现故障检测与隔离成本低的,取大值,‘十‘十‘、‘以上戴,一裁的取值范围可定为根据要求的系统指标尸应用式计算各个项目的分配值尸、调整和修正计算的尸、值因为检测率和隔离率不能大于,数字电路实现比较容易,所以尸‘时可取其最高可能值,太低的尸‘值可适当提高,调整后的尸‘值取两位即可验算用式计算系统的尸值,如果此尸大于要求值,则认为以上的分配值是可用的,否则应重复第、两步把以上分析计算数据填入测试性分配工作单表中,作为测试性评审资料之一例如,某系统由个组成,设计规范要求该系统故障检测率尸一各加权系数评定和分配结果如表所示,修正后的分配值列在表的最右侧,验算值尸一,大于要求值,分配结束表测试性分配工作单要求值凡一序号项目名称代号数量故障率一孟‘加权系数—沐水,尸计算值尸、调正值一,’八八勺匕」,!∀#∀砂RUS25023190.92740.95合计38700.94990.95364预计方法测试性预计是个由局部到整体的综合过程,根据系统的构成、测试性分析与设计的资料,对系统各组成部分和各故障模式逐个地进行审查,评定其是否可以检测和隔离、用什么方法检测与隔离、可隔离到几个可更换单元上、是否会发生虚警.然后,由SRU到LRU,再到子系统和系统,综合出各产品等级的测试水平.所以,测试性预计一般在详细设计阶段进行.如需要,在初步设计阶段也可根据经验数据进行初步的预计[a.‘〕.测试性预计的主要步骤如下l)取得有关设计资料,画出详细的功能框图.2)取得系统各组成部件、故障模式和故障率等有关数据.3)分析和审查各部件各种故障模式的检测与隔离方法和手段,以及故障显示和记录方式.4)分析和审查防止虚警措施和导致虚警事件的发生频率.5)把以上分析结果和所得数据填入测试性预计工作单(表2),分别计算各类故障率总和[‘〕.北京航空航天大学学报第21卷6)应用式(1)、式(2)计算部件和LRU的故障检测率和隔离率,用式(4)计算系统的故障检测率和隔离率,用式(3)计算虚警率.7)把预计值与要求值比较,如果不能满足要求,应改进设计并再次预计,直到满足要求.峥作为例子,一个由4个SRU组成的LRU的预计结果表示在表2中.表中符号:IFBIT—飞行中BIT;TOBIT—加电BIT;IBIT—启动BIT;UNDET—未检测;鲡=aAsau—故障模式的故障率;a—寿M在SRU故障率中所占比例系数.农2侧试性预计工作单部件故障率检侧隔离到sRU接口—点测虚警备注名称椒。FMa孟rMIFBITTOBITIBITATEUNDETz个2个3个试号月Ob口J3月O自O口口1口虎Ob,口口恤FMI0.33636SRUz120FMZ0.33636FM30.448FMI0.62727SRUz45FMZ0.4183636待改进000一石SJ任,Ž000R”SJ峪,曰000R一”吕‘任,‘FMI0.2803SRU3400FM20.280FM30.6240802404SRU‘1000.3300.77030706654896176476474891283010预计FMzFMZ计值30700.7350.9280.9730.9730.0270.7350.1930.0455结束语测试性分配和预计所用数据多来自经验和分析,所以设计过程中第一次的分配和预计只能是初步的,随着设计工作的深入开展应不断改进和修正,到详细设计结束时的预计结果才能比较接近真实的情况.虚警率越低越好无需分配,重点工作在于分析导致虚警的原因,采取有效防虚警措施.预计时要考虑各种未能避免的导致虚警事件的发生频率,这是更为困难的间题.故障检测与隔离时间的预计类似于维修性预计方法,这里不再详述.参考文献MllJ一ST仆2l65.TestabilityProgramforeleetroniesystemsandequipments.26January,1985.1~3.55~57RhineJager.Integrateddaignosties:extensionoftesability.proeeedingofthe1986AnnualReliability.andMaintain-abilitySyinPosium,1986.248~251章国栋,陆廷孝,屠庆慈等.系统可靠性与维修性的分析与设计.北京:北京航空航天大学出版社,1990.2”~308CollettRE,BaehantPW.IntegrationofBITeffeetivenesswithFMECA.Proeeedingofthe2984AnnualRelia肠lityandMaintainabilitySymPosium,1984.300~305第4期田仲:测试性分配和预计TESTABILITYALLOCATIONANDPREDICTIONTianZhong(BeijingUniversityofAeronautiesandAstronauties,Dept.ofSystemEngineeringofEngineeringTeehnology)ABSTRACTTestabilitydesignplaysanimportantroleinthedevelopmentofeleetronicsystemore-quipment,andthealloeationandpredietionoftestabilityarethekeytasksintestabilityde-sign.Currently,therearefewpractiealeoneerningmethodsbeingrevealed.Somedefinitionsofquantitativetestabilityparametersarediseussed.andbasedonthesedifinationsandengi-neeringrequirements.themathematiealmodelsfortestabilityalloeationandpredietionarederived.Theeorrespondingpraetiealmethodsarealsopresentedwithillustration.Keywordsreliabilityengineering:faultdeteetion:probability:distribution:predietions:testability航空系统高校学报研究会第五次学术年会在丹东召开航空系统高校学报研究会第五次学术年会于1995年8月10日至14日在辽宁省丹东市召开。来自5所航空航天高校的16名代表出席了会议。会议期间,代表们听取了第一届理事会理事长郭学康编审的工作总结报告,与会代表认真讨论了理事长的工作报告,一致肯定第一届理事会在开展兄弟院校学报互相交流,取长补短及努力提高学报质1等方面所做的工作,并就今后学报研究会的工作各扦已见,提出了许多有益的意见和建议。与会理事参加了理事会会议并进行了理事会的换居改选工作。南京航空航天大学学报副主编、编样部主任孙平凡编审当选为第二届航空系统高校学报研究会理事长。南京航空航天大学学报编料部孙平凡和朱德培两位老师还在会议止各宣读了一篇论文,收到了广泛的好评。沈阳航空工业学院学报编料部承担了此次会议的全部会务工作,任务繁重,他们率有成效的工作使会议获得团满成功。为此,全体代表向东道主付出的辛勤劳动表示衷心的感谢。(转引自《南京航空航天大学学报》)