一種基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)方法，目的是解決在開展基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)時(shí)缺乏系統(tǒng)的試驗(yàn)方法的問題。技術(shù)方案為：首先根據(jù)前期信息分析裝備具有的測試性初始水平，然后計(jì)算裝備測試性指標(biāo)在測試性增長試驗(yàn)過程中的期望變化過程，繪制試驗(yàn)規(guī)劃曲線；接著在試驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)計(jì)算改進(jìn)后裝備的測試性指標(biāo)變化情況；最后將測試性指標(biāo)實(shí)際變化過程與期望過程比較，從而給出試驗(yàn)過程控制決策。利用本發(fā)明可以解決目前基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)缺乏試驗(yàn)規(guī)劃方法的問題；也可以有效監(jiān)控被測系統(tǒng)測試性增長過程，通過及時(shí)調(diào)整測試性增長試驗(yàn)方案的方式，控制試驗(yàn)過程，減小試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和代價(jià)。
【專利說明】
一種基于及時(shí)糾正策略的測試性増長試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及裝備研制階段的測試性研制試驗(yàn)方法;尤其是基于及時(shí)糾正策略的測 試性增長試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 測試性是裝備在規(guī)定時(shí)間和規(guī)定環(huán)境下能夠正確檢測和隔離故障的能力，可以用 多種測試性指標(biāo)衡量，包括故障檢測率(FDR)，故障隔離率(FIR)，虛警率(FAR)等。對(duì)于大型 復(fù)雜裝備來講，故障診斷系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中往往存在著各種問題，比如不可預(yù)料的故障，測 試失效，模糊組，不合適的測試性容差和閾值等。要使裝備的測試性水平達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就 需要通過各種手段去鑒別和糾正測試性設(shè)計(jì)缺陷，從而提高裝備的測試性指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)測試 性增長。
[0003] GJB2547A《裝備測試性工作通用要求》中明確給出了測試性增長的基本概念:在產(chǎn) 品研制和使用過程中，通過逐步糾正產(chǎn)品的測試性缺陷，不斷提高產(chǎn)品測試性水平，從而達(dá) 到預(yù)期目標(biāo)的過程。盡管測試性增長可以通過基于模型的設(shè)計(jì)和其它方法實(shí)現(xiàn)，但是測試 性增長試驗(yàn)仍然是最有效的方法，對(duì)于對(duì)系統(tǒng)測試性有強(qiáng)烈要求的各類新研系統(tǒng)更是如 此。測試性增長試驗(yàn)通過一系列的試驗(yàn)-修正-試驗(yàn)過程實(shí)現(xiàn)測試性指標(biāo)的增長，直至滿足 系統(tǒng)的測試性指標(biāo)要求。
[0004] 試驗(yàn)對(duì)時(shí)間和資源的消耗是不可忽略的，尤其是試驗(yàn)周期和試驗(yàn)條件都有很多不 確定因素的測試性增長性試驗(yàn)更是如此，因此必須有科學(xué)的試驗(yàn)方法，從而減少試驗(yàn)成本， 縮短試驗(yàn)周期。然而，對(duì)于如何具體開展測試性增長試驗(yàn)，目前已公布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中并沒有 具體規(guī)定。按照可靠性增長試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，增長試驗(yàn)工作包括試驗(yàn)規(guī)劃、試驗(yàn)實(shí)施、試驗(yàn)跟蹤 與預(yù)計(jì)四方面。具體而言就是在具體實(shí)施增長試驗(yàn)之前給出合理的試驗(yàn)方案，然后按照試 驗(yàn)方案開展故障注入試驗(yàn)，并對(duì)暴露的設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行改進(jìn)，接著在試驗(yàn)過程中利用試驗(yàn)數(shù) 據(jù)及時(shí)評(píng)估增長效果，并根據(jù)增長跟蹤與預(yù)計(jì)結(jié)果及時(shí)調(diào)整試驗(yàn)方案。借鑒可靠性增長試 驗(yàn)過程，及時(shí)糾正策略是測試性增長試驗(yàn)采用的試驗(yàn)方式之一。在針對(duì)采用及時(shí)糾正策略 的測試性增長試驗(yàn)方面，僅有國防科技大學(xué)的趙晨旭（Zhao Chenxu et al.A Markov Chain-Based Testability Growth Model With a Cost-Benefit Function即基于馬爾科 夫鏈和成本效益函數(shù)的測試性增長模型，發(fā)表在ieee transactions on systems ,man ,and cybernetics : systems，doi : 10，1109/tsmc · 2015 · 2437837)和解放軍二炮工程學(xué)院的李天 梅（T.M.Li et al.The Assessment and Foundation of Bell-Shaped Testability Growth Effort Functions Dependent System Testability Growth Models Based on NHPP即基于NHPP和鈴型測試性增長效能函數(shù)的測試性增長模型建模與應(yīng)用，具體見 http: //dx. doi . org/10.1155/2015/613170)在相關(guān)論文中進(jìn)行了研究，但這些研究存在明 顯的不足：1)沒有明確給出基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)的具體實(shí)施方法;2)所提 增長模型均是參數(shù)模型，相關(guān)參數(shù)需要利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)估計(jì)得到，在試驗(yàn)開展之前難以預(yù)估 其取值，因此難以用于測試性增長試驗(yàn)方案的規(guī)劃與制定。為了更有效的開展測試性增長 試驗(yàn)，有必要針對(duì)基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)，給出一種系統(tǒng)的試驗(yàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:針對(duì)目前在開展基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn) 時(shí)，缺乏系統(tǒng)的試驗(yàn)方法的現(xiàn)狀，提供一種測試性增長試驗(yàn)方法。應(yīng)用該方法可以在試驗(yàn)開 始實(shí)施之前，綜合考慮裝備特點(diǎn)、歷史數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平因素，給出合理的測試性增 長試驗(yàn)方案，并可以在試驗(yàn)過程中，根據(jù)對(duì)增長效果的跟蹤結(jié)果對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行及時(shí)調(diào)整， 從而嚴(yán)格控制整個(gè)試驗(yàn)過程，減小試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和代價(jià)。
[0006] 本發(fā)明提出的基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)方法的技術(shù)方案為：
[0007] 第1步，根據(jù)被測系統(tǒng)故障模式、影響及危害性分析(FMECA)結(jié)果(GJB1391-2006 《故障模式、影響及危害性分析指南》)確定被測系統(tǒng)所具有的故障模式總數(shù)N;
[0008] 第2步，收集前期測試性數(shù)據(jù)，包括測試性預(yù)計(jì)結(jié)果、測試性虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)、測試性 摸底試驗(yàn)數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)能力，以及被測系統(tǒng)的測試性指標(biāo)設(shè)計(jì)要求值req;
[0009] 第3步，根據(jù)FMECA結(jié)果和收集的前期測試性數(shù)據(jù)，將全體故障模式按照測試性設(shè) 計(jì)可更新性分為可更新故障模式和不可更新故障模式兩類，并據(jù)此將被測系統(tǒng)分為兩個(gè)子 系統(tǒng):可更新故障模式組成的子系統(tǒng)和不可更新故障模式組成的子系統(tǒng)，然后利用Bayes估 計(jì)方法(王超，《虛實(shí)結(jié)合的測試性試驗(yàn)與綜合評(píng)估技術(shù)》，國防科技大學(xué)學(xué)位論文，2014年， 第81頁-第92頁)計(jì)算不可更新子系統(tǒng)具有的故障檢測概率β和可更新子系統(tǒng)具有的初始故 障檢測概率α;
[0010] 第4步，利用（1)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)具有的初始故障不可檢測概率p(l);
[0011] P(I) = I-CX ⑴
[0012] 第5步，利用(2)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)的測試性指標(biāo)增長目標(biāo)值〇，
[0013]
(2)
[0014] 其中K為可更新子系統(tǒng)中可更新故障模式總數(shù)，A1為第i種故障模式故障率，I < i <N；
[0015] 第6步，利用(3)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)在增長試驗(yàn)結(jié)束時(shí)需要達(dá)到的故障不可檢測 概率Pf3nd;
[0016] pend = i-〇 (3)
[0017] 同時(shí)根據(jù)同類相似系統(tǒng)測試性增長歷史經(jīng)驗(yàn)，由系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和試驗(yàn)管理者確定可 更新故障模式的平均更新系數(shù)f，〇<f< 1，和每次設(shè)計(jì)更新前允許失敗的故障注入試驗(yàn) (GJB2547A《裝備測試性工作通用要求》)次數(shù)m，I < m < K/2;
[0018] 第 7 步，令 k = l;
[0019] 第8步，利用（4)式計(jì)算第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)前需要進(jìn)行的故障注入試驗(yàn)次數(shù)^的期望 值E(rk)，
[0020]
⑷
[0021] E(p(k))為第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)前可更新子系統(tǒng)的故障不可檢測概率p(k)的期望值；
[0022] 第9步，利用（5)式計(jì)算第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)可更新子系統(tǒng)的測試性指標(biāo)增長系數(shù)q (k)的期望值E(q(k));
[0023]
(5)
[0024] 第10步，利用(6)式更新第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)后可更新子系統(tǒng)的故障不可檢測概率期望 值E(p(k+1));
[0025]
(6)
[0026] 第11步，利用(7)式計(jì)算試驗(yàn)進(jìn)行到第k階段時(shí)所需的故障注入試驗(yàn)總次數(shù)Rk的期 望值E(R〇，
[0027]
(?)
[0028] 第12步，若E(P(I^l))Spreq,轉(zhuǎn)第13步，否則令k = k+l，并轉(zhuǎn)至第8步；
[0029]第13步，以E(Rk)為橫軸，以1-E(p(k))為縱軸繪制如圖2所示測試性增長規(guī)劃曲 線，并根據(jù)該曲線制定可更新子系統(tǒng)測試性增長試驗(yàn)方案；
[0030] 第 14 步，令 k = l;
[0031] 第15步，參考GJB2072-94即"維修性試驗(yàn)與評(píng)審"國軍標(biāo)規(guī)定的簡單隨機(jī)抽樣方 法，從可更新故障模式集中隨機(jī)挑選故障模式開展故障注入試驗(yàn)，直至第k階段試驗(yàn)失敗總 數(shù)等于m;
[0032]第16步，在故障注入試驗(yàn)結(jié)束后，測試性設(shè)計(jì)更新前，利用Bayes方法，根據(jù)試驗(yàn)成 敗型數(shù)據(jù)計(jì)算可更新子系統(tǒng)的故障不可檢測率(Zhao Chenxu et al. A Markov Chain-Based Testability Growth Model With a Cost-Benefit Function，趙晨旭等的 基于馬爾科夫鏈和成本效益函數(shù)的測試性增長模型第三部分第二小節(jié)），若，轉(zhuǎn)第 18步，否則轉(zhuǎn)第17步：
[0033]第17步，若
0.1，即試驗(yàn)過程偏離預(yù)先設(shè)定的試驗(yàn)方案，轉(zhuǎn)第2步，否 貝1J，對(duì)暴露出來的測試性設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，在設(shè)計(jì)更新結(jié)束之后，令k = k+l，轉(zhuǎn)第15 步；
[0034] 第18步，試驗(yàn)結(jié)束。
[0035] 采用本發(fā)明可以取得以下有益效果：
[0036] 1、在開展基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)前，利用本發(fā)明提出的方法可以制 定合理的測試性增長試驗(yàn)規(guī)劃，得到測試性增長試驗(yàn)規(guī)劃曲線，確定測試性增長試驗(yàn)方案， 從而解決目前基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)缺乏試驗(yàn)規(guī)劃方法的問題；
[0037] 2、在試驗(yàn)開展過程中，利用本發(fā)明提出的方法可以有效監(jiān)控被測系統(tǒng)測試性增長 過程，通過及時(shí)調(diào)整測試性增長試驗(yàn)方案的方式，控制試驗(yàn)過程，減小試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和代價(jià)。
[0038] 綜上所述，本發(fā)明提供的測試性增長方法綜合考慮了試驗(yàn)對(duì)象故障模式的特點(diǎn)， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平，歷史數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)等信息，利用本發(fā)明提供的方法可以科學(xué)合理 的指導(dǎo)基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)的開展，有助于改善目前工程實(shí)踐中測試性增 長試驗(yàn)面臨的缺乏系統(tǒng)試驗(yàn)方法的問題。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明總體流程圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明第14步繪制的測試性增長規(guī)劃曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ]圖1是本發(fā)明總體流程圖，具體步驟如下：
[0042] 第1步，根據(jù)被測系統(tǒng)FMECA結(jié)果確定被測系統(tǒng)所具有的故障模式總數(shù)N;
[0043] 第2步，收集前期測試性數(shù)據(jù)，包括測試性預(yù)計(jì)結(jié)果、測試性虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)、測試性 摸底試驗(yàn)數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)能力，以及被測系統(tǒng)的測試性指標(biāo)設(shè)計(jì)要求值req;
[0044] 第3步，利用第1步和第2步得到的測試性信息，將被測系統(tǒng)全體故障模式按照測試 性設(shè)計(jì)可更新性分為可更新故障模式和不可更新故障模式兩類，其中可更新故障模式總數(shù) 為K，不可更新故障模式總數(shù)為N-K，并據(jù)此將被測系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng):可更新故障模式組 成的子系統(tǒng)和不可更新故障模式組成的子系統(tǒng)，然后利用Bayes估計(jì)方法計(jì)算不可更新子 系統(tǒng)具有的故障檢測概率β和可更新子系統(tǒng)具有的初始故障檢測概率α;
[0045] 第4步，利用（1)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)具有的初始故障不可檢測概率；
[0046] 第5步，利用(2)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)的測試性指標(biāo)增長目標(biāo)值
[0047] 第6步，利用(3)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)在增長試驗(yàn)結(jié)束時(shí)需要達(dá)到的故障不可檢測 概率!^^同時(shí)收集同類相似系統(tǒng)測試性增長歷史信息，由系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和試驗(yàn)管理者確定可 更新故障模式的平均更新系數(shù)和每次設(shè)計(jì)更新前允許失敗的故障注入試驗(yàn)次數(shù)；
[0048] 第7 步，令k = l;
[0049] 第8步，利用（4)式計(jì)算第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)前需要進(jìn)行的故障注入試驗(yàn)次數(shù)期望值E (rk)；
[0050] 第9步，利用（5)式計(jì)算第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)可更新子系統(tǒng)的測試性指標(biāo)增長系數(shù)期 望值 E(q(k));
[0051] 第10步，利用(6)式更新第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)后可更新子系統(tǒng)的故障不可檢測概率期望 值E(p(k+1));
[0052] 第11步，利用(7)式計(jì)算試驗(yàn)進(jìn)行到第k階段所需的故障注入試驗(yàn)總次數(shù)Rk;
[0053] 第12步，若E(P(I^l))Spreq,轉(zhuǎn)第13步，否則令k = k+l，并轉(zhuǎn)至第8步；
[0054]第13步，繪制測試性增長規(guī)劃曲線，并制定可更新子系統(tǒng)測試性增長試驗(yàn)方案；
[0055] 第 Η 步，令 k = l;
[0056] 第15步，開展故障注入試驗(yàn)，直至第k階段試驗(yàn)失敗總數(shù)等于m;
[0057]第16步，利用Bayes方法根據(jù)試驗(yàn)成敗型數(shù)據(jù)計(jì)算可更新子系統(tǒng)的故障不可檢測 率，若ΜΓμ，轉(zhuǎn)第18步，否則轉(zhuǎn)第17步；
[0058]第17步
a〇.l,轉(zhuǎn)第2步，否則，對(duì)暴露出來的測試性設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行 設(shè)計(jì)更新，在設(shè)計(jì)更新結(jié)束之后，令k = k+1，轉(zhuǎn)第15步。
[0059] 第18步，試驗(yàn)結(jié)束。
[0060]圖2是利用本發(fā)明繪制的測試性增長規(guī)劃曲線示意圖，其中第1條水平線的縱坐標(biāo) 代表了測試性增長試驗(yàn)開展前裝備所具有的測試性指標(biāo)初值1-E(p(l))，橫坐標(biāo)起點(diǎn)為0， 終點(diǎn)為E(R1);其余第k，k2 2條水平線的縱坐標(biāo)為裝備在第k次設(shè)計(jì)更新前具有的測試性指 標(biāo)1-E(p(k))，橫坐標(biāo)起點(diǎn)為E(Rk-〇+l，終點(diǎn)為E(R k);相鄰兩條水平直線的階躍代表測試性 設(shè)計(jì)改進(jìn)之后，裝備測試性得到躍升。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于及時(shí)糾正策略的測試性增長試驗(yàn)方法，其特征在于包括W下步驟： 第1步，根據(jù)被測系統(tǒng)故障模式、影響及危害性分析即FMECA結(jié)果確定被測系統(tǒng)所具有 的故障模式總數(shù)N; 第2步，收集前期測試性數(shù)據(jù)，包括測試性預(yù)計(jì)結(jié)果、測試性虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)、測試性摸底 試驗(yàn)數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)能力，W及被測系統(tǒng)的測試性指標(biāo)設(shè)計(jì)要求值req; 第3步，根據(jù)FMECA結(jié)果和收集的前期測試性數(shù)據(jù)，將全體故障模式按照測試性設(shè)計(jì)可 更新性分為可更新故障模式和不可更新故障模式兩類，并據(jù)此將被測系統(tǒng)分為兩個(gè)子系 統(tǒng):可更新故障模式組成的子系統(tǒng)和不可更新故障模式組成的子系統(tǒng)，然后利用Bayes估計(jì) 方法計(jì)算不可更新子系統(tǒng)具有的故障檢測概率β和可更新子系統(tǒng)具有的初始故障檢測概率 α； 第4步，利用（1)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)具有的初始故障不可檢測概率ρ( 1); ρ(1) = 1-α (1) 第5步，利用(2)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)的測試性指標(biāo)增長目標(biāo)值曰，(2) 其中K為可更新子系統(tǒng)中可更新故障模式總數(shù)，λι為第i種故障模式故障率，1含i < N; 第6步，利用（3)式計(jì)算可更新子系統(tǒng)在增長試驗(yàn)結(jié)束時(shí)需要達(dá)到的故障不可檢測概率 pend ； pend_1-曰 (3) 同時(shí)，根據(jù)同類相似系統(tǒng)測試性增長歷史經(jīng)驗(yàn)，確定可更新故障模式的平均更新系數(shù) f，0<f。，和每次設(shè)計(jì)更新前允許失敗的故障注入試驗(yàn)次數(shù)m，1 ^卽/2; 第7步，令k=l;第8步，利用（4)式計(jì)算第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)前需要進(jìn)行的故障注入試驗(yàn)次數(shù)η的期望值E (rk), (4) E(p化)）為第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)前可更新子系統(tǒng)的故障不可檢測概率P化)的期望值； 第9步，利用（5)式計(jì)算第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)可更新子系統(tǒng)的測試性指標(biāo)增長系數(shù)q化）的 期望值E(q化)），(句 第10步，利用（6)式更新第k次設(shè)計(jì)改進(jìn)后可更新子系統(tǒng)的故障不可檢測概率期望值E (p(k+D)；(6) 第11步，利用(7)式計(jì)算試驗(yàn)進(jìn)行到第k階段時(shí)所需的故障注入試驗(yàn)總次數(shù)化的期望值E (化）；(7) 第12步，若E(p化+1)) < Preq，轉(zhuǎn)第13步，否則令k = k+l，并轉(zhuǎn)至第8步； 第13步，WE(Rk)為橫軸，Wl-E(p化））為縱軸繪制測試性增長規(guī)劃曲線，并根據(jù)該曲線 制定可更新子系統(tǒng)測試性增長試驗(yàn)方案； 第14步，令k=l; 第15步，參考GJB2072-94即"維修性試驗(yàn)與評(píng)審"國軍標(biāo)規(guī)定的簡單隨機(jī)抽樣方法，從 可更新故障模式集中隨機(jī)挑選故障模式開展故障注入試驗(yàn)，直至第k階段試驗(yàn)失敗總數(shù)等 于m; 第16步，在故障注入試驗(yàn)結(jié)束后，測試性設(shè)計(jì)更新前，利用Bayes方法，根據(jù)試驗(yàn)成敗型 數(shù)據(jù)計(jì)算可更新子系統(tǒng)的故障不可檢測率廬閑'若/^>心，轉(zhuǎn)第1S步，否則轉(zhuǎn)第1了步； 第17步，若.2 aI，即試驗(yàn)過程偏離預(yù)先設(shè)定的試驗(yàn)方案，轉(zhuǎn)第2步，否則，對(duì) 暴露出來的測試性設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，在設(shè)計(jì)更新結(jié)束之后，令k = k+l，轉(zhuǎn)第15步； 第18步，試驗(yàn)結(jié)束。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK105844077SQ201610132601
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日
【發(fā)明人】趙晨旭, 劉冠軍, 邱靜, 呂克洪, 楊鵬, 張勇, 劉瑛, 趙志傲
【申請(qǐng)人】中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)