可靠性系统工程中的测试性技术

一、测试性是可靠性系统工程的重要一环可靠性系统工程是研究产品全寿命过程中同产品故障作斗争的工程技术。

从可靠性工程的发展过程,可以看出客观现实条件的变化,如:设备日趋复杂、使用运行环境日益严酷、财力与人力资源受到严格限制、可靠性技术不断发展等,导致人们在观念上产生了变化,从单纯地追求某些技术性能目标,转向追求以寿命周期费用体现出来的综合目标,转向要求系统的效能和费用间求得合理的平衡。

系统工程,贯穿产品研制的全过程,包括管理与控制、设计与分析、验证与评价等一系列的工程技术与管理活动。GJB2547A中规定测试性工作项目如下:

二、测试性技术的发展及主要作用1、测试性的提出及发展

2、主要作用1)重要的设计特性:是构成武器装备质量特性的重要组成部分。与可靠性、维修性、保障性同等重要,当提高装备可靠性难度较大或费用过高时,可通过提高测试性实现任务成功性和安全性要求。2)提升装备使用效能:通过良好的测试性设计,可以提高装备的战备完好性,通过缩短装备的故障诊断和维修时间,提高可用度从而提升装备使用效能。及时地发现故障(趋势),有利于采取有效的措施(维修策略确定),优化维修计划;故障诊断隔离、定位有效,可以节省工时。F-35采用PHM技术建立了自主保障系统,预计维修人力可以减少20～40%,保障规模缩小50%,而出动架次率提高25%。

3)节省寿命周期费用:可大大减少使用与保障阶段的费用。美国国防部统计,论证和研制阶段维修性、测试性工作多投入1美元,LCC能够节省50～100美元。美国海军对F/A-18、F-14、A-6E和S-3A四种海军主要飞机的200余项关键部件测试性改进使得使用和维修费用减少30%;据统计,在研制初期充分开展测试性设计,则可降低全寿命周期费用的10%-20%。

三、基本概念1、测试性定义:产品能及时、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一种设计特性。本质:产品的设计特性,通用质量特性之一。目标:确定状态并隔离故障——故障诊断。要求:及时(检测)、准确(定位)。2、故障诊断指检测和隔离故障的过程。(GJB451A的定义)即:确定产品的状态;当故障时,找出故障的原因,以便维修。

故障诊断过程:被测单元(UUT)的故障分析——FMECA等UUT状态的判据——诊断基准,故障字典测试设备:获取UUT的状态信息(传感器、激励信号)，信息传输和处理比较判断或状态识别输出诊断结果和维修方法。3、测试设备人工测试设备(MTE):基本上依赖人工操作并由操作人员评定测试结果的设备。自动测试设备(ATE):自动进行功能和(或)参数测试、故障检测和故障隔离的设备，机内测试设备(BITE):设计到产品中的用于执行参数测试、故障检测和故障隔离的设备4、测试性要求测试性要求包括:定量要求和定性要求1)定量要求:主要包括:故障检测率(FDR)、故障隔离率(FIR)和虚警率(FAR)。2)定性要求:对测试性的描述性要求,如功能、结构、电气划分要求、测试点布局要求、BIT要求等。

5、预防性维修通过系统检查、检测和消除产品的故障征兆,使其保持在规定状态所进行的全部活动。包括预先维修、定时维修、视情维修和故障检查等。——非故障维修6、修复性维修产品发生故障后,使其恢复到规定状态所进行的全部活动。一般包括:故障定位、故障隔离、分解、更换、组装、调校及检测等,也称修理。——故障维修四、设计与分析1、测试性设计与分析流程

2、主要分析方法故障模式、影响和危害性分析(FMECA)是维修性和测试性设计的主要分析方法。通过FMECA,分析产品可能的故障模式、故障原因及危害程度和影响,从而提供与故障检测、故障隔离、故障修复等有关的维修性和测试性设计及设计改进所需的信息。按照GJB/Z1391-2006开展FMECA。根据可靠性FMECA提供的信息,进一步采集和分析包括故障检测能力和故障隔离能力的相关测试信息。利用FMECA,为测试性分配、预计等工作提供依据,指导测试点的选取、固有测试性和机内测试(BIT)的设计,并随着研制阶段不断迭代和细化。测试性分析所需要的FMECA信息深度,与所关注的维修深度有关。

3、方案设计诊断方案是指对系统和设备进行故障诊断的总体设想,包括诊断范围、对象、使用方法、诊断能力等。通常采用嵌入式诊断和外部诊断来提供完全的故障检测与隔离能力。综合诊断的目标:以最少的费用、最有效地检测、隔离系统和设备内已知的或预期发生的所有故障,以满足系统任务要求。

4、测试维护方案以测试性要求作为输入,进行测试维护方案设计,为后续测试性设计和分析工作提供指导。

5、详细设计

审核编辑 黄昊宇