系統綜合測試診斷能力提升方法研究*

許宏泉 李 飛 方 穎

(1.武漢江夏區藏龍北路1號 武漢 430205)(2.中國船舶工業綜合技術經濟研究院 北京 100081)

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系統綜合測試診斷能力提升方法研究*

許宏泉1李 飛2方 穎2

(1.武漢江夏區藏龍北路1號 武漢 430205)(2.中國船舶工業綜合技術經濟研究院 北京 100081)

論文分析了系統綜合測試診斷能力的表征與能力提升重點的對應關系,以避免改動固有測試性設計方案為前提,針對測試方式、維修輔助手段、技術信息、人員技能等組成要素,提出了系統綜合測試診斷能力提升方法。

測試; 診斷; 綜合

Class Number TP206

1 引言

綜合測試診斷是以故障診斷及預測為任務的各種測試診斷相關要素綜合、優化運用的系統工程,用于支撐綜合測試診斷的要素包括裝備的固有測試性、配備的測試方式、維修輔助手段、技術信息、人員技能等。對綜合測試診斷能力的提升應以提升固有測試性水平為基礎,一方面優化固有測試性設計,提升相應的測試方式、維修輔助手段、技術手冊及人員技術能力,從綜合測試診斷各要素的角度分別予以提升,另一方面優化綜合運用各要素實施診斷的整體能力,從而實現系統綜合測試診斷能力的全面提升。

針對系統設計方案可改動范圍小、研制進度緊的約束條件,提升固有測試性水平以提升綜合測試診斷能力的方式難以實現,為此,應著重改善其他影響綜合測試診斷能力的要素,包括提升測試方式的合理性、有效性,提高維修輔助手段的效率,提高技術手冊對綜合測試診斷的支撐能力,降低對操作人員的技能要求、強化對操作人員的培訓效果。同時,根據各要素之間的內在聯系、在實施綜合測試診斷過程中的作用地位等,制定有效的綜合測試診斷策略,從整體上優化綜合測試診斷能力。

2 綜合測試診斷能力表征與能力提升重點的對應關系

圍繞故障診斷這一核心功能,某系統綜合測試診斷能力表征主要包含以下基本內容:

1) 測試診斷深度

表征測試診斷能力可及的測試、維修級別。

2) 測試診斷廣度

表征測試診斷能力可覆蓋的功能監測需求、故障模式集合。

3) 測試診斷準確性

表征測試診斷的準確性,包括故障檢測率、故障隔離率、故障隔離模糊度、虛警率等。

4) 測試診斷經濟性

表征測試診斷的資源消耗情況,包括各種測試設備、人力、測試導致的設備停用時間、故障檢測隔離所需時間等。

根據上述能力表征,提升重點與能力表征的對應關系如圖1所示。

圖1 綜合測試診斷能力表征與提升重點的對應關系

3 診斷能力提升方法

3.1 優化測試方式的配置方案

測試方式是獲取裝備狀態、提取故障數據的首要環節,直接影響著測試信息是否充分、能否滿足綜合診斷需求。同時,維修輔助手段、診斷策略等綜合測試診斷的其他要素也必須圍繞測試方式進行設計并優化。在固有測試性設計難以改動的情況下,測試方式作為實施綜合診斷的數據采集手段,能夠為能力提升提供重要的數據基礎。測試方式的能力提升應主要考慮方式的選擇、方式的設計兩個角度。

1) 測試方式的優化選擇

針對嵌入式機內測試、在線或離線狀態監測、機外自動測試、機外人工測試等測試方式的優缺點、適用范圍等,從以下幾個方面對測試方式進行優化選擇:

(1)能夠覆蓋的故障模式;

(2)成本;

(3)數據接口;

(4)人員要求;

(5)空間需求;

(6)時序要求滿足能力;

(7)信息傳遞與共享能力。

2) 測試方式的設計

在測試方式的選擇、組合得到優化的基礎上,測試方式本身的準確性、有效性是影響測試方式能力提升的另一重要因素。因此,在測試方式方面,若難以提升嵌入式機內測試能力,則應主要考慮以下內容:

(1)縮減人工測試工作量;

(2)優化人工測試流程;

(3)設計更為易操作的人工測試設備;

(4)提高機外自動測試覆蓋率;

(5)提高自動測試設備準確性。

測試方式配置方案的制定屬于多屬性決策問題,可采用AHP進行處理,基本環節包括:

1) 分析測試設備選擇過程中的影響因素之間的關系,建立遞階層次結構(目標層、準則層、指標層和方案層);

2) 通過對每個層次的影響因素關于上一層次的某因素的重要性進行兩兩比較,構造判斷矩陣;

3) 由判斷矩陣計算被比較元素對該準則的相對權重,得到層次單排序向量并對該判斷矩陣進行一致性檢驗;

4) 計算各層次元素對目標層的組合權重,得到層次總排序向量。

3.2 完善維修輔助手段

維修輔助手段不僅是獲取維修任務后實施維修作業的輔助工具,也是采用人工測試方式的測試作業過程中不可或缺的紐帶,必須具備能夠將測試與維修準確對應、引導維修流程的功能。對于采用離線數據采集等方式進行的測試,維修輔助手段的有效性關乎綜合測試診斷的準確性,同時,其自動化程度、人機友好程度都將影響綜合測試診斷的效率。維修輔助手段的提升主要考慮其支撐作用、開放性兩個方面。

1) 維修輔助設備的支撐作用

從輔助維修這一使命出發,維修輔助設備應從以下內容考慮能力的提升:

(1)人機友好;

(2)對過程的指導作用。

2) 維修輔助設備的開放性

從該要素對于整個綜合測試診斷能力提升的影響角度,維修輔助設備應從以下內容考慮能力的提升:

(1)信息的可更新;

(2)固件的可更新;

(3)輔助采集數據能力;

(4)與其他診斷要素的交互能力。

對維修輔助手段進行的提升,主要為維修輔助設備的開發,包括便攜式維修輔助設備、基于虛擬儀器的便攜式艦載武器裝備維修系統等。其中,前者具有小型化、輕量化、信息豐富、指導性強、人員技能需求少等優勢,但數據采集能力、通用能力較弱;后者能夠在測試儀器虛擬化的基礎上,根據維修輔助任務進行功能模塊的調用和組合,從而提供面向需求的數據采集與分析平臺,滿足測試、維修的多種輔助需求。

3.3 豐富技術信息

技術信息是實施綜合診斷的依據,是故障診斷的數據支撐。在固有測試性無法改變的約束條件下,可通過豐富技術信息的途徑,充實技術信息對故障診斷推理的支撐作用。從以下內容考慮技術信息能力的提升:

1) 信息的廣度

技術信息的廣度是指信息對診斷所需各方面信息數據的覆蓋程度,對于診斷二叉樹而言,廣度體現了診斷二叉樹的數量多寡,表征技術信息對故障模式的覆蓋程度;對于故障字典而言,廣度體現了字典包含的故障模式條目數量。提升信息的廣度有助于實現對更多故障模式的診斷。

2) 信息的深度

技術信息的深度是指每個故障相關診斷信息的詳細程度,對于診斷二叉樹而言,深度體現了診斷二叉樹層次的多寡,對于故障字典而言,深度體現了字典各個條目的豐富程度。提升信息深度有助于提升各個維修級別的診斷效率。

對技術信息的提升,主要從研制階段、維修級別、測試方式三個方面進行,通過收集、整理上述信息源,形成綜合測試診斷數據庫,從而為診斷提供信息支撐。

3.4 增強人員技能

對于需要采用人工測試方式的綜合測試診斷活動,人員技能對于數據獲取的效率、準確性都存在重要的影響。此外,執行診斷策略,給出診斷結果的過程中,同樣要求人員具備足夠的知識技能。從以下內容考慮人員技能的提升:

1) 人員執行測試的能力

提升人員運用測試設備,執行測試任務,采集測試數據的能力;

2) 人員處理信息的能力

提升人員在實施綜合診斷、制定診斷決策過程中的信息處理能力;

3) 人員對擴展綜合測試診斷能力的貢獻

發揮人員主觀能動性,在實施綜合測試診斷的過程中,發現綜合測試診斷能力缺陷,探索能力提升的更多方法。

對人員技能的提升以培訓為主,輔以建立人才梯隊,完善人才培養機制等,同時注重對人員主觀能動性的激發,在促進人員技能水平得到提高的同時,為后續進一步完善綜合測試診斷提供基礎。

3.5 優化診斷策略

診斷策略的核心內容是故障檢測、隔離的順序,體現了對綜合測試診斷各個組成要素的綜合運用。對診斷策略的提升主要為權衡綜合測試診斷要素,優化綜合測試診斷策略,包括測試信息優化、測試序列優化、診斷算法優化等,充分利用現有測試診斷資源,發揮各診斷要素作用,實施信息融合處理以滿足綜合診斷需求。

對診斷策略的優化包括多種成熟方法,如基于信息啟發式算法、基于相關性模型、基于多值測試、基于模糊邏輯以及基于仿真的診斷策略制定方法等,制定診斷策略的過程中,需根據信息基礎,結合診斷時間要求、經濟性要求等約束條件,選擇適用的方法,制定合理的診斷策略。

4 結語

綜合測試診斷是一項系統工程,其實質是充分運用各階段、各層次、各信息實現經濟、高效、準確的故障診斷。因此,對其能力的提升不僅包括各個綜合測試診斷要素,同時也更著重于各維修級別、各測試設備、各階段測試信息的綜合運用。與裝備的測試性類似,綜合測試診斷以裝備的固有測試性設計為基礎。通過提升各個組成要素支撐故障診斷的能力從而實現綜合測試診斷能力的提升,盡管效果受限,但在經費、進度等條件限制固有測試性設計做出改變的情況下,仍具有實際意義。同時,綜合測試診斷能力的提升也將為維修、保障等相關工作提供有力的支撐。

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Research on the Method to Enhance the Ability for System Integrated Diagnosis

XU Hongquan1LI Fei2FANG Ying2

(1. No. 1 Canglong North Road, Jiangxia Zone, Wuhan 430205) (2. China Institute of Marine Technology & Economy, Beijing 100081)

The paper analyzed the relationship of the characterization and emphasis for system integrated diagnosis ability. It put forward the method to enhance the ability for system integrated diagnosis focus on test mode, repair auxiliary means, technical information, staff skills with the restrain of inherent testability design.

test, diagnosis, integrate

2014年12月7日,

2015年1月24日

許宏泉,男,碩士,高級工程師,研究方向:綜合保障。李飛,男,碩士,高級工程師,研究方向:綜合診斷。方穎,女,碩士,高級工程師,研究方向:綜合保障。

TP206

10.3969/j.issn1672-9730.2015.06.034