型號產品測試性技術及發展趨勢探究

詹景坤,付 江,代 京,彭小波，寧 學

(1.中國運載火箭技術研究院研發中心，北京，100076；2.旋極科技，北京，100094)

型號產品測試性技術及發展趨勢探究

詹景坤1,付 江2,代 京1,彭小波1，寧 學

(1.中國運載火箭技術研究院研發中心，北京，100076；2.旋極科技，北京，100094)

測試性屬于型號產品的一種質量特性。測試性是產品能夠及時、準確地確定其狀態（可工作、不可工作或性能下降）并隔離其內部故障的一種設計特性。隨著型號產品發展越來越快、復雜度越來越高，測試性對產品的維修保障顯得越來越重要。本文主要從測試性技術以及測試性技術發展趨勢進行探討和研究。

測試性；維修保障；發展趨勢

0 引言

隨著科學技術的不斷進步，型號產品的功能和性能都獲得了顯著提高，產品的技術和結構復雜性也明顯增加，對產品的測試性及診斷能力提出了更高要求，同時也帶來了嚴重的故障檢測、故障隔離等問題，因此，為了提高產品的可測試能力，測試性技術和產品測試性設計越來越受到廣泛關注。

1 測試性技術

測試性是裝備的可靠性設計和裝備維修性保障設計之間的重要紐帶?？煽啃躁P注產品功能持續的能力，即產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力。維修性和保障性關注產品功能恢復和保障的能力，即維修時產品保持或恢復到規定狀態的能力以及保障時滿足平時戰備和戰時使用要求的能力。

測試性技術的實施可及時發現型號產品的故障，使裝備操作者及時采取措施規避故障的進一步發展，對于有余度設計的裝備系統也可使其重構、自我修復，提高裝備可靠性。對維修保障而言，測試性技術的實施可以快速的檢測和隔離故障，可大大減少平均故障修復時間，減少裝備對保障資源的要求，對裝備的可靠性以及維修保障特性也有積極作用。測試性對維修性、可靠性、戰備完好性、任務成功性、保障性等都有重要的影響，測試性技術實施逐漸成為型號裝備設計的重要環節。

2 測試性設計目標

測試性定義為產品能夠及時、準確地確定其狀態（可工作、不可工作或性能下降）并隔離其內部故障的一種設計特性。從定義可以看出，測試性設計目標是實施對象的狀態監測、故障檢測、故障隔離、虛警抑制和故障預測，如圖1所示。

圖1 測試性設計目標

1)狀態監測

狀態監測是指在產品在工作狀態下，周期性地獲取產品的性能參數并與正常狀態基準對比，已確定產品是否在規定的工作范圍的過程。狀態監測功能可將產品工作過程中的關鍵參數上報給操作者，以便分析產品的性能是否下降。

2)故障檢測

故障檢測是發現產品故障的過程?？筛鶕a品工作時的測試數據判斷其是否發生故障，也可以通過信號激勵獲得測試響應信號，判斷其是否發生故障。目的是檢測產品有無故障，是否正常運行并給出正常指示。

3)故障隔離

故障隔離是將故障定位、隔離至固定的模糊組的過程。將故障隔離后，可通過更換相應故障單元的方式完成產品的維修工作。

4)虛警抑制

虛警抑制是指當對產品的故障診斷（故障檢測和隔離）時，對故障誤報進行抑制和消除的過程。由于測試性的設計增加了系統的復雜性，并且測試的功能模塊也會發生故障，導致給可靠性帶來了不利影響。為了減少、降低或消除虛警，對測試性設計目標提出了虛警抑制要求。

5)故障預測

故障預測是通過搜集并分析產品的狀態（包括歷史數據）預測故障何時發生的過程。通過故障預測可以提前預知產品可能產生的故障，以及時采取有效的處理措施。

3 測試性設計技術

測試性設計技術是為了實現產品的測試性設計目標，在測試性設計過程中所采取的方法與手段。目前測試性設計技術主要包括固有測試性、機內測試、外部自動測試、人工測試和綜合診斷等內容。

1)固有測試性

固有測試性是指僅取決于系統或設備硬件的設計，不受測試激勵數據和響應數據影響的測試性。固有測試性要求產品在設計上要保證方便、可測試的特性，是達到測試性要求的基礎。

2)機內測試（BIT）

機內測試是指系統或者設備內部提供的檢測和隔離故障的自動測試能力。BIT包括上電BIT、啟動BIT、連續BIT（周期BIT）、事件驅動BIT。

3)外部自動測試

外部自動測試通常采用外部自動測試設備或自動測試系統實現。外部自動測試設備主要用于中繼級和基地級維修，與被測對象具有強耦合性。外部測試系統則實現被測對象的全面接口、測點、激勵信號、數據判讀等兼容性設計。

4)人工測試

人工測試是在機內測試和外部自動測試都無法對故障進行檢測和隔離的一種測試方法。需要借助設備和工具開展故障診斷，復雜設備還要配備必要的診斷手冊等。

5)綜合診斷

綜合診斷為測試性設計技術擴展的重要內容。它是考慮綜合測試性、自動測試、人工測試、維修輔助手段、技術信息、人員素質等因素，是對象診斷效果達到最佳的一種強綜合過程。

4 測試性技術發展趨勢

目前測試性技術已被廣泛關注，但由于實際應用中存在故障診斷能力差、虛警率高等問題，造成了裝備完好性差、保障費用高，與質量目標中提高戰備完好性、提高任務成功性、降低保障資源要求、降低壽命周期費用等要求相違背。綜合考慮質量目標發展要求，測試性技術具有以下主要發展趨勢：

1)由單一診斷向綜合診斷方向發展。

隨著裝備越來越復雜，單一診斷模式暴露出多種問題：故障檢測率低，當裝備發生故障時無法報出所有的故障，導致無法對故障有效定位；故障隔離率低，檢測出裝備故障后，無法隔離至規定的模糊組，導致過多單元的拆卸；虛警率高，誤報裝備存在故障導致不必要的維修操作。

綜合診斷是綜合運用產品自動測試、人工測試、維修輔助手段、技術信息、人員和培訓等構成的診斷能力的所有要素，是產品的診斷效果達到一種最佳的結構化過程。采用綜合診斷的方法可以有效的解決故障檢測率低、故障隔離率低、虛警率過高的問題。

2)由故障診斷向預測與健康管理方向發展。

故障預測與健康管理技術（即PHM技術）包括“預測”和“健康管理”兩部分內容。PHM技術是在故障診斷的基礎上，結合綜合診斷，逐步向增強診斷、故障預測和健康管理過渡。

故障預測是指根據系統現在或歷史性能狀態，預測性的診斷部件或者系統完成其功能的狀態（未來健康狀態），包括確定部件或者系統的剩余壽命或正常工作時長；健康管理是指基于對系統及其組成部分信息的獲取、狀態監測、故障診斷、趨勢分析、壽命預測，根據資源及使用要求，對維修和后勤做出智能、充分和適當的決策，提前采取措施將其恢復至正常狀態。

3)由反應式或預防式測試向視情或自主式測試方向過渡。

裝備產品的傳統性測試要求主要以解決故障問題或者定期預防檢測的目的開展，當裝備出現了故障問題，影響到正常使用，通過人工方式或者外部測試設備開展故障檢測與隔離。

當前，產品的測試性設計更多采用機內測試，融入綜合診斷和健康管理等能力，實現由反應式和預防式測試模式，逐步向視情和自主式測試方向過渡。

5 總結

測試性是軍用產品的重要質量特性之一，測試性質量特性的實現需要測試性技術的支撐。目前測試性驗證工作已經逐漸成熟起來，勢必改變當前軍用裝備產品的測試性設計狀態，促進裝備的測試性質量特性的提高。

[1] 韓慶田,盧洪義,等.軍用裝備測試性技術發展趨勢分析[J].儀器儀表學報.2006(6):25-27

[2] 代京,張平.綜合運載器健康管理健康評估技術研究[J].宇航學報.2009(4):1711-1721.

[3] 石君友,等.測試性設計分析與驗證[M].北京:國防工業出版社,2011.

[4] 王少萍.大型飛機機載系統預測與健康管理關鍵技術[J].航空學報.2014(6):1459-1472.

Research on Testing Technology and Development Trend of Testability

Zhan Jingkun1，Fu Jiang2，Dai Jing1，Peng Xiaobo1,Ning Xue
(1.China Academy of Launch Vehicle Technology R&D Center,Beijing,100076;2.WATERTEK,Beijing,100094)

Testability is one kind of quality of product.Testability is a design feature that can determine the status of product timely and accurately(can work,do not work or performance degradation)and isolate its internal failure.As the development of product is getting more and more fast and the complexity is getting higher and higher,testability is becoming more and more important for the maintenance of product. This paper mainly discusses and studies the testing technology and the development trend.

testing;maintenance support;development trend