系統(tǒng)測試性設計分析與驗證

第1章 緒論                  
 1.1 故障. 診斷與測試性基本概念                  
 1.1.1 故障及其后果                  
 1.1.1.1 故障定義和分類                  
 1.1.1.2 故障影響后果                  
 1.1.2 故障診斷                  
 1.1.2.1 故障診斷的概念                  
 1.1.2.2 故障診斷研究內(nèi)容                  
 1.1.3 測試性和機內(nèi)測試                  
 1.1.3.1 測試性. 固有測試性和兼容性                  
 1.1.3.2 機內(nèi)測試／機內(nèi)測試設備                  
 1.1.4 綜合診斷                  
 1.2 測試性及診斷技術(shù)的發(fā)展                  
 1.2.1 由外部測試到機內(nèi)測試                  
 1.2.2 測試性成為一門獨立的學科                  
 1.2.3 綜合診斷. 人工智能及CAD的應用                  
 1.2.4 國內(nèi)測試性發(fā)展現(xiàn)狀                  
 1.3 測試性. BIT對系統(tǒng)的影響                  
 1.3.1 對維修性的影響                  
 1.3.2 對可靠性的影響                  
 1.3.2.1 對基本可靠性影響                  
 1.3.2.2 對任務可靠性影響                  
 1.3.3 對可用性和戰(zhàn)備完好性影響                  
 1.3.4 對壽命周期費用影響                  
 1.3.5 測試性／BIT影響分析實例                  
 1.4 常用測試性與診斷術(shù)語                  
 習題                  
                   
 第2章 測試性和診斷參數(shù)                  
 2.1 概述                  
 2.2 參數(shù)定義及說明                  
 2.2.1 故障檢測率（FDR）                  
 2.2.1.1 FDR定義                  
 2.2.1.2 關于FDR定義的幾點說明                  
 2.2.2 關鍵故障檢測率（CFRR）                  
 2.2.3 故障隔離率（FIR）                  
 2.2.3.1 FIR定義                  
 2.2.3.2 關于FIR定義的幾點說明                  
 2.2.4 虛警率（FAR）                  
 2.2.4.1 FAR定義                  
 2.2.4.2 關于FAR定義的幾點說明                  
 2.2.5 故障檢測時間（FDT）                  
 2.2.6 故障隔離時間（FIT）                  
 2.2.7 系統(tǒng)的FDR和FIR                  
 2.2.8 不能復現(xiàn)（CND）率                  
 2.2.9 臺檢可工作（BCS）率                  
 2.2.10 重測合格（RTOK）率                  
 2.2.11 誤拆率（FFP）                  
 2.2.12 BIT／ETE可靠性                  
 2.2.13 BIT／ETE維修性                  
 2.2.14 BIT／ETE平均運行時間                  
 2.2.15 虛警. CND及RTOK關系                  
 習題                  
                   
 第3章 測試性設計與管理工作概述                  
 3.1 測試性工作項目及說明                  
 3.1.1 測試性工作項目                  
 3.1.2 測試性工作項目說明                  
 3.1.2.1 制定測試性工作計劃                  
 3.1.2.2 測試性評審                  
 3.1.2.3 制定測試性數(shù)據(jù)收集與分析計劃                  
 3.1.2.4 診斷方案和測試性要求                  
 3.1.2.5 測試性初步設計與分析                  
 3.1.2.6 測試性詳細設計與分析                  
 3.1.2.7 測試性驗證                  
 3.1.3 測試性與其他專業(yè)工程的接口                  
 3.2 復雜系統(tǒng)各研制階段的測試性工作                  
 3.2.1 要求和指標論證階段                  
 3.2.2 方案論證和確定階段                  
 3.2.3 工程研制階段                  
 3.2.4 生產(chǎn)和使用階段                  
 3.3 測試性設計的目標和內(nèi)容                  
 3.3.1 設計目標                  
 3.3.2 設計內(nèi)容                  
 3.4 測試性設計工作流程                  
 3.4.1 各研制階段測試性工作流程                  
 3.4.2 與系統(tǒng)功能和特性設計并行的測試性設計流程                  
 3.4.3 多級測試性設計流程                  
 3.4.4 UUT測試性／診斷設計流程                  
 3.5 測試性設計工作的評價與度量                  
 3.5.1 測試性設計分析報告                  
 3.5.2 測試性/診斷有效性評價                  
 3.5.3 產(chǎn)品對使用要求的符合性評價                  
 習題                  
                   
 第4章 測試性與診斷要求                  
 4.1 概述                  
 4.2 確定測試性與診斷要求依據(jù)分析                  
 4.2.1 任務要求分析                  
 4.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成特性分析                  
 4.2.3 使用和保障要求分析                  
 4.2.4 可用新技術(shù)分析                  
 4.3 測試性與診斷要求內(nèi)容                  
 4.3.1 嵌入式診斷要求                  
 4.3.2 外部診斷要求                  
 4.3.2.1 基層級診斷要求                  
 4.3.2.2 中繼級診斷要求                  
 4.3.2.3 基地級診斷要求                  
 4.3.3 測試性與診斷定性要求                  
 4.3.3 測試性與診斷定量要求                  
 4.4 系統(tǒng)和產(chǎn)品的測試性要求                  
 4.4.1 系統(tǒng)測試性要求                  
 4.4.2 產(chǎn)品測試性要求                  
 4.5 確定測試性指標的程序和方法                  
 4.5.1 確定測試性要求的程序                  
 4.5.2 測試性參數(shù)的選擇                  
 4.5.3 測試性與可靠性. 維修性之間的權(quán)衡分析                  
 4.5.4 用類比法確定測試性指標                  
 4.5.5 初定指標的分析檢驗                  
 4.6 診斷指示正確性和BIT影響分析                  
 4.6.1 BIT對可靠性影響分析                  
 4.6.2 BIT對維修性影響分析                  
 4.6.3 診斷指示正確性分析                  
 4.6.3.1 診斷結(jié)果的指示                  
 4.6.3.2 給出正確指示的概率                  
 4.6.3.3 影響正確指示因素分析                  
 4.6.3.4 合理確定診斷要求                  
 4.7 測試性規(guī)范示例                  
 4.7.1 系統(tǒng)初步測試性規(guī)范                  
 4.7.2 系統(tǒng)測試性規(guī)范                  
 4.7.3 CI測試性規(guī)范                  
 習題                  
                   
 第5章 故障診斷方案                  
 5.1 診斷方案的制定程序                  
 5.2 候選診斷方案                   
 5.2.1 確定診斷方案的依據(jù)                  
 5.2.2 診斷方案組成要素                  
 5.2.3 候選診斷方案的確定                  
 5.3 最佳診斷方案的選擇                  
 5.4 權(quán)衡分析                  
 5.4.1 定性權(quán)衡分析                  
 5.4.1.1 BIT與ATE/ETE的權(quán)衡                  
 5.4.1.2 BIT模式的權(quán)衡                  
 5.4.1.3 人工測試設備與ATE的權(quán)衡                  
 5.4.2 定量權(quán)衡分析                  
 5.4.2.1 人工測試與自動測試的權(quán)衡                  
 5.4.2.2 BIT與ATE的權(quán)衡                  
 5.4.2.3 硬件與軟件BITE的權(quán)衡                  
 5.5 費用分析                  
 5.5.1 故障診斷子系統(tǒng)費用模型                  
 5.5.2 BIT壽命周期費用權(quán)衡模型                  
 5.5.3 簡單費用分析舉例                  
 習題                  
                   
 第6章 測試性與診斷要求分配                  
 6.1 概述                  
 6.1.1 測試性分配的指標                  
 6.1.2 進行測試性分配工作的時間                  
 6.1.3 測試性分配工作的輸入和輸出                  
 6.1.4 測試性分配模型和要求                  
 6.2 等值分配法和經(jīng)驗分配法                  
 6.2.1 等值分配法                  
 6.2.2 經(jīng)驗分配法                  
 6.3 按系統(tǒng)組成單元故障率分配法                  
 6.4 加權(quán)分配法                  
 6.5 綜合加權(quán)分配法                  
 6.5.1 測試分配模型和工作程序                  
 6.5.2 綜合加權(quán)分配方法                  
 6.5.3 只考慮復雜度時的分配方法                  
 6.5.4 只考慮重要度時的分配方法                  
 6.6 有部分老品時的分配方法                  
 6.7 優(yōu)化分配方法                  
 6.7.1 優(yōu)化分配的數(shù)學模型                  
 6.7.2 解法介紹                  
 6.7.3 算法及步驟                  
 6.7.4 目標函數(shù)和約束函數(shù)的選擇                  
 6.7.5 應用舉例                  
 習題                  
                   
 第7章 固有測試性設計與評價                  
 7.1 固有測試性設計                  
 7.1.1 劃分                  
 7.1.2 功能和結(jié)構(gòu)設計                  
 7.1.3 初始化                  
 7.1.4 測試控制(可控性)                  
 7.1.5 測試觀測(可觀性)                  
 7.1.6 元器件選擇                  
 7.1.7 其他                  
 7.2 測試性設計準則                  
 7.2.1 結(jié)構(gòu)設計                  
 7.2.2 劃分                  
 7.2.3 測試控制                  
 7.2.4 測試通路                  
 7.2.5 元器件選擇                  
 7.2.6 模擬電路設計                  
 7.2.7 LSI和微處理機                  
 7.2.8 射頻(RF)電路設計                  
 7.2.9 光電(EO)設備設計                  
 7.2.10 數(shù)字電路設計                  
 7.2.11 機內(nèi)測試(BIT)                  
 7.2.12 性能監(jiān)控                  
 7.2.13 機械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控                  
 7.2.14 診斷能力綜合                  
 7.2.15 測試要求                  
 7.2.16 測試數(shù)據(jù)                  
 7.2.17 測試點                  
 7.2.18 傳感器                  
 7.2.19 指示器                  
 7.2.20 連接器                  
 7.2.21 兼容性                  
 7.3 固有測試性評價                  
 7.3.1 通用設計準剪裁原則                  
 7.3.2 簡單分析評價方法                  
 7.3.3 加權(quán)評分法                  
 7.4 印制電路板測試性評價方法                  
 7.4.1 方法概述                  
 7.4.2 測試性評價因素及其評分                  
 習題                  
                    
 第8章 測試點與診斷策略                  
 8.1 簡單UUT的測試點和診斷策略                  
 8.1.1 依據(jù)已知數(shù)據(jù)確定診斷策略                  
 8.1.2 依據(jù)UUT構(gòu)型確定診斷策略                  
 8.2 復雜系統(tǒng)的診斷策略                  
 8.2.1 分層測試策略                  
 8.2.2 UUT測試點和優(yōu)化測試順序                  
 8.2.3 復雜系統(tǒng)診斷的基本原理                  
 8.3 基于相關性模型的診斷方法                  
 8.3.1 有關假設和定義                  
 8.3.2 相關性建模                  
 8.3.2.1 相關性圖示模型                  
 8.3.2.2 相關性數(shù)學模型                  
 8.3.3 優(yōu)選測試點制定診斷策略                  
 8.3.3.1 簡化矩陣優(yōu)選測試點                  
 8.3.3.2 制定診斷策略                  
 8.3.3.4 結(jié)果分析                  
 8.3.3.5 故障字典                  
 8.3.4 考慮可靠性和費用的影響                  
 8.3.4.1 可靠性影響                  
 8.3.4.2 費用影響                  
 8.3.5 應用舉例                  
 8.3.5.1 例一                  
 8.3.5.2 例二                  
 8.3.6 基于相關性的診斷方法小結(jié)                  
 8.3.6.1 工作流程                  
 8.3.6.1 結(jié)果的應用                  
 8.4 最少測試費用診斷策略設計                  
 8.4.1 診斷樹費用分析方法                  
 8.4.2 診斷子集費用優(yōu)選方法                  
 8.4.3 有用診斷子集分析方法                  
 8.4.4 有用診斷子集分析示例                  
 8.5 基于故障樹分析的故障診斷方法                   
 8.5.1 故障樹分析                  
 8.5.2 利用FTA確定測試順序                  
 8.5.3 舉例                  
 習題                   
 第9章 測試性. BIT設計技術(shù)                  
 9.1 系統(tǒng)測試性設計                  
 9.1.1 系統(tǒng)測試性頂層設計                  
 9.1.2 系統(tǒng)測試性設計指南                  
 9.2 系統(tǒng)BIT設計                  
 9.2.1 系統(tǒng)BIT頂層設計                  
 9.2.1.1 確定系統(tǒng)BIT功能特性                  
 9.2.1.2 確定系統(tǒng)BIT工作模式和類型                  
 9.2.1.3 確定BIT測試產(chǎn)品等級和測試程度                  
 9.2.1.4 系統(tǒng)BIT/BITE軟件和硬件的權(quán)衡                  
 9.2.1.5 聯(lián)機BIT與脫機BIT權(quán)衡                  
 9.2.1.6 設計合理的系統(tǒng)BIT配置方案                  
 9.2.2 系統(tǒng)BIT設計指南                  
 9.3 常用BIT設計技術(shù)                  
 9.3.1 數(shù)字BIT技術(shù)                  
 9.3.1.1 板內(nèi)ROM式BIT                  
 9.3.1.2 微處理器BIT                  
 9.3.1.3 微診斷法                  
 9.3.1.4 內(nèi)置邏輯塊觀測器法                  
 9.3.1.5 錯誤檢測與校正碼(EDCC)方法                  
 9.3.1.6 掃描通路BIT                  
 9.3.1.7 邊界掃描BIT                  
 9.3.1.8 隨機存取存儲器的測試                  
 9.3.1.9 只讀存儲器的測試                  
 9.3.1.10 定時器監(jiān)控測試                  
 9.3.2 模擬BIT技術(shù)                  
 9.3.2.1 比較器BIT                  
 9.3.2.2 電壓求和BIT                  
 9.3.3 環(huán)繞BIT技術(shù)                  
 9.3.3.1 數(shù)字環(huán)繞BIT                  
 9.3.3.2 模擬/數(shù)字混合環(huán)繞BIT                  
 9.3.4 冗余BIT技術(shù)                  
 9.3.4.1 冗余電路BIT                  
 9.3.4.2 余度系統(tǒng)BIT                  
 9.3.5 動態(tài)部件BIT技術(shù)                  
 9.3.5.1 在線比較監(jiān)控BIT                  
 9.3.5.2 模型比較監(jiān)控BIT                  
 9.3.6 功能單元BIT實例                  
 9.3.6.1 感應式位置傳感器的BIT                  
 9.3.6.2 某型雷達預處理器的BIT                  
 9.3.6.3 某型信號控制設備的BIT                  
 9.3.6.4 某型視頻選擇模塊的BIT                  
 9.4 測試點的選擇與設置                  
 9.4.1 測試點類型                  
 9.4.2 測試點要求                  
 9.4.3 測試點選擇                  
 9.4.4 測試點設置舉例                  
 9.5 測試性設計應注意的問題                  
 9.5.1 可靠性分析是測試性設計的基礎                  
 9.5.2 確定合理的測試容差                  
 9.5.3 采取必要的防止虛警措施                  
 9.5.4 注意測試性增長工作                  
 習題                  
                   
 第10章 BIT虛警問題及降低虛警率方法                  
 10.1 BIT虛警問題                  
 10.1.1 關于虛警和虛警率的定義                  
 10.1.1.1 關于虛警定義                  
 10.1.1.2 關于虛警率定義                  
 10.1.2 已服役系統(tǒng)的虛警狀況                  
 10.1.2.1 系統(tǒng)I的虛警情況                  
 10.1.2.2 系統(tǒng)II的虛警情況                  
 10.1.2.3 其他系統(tǒng)情況                  
 10.1.3 國內(nèi)虛警問題現(xiàn)狀                  
 10.2 BIT虛警的影響                  
 10.2.1 虛警對BIT有效性的影響                  
 10.2.2 虛警對系統(tǒng)完成任務的影響                  
 10.2.3 虛警對系統(tǒng)可靠性. 維修性的影響                  
 10.2.4 虛警對系統(tǒng)備件的影響                  
 10.3 產(chǎn)生虛警的原因                  
 10.3.1 虛警原因綜述                  
 10.3.2 I類虛警的原因                  
 10.3.3 II類虛警的原因                  
 10.3.3.1 雷達系統(tǒng)異常特性的原因                  
 103.3.2 系統(tǒng)I的虛警原因分析結(jié)果                  
 10.4 降低虛警率的方法                  
 10.4.1 確定合理的測試容差                  
 10.4.1.1 確定測試容差的方法                  
 10.4.1.2 延遲加入門限值                   
 10.4.1.3 自適應門限值                  
 10.4.2 確定合理的故障指示. 報警條件                  
 10.4.2.1 重復測試不通過時才報警----重復測試方法                  
 10.4.2.2 n次測試中有m次不通過時才報警-------表決方法                  
 10.4.2.3 測試結(jié)果為不正確時延遲一定時間才報警------延時方法                  
 10.4.3 提高BIT工作的可靠性                  
 10.4.3.1 聯(lián)鎖條件                  
 10.4.3.2 BIT檢驗                  
 10.4.3.3 重疊BIT方法                  
 10.4.4 環(huán)境應力的測量與應用                  
 10.4.4.1 TSMD故障記錄系統(tǒng)                  
 10.4.4.2 智能BIT和應力測量(iBITSM)                  
 10.4.5 靈巧BIT----人工智能技術(shù)的應用                  
 10.4.5.1 概述                  
 10.4.5.2 自適應BIT                  
 10.4.5.3 暫存監(jiān)控BIT                  
 10.4.6 靈巧BIT與TSMD綜合系統(tǒng)                  
 10.4.7 其他方法                  
 10.4.7.1 分布式BIT                  
 10.4.7.2 設計指南                  
 10.4.7.3 虛警率預計                  
 10.4.7.4 試驗分析改進                  
 10.5 降低虛警率方法總結(jié)                  
 習題                  
                   
 第11章 系統(tǒng)測試性與診斷的外部接口                  
 11.1 BIT信息顯示與輸出                  
 11.1.1 BIT測試能力和BIT信息內(nèi)容                  
 11.1.2 通過指示器. 顯示板輸出信息                  
 11.1.3 通過BIT讀出器. 維修監(jiān)控板. 顯示器輸出信息                  
 11.1.4 通過中央維修系統(tǒng)/監(jiān)控系統(tǒng)輸出BIT信息                  
 11.1.4.1 B747-400飛機中央維修計算機系統(tǒng)                  
 11.1.4.2 A320飛機綜合監(jiān)控系統(tǒng)                  
 11.1.5 通過打印機. 磁帶. ACARS輸出BIT信息                  
 11.1.6 利用外部測試設備輸出/采集BIT信息                  
 11.2 UUT與ATE的兼容性                  
 11.2.1 兼容性一般要求                  
 11.2.2 兼容性詳細要求                  
 11.2.2.1 UUT外部測試特性                  
 11.2.2.2 UUT外部測試點                  
 11.2.2.3 UUT測試文件                  
 11.2.3 兼容性偏離的處理                  
 11.2.4 兼容性評價                  
 11.2.4.1 評價步驟                  
 11.2.4.2 評價內(nèi)容和方法                  
 11.2.5 兼容性驗證                  
 11.3 測試程序及接口裝置                  
 11.3.1 TPS要求                  
 11.3.1.1 一般要求                  
 11.3.1.2 詳細要求                  
 11.3.2 TPS研制                  
 習題                  
                   
 第12章 測試性預計                  
 12.1 概述                  
 12.1.1 測試性預計的目的和參數(shù)                  
 12.1.2 進行測試性預計工作的時機                  
 12.1.3 測試性預計工作的輸入和輸出                  
 12.2 工程常用預計方法                  
 12.2.1 BIT預計                  
 12.2.2 系統(tǒng)測試性預計                  
 12.2.3 LRU測試性預計                  
 12.2.4 SRU測試性預計                  
 12.2.5 其他參數(shù)預計問題                  
 12.3 概率方法                  
 12.3.1 常用方法存在的問題和故障責任數(shù)據(jù)                  
 12.3.2 概率方法的簡單例子                  
 12.3.3 更復雜的例子                  
 12.4 集合論方法                  
 12.4.1 專用測試的FDR                  
 12.4.2 重疊覆蓋的FDR                  
 12.4.3 重疊覆蓋的相交和不相交故障類的FDR                  
 12.4.4 FIR的計算                  
 12.4.5 集合論方法小結(jié)                  
 習題                  
                   
 第13章 測試性驗證與評價                  
 13.1 概述                  
 13.1.1 測試性驗證試驗                  
 13.1.2 測試性驗證的內(nèi)容                  
 13.1.3 測試性驗證試驗與其他試驗的關系                  
 13.1.4 測試性驗證的時機和產(chǎn)品                  
 13.2 測試性驗證的工作和程序                  
 13.2.1 測試性驗證工作任務                  
 13.2.2 測試性驗證工作程序                  
 13.3 測試性驗證的技術(shù)準備工作                  
 13.3.1 關于試驗的樣本量                  
 13.3.2 故障影響及注入方法分析                  
 13.3.3 注入故障樣本的分配及抽樣                  
 13.3.4 驗證的產(chǎn)品及測試設備                  
 13.4 測試性驗證試驗步驟及參數(shù)計算                  
 13.4.1 試驗步驟                  
 13.4.2 參數(shù)計算                  
 13.4.3 接收或拒收的判定                  
 13.5 驗證試驗方案及結(jié)果判定                  
 13.5.1 成敗型定數(shù)試驗方案                  
 13.5.2 最低可接受值試驗方案                  
 13.5.3 成敗型截尾序貫試驗方案                  
 13.5.4 近似試驗方案及判據(jù)                  
 13.6 虛警率驗證問題                   
 13.6.1 數(shù)據(jù)來源                  
 13.6.2 按可靠性要求驗證                  
 13.6.3 按成功率驗證                  
 13.6.4 考慮雙方風險時的驗證                  
 13.6.5 近似驗證方法                  
 13.7 測試性參數(shù)估計                  
 13.7.1 點估計                  
 13.7.2 區(qū)間估計                  
 13.7.3 近似估計                  
 13.8 測試性綜合評價                  
 13.8.1 現(xiàn)有測試性驗證方法的適用性                  
 13.8.2 三階段評定方法                  
 13.8.3 綜合分析評定                  
 習題                  
                   
 附表1二項分布單側(cè)置信下限                  
 附表2二項分布單側(cè)置信上限                  
 附表3成敗型可靠性的區(qū)間估計                  
 附表4 BIT信息表                  
 附表5 BIT信息統(tǒng)計匯總表                  
 常用縮寫詞                  
 參考文獻