CN114036450B - 电子信息装备测试性指标快速考核的方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及产品测试性试验与评估领域，公开了一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法及存储介质。本方法包括：步骤1：根据维修方案确定产品的现场可更换单元清单，并依据可靠性预计得到各现场可更换单元的故障率数据；步骤2：开展产品的FMECA分析，并确认FMECA分析的准确性及完整性；步骤3：结合FMECA分析结果，开展产品测试性指标预计；步骤4：确定产品试验故障样本量，制定试验方案；步骤5：开展试验并进行数据记录；步骤6：统计记录的数据，进行测试性参数评估。本发明提供的方法可实现在外场自然故障样本数量少，试验进度紧张，试验经费有效的情况下对装备的测试性指标做出一种基于试验结果的快速考核评估。

Description

电子信息装备测试性指标快速考核的方法及存储介质

技术领域

本发明涉及产品测试性试验与评估领域，具体涉及一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法及存储介质。

背景技术

目前在状态鉴定阶段对电子信息装备的测试性指标考核方法主要有两种方式，一种是基于外场试飞试用收集的自然故障数据对测试性指标进行分析评估，另外一种是开展专项的测试性验证试验进行考核。

结合电子信息装备研制现状，采用这两种方法都有一定的限制。

电子信息装备故障检测率普遍要求为95％及以上，根据最少样本量估计，在80％置信度下至少需要32个故障样本，而电子信息装备的高可靠性设计使得其在外场试验过程中发生的自然故障数量不够开展测试性指标定量评估。

电子信息装备具有功能复杂、规模大、组成数量多、研制交付周期紧张的特点，开展专项测试性验证试验一般都是由专门的试验单位组织，首先以评审通过的FMEA数据作为抽样样本库，以二项分布为基础进行抽样，对抽中的样本逐条确定故障注入方法及合格判据，形成试验大纲，作为试验开展的依据。然后实施试验，对试验数据进行记录。试验完成后还需要根据试验过程中发生的问题进行分析，对受试产品进行设计改进，改进后进一步验证。测试性验证试验故障样本数量大、模拟注入故障并逐条恢复工作量大，且注入故障具有破坏性，需要一套单独的产品来保证试验顺利开展。综上，测试性验证试验存在周期长、经费高、破坏性等缺点。

综上，由于上述两方面的限制，导致电子信息装备在定型或鉴定阶段缺少试验数据对测试性指标进行回应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，本发明通过对测试性试验的研究，提出一种适用于电子信息装备工程实际的测试性指标考核方法及存储介质，实现在外场自然故障样本数量少，试验进度紧张，试验经费有效的情况下对装备的测试性指标做出一种基于试验结果的快速考核评估。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，包括：

步骤1：根据维修方案确定产品的现场可更换单元清单，并依据可靠性预计得到各现场可更换单元的故障率数据；

步骤2：开展产品的FMECA分析，并确认FMECA分析的准确性及完整性；

步骤3：结合FMECA分析结果，开展产品测试性指标预计，当预计结果满足产品指标要求时，进入步骤4，否则根据预计结果对产品进行测试性优化改进设计，直至产品的测试性指标预计结果满足产品指标要求；

步骤4：确定产品试验故障样本量，在确定样本量后，将样本分配到不同的故障模式中，并进行分析；

步骤5：开展测试性试验并进行数据记录，数据记录时需要记录下各故障注入后，系统的自检指示；

步骤6：统计记录的数据，进行测试性参数评估，本发明采用单侧置信下限对故障检测率及故障隔离率进行计算，对于指标要求为100％的参数，直接采用点估计。计算出的结果大于等于测试性指标最低可接受值，则判定测试性指标试验考核结果满足要求，否则不满足指标要求。

本方法基于数学模型预计结合验证试验提出测试性指标考核方案，可实现电子信息装备测试性指标的快速考核。

进一步地，步骤3中，所述开展产品测试性指标预计包括：预计产品的故障检测率和故障隔离率。

进一步地，对所述故障检测率及所述故障隔离率进行预计，当预计出的故障检测率及故障隔离率结果大于等于测试性指标要求的最低可接收值时，才有必要开展测试性试验，否则需根据预计分析对产品进行测试性优化设计改进。

进一步地，所述故障检测率的预计公式如下：

γ_FD＝λ_D/λ

式中：λ_D为被检测出的故障模式的总故障率；λ为所有故障模式的总故障率；γ_FD为故障检测率；

所述故障隔离率的预计公式如下：

γ_FI＝λ_IL/λ_D

式中：λ_D为被检测出的故障模式的总故障率；λ_IL为可被隔离到小于等于L个可更换单元的所有故障模式的总故障率；γ_FI为故障隔离率。

进一步地，所述步骤4具体包括：

步骤41：采用具有覆盖充分性和最小样本量的方法确定试验样本量；

步骤42：在确定试验样本量后，基于覆盖充分性得到各现场可更换单元的分配样本数，各现场可更换单元按照其故障模式危害度高低以及失效率大小将样本数分配到具体故障模式；

步骤43：对分配到样本的故障模式进行故障注入方法和手段分析。

进一步地，所述步骤41具体包括：

步骤411：基于覆盖充分性计算试验样本量，计算公式如下：

式中：n_i为第i个现场可更换单元对应的分配样本数；λ_i——第i个可更换单元的故障率；λ₀为基准故障率；n′为覆盖充分故障样本量；m为应覆盖的现场可更换单元总数，m为大于等于1的整数；

其中，λ₀＝max{λ_max/k,λ_min}，λ_max是现场可更换单元中故障率最大值，λ_min是现场可更换单元中故障率最小值，k是故障率截止倍数，取值为2～20之间的整数；

步骤412：基于最小样本量计算试验样本量，计算公式如下：

式中：n_min为最小样本量；c为置信度；R_L为故障检测率或故障隔离率的最低可接受值；

步骤413：将计算出来的最小样本量n_min与覆盖充分故障样本量n′进行比较，取两者中最大的那个值作为最终试验样本量。

在本步骤中，通过将最小样本量与覆盖充分性样本量进行比较，以此来确定最终的故障样本量，有效地防止了采用覆盖充分性方法计算出来的故障样本量过小，不满足验证需求。

进一步地，所述步骤411中，在无规定情况下，当m≤20时，取k＝15～20；当20＜m≤50时，取k＝10～15；当50＜m≤200时，取k＝2～5。

进一步地，在步骤42中，所述各现场可更换单元按照其故障模式危害度高低以及失效率大小将样本数分配到具体故障模式包括：

首先根据FMECA分析，优先考虑将样本数分配到严酷度为Ⅰ类和Ⅱ类故障模式，然后再考虑将样本数分配到严酷度为Ⅲ类和Ⅳ类故障模式中失效率风险更高的故障模式。

进一步地，所述步骤43中，所述故障注入方法包括软件注入、外部总线故障注入及电缆插拔注入。

第二方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在计算机上执行时，使得所述计算机执行上述第一方面所述的方法。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：

本发明提出了一种电子信息装备的测试性指标快速考核的方法，可以在产品外场自然故障样本数量少，试验周期短，试验经费预算不足的情况下，采用本方法解决产品定型或鉴定无试验结果作为依据的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本实施例提供一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，本方法包括以下步骤：

步骤1：根据维修方案确定产品的现场可更换单元清单，并依据可靠性预计得到各现场可更换单元的故障率数据。

步骤2：开展产品的FMECA分析，并确认FMECA分析的准确性及完整性。

步骤3：结合FMECA分析结果，开展产品测试性指标预计，当预计结果满足产品指标要求时，进入步骤4，否则根据预计结果对产品进行测试性优化改进设计，直至产品的测试性指标预计结果满足产品指标要求。

具体的，在本实施例中，通过计算产品的故障检测率和故障隔离率来开展产品测试性指标预计。

其中，本实施例对故障检测率及故障隔离率进行预计；预计出的结果大于等于测试性指标最低可接收值，则判为合格，可以开展测试性试验，否则，需改进优化产品的测试性设计，直至预计的测试性指标满足要求。

故障检测率的预计公式如下：

γ_FD＝λ_D/λ (1)

式(1)中：λ_D为被检测出的故障模式的总故障率；λ为所有故障模式的总故障率；γ_FD为故障检测率；

所述故障隔离率的预计公式如下：

γ_FI＝λ_IL/λ_D (2)

式(2)中：λ_D为被检测出的故障模式的总故障率；λ_IL为可被隔离到小于等于L个可更换单元的所有故障模式的总故障率；γ_FI为故障隔离率。

步骤4：确定产品试验故障样本量，在确定样本量后，将样本分配到不同的故障模式中，并进行分析。

具体的，在本实施例中，步骤4具体包括：

步骤41：采用具有覆盖充分性和最小样本量的方法确定试验样本量。

步骤42：在确定试验样本量后，基于覆盖充分性得到各现场可更换单元的分配样本数，各现场可更换单元按照其故障模式危害度高低以及失效率大小将样本数分配到具体故障模式；本实施例在分配样本时优先考虑严酷度为Ⅰ类、Ⅱ类故障模式，然后考虑严酷度为Ⅲ类Ⅳ类故障中失效率风险高的。

步骤43：对分配到样本的故障模式进行故障注入方法和手段分析，对于电子信息装备原则上均采用无损故障注入，本实例中采用软件注入、外部总线故障注入及电缆插拔注入方式进行故障注入。

步骤5：开展测试性试验并进行数据记录，在进行数据记录时，需要记录下当各故障注入后，系统的自检指示。

步骤6：统计记录的数据，采用单侧置信下限的方式进行测试性参数评估。

在一个可实行的实施例中，步骤41还可以包括：

步骤411：基于覆盖充分性计算试验样本量，计算公式如下：

/>

式(3)和式(4)中：n_i为第i个现场可更换单元对应的分配样本数，计算出来的n_i四舍五入取整；λ_i——第i个可更换单元的故障率；λ₀为基准故障率；n′为覆盖充分故障样本量；m为应覆盖的现场可更换单元总数，m为大于等于1的整数；

其中，λ₀＝max{λ_max/k,λ_min}，λ_max是现场可更换单元中故障率最大值，λ_min是现场可更换单元中故障率最小值，k是故障率截止倍数，取值为2～20之间的整数；在无规定情况下，当m≤20时，取k＝15～20；当20＜m≤50时，取k＝10～15；当50＜m≤200时，取k＝2～5；

步骤412：基于最小样本量计算试验样本量，计算公式如下：

式(5)中：n_min为最小样本量；c为置信度，无专门规定情况下通常取值为0.8；R_L为故障检测率或故障隔离率的最低可接受值；

步骤413：将计算出来的最小样本量n_min与覆盖充分故障样本量n′进行比较，取两者中最大的那个值作为最终试验样本量，计算公式如下：

n＝max{n',n_min} (6)

式(6)中，n为最终试验样本量。

本步骤通过将最小样本量与覆盖充分性样本量进行比较，以此来确定最终的故障样本量，有效地防止了采用覆盖充分性方法计算出来的故障样本量过小，不满足验证需求。

本实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在计算机上执行时，使得所述计算机执行本实施例提供的一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法。

下面，提供一个具体的实施实例。

根据上述提供的方法，对某典型机载电子信息装备进行测试性试验方案设计，其测试性要求如下：采用BIT方法FDR≥0.95，FIR(隔离到1个)≥0.85，FIR(隔离到不大于3个)＝1。

步骤一：确定产品的现场可更换单元(LRU/LRM)清单，并获取各可更换单元(LRU/LRM)的故障率数据，如表1所示。

表1可更换单元(LRU/LRM)清单及故障率

序号	LRU/LRM名称	数量	故障率λ(10-6/h)
				1	天线	6	5.876
2	前端分机	3	58.5
				3	变频分机	1	74.2
4	接收机	1	142.3
				5	处理机	1	138
6	频率源	1	50
				7	自检分机	1	23.6
8	电源	1	32.5

步骤二：开展FMECA分析，并获取如表2所示的信息便于后续工作开展，本产品共有336个故障模式，其中危害度Ⅰ类故障模式0个、Ⅱ类故障模式12个。

表2 FMECA信息表

步骤三：进行测试性指标预计，预计故障检测率为96.2％，故障隔离率FIR(隔离到1个)为87.3％，FIR(隔离到不大于3个)为100％。测试性指标预计满足指标要求。可对其开展试验评估。

步骤四：确定试验故障样本量，首先基于覆盖充分性计算样本量如下表3(计算过程中考虑到天线的失效率比较低，不纳入计算)，合计故障样本总数为28，利用公式(3)，在0.8的置信度下计算最小样本量为32个，则在覆盖充分性基础上至少补充4个样本，各LRU/LRM确定故障样本时优先考虑严酷度等级为Ⅰ类、Ⅱ类的故障模式，然后在剩余的故障模式中按照失效率大小排序选择，补充后样本分配如表4。

表3基于覆盖充分性故障样本量分配

表4结合最小样本数进行补充后故障样本量分配

步骤五：开展试验并进行数据记录。32个样本全部检测成功，其中30个样本能被成功隔离到1个可更换单元，其余均被隔离到不大于3个可更换单元。试验过程中没有发生虚警。

步骤六：根据统计数据，利用单侧置信下限的公式计算故障检测率为95％，FIR(隔离到1个)为87.11％，利用点估计计算FIR(隔离到不大于3个)为100％。

在该典型电子信息装备项目中采用了本发明的方法进行测试性指标考核，试验周期由传统专项试验的2～3个月缩短了到5～7天，实现了测试性指标基于试验结果的快速考核，很好的满足了工程应用需求。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，其特征在于，包括：

步骤1：根据维修方案确定产品的现场可更换单元清单，并依据可靠性预计得到各现场可更换单元的故障率数据；

步骤2：开展产品的FMECA分析，并确认FMECA分析的准确性及完整性；

步骤3：结合FMECA分析结果，开展产品测试性指标预计，当预计结果满足产品指标要求时，进入步骤4，否则根据预计结果对产品进行测试性优化改进设计，直至产品的测试性指标预计结果满足产品指标要求；

步骤4：确定产品试验故障样本量，在确定样本量后，将样本分配到不同的故障模式中，并进行分析；

步骤5：开展测试性试验并进行数据记录；

步骤6：统计记录的数据，采用单侧置信下限的方式进行测试性参数评估；

所述步骤4具体包括：

步骤41：采用具有覆盖充分性和最小样本量的方法确定试验样本量；

步骤42：在确定试验样本量后，基于覆盖充分性得到各现场可更换单元的分配样本数，各现场可更换单元按照其故障模式危害度高低以及失效率大小将样本数分配到具体故障模式；

步骤43：对分配到样本的故障模式进行故障注入方法和手段分析；

所述步骤41具体包括：

步骤411：基于覆盖充分性计算试验样本量，计算公式如下：

式中：n_i为第i个现场可更换单元对应的分配样本数；λ_i——第i个可更换单元的故障率；λ₀为基准故障率；n′为覆盖充分故障样本量；m为应覆盖的现场可更换单元总数，m为大于等于1的整数；

其中，λ₀＝max{λ_max/k,λ_min}，λ_max是现场可更换单元中故障率最大值，λ_min是现场可更换单元中故障率最小值，k是故障率截止倍数，取值为2～20之间的整数；

步骤412：基于最小样本量计算试验样本量，计算公式如下：

式中：n_min为最小样本量；c为置信度；R_L为故障检测率或故障隔离率的最低可接受值；

步骤413：将计算出来的最小样本量n_min与覆盖充分故障样本量n′进行比较，取两者中最大的那个值作为最终试验样本量。

2.根据权利要求1所述的一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，其特征在于，步骤3中，所述开展产品测试性指标预计包括：预计产品的故障检测率和故障隔离率。

3.根据权利要求2所述的一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，其特征在于，对所述故障检测率及所述故障隔离率进行预计，当预计出的故障检测率及故障隔离率结果大于等于测试性指标要求的最低可接收值时，才能开展测试性试验，否则进行测试性设计优化，直至测试性指标预计结果满足要求。

4.根据权利要求3所述的一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，其特征在于，所述故障检测率的预计公式如下：

γ_FD＝λ_D/λ

式中：λ_D为被检测出的故障模式的总故障率；λ为所有故障模式的总故障率；γ_FD为故障检测率；

所述故障隔离率的预计公式如下：

γ_FI＝λ_IL/λ_D

式中：λ_D为被检测出的故障模式的总故障率；λ_IL为可被隔离到小于等于L个可更换单元的所有故障模式的总故障率；γ_FI为故障隔离率。

5.根据权利要求1所述的一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，其特征在于，所述步骤411中，在无规定情况下，当m≤20时，取k＝15～20；当20<m≤50时，取k＝10～15；当50<m≤200时，取k＝2～5。

6.根据权利要求4所述的一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，其特征在于，在步骤42中，所述各现场可更换单元按照其故障模式危害度高低以及失效率大小将样本数分配到具体故障模式包括：

根据FMECA分析，优先考虑将样本数分配到严酷度为Ⅰ类和Ⅱ类故障模式，其次再考虑将样本数分配到严酷度为Ⅲ类和Ⅳ类故障模式中失效率风险更高的故障模式。

7.根据权利要求1所述的一种电子信息装备测试性指标快速考核的方法，其特征在于，所述步骤43中，所述故障注入方法包括软件注入、外部总线故障注入及电缆插拔注入。

8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在计算机上执行时，使得所述计算机执行如权利要求1至7任一所述的方法。

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