CN115600045B - 采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法和系统 - Google Patents

采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法和系统 Download PDF

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CN115600045B CN202211519491.1A CN202211519491A CN115600045B CN 115600045 B CN115600045 B CN 115600045B CN 202211519491 A CN202211519491 A CN 202211519491A CN 115600045 B CN115600045 B CN 115600045B
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Abstract

本发明公开采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法和系统，属于电子设备故障指标量化领域。包括：电子类单元数量与容量的比值向上取整，作为最大检测次数；根据各电子类单元状态检测的时间，计算最大检测次数内、每次检测耗时，根据任务时间内各电子类单元发生故障的概率，计算每次检测检出故障的权重系数，每次检测是按照被检测的次序，顺序依次从中取出容量数量的单元进行检测，直至所有单元都被检测；以权重系数加权累加各次检出故障的累计检测耗时，得到电子设备的平均检测时间。本发明量化并计算采用通用检测工具检测电子设备的平均检测时间，反映效率高低。把修理工作量、平均检测时间和容量关联起来，为工具的辅助选择奠定基础。

Description

采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法和系统
技术领域
本发明属于电子设备故障指标量化领域，更具体地，涉及采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法和系统。
背景技术
电子设备的接口易标准化，存在能检测同一大类、但具体规格型号又有所不同的检测工具，称为通用检测工具。例如，某设备存在多块硬盘，分别加载有各自的程序和数据文件，当某块硬盘出现部分坏道后，会导致偶发性的故障，各硬盘虽然型号不见得完全一样，但由于均为标准接口，此时可采用一个通用检测工具，同时对多个硬盘进行磁盘坏道检查或随机数据读取测试。
通用检测工具一次最多能检测的单元数量，称为该检测工具的容量。一般来说，检测工具的容量越大，越能快速检查出导致故障的单元，但同时该检测工具的费用、占用空间等使用成本也越大。
如何评估这种基于采用特定容量的通用检测单元的故障检测效率是一个未能解决的难题。另外，选择哪种容量的工具主要依靠维修人员的个人经验，缺少一般意义上通用检测工具容量的辅助选择方法。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法和系统，旨在解决无法有效计算并量化采用特定容量的通用检测单元的故障检测效率的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法，该方法包括：
S1.获取通用检测工具的容量、构成电子设备的电子类单元数量、故障发生后所有电子类单元被检测的次序、各电子类单元状态检测的时间和任务时间内各电子类单元发生故障的概率；
S2.电子类单元数量与容量的比值向上取整，作为最大检测次数；
S3.根据各电子类单元状态检测的时间，计算最大检测次数内、每一次检测耗时，根据任务时间内各电子类单元发生故障的概率，计算每一次检测检出故障的权重系数，所述每一次检测是按照故障发生后所有电子类单元被检测的次序，顺序依次从中取出容量数量的电子类单元进行检测，直至所有电子类单元都被检测；
S4.以权重系数加权累加各次检测检出故障的累计检测耗时，得到电子设备的平均检测时间。
优选地，第j次检测的检测耗时和权重系数的计算过程如下：
（1）初始化时间数组ts和概率数组ps为全0，两个数组中元素个数均为m；
（2）初始化临时变量k=1；
（3）确定检查序号s=k+(j-1)*m；
（4）判断s是否大于n，若是，进入（6），否则，确定电子类单元编号
Figure 642904DEST_PATH_IMAGE001
，计算
Figure 198650DEST_PATH_IMAGE002
，计算
Figure 328149DEST_PATH_IMAGE003
；
（5）k=k+1，判断k是否不大于m，若是，进入（3），否则，进入（6）；
（6）确定数组ts中的最大数，作为
Figure 703767DEST_PATH_IMAGE004
，计算权重系数
Figure 809870DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，m表示通用检测工具的容量，j表示最大检测次数内、第j次采用通用检测工具检测多个电子类单元，取值范围为
Figure 485702DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 51681DEST_PATH_IMAGE007
表示最大检测次数，n表示构成电子设备的电子类单元数量，
Figure 445753DEST_PATH_IMAGE008
表示故障发生后所有电子类单元被检测的次序，
Figure 138903DEST_PATH_IMAGE009
表示电子类单元i的状态检查时间，
Figure 403662DEST_PATH_IMAGE010
表示电子类单元i发生故障的概率，
Figure 907587DEST_PATH_IMAGE011
表示第j次的检查耗时。
优选地，各电子类单元发生故障的概率
Figure 788955DEST_PATH_IMAGE010
的计算公式如下：
Figure 285795DEST_PATH_IMAGE012
Figure 936220DEST_PATH_IMAGE013
；
Figure 844002DEST_PATH_IMAGE014
；
其中，i表示电子类单元i，其寿命服从指数分布
Figure 212666DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 247618DEST_PATH_IMAGE016
表示分布参数，
Figure 18128DEST_PATH_IMAGE017
表示任务时间，
Figure 329767DEST_PATH_IMAGE018
表示中间变量。
优选地，电子设备的平均检测时间的计算公式如下：
Figure 185728DEST_PATH_IMAGE019
其中， j表示最大检测次数内、第j次采用通用检测工具检测多个电子类单元，取值范围为
Figure 24371DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 367496DEST_PATH_IMAGE021
表示最大检测次数，
Figure 633393DEST_PATH_IMAGE022
表示第i次的检查耗时。
优选地，该方法还包括：S5.容量m从1逐渐增大，对于每个容量m，执行步骤S1-S4，直至得到的平均检测时间满足期望时间要求，输出此时的容量m和平均检测时间。
优选地，该方法还包括：S6.保持最优容量m，调整检查次序，对于每个检查次序，执行S1-S4，找出平均检测时间最小的检查次序，输出此时的容量、检查次序和平均检测时间。
为实现上述目的，第二方面，本发明提供了一种采用通用检测工具检测的平均检测时间计算系统，包括：处理器和存储器；所述存储器，用于存储计算机执行指令；所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得第一方面所述的方法被执行。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提出一种采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法和系统，将采用通用检测工具检测电子设备的平均检测时间作为评估指标，并提出在最大检测次数内的每一次检测，根据各单元状态检查耗时计算单次检测的检测耗时，根据各单元的故障概率计算单次检测检出故障的权重系数，加权累加各次检测检出故障的累计检测耗时得到评估指标值，该值的高低反映出检查某特定工具容量下按照检查次序找到故障的效率。把修理工作量、平均检测时间和容量关联起来，为通用检测工具的辅助选择奠定基础。
附图说明
图1为本发明提供的一种采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法流程图。
图2为本发明实施例提供的采用仿真法和本发明方法得到检测工具容量在1~10的平均检测时间示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明提供的一种采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤S1.获取通用检测工具的容量、构成电子设备的电子类单元数量、故障发生后所有电子类单元被检测的次序、各电子类单元状态检测的时间和任务时间内各电子类单元发生故障的概率。
在工程上，正常使用的电子零部件都属于指数寿命件，如：印制电路板插件、电子部件、电阻、电容、集成电路等。指数类单元是指寿命服从指数分布
Figure 711070DEST_PATH_IMAGE023
的单元，参数
Figure 353404DEST_PATH_IMAGE024
的物理含义是寿命均值。指数分布的密度函数为
Figure 318080DEST_PATH_IMAGE025
。
本发明约定：
（1）某装备由多个电子类单元组成，为便于描述，以时间来描述各单元的寿命。
（2）在任意时刻，至多有1个单元发生故障。当某单元发生故障时会影响装备的正常工作，装备会出现某些故障现象，此时需要进行开展修理工作。
（3）在查找故障原因时，对这些单元进行状态检查的次序是独立不相关的，即：不存在“必须先检查单元A、然后再检查单元B”这类对检查次序有特定要求的情况。
（4）已知各单元的寿命分布规律、对每个单元进行（正常与否的）状态检查所消耗的时间、即将执行任务的时间和某故障现象发生后对所有相关单元的检查次序。
（5）检测工具对多个单元同时开始检查后，只有所有单元检查完毕才会给出本次各单元的检查结果。
本发明的相关变量约定如下：
检测工具容量记为
Figure 754878DEST_PATH_IMAGE026
；单元数量记为
Figure 54272DEST_PATH_IMAGE027
；检查次序记为
Figure 483985DEST_PATH_IMAGE028
，数组
Figure 552435DEST_PATH_IMAGE029
中保存的是待检查的单元编号；单元
Figure 894555DEST_PATH_IMAGE030
的寿命服从指数分布
Figure 694627DEST_PATH_IMAGE031
；对单元
Figure 413185DEST_PATH_IMAGE030
的状态检查所消耗的时间记为
Figure 867300DEST_PATH_IMAGE032
；任务时间记为
Figure 645900DEST_PATH_IMAGE033
。这些变量皆为已知量。
优选地，各电子类单元发生故障的概率
Figure 169154DEST_PATH_IMAGE034
的计算公式如下：
Figure 691402DEST_PATH_IMAGE035
Figure 24DEST_PATH_IMAGE036
；
Figure 700258DEST_PATH_IMAGE037
；
其中，i表示电子类单元i，其寿命服从指数分布
Figure 195961DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 521900DEST_PATH_IMAGE039
表示分布参数，
Figure 685028DEST_PATH_IMAGE040
表示任务时间，
Figure 789119DEST_PATH_IMAGE041
表示中间变量。
步骤S2.电子类单元数量与容量的比值向上取整，作为最大检测次数。
最大检查次数
Figure 303277DEST_PATH_IMAGE042
，并对结果向上取整数。
步骤S3.根据各电子类单元状态检测的时间，计算最大检测次数内、每一次检测耗时，根据任务时间内各电子类单元发生故障的概率，计算每一次检测检出故障的权重系数，所述每一次检测是按照故障发生后所有电子类单元被检测的次序，顺序依次从中取出容量数量的电子类单元进行检测，直至所有电子类单元都被检测。
优选地，第j次检测的检测耗时和权重系数的计算过程如下：
（1）初始化时间数组ts和概率数组ps为全0，两个数组中元素个数均为m；
（2）初始化临时变量k=1；
（3）确定检查序号s=k+(j-1)*m；
（4）判断s是否大于n，若是，进入（6），否则，确定电子类单元编号
Figure 901749DEST_PATH_IMAGE043
，计算
Figure 401607DEST_PATH_IMAGE044
，计算
Figure 958490DEST_PATH_IMAGE045
；
（5）k=k+1，判断k是否不大于m，若是，进入（3），否则，进入（6）；
（6）确定数组ts中的最大数，作为
Figure 694365DEST_PATH_IMAGE046
，计算权重系数
Figure 345795DEST_PATH_IMAGE047
。
其中，m表示通用检测工具的容量，j表示最大检测次数内、第j次采用通用检测工具检测多个电子类单元，取值范围为
Figure 952357DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure 680142DEST_PATH_IMAGE049
表示最大检测次数，n表示构成电子设备的电子类单元数量，
Figure 654045DEST_PATH_IMAGE050
表示故障发生后所有电子类单元被检测的次序，
Figure 594319DEST_PATH_IMAGE051
表示电子类单元i的状态检查时间，
Figure 320967DEST_PATH_IMAGE052
表示电子类单元i发生故障的概率，
Figure 468920DEST_PATH_IMAGE053
表示第j次的检查耗时。
步骤S4.以权重系数加权累加各次检测检出故障的累计检测耗时，得到电子设备的平均检测时间。
优选地，电子设备的平均检测时间的计算公式如下：
Figure 913808DEST_PATH_IMAGE054
其中， j表示最大检测次数内、第j次采用通用检测工具检测多个电子类单元，取值范围为
Figure 657773DEST_PATH_IMAGE055
，
Figure 770086DEST_PATH_IMAGE056
表示最大检测次数，
Figure 79754DEST_PATH_IMAGE057
表示第i次的检查耗时。
优选地，该方法还包括：步骤S5.容量m从1逐渐增大，对于每个容量m，执行步骤S1-S4，直至得到的平均检测时间满足期望时间要求，输出此时的容量m和平均检测时间。
优选地，该方法还包括：步骤S6.保持最优容量m，调整检查次序，对于每个检查次序，执行S1-S4，找出平均检测时间最小的检查次序，输出此时的容量、检查次序和平均检测时间。
本发明还提供了一种采用通用检测工具检测的平均检测时间计算系统，包括：处理器和存储器；所述存储器，用于存储计算机执行指令；所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得上述方法被执行。
实施例
已知某部件由20个电子类单元组成，任务时间为400小时，检测工具的容量为3，相关信息如表1。采用上述方法，计算检测容量为3时找到故障的平均检测时间。
表1
Figure 277518DEST_PATH_IMAGE058
1）遍历计算各单元发生故障的概率
Figure 825174DEST_PATH_IMAGE059
，结果见表2。
表2
Figure 775681DEST_PATH_IMAGE060
2）最大检查次数
Figure 750590DEST_PATH_IMAGE061
；初始化检查耗时
Figure 170070DEST_PATH_IMAGE062
，检查次数j=1。
3）初始化时间数组
Figure 272150DEST_PATH_IMAGE063
和概率数组
Figure 93475DEST_PATH_IMAGE064
，令
Figure 239286DEST_PATH_IMAGE065
。
3.1）k=1；
3.2）检查序号s=1；
3.3）s>n不满足，单元编号
Figure 146062DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure 19209DEST_PATH_IMAGE067
，
Figure 960620DEST_PATH_IMAGE068
Figure 11752DEST_PATH_IMAGE069
；
3.4）k=2，
Figure 153627DEST_PATH_IMAGE070
成立，执行3.2）；
3.2）s=2；
3.3）s>n不满足，单元编号
Figure 581198DEST_PATH_IMAGE071
，
Figure 111536DEST_PATH_IMAGE072
，
Figure 113996DEST_PATH_IMAGE073
Figure 729785DEST_PATH_IMAGE074
；
3.4)k=3，
Figure 961046DEST_PATH_IMAGE070
成立，执行3.2）；
3.2）s=3；
3.3）s>n不满足，单元编号
Figure 96624DEST_PATH_IMAGE075
，
Figure 20718DEST_PATH_IMAGE076
，
Figure 123803DEST_PATH_IMAGE077
Figure 142443DEST_PATH_IMAGE078
；
3.4）k=4，
Figure 647374DEST_PATH_IMAGE070
不成立；
4）计算
Figure 476790DEST_PATH_IMAGE079
，
Figure 814974DEST_PATH_IMAGE080
。
5）
Figure 388037DEST_PATH_IMAGE081
，若
Figure 13054DEST_PATH_IMAGE082
，则执行3），否则，执行6）。
各次检查后的
Figure 262638DEST_PATH_IMAGE083
如表3。
表3
Figure 74737DEST_PATH_IMAGE084
6）终止计算，计算并输出平均检测时间
Figure 451491DEST_PATH_IMAGE085
Figure 681747DEST_PATH_IMAGE086
，即：当使用该工具一次能检查3个单元时，按照检查次序
Figure 852965DEST_PATH_IMAGE087
找到故障原因的平均检测时间为93.5min。
可建立仿真模型验证上述方法的正确性，仿真模型简述如下：
（1）产生
Figure 417939DEST_PATH_IMAGE088
个随机数
Figure 316493DEST_PATH_IMAGE089
，
Figure 916102DEST_PATH_IMAGE090
，
Figure 258222DEST_PATH_IMAGE089
服从单元
Figure 310491DEST_PATH_IMAGE091
的寿命分布规律。
（2）在所有
Figure 511272DEST_PATH_IMAGE089
中寻找最小数，对应的序号记为
Figure 965387DEST_PATH_IMAGE092
，即：
Figure 478408DEST_PATH_IMAGE093
Figure 267241DEST_PATH_IMAGE094
。
（3）若
Figure 523910DEST_PATH_IMAGE095
成立，则本次仿真有效，按照检查次序，使用该检测工具每次至多取
Figure 832532DEST_PATH_IMAGE096
个单元进行检查，直至检查到单元
Figure 267187DEST_PATH_IMAGE097
为止，可得到本次找到故障原因的检查时间。
在大量多次模拟后，可统计得到平均检测时间。
图2为本发明实施例提供的采用仿真法和本发明方法得到检测工具容量在1~10的平均检测时间示意图。如图2所示，二者的结果极为吻合。
利用本发明方法，在某个范围内通过遍历计各检测工具容量的平均检测时间，据此辅助选定选用何种容量的检测工具。例如，从图2 可知，当容量超过5以后，缩短的平均检测时间很有限，此时从性价比的角度容量不宜超过5；若要求平均检测时间不大于100min，则容量至少为3。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种采用通用检测工具检测的平均检测时间计算方法，其特征在于，该方法包括：
S1.获取通用检测工具的容量、构成电子设备的电子类单元数量、故障发生后所有电子类单元被检测的次序、各电子类单元状态检测的时间和任务时间内各电子类单元发生故障的概率；
S2.电子类单元数量与容量的比值向上取整，作为最大检测次数；
S3.根据各电子类单元状态检测的时间，计算最大检测次数内、每一次检测耗时，根据任务时间内各电子类单元发生故障的概率，计算每一次检测检出故障的权重系数，所述每一次检测是按照故障发生后所有电子类单元被检测的次序，顺序依次从中取出容量数量的电子类单元进行检测，直至所有电子类单元都被检测；
S4.以权重系数加权累加各次检测检出故障的累计检测耗时，得到电子设备的平均检测时间；
第j次检测的检测耗时和权重系数的计算过程如下：
（1）初始化时间数组ts和概率数组ps为全0，两个数组中元素个数均为m；
（2）初始化临时变量k=1；
（3）确定检查序号s=k+(j-1)*m；
（4）判断s是否大于n，若是，进入（6），否则，确定电子类单元编号
Figure QLYQS_1
，计算
Figure QLYQS_2
，计算
Figure QLYQS_3
；
（5）k=k+1，判断k是否不大于m，若是，进入（3），否则，进入（6）；
（6）确定数组ts中的最大数，作为
Figure QLYQS_4
，计算权重系数
Figure QLYQS_5
；
电子设备的平均检测时间的计算公式如下：
Figure QLYQS_6
其中，m表示通用检测工具的容量，j表示最大检测次数内、第j次采用通用检测工具检测多个电子类单元，取值范围为
Figure QLYQS_7
，
Figure QLYQS_8
表示最大检测次数，n表示构成电子设备的电子类单元数量，
Figure QLYQS_9
表示故障发生后所有电子类单元被检测的次序数组，
Figure QLYQS_10
表示电子类单元i的状态检查时间，
Figure QLYQS_11
表示电子类单元i发生故障的概率，
Figure QLYQS_12
表示第j次的检查耗时。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各电子类单元发生故障的概率
Figure QLYQS_13
的计算公式如下：
Figure QLYQS_14
Figure QLYQS_15
Figure QLYQS_16
其中，i表示电子类单元i，其寿命服从指数分布
Figure QLYQS_17
，
Figure QLYQS_18
表示分布参数，
Figure QLYQS_19
表示任务时间，
Figure QLYQS_20
表示中间变量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
S5.容量m从1逐渐增大，对于每个容量m，执行步骤S1-S4，直至得到的平均检测时间满足期望时间要求，输出此时的容量m和平均检测时间。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
S6.保持最优容量m，调整检查次序，对于每个检查次序，执行S1-S4，找出平均检测时间最小的检查次序，输出此时的容量、检查次序和平均检测时间。
5.一种采用通用检测工具检测的平均检测时间计算系统，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器，用于存储计算机执行指令；
所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得权利要求1至4任一项所述的方法被执行。
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