测试性验证技术标准分析

2014-03-04王守敏田斐斐

航空标准化与质量 2014年3期

关键词：故障注入样本量测试

王守敏田斐斐张坤

（中国飞行试验研究院，陕西西安 710089）

测试性验证技术标准分析

王守敏田斐斐张坤

（中国飞行试验研究院，陕西西安 710089）

首先对测试性验证的美军标及国军标进行了分析，然后对由测试性验证催生的测试性故障注入技术的标准进行了探讨，指出了我国测试性故障注入技术标准的不足，最后给出了测试性故障注入技术标准化工作的建议。

测试性；验证；标准

测试性是产品的质量特性之一，是产品能及时准确地确定其状态（可工作、不可工作或性能下降）并隔离其内部故障的一种设计特性，良好测试性设计可以减少维修时间，提高产品的使用可用度。测试性验证是为确定产品是否达到规定的测试性要求而进行的试验与评价工作，产品测试性验证是检验产品测试性水平是否达到要求，以提高产品测试性水平的重要技术手段。

1 国内外测试性验证标准分析

1.1 美军测试性验证标准

测试性工程在美国等航空发达国家兴起较早，自形成独立的学科后，测试性标准涵盖面由最初的仅测试性验证发展到如今涵盖设计、生产、试验、验证、使用等各个环节，并在航空业的各个方面得到应用。美军测试性验证的主要标准及内容如下。

1.1.1 MIL-STD-471A通告2

1973年颁布的MIL-STD-471A及1978年颁布的MIL-STD-471A通告2《设备或系统BIT、外部测试的故障隔离和测试性特性要求的验证及评价》（Demonstration and Evaluation of Equipments/System built-in test/external test/fault Isolation/Testability and Requirements）是最早以军用标准的形式规定了较完整的用实际产品演示试验进行测试性BIT验证的方法。

根据MIL-STD-471A通告2，在采用定数试验方案时，测试性试验验证的样本选取方法是完全基于维修性试验的。在样本量确定方面，采用维修性试验中的维修任务数量对应的模拟故障数量作为样本量。在样本量分配方面，也是将被测设备逐层分解到组件级，然后根据各个组件的故障率大小确定故障的相对发生频数，将样本量按相对发生频数分配到各个组件，得到各个组件进行试验的样本量分配值。对每个组件，根据样本量分配值的4倍数量确定备选故障模式，然后按备选故障模式的相对发生频数，利用随机数来选择试验所用的故障模式。

1.1.2 MIL-STD-1814

MIL-STD-1814《飞机综合诊断》（Integrated Diagnostics）从研制阶段、生产阶段、质量一致性检查等方面规定了测试性验证技术的主要内容，并且给出了进行测试性验证的相关注意事项。

1.1.3 MIL-HDBK-2165

在MIL-HDBK-2165《系统和设备易测性手册》（Testability Handbook for System and Equipments）中，明确规定了工作任务301项目“测试性验证”，要求拟定测试性参数验证计划，并综合到维修性计划中去，按MIL-STD-471A方法和判断准则进行附加验证，以获得足够的测试性数据评价使用。

该标准中没有给出详细的测试性/BIT验证演示方法，但它指出了即使注入大量的故障，验证演示也只能提供有限的反映实际测试有效性的数据。尽管如此，在确认测试性设计的正确性方面，测试性验证演示试验还是有效的方法。

1.2 我国测试性验证标准

测试性在国内的研究与应用较国外晚，但经过十几年的研究后，测试性研究成果也不断出现，主要有：系统和设备测试性参数、指标确定、分配和预计方法，测试性要求的验证、BIT设计及减少虚警的方法，被测单元与ATE的兼容性、集成电路方法，人工智能在BIT中的应用，计算机辅助测试性分析等。

为促进测试性技术的实际应用，提高产品的使用可用度，与测试性相关的国家军用标准也陆续实施，已颁布执行的有：GJB 2547A-2012《装备测试工作通用要求》、GJB 3970-2000《军用地面雷达测试性要求》、GJB 1298-1991《通用雷达、指挥仪维修性评审与试验方法》、GJB 2072-1994《维修性试验与评定》、GJBz 20045-1991《雷达监控分系统性能测试方法BIT故障发现率、故障隔离率、虚警率》等有关测试性的国家军用标准。

1.2.1 GJB 2547A-2012

集中规定了从制定装备测试性要求到进行测试性设计与评价和实施测试性验证的统一方法，全面地对测试性做出了规定。其所规定的工作，从装备战技指标论证阶段开始一直到生产阶段，几乎包括了装备的整个寿命周期。

1.2.2 GJB 3970-2000

给出了军用地面雷达测试性的定性评定内容及方法，对测试性定量指标进行了分类并针对每一指标给出了计算方法，提出了第1类指标的检验方法与要求，给出了样本量要求。

1.2.3 GJB 1298-1991

给出了基于二项分布假设的雷达、指挥仪的自动测试设备FDR和FIR验证的定数试验方案。该方案是只考虑生产方风险a的试验方案。该标准没有给出样本量分配和故障模式选择方法。

1.2.4 GJB 2072-1994

给出了进行测试性故障检测率、故障隔离率进行验证时的样本量要求，给出了进行测试性模拟试验的试验程序。

1.2.5 GJBz 20045-1991

给出了基于二项分布假设的雷达FDR和FIR验证的定数试验方案和截尾序贯试验方案。

1.3 标准分析

对美军标及国军标进行梳理后，结合设计定型试飞中测试性评估的实际情况，可以看出有如下不足：

五是科学技术因素。有利面是科技支撑能力不断加强，特别是开源节流和保护的技术支撑能力不断增强，促进了水资源节约和污染防治。不利面是节水、污水回用技术水平与发达国家尚有较大差距，技术创新尚远不能满足现实需求。

1）标准中规定了多种测试性参数的评估模型，但每种模型的适用对象的范围均没有明确，造成实际评估中模型的选择有争议，使得军标的可操作性欠缺；

2）评估模型均有样本量的限制，而设计定型试飞中测试性样本量较少不能满足模型要求时，如何进行测试性评估没有详细规定。

2 测试性故障注入系统标准分析

2.1 标准现状

测试性验证方式主要有3种，基于外场统计的测试性验证、基于测试性模型仿真的测试性验证以及基于故障注入的测试性验证。

由于产品可靠性提高引起的测试性样本数的减少及样本收集时的困难和测试性模型针对不同产品的统一性难题，使得基于外场统计与基于测试性模型仿真的两种测试性验证方式的适用性越来越窄。而基于故障注入的测试性验证方式不受样本量的限制，可以无限次注入；同时仅需统一自动注入设备的通用性便可全机通用，因此，在军方的使用需求及承制方的经济需求下基于故障注入的测试性验证方式便快速发展起来。

按照故障注入方式，主要分为硬件注入和软件注入，前者主要是通过附加硬件设备将故障注入到系统的硬件中，后者则是通过修改存储器或寄存器内容来模拟硬件或软件故障的发生，通过改变软件执行的指令系统、数据，或在软件中预设故障程序等方法实现。

基于故障注入的测试性验证系统主要的关键技术有：

2.1.1 故障样本选取方面。在产品众多的故障中，用何种方法进行注入故障样本的选择，关系着后续试验的可信性及对测试性指标的回答，因此，样本选取算法的确定是整个基于故障注入的测试性验证系统的核心。

2.1.2 系统接口/界面方面。基于故障注入的测试性验证系统是一个通用性系统测试平台，如何协调统一众多产品的接口是平台运动的必要前提。