可靠性系統工程之測試性技術

一、測試性是可靠性系統工程的重要一環可靠性系統工程是研究產品全壽命過程中同產品故障作鬥爭的工程技術。

從可靠性工程的發展過程,可以看出客觀現實條件的變化,如:設備日趨複雜、使用運行環境日益嚴酷、財力與人力資源受到嚴格限制、可靠性技術不斷發展等,導致人們在觀念上產生了變化,從單純地追求某些技術性能目標,轉向追求以壽命周期費用體現出來的綜合目標,轉向要求系統的效能和費用間求得合理的平衡。

系統工程,貫穿產品研製的全過程,包括管理與控制、設計與分析、驗證與評價等一系列的工程技術與管理活動。GJB2547A中規定測試性工作項目如下:

二、測試性技術的發展及主要作用1、測試性的提出及發展

2、主要作用1)重要的設計特性:是構成武器裝備質量特性的重要組成部分。與可靠性、維修性、保障性同等重要,當提高裝備可靠性難度較大或費用過高時,可通過提高測試性實現任務成功性和安全性要求。2)提升裝備使用效能:通過良好的測試性設計,可以提高裝備的戰備完好性,通過縮短裝備的故障診斷和維修時間,提高可用度從而提升裝備使用效能。及時地發現故障(趨勢),有利於採取有效的措施(維修策略確定),優化維修計劃;故障診斷隔離、定位有效,可以節省工時。F-35採用PHM技術建立了自主保障系統,預計維修人力可以減少20～40%,保障規模縮小50%,而出動架次率提高25%。

3)節省壽命周期費用:可大大減少使用與保障階段的費用。美國國防部統計,論證和研製階段維修性、測試性工作多投入1美元,LCC能夠節省50～100美元。美國海軍對F/A-18、F-14、A-6E和S-3A四種海軍主要飛機的200餘項關鍵部件測試性改進使得使用和維修費用減少30%;據統計,在研製初期充分開展測試性設計,則可降低全壽命周期費用的10%-20%。

三、基本概念1、測試性定義:產品能及時、準確地確定其狀態(可工作、不可工作或性能下降),並隔離其內部故障的一種設計特性。本質:產品的設計特性,通用質量特性之一。目標:確定狀態並隔離故障——故障診斷。要求:及時(檢測)、準確(定位)。2、故障診斷指檢測和隔離故障的過程。(GJB451A的定義)即:確定產品的狀態;當故障時,找出故障的原因,以便維修。

故障診斷過程:被測單元(UUT)的故障分析——FMECA等UUT狀態的判據——診斷基準,故障字典測試設備:獲取UUT的狀態信息(傳感器、激勵信號)，信息傳輸和處理比較判斷或狀態識別輸出診斷結果和維修方法。3、測試設備人工測試設備(MTE):基本上依賴人工操作並由操作人員評定測試結果的設備。自動測試設備(ATE):自動進行功能和(或)參數測試、故障檢測和故障隔離的設備，機內測試設備(BITE):設計到產品中的用於執行參數測試、故障檢測和故障隔離的設備4、測試性要求測試性要求包括:定量要求和定性要求1)定量要求:主要包括:故障檢測率(FDR)、故障隔離率(FIR)和虛警率(FAR)。2)定性要求:對測試性的描述性要求,如功能、結構、電氣劃分要求、測試點布局要求、BIT要求等。

5、預防性維修通過系統檢查、檢測和消除產品的故障徵兆,使其保持在規定狀態所進行的全部活動。包括預先維修、定時維修、視情維修和故障檢查等。——非故障維修6、修復性維修產品發生故障後,使其恢復到規定狀態所進行的全部活動。一般包括:故障定位、故障隔離、分解、更換、組裝、調校及檢測等,也稱修理。——故障維修四、設計與分析1、測試性設計與分析流程

2、主要分析方法故障模式、影響和危害性分析(FMECA)是維修性和測試性設計的主要分析方法。通過FMECA,分析產品可能的故障模式、故障原因及危害程度和影響,從而提供與故障檢測、故障隔離、故障修復等有關的維修性和測試性設計及設計改進所需的信息。按照GJB/Z1391-2006開展FMECA。根據可靠性FMECA提供的信息,進一步採集和分析包括故障檢測能力和故障隔離能力的相關測試信息。利用FMECA,為測試性分配、預計等工作提供依據,指導測試點的選取、固有測試性和機內測試(BIT)的設計,並隨著研製階段不斷迭代和細化。測試性分析所需要的FMECA信息深度,與所關注的維修深度有關。

3、方案設計診斷方案是指對系統和設備進行故障診斷的總體設想,包括診斷範圍、對象、使用方法、診斷能力等。通常採用嵌入式診斷和外部診斷來提供完全的故障檢測與隔離能力。綜合診斷的目標:以最少的費用、最有效地檢測、隔離系統和設備內已知的或預期發生的所有故障,以滿足系統任務要求。

4、測試維護方案以測試性要求作為輸入,進行測試維護方案設計,為後續測試性設計和分析工作提供指導。

5、詳細設計

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