系统综合测试诊断能力提升方法研究*

许宏泉 李 飞 方 颖

(1.武汉江夏区藏龙北路1号 武汉 430205)(2.中国船舶工业综合技术经济研究院 北京 100081)



系统综合测试诊断能力提升方法研究*

许宏泉1李 飞2方 颖2

(1.武汉江夏区藏龙北路1号 武汉 430205)(2.中国船舶工业综合技术经济研究院 北京 100081)

论文分析了系统综合测试诊断能力的表征与能力提升重点的对应关系,以避免改动固有测试性设计方案为前提,针对测试方式、维修辅助手段、技术信息、人员技能等组成要素,提出了系统综合测试诊断能力提升方法。

测试; 诊断; 综合

Class Number TP206

1 引言

综合测试诊断是以故障诊断及预测为任务的各种测试诊断相关要素综合、优化运用的系统工程,用于支撑综合测试诊断的要素包括装备的固有测试性、配备的测试方式、维修辅助手段、技术信息、人员技能等。对综合测试诊断能力的提升应以提升固有测试性水平为基础,一方面优化固有测试性设计,提升相应的测试方式、维修辅助手段、技术手册及人员技术能力,从综合测试诊断各要素的角度分别予以提升,另一方面优化综合运用各要素实施诊断的整体能力,从而实现系统综合测试诊断能力的全面提升。

针对系统设计方案可改动范围小、研制进度紧的约束条件,提升固有测试性水平以提升综合测试诊断能力的方式难以实现,为此,应着重改善其他影响综合测试诊断能力的要素,包括提升测试方式的合理性、有效性,提高维修辅助手段的效率,提高技术手册对综合测试诊断的支撑能力,降低对操作人员的技能要求、强化对操作人员的培训效果。同时,根据各要素之间的内在联系、在实施综合测试诊断过程中的作用地位等,制定有效的综合测试诊断策略,从整体上优化综合测试诊断能力。

2 综合测试诊断能力表征与能力提升重点的对应关系

围绕故障诊断这一核心功能,某系统综合测试诊断能力表征主要包含以下基本内容:

1) 测试诊断深度

表征测试诊断能力可及的测试、维修级别。

2) 测试诊断广度

表征测试诊断能力可覆盖的功能监测需求、故障模式集合。

3) 测试诊断准确性

表征测试诊断的准确性,包括故障检测率、故障隔离率、故障隔离模糊度、虚警率等。

4) 测试诊断经济性

表征测试诊断的资源消耗情况,包括各种测试设备、人力、测试导致的设备停用时间、故障检测隔离所需时间等。

根据上述能力表征,提升重点与能力表征的对应关系如图1所示。

图1 综合测试诊断能力表征与提升重点的对应关系

3 诊断能力提升方法

3.1 优化测试方式的配置方案

测试方式是获取装备状态、提取故障数据的首要环节,直接影响着测试信息是否充分、能否满足综合诊断需求。同时,维修辅助手段、诊断策略等综合测试诊断的其他要素也必须围绕测试方式进行设计并优化。在固有测试性设计难以改动的情况下,测试方式作为实施综合诊断的数据采集手段,能够为能力提升提供重要的数据基础。测试方式的能力提升应主要考虑方式的选择、方式的设计两个角度。

1) 测试方式的优化选择

针对嵌入式机内测试、在线或离线状态监测、机外自动测试、机外人工测试等测试方式的优缺点、适用范围等,从以下几个方面对测试方式进行优化选择:

(1)能够覆盖的故障模式;

(2)成本;

(3)数据接口;

(4)人员要求;

(5)空间需求;

(6)时序要求满足能力;

(7)信息传递与共享能力。

2) 测试方式的设计

在测试方式的选择、组合得到优化的基础上,测试方式本身的准确性、有效性是影响测试方式能力提升的另一重要因素。因此,在测试方式方面,若难以提升嵌入式机内测试能力,则应主要考虑以下内容:

(1)缩减人工测试工作量;

(2)优化人工测试流程;

(3)设计更为易操作的人工测试设备;

(4)提高机外自动测试覆盖率;

(5)提高自动测试设备准确性。

测试方式配置方案的制定属于多属性决策问题,可采用AHP进行处理,基本环节包括:

1) 分析测试设备选择过程中的影响因素之间的关系,建立递阶层次结构(目标层、准则层、指标层和方案层);

2) 通过对每个层次的影响因素关于上一层次的某因素的重要性进行两两比较,构造判断矩阵;

3) 由判断矩阵计算被比较元素对该准则的相对权重,得到层次单排序向量并对该判断矩阵进行一致性检验;

4) 计算各层次元素对目标层的组合权重,得到层次总排序向量。

3.2 完善维修辅助手段

维修辅助手段不仅是获取维修任务后实施维修作业的辅助工具,也是采用人工测试方式的测试作业过程中不可或缺的纽带,必须具备能够将测试与维修准确对应、引导维修流程的功能。对于采用离线数据采集等方式进行的测试,维修辅助手段的有效性关乎综合测试诊断的准确性,同时,其自动化程度、人机友好程度都将影响综合测试诊断的效率。维修辅助手段的提升主要考虑其支撑作用、开放性两个方面。

1) 维修辅助设备的支撑作用

从辅助维修这一使命出发,维修辅助设备应从以下内容考虑能力的提升:

(1)人机友好;

(2)对过程的指导作用。

2) 维修辅助设备的开放性

从该要素对于整个综合测试诊断能力提升的影响角度,维修辅助设备应从以下内容考虑能力的提升:

(1)信息的可更新;

(2)固件的可更新;

(3)辅助采集数据能力;

(4)与其他诊断要素的交互能力。

对维修辅助手段进行的提升,主要为维修辅助设备的开发,包括便携式维修辅助设备、基于虚拟仪器的便携式舰载武器装备维修系统等。其中,前者具有小型化、轻量化、信息丰富、指导性强、人员技能需求少等优势,但数据采集能力、通用能力较弱;后者能够在测试仪器虚拟化的基础上,根据维修辅助任务进行功能模块的调用和组合,从而提供面向需求的数据采集与分析平台,满足测试、维修的多种辅助需求。

3.3 丰富技术信息

技术信息是实施综合诊断的依据,是故障诊断的数据支撑。在固有测试性无法改变的约束条件下,可通过丰富技术信息的途径,充实技术信息对故障诊断推理的支撑作用。从以下内容考虑技术信息能力的提升:

1) 信息的广度

技术信息的广度是指信息对诊断所需各方面信息数据的覆盖程度,对于诊断二叉树而言,广度体现了诊断二叉树的数量多寡,表征技术信息对故障模式的覆盖程度;对于故障字典而言,广度体现了字典包含的故障模式条目数量。提升信息的广度有助于实现对更多故障模式的诊断。

2) 信息的深度

技术信息的深度是指每个故障相关诊断信息的详细程度,对于诊断二叉树而言,深度体现了诊断二叉树层次的多寡,对于故障字典而言,深度体现了字典各个条目的丰富程度。提升信息深度有助于提升各个维修级别的诊断效率。

对技术信息的提升,主要从研制阶段、维修级别、测试方式三个方面进行,通过收集、整理上述信息源,形成综合测试诊断数据库,从而为诊断提供信息支撑。

3.4 增强人员技能

对于需要采用人工测试方式的综合测试诊断活动,人员技能对于数据获取的效率、准确性都存在重要的影响。此外,执行诊断策略,给出诊断结果的过程中,同样要求人员具备足够的知识技能。从以下内容考虑人员技能的提升:

1) 人员执行测试的能力

提升人员运用测试设备,执行测试任务,采集测试数据的能力;

2) 人员处理信息的能力

提升人员在实施综合诊断、制定诊断决策过程中的信息处理能力;

3) 人员对扩展综合测试诊断能力的贡献

发挥人员主观能动性,在实施综合测试诊断的过程中,发现综合测试诊断能力缺陷,探索能力提升的更多方法。

对人员技能的提升以培训为主,辅以建立人才梯队,完善人才培养机制等,同时注重对人员主观能动性的激发,在促进人员技能水平得到提高的同时,为后续进一步完善综合测试诊断提供基础。

3.5 优化诊断策略

诊断策略的核心内容是故障检测、隔离的顺序,体现了对综合测试诊断各个组成要素的综合运用。对诊断策略的提升主要为权衡综合测试诊断要素,优化综合测试诊断策略,包括测试信息优化、测试序列优化、诊断算法优化等,充分利用现有测试诊断资源,发挥各诊断要素作用,实施信息融合处理以满足综合诊断需求。

对诊断策略的优化包括多种成熟方法,如基于信息启发式算法、基于相关性模型、基于多值测试、基于模糊逻辑以及基于仿真的诊断策略制定方法等,制定诊断策略的过程中,需根据信息基础,结合诊断时间要求、经济性要求等约束条件,选择适用的方法,制定合理的诊断策略。

4 结语

综合测试诊断是一项系统工程,其实质是充分运用各阶段、各层次、各信息实现经济、高效、准确的故障诊断。因此,对其能力的提升不仅包括各个综合测试诊断要素,同时也更着重于各维修级别、各测试设备、各阶段测试信息的综合运用。与装备的测试性类似,综合测试诊断以装备的固有测试性设计为基础。通过提升各个组成要素支撑故障诊断的能力从而实现综合测试诊断能力的提升,尽管效果受限,但在经费、进度等条件限制固有测试性设计做出改变的情况下,仍具有实际意义。同时,综合测试诊断能力的提升也将为维修、保障等相关工作提供有力的支撑。

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Research on the Method to Enhance the Ability for System Integrated Diagnosis

XU Hongquan1LI Fei2FANG Ying2

(1. No. 1 Canglong North Road, Jiangxia Zone, Wuhan 430205) (2. China Institute of Marine Technology & Economy, Beijing 100081)

The paper analyzed the relationship of the characterization and emphasis for system integrated diagnosis ability. It put forward the method to enhance the ability for system integrated diagnosis focus on test mode, repair auxiliary means, technical information, staff skills with the restrain of inherent testability design.

test, diagnosis, integrate

2014年12月7日,

2015年1月24日

许宏泉,男,硕士,高级工程师,研究方向:综合保障。李飞,男,硕士,高级工程师,研究方向:综合诊断。方颖,女,硕士,高级工程师,研究方向:综合保障。

TP206

10.3969/j.issn1672-9730.2015.06.034