测试性建模技术简介

本文转载自公众号思睿咨询

1 测试性工程

随着武器装备和大型工业产品，特别是电子产品的不断发展，对产品的故障检测与隔离能力提出了更高的要求，即在努力降低产品发生故障的频率同时，尽量保证故障发生后能够被发现并准确定位。为了解决这一问题，在新型的军工和工业产品中，已广泛开展测试性工作。

测试性是指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。通过开展测试性工作，能够达到性能监测/状态监测、故障检测、故障隔离、故障预测的目的。

测试性工作的基本任务主要包括固有测试性设计、机内测试（BIT）/机内测试系统设计、外部自动测试设计、人工测试设计、综合诊断设计和健康管理设计。

与测试性工作相关的重要指标，主要有故障检测率（FDR）和故障隔离率（FIR）两种。

故障检测率的定义是规定的时间内，用规定的方法正确检测到的故障数与被测单元发生的故障总数之比。

故障隔离率的定义是在在规定的时间内，用规定的方法正确隔离到不大于规定的可更换单元数的故障数与同一时间内检测到的故障数之比。

2 测试性建模简介

测试行建模是测试性设计与分析工作的重要组成部分。利用工具软件建立产品的测试性模型，可以在设计阶段对产品的测试性设计水平进行定量和定性的评价。目前测试性模型通常描述为产品组成单元（故障模式）和测试点（测试）间相关性关系的逻辑关系图。如图1所示。

图2 建模工具中的测试性模型示例

3 测试性建模仿真的用途

利用测试性建模软件工具进行建模仿真，可以实现测试性定量、定性预计，同时能实现一些扩展用途。测试性建模仿真的基本用途主要有：

• 确定应该选择哪些测试点

• 确定如何应用测试点结果进行BIT/外部测试设计

• 估计能达到的故障检测率、故障隔离率

实现这些基本用途的特点主要有：

• 针对所有故障

• 故障模式细化

• 测试/测试点可以增加/减少

• 模型/结果通常不需要合成

除了对产品进行测试性预计以及指导产品的测试性设计之外，测试性建模仿真还可以实现一些扩展用途，主要与综合诊断相关。目前的主流测试性建模工具通常能够根据建立的产品测试性模型进行分析，输出相关性矩阵、诊断树等诊断策略。利用这些模型分析的输出结果，指导综合推理机的设计、进行故障的过滤和关联分析、确定真实的故障源。模型的输出结果经过处理，可以为智能综合诊断设计提供知识。如图3所示。

图4 测试性建模分析的原理

数据准备报告通常以表格形式体现，表1为某产品建模数据准备报告中描述对外接口关系的表格示例。

表1 某产品建模数据准备报告对外接口关系表

图7 某产品建模测试流建立示例

（3）测试性模型分析

模型建立完成后，可对其进行测试性分析。分析结果一般包括报表和网页两种形式。分析结果能够给出产品的测试性指标预计值，并给出改进建议，同时通过建模还够输出多种数据格式的D矩阵和诊断树供综合诊断设计使用。

（4）故障检测隔离能力对比

分析完毕后，其分析结果能够对产品要求的故障检测与隔离能力指标和建模仿真预计的故障检测隔离能力指标进行对比，评价产品的测试性设计是否满足设计要求。在定量给出指标的同时，通过建模分析还能够进行定性的评价，主要包括不可检测故障和不可隔离故障，并针对这些故障，给出合适的改进设计建议。图8为一种建模输出报表的示例。

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