王文斌，霍俊龍，王　中

（1. 海軍裝備研究院，北京，100161； 2. 中國船舶重工集團公司 第705研究所，陜西 西安，710075）

魚雷測試性指標驗證方法

王文斌1，霍俊龍2，王中2

（1. 海軍裝備研究院，北京，100161； 2. 中國船舶重工集團公司 第705研究所，陜西 西安，710075）

隨著魚雷技術的發(fā)展，測試性工作的重要性在魚雷武器研制過程日漸凸顯。文中給出了魚雷機內測試預計、故障檢測率和故障隔離率驗證方法，解決了測試性工程應用問題。為魚雷研制階段的測試性預計提供了有效方法。應用結果表明，該方法能滿足工程要求。

魚雷； 測試性預計； 驗證方法

1　概述

隨著科學技術的不斷進步，從20世紀70年代開始，測試性技術得到了迅速發(fā)展。美軍1983年頒布的系統(tǒng)和設備維修性管理大綱（MILSTD-470A）中強調，測試性是維修性大綱的一個重要組成部分。1985年頒布的MIL-STD-2165電子系統(tǒng)和設備測試性大綱規(guī)定了測試性管理、分析與驗證要求，標志著測試性技術已發(fā)展成為一門獨立的學科。1993年2月頒布的MIL-STD-2165A把測試性要求擴展到了各類系統(tǒng)和設備。我國也在1995年發(fā)布了GJB2547裝備測試性大綱，正式在軍用裝備研制中推行測試性要求。

在魚雷等武器的研制和技術準備過程中，經常要對部件、組件或系統(tǒng)的性能、特性、極限參數等進行檢查、測量和評定。如有工作不正常的跡象就要進一步找出發(fā)生故障的部位，隔離故障。這在很大程度上取決于測試設備和機內測試（built-in-test，BIT）的設計。專用測試設備和BIT技術正逐漸成為研制高性能魚雷武器的必備基礎，并且極大地影響著魚雷的研制進度、可用性和戰(zhàn)前準備過程。文中重點研究魚雷的測試性指標驗證方法，并給出工程應用方法。

2　魚雷測試性要求

魚雷專用測試設備主要用于調試、試驗和實航后的回收及數據處理，一般可分為隨雷專用測試設備、生產調試設備和科研分析設備。為滿足實際使用需求，全面描述魚雷測試性，并在一定程度上反映魚雷戰(zhàn)備完好性要求，魚雷測試性指標可定為： 故障檢測率、故障隔離率和設備虛警率［1］。在規(guī)定上述指標時，需確定如下條件：

1）測試性級別，對應于維修性的維修級別；

2）故障檢測、隔離的最小單元（如功能置換件）；

3）使用的測試設備。

目前，國外魚雷產品測試性指標一般規(guī)定如下： 在使用維修單位BIT條件下，故障檢測率和故障隔離率不低于80%～85%； 機外測試條件下，故障檢測率不低于90%～95%； 設備虛警率一般不大于5%。

3　魚雷測試性驗證

3.1機內和機外測試預計

3.1.1BIT預計

BIT預計工作應在完成BIT設計和故障模式、影響和危害性分析（failure mode，effects and criticality analysis，FMECA）之后進行。主要預計BIT故障檢測與隔離能力，并且明確是針對啟動還是維修檢測，預計步驟如下：

1）根據BIT設計結果，繪制測試性框圖；

2）根據FMECA分析和可靠性預計結果，取得各規(guī)定單元的故障模式和故障模式發(fā)生概率；

3）根據所得數據和分析結果，識別規(guī)定單元的各故障模式能否被BIT檢測到，統(tǒng)計能檢測和不能檢測數據，按定義完成故障檢測分析；

4）分析BIT檢測出的故障模式能否用BIT隔離，是否能隔離到規(guī)定的單元上，按要求完成故障隔離分析；

5）進行綜合分析，提出降低虛警的可能措施，提出改進措施。

3.1.2機外測試預計

魚雷產品機外測試預計主要針對故障檢測率和故障隔離率，同時應明確是針對啟動、周期或維修，預計步驟如下：

1）根據機外測試設計結果，繪制測試性框圖；

2）根據FMECA分析及可靠性預計結果，針對所有故障模式分析給出可由操作者判定的故障模式；

3）按定義給出預計結果，得出可以檢測及隔離的故障模式占全部故障模式的比率，以此作為預計的故障檢測率和故障隔離率；

4）列出不能檢測的故障模式并分析其影響；

5）綜合分析，提出改進措施。

3.2故障檢測率和故障隔離率試驗驗證

3.2.1驗證試驗所需樣本量

在設計或生產定型時，為驗證其測試性水平是否滿足指標要求，一般都進行測試性驗證試驗，并且同時進行故障檢測率和故障隔離率驗證。魚雷機內和機外檢測的測試性驗證屬成敗型，試驗次數一般為19～45之間，因此采用二項分布計算抽樣特性曲線。對給定的故障檢測率和故障隔離率規(guī)定值R0和最低可接受值R1，總試驗數n1，對應的不能檢測或隔離率為P0和P1，不能檢測或隔離數r，滿足

同時按魚雷的功能層次和一級維修體制列出各組成單元的測試項目，給出為充分檢測試驗程序所需樣本數總數n2，其中包括為檢測設備的測試程序數、BIT程序數和人工測試程序數之和。

測試性驗證試驗所需樣本量

3.2.2樣本量分配

采用按比例分層抽樣法進行測試作業(yè)分配，給出各項目數Qi，根據可靠性預計，確定每一項目發(fā)生的故障率λi，確定每一項目的總故障率Qiλi，則每一項目的故障分攤率為

按所求的分攤率，計算各項目驗證樣本量為

3.2.3故障的注入

對實際的系統(tǒng)施加故障激勵，可分成軟件注入和物理注入： 軟件注入是指通過仿真裝置對有關寄存器的數據修改達到故障注入的目的； 物理注入可分為重離子擊穿法、電源擾動法和管腳級注入法。器件內部的故障模式都可等效于器件管腳的故障狀態(tài)，實際采納的方法多為管腳級故障注入。經過訓練的維修人員在排除自然或模擬故障過程中，使用所配備的備附件工具和檢測儀器完成故障診斷、換件或原件修復、安裝、調試、校正以及檢驗等一系列作業(yè)。

每一實施步驟均應遵循維修程序并與規(guī)定的維修級別相一致。在故障診斷中，人工診斷或利用外部測試儀器設備查尋故障及檢測和隔離按表1記入觀測值。

表1　系統(tǒng)測試性試驗統(tǒng)計表示例Table 1　Statistics of system testability test

3.2.4故障注入的充分性分析

被測單元各功能故障是故障檢測時要檢測的，各單元功能故障模式是故障隔離時要檢測的，分析的重點是各組成單元的功能故障模式分類、故障率及注入方法。當分析結果未達到下述要求時，應增加注入故障的數量：

1）注入的故障是否導致了所有的被測單元功能故障；

2）注入的故障是否覆蓋了被測單元所有功能故障；

3）注入的故障是否檢驗了所有BIT和自動測試設備診斷測試程序；

4）注入故障的故障率之和占被測單元故障率的百分比是否符合要求。

3.2.5測試性試驗評定方法

按照承制方提供的測試性定性要求評價表，采用簡單分析評定的方法，對其滿足定性的要求程度進行分析評價。根據統(tǒng)計所記錄的模擬故障測試情況，如果在測試時使用了機內的測試裝置，對故障進行隔離與測試，并且故障檢測率不低于80%時，如果在測試時采用了外部專用測試裝置，對故障進行隔離與測試，且故障檢測率不低于90%時，判定故障檢測率滿足指標要求。

假設r為未達到設計要求的條數； n為核對表中的固有測試性驗證總數。故障檢測率、故障隔離率評估點估計為

對給定的置信度C單側置信下限為

3.3測試性驗證示例

3.3.1故障檢測率和故障隔離率預計

在進行魚雷BIT、故障檢測率和故障隔離率預計時，其預計結果準確性取決于是否完整準確給出被測產品FMECA結果，是否能夠準確給出產品所有的故障模式及故障率數據，同時應逐層向上統(tǒng)計至被測產品。例如，對魚雷某系統(tǒng)的3個功能置換件FMECA分析進行整理，對維修檢測時的預計結果如表2，其中數據為“/”表示不能檢測或隔離的情況，可檢測或可隔離時給出故障模式的失效率值。

預計故障檢測率為

預計故障隔離率為

表2　預計失效率數據Table 2　Prediction data of failure rate

3.3.2試驗驗證

某型產品測試性驗證，根據故障檢測率為R0=0.965，R1=0.900，按式（1）確定樣本量為（29，1），但充分檢測試驗程序所需樣本數總數42個，因此確定驗證方案為（42，2），對應的承制方和使用方風險分別為0.195 1和0.181 3，明確故障代碼及含義，進行樣本量分配，故障注入42個，給出測試性作業(yè)記錄42份，具體內容見表3，按此進行故障檢測率驗證試驗。試驗結果為（42，1），在置信度0.8情況下，評估值為0.930 4，滿足要求。

表3　測試性作業(yè)記錄表示例Table 3　Record table of testability examination

4　結束語

魚雷武器大量采用各種先進的電子設備，使其本身變得日益復雜，給使用、維修和保障帶來了越來越多的問題。特別是各種微型電路的應用，在提高魚雷可靠性與維修性的同時，也使魚雷的測試診斷成為影響戰(zhàn)備完好性、易用性和保障性的主要問題。文中給出的故障檢測率和故障隔離率預計方法，可驗證規(guī)定值指標是否滿足要求，給出的現場試驗驗證方法可驗證最低可接受值是否滿足要求，并給出了應用示例，為測試性技術在魚雷等武器研制過程中的應用提供成功范例。

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（責任編輯： 許妍）

Verification Methods of Testability Indicators for Torpedo

WANG Wen-bin1，HUO Jun-long2，WANG Zhong2
（1. Naval Armament Academy，Beijing 100161，China； 2. The 705 Research Institute，China Shipbuilding Industry Corporation，Xi′an 710075，China）

With the development of torpedo technology，testability becomes one of the most important topics in torpedo research. In this study，verification methods of torpedo built-in test（BIT）prediction，fault detection rate and fault isolation rate were proposed to solve the problems in engineering application of testability. Effective methods were provided to predict torpedo testability in design and development phase，and applications showed that these prediction methods meet the requirements of engineering.

torpedo； testability prediction； verification method

TJ630

A

1673-1948（2015）01-0071-04

2014-07-30；

2014-10-28.

王文斌（1982-），碩士，工程師，主要研究方向為武器系統(tǒng)與運用工程.