徐 楓

（海軍裝備部,陜西西安，710065）

基于測(cè)試性約束的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試研究

徐 楓

（海軍裝備部,陜西西安，710065）

本文從測(cè)試與測(cè)試性、測(cè)試性與魚(yú)雷總體集成測(cè)試等方面，開(kāi)展了魚(yú)雷武器裝備在測(cè)試性約束條件下的總體集成與測(cè)試研究，可為后續(xù)魚(yú)雷武器裝備型號(hào)的總體集成與測(cè)試過(guò)程提供指導(dǎo)與參考。

測(cè)試性；集成測(cè)試

0 引言

隨著軍隊(duì)對(duì)武器裝備戰(zhàn)斗力和保障能力需求的不斷提高，測(cè)試性作為武器裝備“六性”之一，在武器裝備研制中越來(lái)越受到重視和加強(qiáng)，要求將測(cè)試性貫穿于裝備的論證、設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)、使用與維修等全壽命周期中。魚(yú)雷作為水中兵器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用和故障維修難度大，因此，在具有測(cè)試性約束的條件下，考慮如何開(kāi)展魚(yú)雷武器裝備的總體集成與測(cè)試，以及在集成與測(cè)試中如何將故障盡可能一步隔離到測(cè)試性設(shè)計(jì)制定的LRU（外場(chǎng)可更換單元）、SRU（車(chē)間可更換單元）或更小可更換單元，是魚(yú)雷總體集成與測(cè)試領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容之一。

1 測(cè)試與測(cè)試性

早期對(duì)測(cè)試的理解及實(shí)現(xiàn)基本都是針對(duì)完成產(chǎn)品特定功能的度量而進(jìn)行的，其通用性差、難以擴(kuò)展和移植且無(wú)法將故障準(zhǔn)確隔離到較小的硬件單元，而現(xiàn)在對(duì)測(cè)試的理解及實(shí)現(xiàn)不僅已經(jīng)拓展到集成測(cè)試這個(gè)高度，即實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)/測(cè)試設(shè)備的集成，其目標(biāo)包括測(cè)控系統(tǒng)/測(cè)試設(shè)備的功能集成、結(jié)構(gòu)集成、信息集成和環(huán)境集成，而且還要從產(chǎn)品測(cè)試性設(shè)計(jì)高度完成集成測(cè)試，即通過(guò)現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)/測(cè)試設(shè)備能夠?qū)﹄娮酉到y(tǒng)/設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行控制和觀測(cè)，以及通過(guò)控制過(guò)程和觀測(cè)結(jié)果能夠準(zhǔn)確地確定產(chǎn)品狀態(tài)，并能夠準(zhǔn)確地隔離其內(nèi)部故障。

從某種意義上說(shuō)，現(xiàn)在所研究的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試的技術(shù)和方法，均是基于測(cè)試性設(shè)計(jì)需求進(jìn)行的，根據(jù)魚(yú)雷武器裝備維修保障體制的特點(diǎn)，可對(duì)魚(yú)雷測(cè)試活動(dòng)進(jìn)行層級(jí)劃分，即圍繞基層級(jí)、基地級(jí)、中繼級(jí)的三級(jí)維修保障體制展開(kāi)測(cè)試性設(shè)計(jì)，以及與之對(duì)應(yīng)的魚(yú)雷測(cè)試活動(dòng)。

2 傳統(tǒng)的魚(yú)雷總體集成方法

2.1 基于系統(tǒng)功能劃分的魚(yú)雷總體集成方法

該方法核心是將復(fù)雜的魚(yú)雷電子系統(tǒng)（或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)）劃分為分系統(tǒng)，每一個(gè)分系統(tǒng)又細(xì)分為若干組件和部件，這在電子設(shè)計(jì)技術(shù)不是很發(fā)達(dá)，特別在電子系統(tǒng)多采用模擬電子元器件的時(shí)代，這種設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)便實(shí)用、成為魚(yú)雷復(fù)雜電子系統(tǒng)（或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)）設(shè)計(jì)普遍采用的方法。如圖1所示。

圖1 采用基于系統(tǒng)功能劃分的魚(yú)雷總體集成方法形成的產(chǎn)品組成示意圖

2.2 基于模塊化的魚(yú)雷總體集成方法

該方法淡化或取消分系統(tǒng)、組件和部件的概念，其以“功能單一＋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單”為模塊設(shè)計(jì)核心，將以往分系統(tǒng)、組件和部件內(nèi)的所有功能進(jìn)行更細(xì)更密的分解與梳理，合并分系統(tǒng)、分組件間共有的功能，同時(shí)將以往的大模塊（分系統(tǒng)、組件和部件）從結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)方面細(xì)化為功能單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小模塊或微模塊。例如，將以往各分系統(tǒng)都具有的，用于將供電分系統(tǒng)輸入的+27V電源經(jīng)DC/DC隔離變換為分系統(tǒng)內(nèi)所需+5V或+3.3V電源，統(tǒng)一在某一電源模塊中予以實(shí)現(xiàn)，以優(yōu)化對(duì)雷內(nèi)狹小結(jié)構(gòu)空間的使用，且減少電子系統(tǒng)的功率損耗。采用基于模塊化的魚(yú)雷總體集成方法后，在魚(yú)雷內(nèi)部將不存在分系統(tǒng)、組件或部件的概念，雷內(nèi)除了承載各功能模塊所需的結(jié)構(gòu)骨架（也可以稱(chēng)其為一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊）外，全部由功能單一，機(jī)械電氣接口簡(jiǎn)單的小模塊或微模塊組成。如圖2所示。

圖2 采用基于模塊化的魚(yú)雷總體集成方法形成的產(chǎn)品組成示意圖

圖2中，各模塊間通過(guò)背板（或底板）直插式連接器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸，且每一個(gè)模塊可根據(jù)特定系列魚(yú)雷產(chǎn)品的實(shí)際需求進(jìn)行更細(xì)、更為功能單一的深層次劃分，同時(shí)每一個(gè)模塊在雷內(nèi)狹小空間內(nèi)的結(jié)構(gòu)布局是固定的，是受結(jié)構(gòu)層級(jí)化、一體化設(shè)計(jì)要求約束的。

3 測(cè)試性設(shè)計(jì)對(duì)魚(yú)雷總體集成的影響

魚(yú)雷武器裝備研制中，因測(cè)試性的設(shè)計(jì)約束，將全雷按功能層次進(jìn)行劃分后，在魚(yú)雷總體集成測(cè)試過(guò)程中，需分析、研究與測(cè)試性設(shè)計(jì)有關(guān)的如下主要問(wèn)題。

（1）需分析魚(yú)雷維修保障體制中，約定的全雷、艙段、組部件在不同維修場(chǎng)所的維修級(jí)別，以及在不同維修場(chǎng)所將故障隔離到艙段、組部件或功能模塊的隔離級(jí)別。

（2）需根據(jù)測(cè)試性設(shè)計(jì)結(jié)果，在魚(yú)雷總體集成過(guò)程中進(jìn)行全雷測(cè)試接口、測(cè)試點(diǎn)，以及測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試類(lèi)別的設(shè)計(jì)。

（3）需根據(jù)維修保障體制中，對(duì)全雷測(cè)試狀態(tài)的約束（例如包裝箱狀態(tài)下的全雷測(cè)試、貯存狀態(tài)轉(zhuǎn)級(jí)時(shí)的全雷測(cè)試、一級(jí)戰(zhàn)備狀態(tài)下的全雷測(cè)試，以及待發(fā)射狀態(tài)下的全雷測(cè)試等測(cè)試狀態(tài)），以及不同測(cè)試狀態(tài)下測(cè)試性要求的測(cè)試深度和故障隔離程度，進(jìn)行魚(yú)雷總體集成。

4 基于測(cè)試性約束的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試

基于測(cè)試性約束的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試的最佳前提條件是，采用基于模塊化的魚(yú)雷總體集成方法。因?yàn)?，在采用模塊化的魚(yú)雷總體集成過(guò)程后，魚(yú)雷內(nèi)部的電子系統(tǒng)將被劃分為功能單一＋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一系列模塊，魚(yú)雷總體集成的過(guò)程就是進(jìn)行模塊組合的過(guò)程，魚(yú)雷總體集成測(cè)試的過(guò)程就是進(jìn)行模塊間匹配集成測(cè)試以及集成后系統(tǒng)功能驗(yàn)證的過(guò)程。

在進(jìn)行模塊化魚(yú)雷總體集成后，魚(yú)雷測(cè)試性設(shè)計(jì)的硬件實(shí)體即為單個(gè)的功能模塊，在保證單個(gè)功能模塊按測(cè)試性要求完成測(cè)試性設(shè)計(jì)的同時(shí)，開(kāi)展以下工作即可完成基于測(cè)試性約束下的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試工作。

（1）在全雷集成前，根據(jù)測(cè)試性中的可觀測(cè)性（即度量與故障隔離）需求，以及全雷測(cè)試的實(shí)際需求，進(jìn)行功能獨(dú)立的BIT（機(jī)內(nèi)測(cè)試 built-in test）模塊設(shè)計(jì)；

（2）進(jìn)行全雷總體集成時(shí)，將魚(yú)雷功能模塊與BIT模塊組裝在同一結(jié)構(gòu)空間，并通過(guò)背板總線等實(shí)現(xiàn)測(cè)試互連；

（3）根據(jù)全雷測(cè)試狀態(tài)的不同，合理利用事先預(yù)留的全雷測(cè)試接口和測(cè)試點(diǎn)，借助ATE設(shè)備通過(guò)全雷測(cè)試口，實(shí)現(xiàn)對(duì)BIT模塊的激勵(lì)，以及給其他功能模塊進(jìn)行供電，使功能模塊可根據(jù)測(cè)試序列的進(jìn)程被BIT模塊驅(qū)動(dòng)；

（4）在不同的全雷測(cè)試狀態(tài)下，通過(guò)全雷測(cè)試點(diǎn)觀測(cè)全雷集成測(cè)試過(guò)程；

（5）ATE設(shè)備的測(cè)試序列設(shè)計(jì)與魚(yú)雷內(nèi)部BIT模塊配套使用，在魚(yú)雷總體集成與測(cè)試過(guò)程中測(cè)試序列一方面完成魚(yú)雷的功能測(cè)試，一方面完成功能模塊的故障隔離及定位；

（6）BIT模塊內(nèi)部不僅設(shè)計(jì)有用于測(cè)試激勵(lì)的硬件電路，還有可完成各項(xiàng)測(cè)試的BIT軟件（包括故障檢測(cè)程序和故障隔離程序等），同時(shí)一個(gè)電子系統(tǒng)/設(shè)備中可能存在有應(yīng)用功能不同的多種類(lèi)型的BIT模塊，分別用于魚(yú)雷不同功能模塊的激勵(lì)與測(cè)試。

在上述基于測(cè)試性約束的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試過(guò)程中，可將測(cè)試故障直接隔離、定位到某一個(gè)功能模塊上。因此，基層級(jí)、中繼級(jí)在進(jìn)行魚(yú)雷測(cè)試活動(dòng)的過(guò)程中，將測(cè)試故障隔離、定位在某一功能模塊后，可直接更換有故障的功能模塊，隨后再將有故障的功能模塊返回基地級(jí)進(jìn)行維修即可。而不像目前的維修保障體制，僅能將故障隔離、定位到系統(tǒng)級(jí)或組件級(jí)，返回基地級(jí)進(jìn)行維修的為系統(tǒng)或組件，其相比功能單一的模塊而言，重量、體積，特別是維修成本均會(huì)很大、很高，因此對(duì)人力、物力及財(cái)力資源的使用均是一種浪費(fèi)。

也就是說(shuō)，在這種基于測(cè)試性約束的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試過(guò)程中，基層級(jí)、中繼級(jí)和基地級(jí)的測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試過(guò)程基本相同，都可將測(cè)試故障隔離、定位到某一功能模塊，唯一的差別僅在于基層級(jí)、中繼級(jí)不具備對(duì)故障功能模塊進(jìn)行維修的能力，而基地級(jí)可進(jìn)行故障功能模塊的維修?；跍y(cè)試性約束的魚(yú)雷總體集成

圖3 基于測(cè)試性約束的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試框圖

與測(cè)試的系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖3所示。

5 小結(jié)

本文研究了基于測(cè)試性約束的魚(yú)雷總體集成與測(cè)試方法，并從測(cè)試性、總體集成與測(cè)試角度提出了一種既能較好的滿足測(cè)試性要求，又能便于總體集成與測(cè)試的方法。即魚(yú)雷總體集成采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)將魚(yú)雷武器裝備的測(cè)試性設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)在功能單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的模塊或微模塊中，以期順利實(shí)現(xiàn)測(cè)試性約束條件下的魚(yú)雷總體集成與系統(tǒng)測(cè)試。

[1]童時(shí)中.模塊化原理、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

[2]宋太亮.裝備保障性系統(tǒng)工程[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

Integration and test of Torpedo Based on testability constraint

Xu Feng
（Ministry of naval equipment，Xi’an Shaanxi，710065）

This article from the test and test, test and torpedo overall integration testing, carried out torpedo weapons in the test under the constraints of overall integration and test research for the torpedo weapon equipment overall integration and testing process provides guidance and reference.

testability; integration testing