曾俊華

摘 要：介紹了基于多信號流圖模型的測試性建模仿真技術(shù)，分析了測試性仿真技術(shù)的應(yīng)用要素，建立了該技術(shù)在直升機(jī)研制中應(yīng)用的工程化操作流程及方法，通過某型號型號的運(yùn)用，驗(yàn)證了方法的可行和效果。

關(guān)鍵詞：信號流圖模型;測試性建模仿真技術(shù);直升機(jī)研制

中圖分類號：N945 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0013-02

0 引言

近幾年，國內(nèi)外學(xué)者加強(qiáng)了對測試性模型的研究力度，并且發(fā)表了很多研究文獻(xiàn)。從這些研究文獻(xiàn)的內(nèi)容來看，大部分都側(cè)重于多信號流圖的應(yīng)用，包括其在系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用、在測試性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等等。除此之外，西方發(fā)達(dá)國家的一些機(jī)構(gòu)的研發(fā)人員也開始著重開展相關(guān)測試性工作，即利用測試性模型來完成設(shè)計(jì)的優(yōu)化、評價(jià)等。

通常來講，測試性模型主要作用在于提高系統(tǒng)的測試性水平。通過利用測試性模型，相關(guān)人員能夠有效了解系統(tǒng)故障和測試之間的邏輯關(guān)系，同時(shí)也能掌握其對測試資源的占用情況，進(jìn)而促進(jìn)他們測試性設(shè)計(jì)與分析工作的順利進(jìn)行。

目前，基于多信號流圖模型的測試性建模仿真分析已廣泛應(yīng)用在直升機(jī)機(jī)載產(chǎn)品的測試性設(shè)計(jì)中，但絕大多數(shù)是設(shè)備級，在直升機(jī)研制中未形成工程化應(yīng)用流程，不能發(fā)揮測試性建模仿真技術(shù)在直升機(jī)研制的重要，本文分析了基于多信號流圖測試性建模仿真技術(shù)的，建立了該技術(shù)的工程化流程，為在直升機(jī)研制中應(yīng)用該技術(shù)提高指導(dǎo)。

1 多信號流圖模型測試性建模仿真技術(shù)

1.1 多信號流圖模型的定義

多信號流圖模型定義了4類節(jié)點(diǎn)：

（1）模塊節(jié)點(diǎn)（module node）：表示一個(gè)具有特定功能集（依據(jù)信號劃分）的硬件，模塊允許分層建模。（2）測試點(diǎn)節(jié)點(diǎn)（test point node）：表示物理的或邏輯的測量位置，一個(gè)測試點(diǎn)中可以定義多個(gè)測試項(xiàng)目。（3）表決節(jié)點(diǎn)（and node）：表示冗余連接關(guān)系的節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用于容錯(cuò)系統(tǒng)建模中。（4）開關(guān)節(jié)點(diǎn)（switch node）：表示內(nèi)部連接的變動(dòng)關(guān)系，用于系統(tǒng)不同工作狀態(tài)的建模.各模塊、信號以及測試之間的相關(guān)性關(guān)系可以用一個(gè)四維函數(shù)表示：G={c，5，，}.其中，C={C，c：，…，c}為系統(tǒng)有限模塊集;S=，s，…，s}為系統(tǒng)信號集（各模塊功能）;T={t，t，…，t}為系統(tǒng)中定義的所有測試項(xiàng)目集合;T={TT，…，}為系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的測試點(diǎn)集合。

每個(gè)模塊Ci都包含一組信號集{s};

每個(gè)測試點(diǎn)都包含一組測試項(xiàng)目集T;

每個(gè)測試項(xiàng)目ti都對應(yīng)一組信號}以及該組信號所隸屬的模塊{cEc}。

1.2 多信號流圖模型的建模思想

（1）面向多維故障空間。一般來說，多信號流圖模型主要定義兩種故障類型，一種是功能故障，另一種是一般故障。后者主要指的是那些影響模塊正常運(yùn)行信息流的故障，而前者主要是指阻礙某個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的故障。從客觀的角度來講，功能故障具有多維屬性，而這就使得多信號流圖模型所面向的故障空間也是多維的。（2）基于信號的系統(tǒng)表征方式。多信號流圖模型的表征方式是以信號為基礎(chǔ)的。我們可以將其視為定量的參數(shù)值，也可以將其理解為是對定性的特征描述。由于多信號流程圖模型的系統(tǒng)表征方式是基于信號的，所以工作人員在進(jìn)行建模的時(shí)候通常是從信號的多維屬性入手，而并非首先考慮具體的故障模式。這樣一來，工作人員的建模難度就會(huì)大大降低。（3）信號與測試之間的相關(guān)性。從客觀的角度來說，故障和測試之間的相關(guān)性主要是靠定義信號的定義來實(shí)現(xiàn)的。因此，基于多信號流圖模型建立的測試性模型不僅使模型更接近系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，而且模型集成、驗(yàn)證也相對簡單。

2 直升機(jī)研制中應(yīng)用流程

通過上述分析，測試性建模仿真輸入是FMECA、測試性設(shè)計(jì)方案等，測試性建模的主要工作包括：FMEA及測試性設(shè)計(jì)方案審查、首輪測試性建模、測試性仿真評價(jià)、首輪測試性建模與仿真評價(jià)審查、測試性設(shè)計(jì)改進(jìn)與建?；貧w、第二輪測試性仿真評價(jià)、第二輪測試性建模與仿真評價(jià)審查等，流程如圖1。

2.1 測試性問題報(bào)告與跟蹤制度

在直升機(jī)研制中，為掌握測試性設(shè)計(jì)與建模仿真工作進(jìn)展情況，建立測試性問題報(bào)告與跟蹤系統(tǒng)，用于收集和跟蹤成品研制過程中測試性存在的問題，促進(jìn)設(shè)計(jì)改進(jìn)和糾正。

進(jìn)入測試性問題報(bào)告與跟蹤系統(tǒng)的至少但不限于以下內(nèi)容：

（1）FMEA及測試性設(shè)計(jì)方案評審意見;（2）測試性仿真試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題;（3）專項(xiàng)審查提出的問題等。

2.2 FMEA及測試性設(shè)計(jì)方案審查

開展FMEA及測試性設(shè)計(jì)方案審查工作。審查會(huì)提出的問題進(jìn)入測試性問題報(bào)告與跟蹤系統(tǒng)，測試性建模之前需完成問題歸零。審查時(shí)研制單位需要提交以下材料：（1）FMEA報(bào)告;（2）測試性設(shè)計(jì)方案。

2.3 首輪測試性建模

基于設(shè)計(jì)原理圖、FMEA報(bào)告和測試性設(shè)計(jì)方案，梳理產(chǎn)品的層次結(jié)構(gòu)信息、故障信息、測試信息和信號信息，形成測試性建模數(shù)據(jù)準(zhǔn)備報(bào)告，開展首輪測試性建模工作，形成測試性模型。

對于LRU級成品，測試性建模的輸入輸出包括以下內(nèi)容。

建模輸入：（1）成品技術(shù)協(xié)議書/測試性設(shè)計(jì)要。（2）LRUFMEA分析報(bào)告。（3）LRU測試性設(shè)計(jì)方案。（4）組成單元測試性模型（如有）。

建模輸出，LRU測試性模型，對于系統(tǒng)/分系統(tǒng)級成品，測試性建模的輸入輸出包括以下內(nèi)容：（1）建模輸入：成品技術(shù)協(xié)議書/測試性設(shè)計(jì)要求;組成LRU測試性模型;系統(tǒng)FMEA分析報(bào)告;系統(tǒng)測試性設(shè)計(jì)方案。（2）建模輸出：系統(tǒng)/分系統(tǒng)測試性模型;系統(tǒng)/分系統(tǒng)測試性模型應(yīng)隨C階段的技術(shù)狀態(tài)更改而進(jìn)行迭代;為保證測試性建模與仿真分析工作按照要求順利完成，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)和研制單位實(shí)際情況，通過專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)、專項(xiàng)技術(shù)支持以及協(xié)助建模等方式開展技術(shù)支持工作。

2.4 首輪測試性仿真評價(jià)

測試性建模工作完成后，承研單位將建模輸入材料和建模輸出結(jié)果交試驗(yàn)評價(jià)單位試驗(yàn)評價(jià)單位，由試驗(yàn)評價(jià)單位進(jìn)行測試性建模工作審查和測試性仿真評價(jià)。

仿真評價(jià)內(nèi)容包括：（1）測試性模型與設(shè)計(jì)的符合性;（2）定性分析：基于模型開展定性分析評價(jià)工作，發(fā)現(xiàn)測試性設(shè)計(jì)缺陷與問題;（3）定量分析：基于模型評估成品測試性指標(biāo)水平。

總結(jié)測試性仿真評價(jià)工作，編寫形成測試性仿真評價(jià)報(bào)告。

2.5 首輪建模與仿真評價(jià)審查

在完成首輪測試性建模與仿真分析工作后，組織開展測試性建模仿真試驗(yàn)首輪審查工作。審查時(shí)，研制單位匯報(bào)產(chǎn)品測試性設(shè)計(jì)與建模仿真分析，應(yīng)提交以下材料：（1）FMEA報(bào)告;（2）測試性設(shè)計(jì)方案;（3）測試性模型。

試驗(yàn)評價(jià)單位匯報(bào)測試性仿真評價(jià)工作，并提交測試性仿真評價(jià)報(bào)告。審查會(huì)提出的問題，進(jìn)入測試性問題報(bào)告與跟蹤系統(tǒng)。

2.6 測試性設(shè)計(jì)改進(jìn)與建模回歸

根據(jù)首輪測試性建模與仿真評價(jià)結(jié)果及審查意見，研制單位對測試性設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。設(shè)計(jì)改進(jìn)完成后，迭代測試性建模輸入材料，開展測試性建?；貧w工作。測試性建?；貧w工作的輸入材料同3.3節(jié);輸出結(jié)果除3.3節(jié)規(guī)定輸出內(nèi)容外，還應(yīng)包括首輪建模仿真評價(jià)意見及歸零情況說明。

2.7 第二輪測試性仿真評價(jià)

測試性設(shè)計(jì)改進(jìn)與建模回歸工作完成后，承研單位將建模輸入材料和建模輸出結(jié)果交試驗(yàn)評價(jià)單位，由試驗(yàn)評價(jià)單位進(jìn)行測試性建?；貧w工作審查和測試性仿真評價(jià)。

仿真評價(jià)內(nèi)容包括：

（1）測試性問題報(bào)告與跟蹤系統(tǒng)中前期記錄問題的歸零情況;（2）所建立模型與設(shè)計(jì)的符合性;（3）定性分析：基于模型開展定性分析評價(jià)工作，發(fā)現(xiàn)測試性設(shè)計(jì)缺陷與問題;（4）定量分析：基于模型評估成品測試性指標(biāo)水平。

總結(jié)測試性仿真評價(jià)工作，編寫形成測試性仿真評價(jià)報(bào)告。

2.8 第二輪建模與仿真評價(jià)審查

針對首輪測試性建模仿真試驗(yàn)存在遺留問題的研制單位，開展第二輪測試建模仿真試驗(yàn)審查。第二輪建模與仿真評價(jià)審查時(shí)，研制單位匯報(bào)產(chǎn)品測試性設(shè)計(jì)改進(jìn)與建?；貧w情況，并提交以下材料：

（1）FMEA報(bào)告;（2）測試性設(shè)計(jì)方案;（3）測試性模型;（4）C階段首輪建模仿真評價(jià)意見及歸零情況說明;（5）試驗(yàn)評價(jià)單位匯報(bào)測試性仿真評價(jià)工作，并提交以下材料：（6）測試性仿真評價(jià)報(bào)告。審查會(huì)提出的問題，進(jìn)入測試性問題報(bào)告與跟蹤系統(tǒng)。

2.9 應(yīng)用效果

在某型直升機(jī)研制中，引入基于多信號流圖模型的測試性建模仿真技術(shù)，按照上述流程該技術(shù)在型號，通過開展建模并多輪分析，并對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行歸零跟蹤，直升機(jī)各機(jī)載產(chǎn)品測試性故障檢測率較以往型號有顯著提高。利用測試性模型，形成診斷策略，為外場使用排故提供參考，提高了外場使用過程中排故效率。

3 結(jié)語

在直升機(jī)研制中，對建模過程中的輸入文件和模型的技術(shù)審查及問題歸零跟蹤，是建模仿真技術(shù)在直升機(jī)研制中應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，是測試性建模仿真技術(shù)取得成效，直升機(jī)測試性水平得到提高的關(guān)鍵。該工程化應(yīng)用流程已在型號中應(yīng)用，經(jīng)驗(yàn)證效果顯著，可為直升機(jī)研制中測試性建模仿真技術(shù)應(yīng)用提供參考。

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