SJZ 21412-2018 雷达录取终端设备测试性设计指南[电子].pdf
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1、中 华人民共和国 电子行业标准FL 0105 SJ/Z 21412-2018雷达录取终端设备测试性设计指南Guide of testability design for radar extract terminal equipment2018-01 -18 发布2018-05-01 实施国家国防科技工业局发布SJ/Z 214122018目 次1 范围 . 12规范性引用文件. . 13术语和定义. .14 缩略语. . . 35 七般要求. . . 36详细要求 . 5SJ/Z 21412-2018. 1刖 B本指导性技术文件由中国电子科技集团公司提出。本指导性技术文件由工业和信息化部电子第四
2、研究院归口。本指导性技术文件起草单位:中国电子科技集团公司第二十八研究所。本指导性技术文件主要起草人:葛聪、严强、唐志群、翟尚礼、周晓明、武志功、张蓉。IISJ/Z 214122018雷达录取终端设备测试性设计指南1范围本指导性技术文件规定了雷达录取终端设备(以下简称终端设备)测试性设计的要求和方法,主要 包括测试性建模、测试性分配、测试性预计、制定测试性设计准则、故障诊断、测试性分析和验证等内 容。本指导性技术文件适用于地面及舰载雷达录取终端设备的测试性设计工作,其他设备的测试性设计 参照使用。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期
3、的引 用文件,其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓 励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文 件,其最新版本适用于本指导性技术文件。GJB 438B-2009军用软件开发文档通用要求GJB 451A-2005可靠性维修性保障性术语GJB 2072-1994维修性试验与评定GJB 2547A-2012装备测试性工作通用要求GJB 3385-1998测试与诊断术语GJB/Z 145-2006维修性建模指南GJB/Z 1391-2006故障模式、影响及危害性分析指南SJ/Z 206 95-2016地面雷达
4、测试性设计指南3术语和定义GJB 451A-2005、GJB 2547A-2012和GJB 3385-1998确立的以及下列术语和定义适用于本指导性技术 文件。3. 1雷达录取终端设备 radar extract terminal equipment以雷达(一般指地面及舰载雷达)目标信息(视频信号或点迹信息)作为数据源,提取目标的坐标 信息形成航迹并输出上报及显示(人机交互)的专用雷达终端设备。3. 2测试性 testability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程度),并隔离其内部故障的一种 设计特性。GJB 2547A-2012,定义3.1.11SJ/Z 21412
5、-20183.3诊断方案 diagnostic concept对产品诊断的总体构想,它主要包括诊断对象、范围、功能、要求、方法、维修级别、诊断要素和 诊断能力。GJB 3385-1998,定义3.1.6 .13.4故障检测率 fault detection rate(FDR)用规定的方法正确检测到的故障数与故障总数之比,用百分数表示。GJB 451A-2005,定义253,143. 5故障隔离率 fault isolation rate(FIR)用规定的方法将检测到的故障正确隔离到不大于规定模糊度的故障数与检测到的故障数之比,用百 分数表示。GJB451A-2005,定义2.5.3.153.6
6、虚警率 false alarm rate(FAR)在规定的期间内发生的虚警数和同一期间内的故障指示总数之比,用百分数表示。GJB 451A-2005,定义2.5.3.16 3. 7在线测试 on-line testing在UUT工作环境中对其进行的测试。GJB 3385-1998,定义3.G3.1.83. 8离线测试 off-line testing在UUT脱离正常工作环境下对其进行的测试。GJB 3385-1998,定义3.131.73. 9加电 BIT power-on BIT在UUT电源接通时启动,并当系统准备好时结束测试的BIT。GJB 3385-1998,定义3.L3.2.83.10
7、周期 BIT periodic BIT以规定时间间隔启动的BIT。GJB 3385-1998,定义3.1.3273.11连续 BIT continuous BIT连续监测主系统工作的BIT。GJB 3385-1998,定义3.132.53. 12启动 BIT initiated BIT由某种事件或操作员启动的BIT。它可能中断主系统的正常工作,可以允许操作员干预。GJB 3385-1998,定义3.132.6 SJ/Z 2141220183. 13维护 BIT maintenance BIT用于故障定位的BIT。一般在系统非正常工作情况下进行测试。4缩略语下列缩略语适用于本指导性技术文件。AT
8、E- automatic test equipment,自动测试设备;BIT - - built-in test,机内测试;BITE - built-in test equipment,机内测试设备;ETE - external test equipment,外部测试设备;FAR - false alarm rate,虚警率;FDR - fault detection rate,故障检测率;FIR- fault isolation rate,故障隔离率;FMECA - failure mode effect and criticality analysis,故障模式、影响及危害性分析;LRU
9、- line replaceable unit,现场可更换单元;SRU - shop replaceable unit,车间可更换单元;UUT-unit under test,被测单元。5 一般要求5.1 终端设备组成终端设备一般由录取处理模块、通讯处理模块、显示处理模块、组合电源模块、键盘鼠标和显示器 等组成,在实际产品的设计中可以根据不同的需求进行增减或功能合并、拆分。一般情况,终端设备的LRU包括:录取处理、通讯处理、显示处理、组合电源、键盘鼠标、显示器 和机箱(含背板及电缆)。5.2 测试性设计的目标开展终端设备测试性设计工作的目标包括:a)确保设备达到规定的测试性要求;b)提高设备的
10、性能监测与故障诊断能力,及时、准确地确定设备工作状态并隔离其内部故障;c)为设备寿命周期管理和测试性持续改进提供必要的信息。5.3 确定诊断方案应提出在每个维修级别满足要求的备选诊断方案,通过分析和权衡评价备选诊断方案,选择最优的 诊断方案,并经用户确认。一般情况下,终端设备基层级采用嵌入式诊断,以监测任务关键功能和安全关键功能,更高的维修 级别采用“嵌入式诊断+外部诊断”,嵌入式诊断和外部诊断的组合应能在每一维修级别上提供100%的 维修能力。诊断方案的确定始于论证阶段,并在方案阶段得到进一步细化。5.4 终端设备测试性定性要求终端设备测试性定性要求主要包括:a)以准确隔离故障的能力为基础进
11、行功能和结构的合理划分;b)每个模块都应具备足够的测试点,以便测量设备内部电路节点,从而使故障检测和隔离达到较 高的水平;3SJ/Z 21412-2018c)具有嵌入式诊断(性能监测、BIT等)能力;d)对故障信息进行指示、报告及存储。5.5 终端设备测试性定量要求终端设备测试性定量要求主要包括:a)故障检测率FDR;b)故障隔离率FIR;c) 虚警率FAR。一般情况下,终端设备的FDR不低于90%,隔离到1个LRU的FIR不低于90%, FAR不超过5%。当用 户提出明确的测试性定量指标要求时,按用户的要求执行。5.6测试性设计工作及流程5. 6 . 1主要工作终端设备测试性设计的主要工作包
12、括:a)测试性建模;b)测试性分配;c)测试性预计;d)故障模式、影响和危害性分析测试性信息;e)制定测试性设计准则;f)测试性设计;g)故障诊断设计;h)测试性验证。5. 6 .2设计流程终端设备测试性设计流程见图1。4SJ/Z 214122018图1终端设备测试性设计流程图6详细要求6 . 1测试性建模测试性模型可包括测试性图示模型和数学模型,具体要求包括:a)测试性图示模型可以是简单的功能流程图、层次框图、多信号流图以及包含测试点或者BIT功 能部分的仿真原理图;b)测试性数学模型可以是描述产品参数和产品特性关系的数学关系式;c)可采用GJB/Z 145-2006或其他有关文件提供的程序
13、和方法建立产品的测试性模型。某型终端设备测试性模型见示例。示例(某型终端设备测试性模型):5SJ/Z 21412-2018注1:录取处理、通讯处理、显示处理和组合电源等都具有足够的测试点和指示灯。注2:录取处理、通讯处理、显示处理的状态数据和模块之间的交互数据通过显示处理单元在显示器上显示。图X某型终端设备测试性模型示意图组合电源键盘、鼠标网络交换机6 .2测试性分配6 .2.1 分配方法终端设备的测试性指标(包括FDR、FIR),需要通过适当的分配方法,分配给下一产品层次(一 般为LRU),并纳入产品设计规范,以便进行测试性设计的技术管理与评价。测试性分配方法包括:等值分配法、基于故障率分配
14、法、加权分配法、综合加权分配法等。终端设 备的测试性分配可优先选用综合加权分配法,同时,应结合实际工程经验对分配结果进行修正。6 .2.2 分配模型此分配模型基于综合加权分配法。故障检测率FDR、故障隔离率FIR的分配模型分别见公式(1)和 公式公)。_ 71s (1-7户DS)YFDI(1)式中:yFDi 第1个LRU的故障检测率的分配值;心-设备总故障率;yFDS设备故障检测率的要求值;K第z个LRU的综合影响系数;6SJ/Z 214122018N设备中所包含的LRU总数; 儿.第i个LRU的故障率。qsQ yfis)为=K 1=1 Ki(2)式中:yFn第z个LRU的故障隔离率的分配值;
15、而s - 设备可检测到的故障模式的故障率之和;W设备故障隔离率的要求值;XDi第1个LRU可检测到的故障模式的故障率之和。6 .2.3 确定综合影响系数K的方法6 . 2. 3.1 概述确定综合影响系数的方法有定量法和评分法两种,当没有影响系数的具体数据时,可采用评分法。6 . 2. 3. 2 定量法 。综合影响系数计算方法见公式(3),故障率影响系数,故障严酷度类别影响系数、平均故障修复 时间(MTTR)影响系数、测试费用影响系数分别见公式(4)公式(7)。Kk+kFi+kMi+kCi . (3)式中:除第i个LRU的综合影响系数;瓯第z.个LRU的故障率影响系数(第i个LRU的故障率与设备
16、总故障率之比);kFi 第个LRU的故障严酷度类别影响系数(第1个LRU与设备I类、II类故障模式总数之比);kMi第2个LRU的MTTR影响系数;ka -第i个LRU的测试费用影响系数。% =kj1 % (4)式中:k)d故障率影响系数;年第i个LRU的故障率。如严修/EE(5)式中:kFi故障严酷度类别影响系数;艮第,个LRU的I类和n类故障模式的总数。左M=a/E。, (6)式中:kMi MTTR影响系数;第2个LRU的平均故障修复时间的倒数,即:ka bj/ 力(7 )式中:ka测试费用影响系数;b, 第z个LRU的测试费用的倒数,即:。6 .2. 3.3评分法当不能准确地获取综合影响
17、系数时,可以采用评分法获取综合影响系数的估计值。评分法的评分标 准见表1。7SJ/Z 21412-2018表1评分法的评分标准影响评分10-98-76 -54-32-1故障率影响系数3故障率高较高中等较低最低故障严酷度类别影响系数kx影响安全可能影响安全影响任务可能影响任务影响维修MTTR影响系数kMi最短较短中等较长最长测试费用影响系数ka最少较少中等较多最多6 . 3测试性预计6 . 3. 1概述测试性预计的主要目的是通过估计测试性指标是否满足规定要求,来评价和确认已进行的测试性设 计工作,找出薄弱环节,改进设计。测试性预计一般是在工程研制阶段进行。6 .3.2 测试性预计方法测试性预计一
18、般采用工程预计法,其具体步骤如下:a)绘制功能框图,确定测试性预计的功能层次,编制相应层次的测试性预计工作表;b)通过可靠性预计和FMECA分析,获取相应层次各组成部分的故障率、故障模式、故障模式发 生频数比等数据,填入测试性预计工作表;c)分析设备的测试性方案、各种故障检测方法的工作原理和测试范围等,识别每个故障模式能被 哪一种检测方式检测,然后把该故障模式的故障率数据填入测试性预计工作表;d)分析检测出的故障模式能否被隔离,将数据填入测试性预计工作表;e)通过计算公式计算出故障检测率(FDR)和故障隔离率(FIR) 06 .3.3 预计公式故障检测率(FDR)和故障隔离率(FIR)的预计公
19、式见公式(8)和公式(9)。N2 功FDR = -TxlOO% . 1 N“ Z41=1式中:FDR故障检测率;而可被BIT检测到的所有LRU的故障率之和;A 所有LRU的故障率之和;莅h可被BIT检测到的第i个LRU的故障率;为 第i个LRU的故障率;N设备中所包含的LRU总数。NFIR =,=X100%. %式中:FIR故障隔离率;员可被BIT隔离到模糊组大小为L的所有LRU的故障率之和;而一可被BIT检测到的所有LRU的故障率之和;加可被BIT隔离到模糊组大小为L的第i个LRU的故障率。8SJ/Z 214122018当预计的指标不能满足设计要求时,需要对测试点和测试项目进行调整,直到满足
20、为止。调整的方 法包括:增加或改变测试点位置,增加测试项目等。6 .4故障模式、影响和危害性分析测试性信息6 . 4.1概述按照GJB/Z 1391 -2006,在FMECA (故障模式、影响及危害性)的基础上,结合故障的相关信息, 分析终端设备各种故障模式的故障检测和故障隔离需求,为BIT设计和测试性预计提供依据。分析的深度和范围决定于测试性要求、维修级别、设备的复杂程度,对于基层级和中继级均有测试 要求的设备,分析深度可达到SRU。6 .4.2方法故障模式与测试分析的方法如下:a)根据终端设备的设计信息、可靠性预计结果和FMECA结果,确定终端设备组成单元的故障模 式、故障判据和故障率;b
21、)进一步分析确定测量参数和测试点;c)分析适用的测试方法,主要包括BIT、自动测试设备和人工测试等;d)最后将分析结果填入表2中,包括故障模式信息和故障检测、隔离能力需求信息等。表2中第(a)第(h)栏的内容来自于FMECA分析,第(i)第(m)栏的内容填写各种检测方 法可检测的故障模式的故障率,第(n)第(p)栏的内容填写隔离到不同级别的故障模式的故障率。表2故障检测和故障隔离需求分析表(故障率单位:X10-6/h )序号LRU名称故障 率入故障 模式 FM严酷 度类 别故障 模式 频数 比a故障 模式 的故 障率 ,FM故障 编码故障检测能力入Di故障隔离能力加备注BITATE检测人工检测
22、LRU加电BIT周期/ 连续 BIT启动BIT1SRUnSRU(a)(b)(g)(i)(k)(1)(m)(n)(o)(p)(q)表2的具体描述如下:a)序号:每个LRU对应1个序号;b) LRU名称:应列出设备所有LRU名称及插箱名称;c)故障率九:第个LRU的故障率,该数据来源于可靠性预计的结果;d)故障模式FM:故障的表现形式,如短路、开路、断裂、过度耗损等;e)严酷度类别:故障模式所产生后果的严重程度,故障模式的严酷度共分为4个级别,分别为I 类(灾难的)、II类(致命的)、IH类(中等的)、W类(轻度的);0 故障模式频数比a: 一个LRU可能有多种故障模式,故障模式频数比a为某种故障
23、模式的故障 率与LRU的总故障率之比;g)某个故障模式的故障率而某个LRU的总故障率与某种故障模式的频数比a之积;h)故障编码:设备中每个故障模式的唯一识别码;1) 加电BIT:加电BIT所能检测的故障率;J)周期/连续BIT:周期BIT或连续BIT所能检测的故障率;k)启动BIT:启动BIT所能检测的故障率(一般在维护时使用);1) ATE检测:自动测试设备所能检测的故障率;m)人工检测:人工测试所能检测的故障率;9SJ/Z 21412-2018n)故障隔离能力而:可被隔离到不同级别的故障模式的故障率;o) 1SRU、nSRU: LRU中所包含的第1个SRU及第n个SRU。6 .5制定测试性
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