一种面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法

本发明涉及一种测试方案评估方法，尤其是一种面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法。

背景技术：

1、对于复杂系统，尤其是离散行业的复杂系统产品而言，其测试方案的设计对于产品的可靠性、安全性把控至关重要。与此同时，由于技术的迭代与进步，复杂系统越加复杂，测试方案的设计与评估便成为了值得关注的重要问题。但是，对于这一问题目前尚无系统性、通用性强，自动化程度高的解决方案。

2、在故障检测领域，传统的分析方式包括：

3、(1)失效模式和影响分析(failure mode and effect analysis,fmea)方法。该方法整理可能的故障模式信息，并且归纳其对于系统其他部分以及整体功能的影响。该方法侧重于定性描述故障属性，对于测点或测试方案的布局设计不能给出直接指导。

4、(2)故障树分析(fault tree analysis,fta)方法。该方法强调故障的影响与传播，更偏重于系统的维护与排故分析而非测试设计阶段，且对于测点布局方案较少关注。

5、(3)多信号流图(multi-signal flow graphs)方法。该方法较少关注故障物理属性，但兼顾故障传播关系与故障-测点关联，适合测点布局设计与评估工作。

6、可以看出，失效模式和影响分析方法与故障树分析方法更适用于产品生命周期中的维护与诊断环节，而多信号流图方法较适合测试方案设计环节。但是，需要首先建立故障间与故障-测点间的联系才可进行进一步的分析。

7、然而，在当前制造业向多类型、大批量生产模式发展的趋势下，离散行业系统结构越发庞大，故障种类逐渐繁多，一般无法在测试流程设计环节具备充足的故障诊断经验与信息。同时，即使对于部分故障模式有一定的认识(如存在类似型号产品既有数据)，经验知识也往往不能对于故障风险的表征可能性进行完全的覆盖，难以满足对于可靠性的较高要求。面对当前复杂系统的复杂特征，传统的知识驱动等方法不再完全适用，亟需提供一种摆脱专家经验局限性的新型设备测试方法。而通过数字孪生模型所进行的自动化的测试方案评估不仅可以实现完整的故障分析与测试模拟，更能够实现定性知识到定量分析的转变，从而支持离散行业在产品可靠性层面生产模式稳定发展的技术基础。

技术实现思路

1、本发明为了解决离散行业中复杂系统的测试方案评估、分析的解决方案缺失问题，提供了一种面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法。本方法基于数字孪生思想和多信号流图分析方法，力图为复杂系统的测试方案建立一套完整的模型，并实现故障注入模拟、测点布局分析、测试方案评估的一系列通用化、标准化、自动化的解决方案，从而实现测试方案的优化，提升测试方案的可靠性与设计效率。

2、所述的测试方案评估方法面向离散行业的复杂系统，并可用于总装测试等测试过程。首先，对于所研究的复杂系统建立数字孪生模型，并为其中的系统参数、测试项输入、测点输出等预留出标准化接口。在模型之外，参考可能的故障模式与参数列表，编写系统化的故障字典。在模拟仿真过程中，对于各测试项进行故障的注入，并记录测点状态进行分析。由此可以产生一套完整的多信号流图模型，通过该模型可以定量得出该测试方案的评价指标，并可以根据该模型得到设计与改进测试方案的方向。

3、本发明的特点是：

4、(1)通用性好：模型的仿真参数、测试输入、测点信息等均呈现为接口形式，适用于不同测试对象与测试方案，且便于测试方案的调整及迭代；

5、(2)充分挖掘测试-故障关系：基于数字孪生模型，通过自动化故障注入的方式获知故障状态与测点检出状态间的关系，达到充分挖掘的效果；

6、(3)评价指标可量化：根据故障注入结果，进一步分析获得测试方案的故障检出率、隔离率与测点冗余度指标，实现测试方案的量化评估。

技术特征：

1.一种面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法，其特征为：基于多信号流图方法与数字孪生思想，通过标准化的模型接口建立与自动化的故障注入、测点状态与故障传播模式分析，挖掘出测试方案的完善程度指标，并且为其修改与完善提供可能的操作建议。

2.根据权利要求1，所述的面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法，其特征为：对于研究对象的数字孪生模型封装三类标准化可编程数据接口：参数接口、输入接口、输出接口。三类接口分别对应模型的可能产生故障的功能、性能参数，模拟测试过程中提供的激励及输入信号，以及模拟测试过程中产生的各测点输出。

3.根据权利要求1，所述的面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法，其特征为：进行自动化的故障注入和仿真，其中同一故障模式的不同测试项进行并行仿真，不同故障模式间进行串行仿真，对于各故障模式各测试项的每个测点获得相应的信号值。

4.根据权利要求1，所述的面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法，其特征为：对测点信号的异常模式进行划分，考察故障注入率与测点异常状态的对应关系，并建立多信号流图模型，挖掘出故障传播模式与测点的检出性能，对于测试方案进行量化评价，为进一步设计、改善测试方案提供可靠的具体依据。

技术总结
本发明公开一种面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法，所述的面向离散行业复杂系统的测试方案评估方法基于数字孪生思想和多信号流图分析方法，提供了故障注入模拟、测点布局分析、测试方案评估的一系列通用化、标准化、自动化的解决方案，从而实现测试方案的优化，提升测试方案的可靠性与设计效率。所述方法可分为三个步骤：首先对于研究对象即复杂系统产品的模型建立数据接口，之后依据故障字典与已有的产品信息及测试方案进行自动化的故障注入与仿真工作，最后根据仿真结果分析测点信息并给出该测试方案的指标数据，对于可能的改进方向给出提示。该方法可用于总装测试等测试方案的设计、评估、改进环节，为实际生产提供帮助和指导。

技术研发人员：于劲松,高美,周金浛,刘妍,魏林,杨旭伟,唐荻音,吕金虎
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19