检测与隔离要求的分配方式优化

故障检测与隔离能力要求用故障检测率和故障隔离率的量值表示，即FDR和FIR指标。进行指标分配时需要建立系统的功能层次图（明确分配指标的产品层次关系）和分配用的数学模型（上层产品与下层产品指标间的关系）。FDR和FIR指标分配有几种较为实用的方法可以选用：等值分配方法、按故障率分配方法、考虑故障率和费用分配法、综合加权分配方法、有老产品时分配方法等。

1.等值分配方法

在系统各组成单元特性差别不大、没有故障率数据的情况下，可直接规定系统各组成单元的测试性指标等于系统要求指标，即等值分配方法。

等值分配方法可以用式（3-24）简单表示，即

例如，规定的系统FDR指标为γFDS=0.95，分配给5个组成单元。用等值分配方法分配的结果如下：

组成单元：LRU1，LRU2，LRU3，LRU4，LRU5；

分配值γFDi：0.95，0.95，0.95，0.95，0.95。

该方法未考虑与分配有关的各种影响因素和约束条件，直接规定系统各组成单元的指标γai等于系统要求指标γsr即可，不需要做更多的分配工作。考虑到存在不确定因素，也可以适当提高一点BIT费用较低的组成单元指标，以确保达到规定的系统测试性要求。

等值分配方法符合第（1）、（3）条分配原则，因为各组成单元特性相似，有关影响因素差别不大，所以没有考虑第（2）条原则。

2.按故障率分配方法

按故障率分配方法只考虑故障率的影响，简单实用。具体分配方法和步骤如下：

（1）画出系统功能层次图，说明系统指标分配的产品层次。

（2）分析各层次产品的组成单元特性，取得故障率数据和系统要求指标。

（3）用下面的数字模型计算各组成单元的FDR和FIR分配值：式中 γFDi——第i个组成单元的FDR分配值；

γFDS——系统FDR要求值；

λs——系统故障率；

λi——第i个组成单元故障率；

n——系统组成单元个数。

式中　γFIi——第i个组成单元的FIR分配值；

γEIS——系统FIR要求值；

λDS——系统可检测的故障率（λDS=λsγFDS）；

λDi——第i个组成单元可检测的故障率（λDi=λiγFDi）；如果某个组成单元故障率λk特别低并满足式（3-27），则表明不需要给此单元分配测试性指标。未分配指标的组成单元仍需要进行测试性设计，满足测试性定性设计要求。

（4）确定各组成单元的分配值。测试性指标一般为两位百分数（××％），而计算的分配值为多位小数，所以应将第三位小数进位，取两位即可。

（5）指标的调整与验算。若考虑存在未考虑的影响因素、个别组成单元有特殊要求和给系统设计留有余量，需要对分配指标进行必要的调整。这时要用式（3-28）、式（3-29）进行验算，以保证依据各组成单元分配值进行综合后得到系统的FDR、FIR参数值（γFDS、γEIS）大于原要求值。

3.考虑故障率和费用分配方法

系统各组成单元之间相对比较，故障率高的组成单元应分配较高的指标，实现自动测试费用较低的应分配较高的指标；否则，应分配较低的指标。同时考虑故障率和费用两种因素进行分配时，步骤和过程与按故障率分配方法相同，只是计算各组成单元分配指标时用如下分配模型即可：

式中　Ci——实现自动测试的费用，其余参数同前所述。

4.综合加权分配方法

综合加权分配方法是一种考虑多种影响因素的测试性分配方法，它要求分析多种影响分配的系统各组成单元特性，根据有关工程分析数据或专家评分，确定各个影响因素对各组成单元的影响系数和加权系数，然后按照有关数学模型计算出各组成单元的分配值。

1）分配步骤

综合加权分配方法的步骤如下：

（1）把系统划分为定义清楚的子系统、设备、LRU和SRU，画出系统功能层次图，系统功能层次图的详细程度取决于指标分配到哪一级。

（2）从可靠性、维修性设计与分析和有关资料中，获得有关测试性分配需要考虑的各影响因素的数据，如故障率、故障影响、MTTR和费用数据等。

（3）按照系统的构成情况和诊断方案要求等，通过工程分析、专家知识和以前类似产品的经验，确定各组成单元的影响系数，如故障率影响系数（kλ）、故障影响系数（kF）、MTTR影响系数（kM）、费用影响系数（kC）等。

（4）确定第i个组成单元的综合影响系数Ki。

①不考虑各影响因素的权重时，第i个组成单元的综合影响系数Ki为

式中　kλi——第i个组成单元的故障率影响系数；

kFi——第i个组成单元的故障影响系数；

kMi——为第i个组成单元的MTTR影响系数；

kCi——第i个组成单元的费用影响系数。

②考虑各影响因素的权重时，第i个组成单元的综合影响系数Ki为

式中　αλ——故障率因素权值；(www.xing528.com)

αF——故障影响因素权值；

αM——MTTR影响因素权值；

αC——费用影响因素权值。

各影响因素的加权值由测试性分配者依据各影响因素的重要性确定，各影响因素权值之和应等于1。当不考虑某项影响因素（如故障影响因素）时，可删去相应系数项。只考虑一个故障率影响因素时，即按故障率分配方法。

（5）计算第i个组成单元的分配值，可用如下数学模型计算：

（6）调整和检验。计算出来的各组成单元的指标分配值是多位小数，取两位即可。考虑存在不确定因素，可进行必要的调整和验算，保证综合后的系统指标大于原要求值。在综合加权分配方法不考虑各影响因素权重时，是综合分配方法。只考虑一种影响因素时，如故障率，即按故障率分配方法。考虑两种影响因素，如故障率和费用，同样可以进行分配。

2）确定各影响系数的方法

（1）确定各影响系数的定量方法。将要考虑的各影响因素进行归一化处理并去掉量纲，以便综合统一考虑。

①故障率影响系数kλ。用各组成单元的故障率λi来表示，故障率影响系数kλ用下式确定：

②故障影响系数kF。考虑故障影响的方法之一是用影响安全和任务的故障模式数Fi来表示，按FMECA结果计算各组成单元Ⅰ类和Ⅱ类故障数占系统故障模式总数的比例，按此比例确定kF值：

③MTTR影响系数kM。用平均故障修复时间Mi来表示，它与分配值成反比，用下式确定kM值：

式中　αi=1/Mi。

④费用影响系数kC。用设计实现自动测试的费用Ci表示，与分配值成反比，用下式确定kC值：

式中　bi=1/Ci。

（2）确定各影响系数的评分方法。当没有各影响因素的具体数据时，可以采用评分方法确定各影响因素的系数。

①故障率影响系数kλ。故障率影响较大的组成单元应取较大的kλ值，将分配给较高的自动测试设计指标。

②故障影响系数kF。故障影响较大的组成单元应取较大的kF值，将分配给较高的自动测试设计指标；

③MTTR影响系数kM。要求的MTTR值小的组成单元，其kM应取较大的值，分配较高的自动测试指标才有可能达到维修性要求。

④费用影响系数kC。实现故障检测与隔离费用较低的组成单元，其kC应取较大的值，将分配给较高的自动测试指标，以便用较低的费用达到规定要求。

依据系统特性分析结果，各组成单元特性之间相互比较，参考表3-34对各影响因素进行评分。

表3-34　确定各影响系数的评分方法

3）其他分配模型

（1）另一种分配模型。可以建立不同的系统FDR与FIR指标分配模型，使用不同的分配模型分配结果也不同。只要分配结果符合测试性分配原则和要求，即可在工程中试用。例如，可以选用的另一种测试性分配模型如式（3-36）所示。

式中　Ki——系统第i个组成单元的考虑有关影响因素的系数，同式（3-32），其中最大者为Kimax；

γFDi——系统第i个组成单元的分配值，其中对应于Kimax的组成单元的最大可实现值γFDimax需由分配者选定；

Ks——系统的有关影响因素的系数。

此分配模型同样可以用于考虑单一影响因素的分配方法，也可以用于考虑多种影响因素的综合分配方法。FDR的分配模型形式与FIR的相同，只要用λDi代替λi，用λDS代替λs即可。

（2）分配方法和步骤。用此分配模型进行分配时的方法和步骤与前面所述方法相同。

5.有部分老产品时的分配方法

当系统组成单元中有部分老产品（货架产品，其测试性指标已确定）时，要首先求出新品部分的总指标γN，然后再选用按故障率分配方法或其他分配方法，将γN分配给各新的组成单元。其余步骤和方法与前述分配方法相同。

假设系统由n个单元相同，其中有r个新产品，则老产品数量为n-r个。新产品部分总指标γN用如下数学模型求出：

式中　k——新产品数；

λi——第i个新产品的故障率；

γFDj——第j个老产品测试性指标；

λi——第j个老产品的故障率。

求出新产品的总指标值后，再选用按故障率分配方法或综合加权分配方法求得新产品各单元分配值，需要进行调整。经过验算满足整个系统（包括老产品）的指标分配要求即可。

6.测试性分配方法比较

前面介绍了5种故障检测与隔离指标的分配方法，其基本思路是一致的，但各有特点和具体适用条件。有的分配方法比较简单，不考虑有关影响因素或只考虑一种影响因素；有的分配方法考虑的影响因素多一些，相应工作量也大一些。

各种分配方法的特点和适用条件列于表3-35中。

表3-35　测试性分配方法的特点及适用条件