一種測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估軟件的設(shè)計(jì)研究*

羅鑫云 房燕飛 葉曉慧

(1.海軍工程大學(xué) 武漢 430033)(2.91315部隊(duì) 大連 116041)

一種測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估軟件的設(shè)計(jì)研究*

羅鑫云1房燕飛2葉曉慧1

(1.海軍工程大學(xué) 武漢 430033)(2.91315部隊(duì) 大連 116041)

針對(duì)目前測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)處理工作繁瑣復(fù)雜,測(cè)試性驗(yàn)證軟件相對(duì)較少的現(xiàn)狀,提出了一個(gè)數(shù)據(jù)處理的新模型,設(shè)計(jì)了測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估軟件,重點(diǎn)對(duì)測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)流程、軟件數(shù)據(jù)處理流程、軟件功能設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)抽樣技術(shù)進(jìn)行了研究,最后進(jìn)行了實(shí)例分析,結(jié)果表明該模型能夠用軟件實(shí)現(xiàn),并完成測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估,具有一定的實(shí)用性和參考價(jià)值。

測(cè)試性驗(yàn)證; 數(shù)據(jù)評(píng)估; 抽樣技術(shù)

Class Number TP302.8

1 引言

測(cè)試性驗(yàn)證是為確定產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定的測(cè)試性要求而進(jìn)行的試驗(yàn)與評(píng)價(jià)工作,是測(cè)試性設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。測(cè)試性驗(yàn)證主要由計(jì)算模型選擇、樣本量確定、樣本選取、樣本充分性度量、故障注入、參數(shù)評(píng)估等一系列相關(guān)技術(shù)組成,主要方法是進(jìn)行測(cè)試性試驗(yàn)驗(yàn)證,需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算。很多文獻(xiàn)對(duì)樣本量確定、方案設(shè)計(jì)、參數(shù)估計(jì)等方面進(jìn)行了深入研究,并通過設(shè)計(jì)軟件提高了數(shù)據(jù)處理的效率。

目前,正式實(shí)施測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí),對(duì)于如何進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析工作研究較少,特別是關(guān)于驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)評(píng)估,數(shù)據(jù)量大、計(jì)算復(fù)雜,沒有現(xiàn)有可操作的輔助軟件。本文針對(duì)這一現(xiàn)狀,在分析測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)流程的基礎(chǔ)上,提出了一個(gè)數(shù)據(jù)處理的新模型,設(shè)計(jì)開發(fā)了測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估軟件。

2 測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)流程

測(cè)試性驗(yàn)證的主要工作方法是進(jìn)行測(cè)試性試驗(yàn)驗(yàn)證,即通過注入故障試驗(yàn)方法和自然故障統(tǒng)計(jì)方法收集研究產(chǎn)品的試驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù)測(cè)試性設(shè)計(jì)要求計(jì)算獲得的驗(yàn)證方案,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和抽樣,按其結(jié)果來評(píng)定產(chǎn)品的測(cè)試性水平,決定產(chǎn)品接收或拒收。

根據(jù)測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)流程,以及軟件實(shí)現(xiàn)的要求,用數(shù)據(jù)處理流程表示。

步驟1 根據(jù)研究產(chǎn)品確定測(cè)試性驗(yàn)證要求,按照要求明確測(cè)試性驗(yàn)證方案。

步驟2 采用注入故障試驗(yàn)方法和自然故障統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),收集相關(guān)數(shù)據(jù),需要確定試驗(yàn)產(chǎn)品、故障模式、故障檢測(cè)隔離結(jié)果、產(chǎn)品工作時(shí)間等,建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格。

步驟3 根據(jù)測(cè)試性驗(yàn)證方案的要求,對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和抽樣,獲得滿足條件的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

步驟4 完成測(cè)試性驗(yàn)證報(bào)告。

在上述各個(gè)環(huán)節(jié)中,一個(gè)關(guān)鍵步驟是驗(yàn)證數(shù)據(jù)整理與評(píng)估,可以分為兩大部分:一是數(shù)據(jù)的采集、記錄、導(dǎo)入以及整理;二是根據(jù)驗(yàn)證方案對(duì)研究產(chǎn)品驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和抽樣。

3 評(píng)估軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件功能設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)試性驗(yàn)證要求,結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理流程,設(shè)計(jì)了測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估軟件的功能,如圖1所示。

圖1 軟件功能圖

主要有兩個(gè)模塊:

1) 數(shù)據(jù)庫管理,運(yùn)用Access2000軟件建立測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫,對(duì)測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分類保存,并通過Microsoft Visual Basic6.0實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的添加和修改。

2) 數(shù)據(jù)分析與抽樣,在采集的測(cè)試性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中運(yùn)用加權(quán)隨機(jī)法、基于故障率抽樣法等方法抽取滿足驗(yàn)證方案的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本軟件采用的是Access數(shù)據(jù)庫,根據(jù)故障樣本模式、裝備物理模塊、驗(yàn)證數(shù)據(jù)綜合模塊等進(jìn)行分類,主要包括故障模式表、裝備物理模塊表、驗(yàn)證數(shù)據(jù)綜合表等。如圖2所示。

故障模式表主要以產(chǎn)品故障模式為分類標(biāo)準(zhǔn),如短路、開路、斷裂、參數(shù)漂移、過渡損耗等。主要存儲(chǔ)的有試驗(yàn)時(shí)間、裝備名稱、故障模式、故障檢測(cè)、故障隔離、虛警次數(shù)、產(chǎn)品工作時(shí)間、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等信息。

圖2 軟件數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

裝備物理模塊表主要以裝備物理模塊為分類標(biāo)準(zhǔn),如天線、放大器、電源、調(diào)制器、頻率跟蹤器等。主要存儲(chǔ)的有試驗(yàn)時(shí)間、裝備名稱、物理模塊、故障檢測(cè)、故障隔離、虛警次數(shù)、產(chǎn)品工作時(shí)間、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等信息。

驗(yàn)證數(shù)據(jù)綜合表存儲(chǔ)了整個(gè)裝備的測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù),主要有試驗(yàn)時(shí)間、裝備名稱、故障檢測(cè)、故障隔離、虛警次數(shù)、產(chǎn)品工作時(shí)間、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等信息。

3.3 數(shù)據(jù)抽樣技術(shù)

測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)抽樣技術(shù)的核心是能夠根據(jù)確定了的試驗(yàn)方案,在驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)抽取最有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù),這也是測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估軟件的關(guān)鍵技術(shù)。

以某型裝備為例,對(duì)故障檢測(cè)率和隔離率進(jìn)行驗(yàn)證的定數(shù)試驗(yàn)方案為(n,C),其中n是故障樣本量,C是合格判定數(shù)。數(shù)據(jù)庫中關(guān)于該型裝備的測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)為(N,M),由圖1所示的測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)流程可知,需要從(N,M)中選取一組數(shù)據(jù)(n,F),比較C與F的大小來判定接受或拒收產(chǎn)品,以達(dá)到測(cè)試性驗(yàn)證的目的。

下面對(duì)測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估和抽樣方法進(jìn)行介紹。

規(guī)定若n≤N,則(n,F)?(N,M),否則(n,F)?(N,M)。

討論N與n的大小關(guān)系,測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)選取可以分為四種情況:

1) 若N>n,則(n,F)?(N,M),能夠從數(shù)據(jù)庫中抽取滿足條件的(n,F)。

(1)加權(quán)隨機(jī)抽樣法

已知數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)為(N,M),則

選到失敗試驗(yàn)的概率為

選到成功試驗(yàn)的概率為

在(N,M)隨機(jī)選取i組(n,Fi),每次選到失敗次數(shù)為Fi的概率為

最終抽樣得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)為(n,F),若F≤C,則產(chǎn)品接收;若F>C,則產(chǎn)品拒收。

(2)基于故障率抽樣法

若F≤C,則產(chǎn)品接收;若F>C,則產(chǎn)品拒收。

2) 若n=N,則直接比較M、C,即可完成測(cè)試性驗(yàn)證結(jié)果評(píng)定。若M≤C,則產(chǎn)品接收;若M>C,則產(chǎn)品拒收。

若M0≤C,則產(chǎn)品接收;若M0>C,則產(chǎn)品拒收。

4) 若N

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理案例

根據(jù)測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)流程以及數(shù)據(jù)評(píng)估中抽樣要求,設(shè)計(jì)測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表如表1所示。

以某型裝備為例,假定其定數(shù)試驗(yàn)方案為(12,3),根據(jù)測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn),采集獲得測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)為(15,5),并導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫,通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)評(píng)估和抽樣。因篇幅所限,只給出加權(quán)隨機(jī)抽樣結(jié)果,如圖4所示。

表1 測(cè)試性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

圖3 抽樣前數(shù)據(jù)

圖4 抽樣后數(shù)據(jù)

由圖4和圖5可知,測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估軟件能夠在確定測(cè)試性驗(yàn)證方案的基礎(chǔ)上,通過給定的抽樣方法抽取合適的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),從而完成測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估。

5 結(jié)語

本軟件經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證,能夠根據(jù)要求完成對(duì)測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和抽樣。

本文根據(jù)對(duì)測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)流程的分析,提出了測(cè)試性驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估軟件的設(shè)計(jì)方案,介紹了軟件數(shù)據(jù)處理流程、功能模塊、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)抽樣算法、測(cè)試性驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表,并通過實(shí)例應(yīng)用證實(shí)了該方案的可行性,對(duì)于以后測(cè)試性驗(yàn)證相關(guān)軟件的研究具有一定指導(dǎo)意義。

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Testability Verification Data Evaluation Software

LUO Xinyun1FANG Yanfei2YE Xiaohui1

(1. Naval University of Engineering, Wuhan 430033)(2. No. 91315 Troops of PLA, Dalian 116041)

At present, there are complex data processing of testability verification and a small number of software for testability verification. In view of this status, the paper proposes a new model of data processing and designs testability verification data evaluation software. In particular, testability processes of testability verification, data processing processes of software, the design of software functions, the design of database and data sampling techniques are studied. Finally, a case application is described. The result shows that the model can be implemented in software and complete testability verification data evaluation.

testability verification, data evaluation, sampling techniques

2013年7月2日,

2013年8月27日

機(jī)電一體化設(shè)備測(cè)試性驗(yàn)證方法和手段研究項(xiàng)目資助。

羅鑫云,男,碩士,研究方向:自適應(yīng)信號(hào)處理與故障診斷。葉曉慧,男,博士生導(dǎo)師,教授,研究方向:自適應(yīng)信號(hào)處理與故障診斷。

TP302.8

10.3969/j.issn1672-9730.2014.01.031