機(jī)載制導(dǎo)武器全壽命周期測試研究

琚保金

摘要：針對機(jī)載制導(dǎo)武器設(shè)計(jì)、制造與維修保障中存在的資源和信息不能共享的問題，基于裝備全壽命周期內(nèi)的測試保障，對各階段不同用戶、不同目標(biāo)測試所需測試設(shè)備研制提出統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方法；構(gòu)建支撐裝備全壽命周期信息模型的技術(shù)平臺(tái)，使基于該平臺(tái)的各階段工作相互支援、相互影響，形成一個(gè)閉環(huán)的信息網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造與維修的一體化。

關(guān)鍵詞：機(jī)載制導(dǎo)武器；全壽命周期；縱向集成測試策略；廣域測試

中圖分類號：TJ760.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-5048（2014）04-0062-05

0引言

任何一種電子產(chǎn)品尤其是復(fù)雜軍事裝備，都會(huì)經(jīng)歷從設(shè)計(jì)、制造、使用到淘汰的全壽命周期過程。電子儀器更新周期一般為5年，相較而言機(jī)載制導(dǎo)武器的生命周期較長，多達(dá)20年，整個(gè)產(chǎn)品壽命要經(jīng)歷幾代ATS（AutoTestSystem，自動(dòng)測試系統(tǒng)）。

在機(jī)載制導(dǎo)武器全壽命周期過程中，至關(guān)重要的一環(huán)就是記錄機(jī)載制導(dǎo)武器從“生”到“死”各階段的測試信息，為各階段不同用戶、不同目標(biāo)的應(yīng)用提供信息保證。

1機(jī)載制導(dǎo)武器全壽命周期的測試

1.1機(jī)載制導(dǎo)武器全壽命周期

機(jī)載制導(dǎo)武器整個(gè)生命周期主要分三個(gè)階段：產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段和使用維護(hù)階段。

設(shè)計(jì)階段：在這個(gè)階段產(chǎn)品從方案發(fā)展到原理樣機(jī)，其測試過程稱為設(shè)計(jì)驗(yàn)證測試，主要目的是查證設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否符合設(shè)定的設(shè)計(jì)與性能標(biāo)準(zhǔn)。

制造階段：在產(chǎn)品的生產(chǎn)、組裝和配置過程中，進(jìn)行測試以保證產(chǎn)品被正確地制造。

使用維護(hù)階段：產(chǎn)品要執(zhí)行其特定功能，進(jìn)行測試以檢測產(chǎn)品的功能、性能是否滿足使用要求，并提供定期的產(chǎn)品維護(hù)，以及故障診斷。

因此，測試在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)的全壽命周期中占據(jù)重要地位，在設(shè)計(jì)階段提供驗(yàn)證手段，在制造階段提供質(zhì)量保證，在維護(hù)階段提供維護(hù)工具。

圖1為整個(gè)產(chǎn)品生命周期的測試流程以及信息流程，均按產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用維護(hù)三個(gè)階段描述。上部為產(chǎn)品周期中各階段的生產(chǎn)活動(dòng)及測試活動(dòng)，下部是按照各階段給出的測試信息流程，每個(gè)階段的產(chǎn)品測試按系統(tǒng)層次又可以分為總體測試、分系統(tǒng)測試、部件測試和板級測試。

1.2機(jī)載制導(dǎo)武器全壽命周期測試現(xiàn)狀

由于以前對產(chǎn)品全壽命周期管理的認(rèn)知不足，對于貫穿產(chǎn)品全壽命周期的測試設(shè)備缺乏頂層策劃，“多頭、分散、分段”管理體制的弊端日漸顯現(xiàn)，不僅產(chǎn)品的可測試性與測試設(shè)備的研制脫節(jié)，而且產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)階段的測試設(shè)備各自為戰(zhàn)、呈多元化發(fā)展，造成各階段測試設(shè)備測試標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、測試方法及策略不一致、測試資源不兼容、測試信息不共享，而且測試資源重復(fù)開發(fā)、配置造成極大浪費(fèi)。具體表現(xiàn)為：

（1）產(chǎn)品在不同設(shè)備上測試結(jié)論大相徑庭；

（2）合格產(chǎn)品在同一設(shè)備上所測數(shù)據(jù)重復(fù)性較好，而在不同設(shè)備上的數(shù)據(jù)一致性較差；

（3）測試設(shè)備的軟、硬件資源無法實(shí)現(xiàn)功能復(fù)用，不得不花費(fèi)大量人力、物力重復(fù)開發(fā)；

（4）產(chǎn)品信息不僅在各個(gè)階段之間不流通，而且在同一階段的不同層次系統(tǒng)之間不共享，很難為制定產(chǎn)品出廠測試標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

（5）產(chǎn)品日益增長的測試復(fù)雜性與其外部測試接口不足之間的矛盾，使得簡化產(chǎn)品測試的需求日益突出；

（6）目前故障機(jī)理分析和診斷知識的獲取與應(yīng)用在產(chǎn)品維護(hù)階段需求旺盛，但是由于對產(chǎn)品全壽命周期的信息缺乏有效的搜集和分析，尤其是設(shè)計(jì)階段相關(guān)知識未在維護(hù)階段中充分利用，導(dǎo)致對復(fù)雜產(chǎn)品缺乏有效的故障診斷，尤其是在維護(hù)階段更為突出，使得產(chǎn)品故障診斷效果難以令人滿意。

針對此類問題，美軍早在20世紀(jì)90年代就明確提出了采用“設(shè)計(jì)—制造—維護(hù)縱向集成測試策略”（EngineeringtoManufacturingtoFieldVerticalIntegratedTestStrategy，簡稱E-M-F測試策略）的系統(tǒng)工程方法來解決，并將這一思想貫徹實(shí)施于美軍武器裝備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維修保障中，顯著降低了武器裝備全壽命周期費(fèi)用。

E-M-F測試策略的核心是從武器裝備全壽命周期的特點(diǎn)出發(fā)，綜合考慮設(shè)計(jì)驗(yàn)證測試、驗(yàn)收測試、維護(hù)測試、故障診斷維護(hù)的共同特征，采用開放的硬、軟件體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的可通用的測試資源環(huán)境，設(shè)計(jì)符合各個(gè)階段不同層次應(yīng)用需求的測試程序集（TestProgramSet，TPS），實(shí)現(xiàn)測試信息與測試資源的共享。

目前，國內(nèi)對機(jī)載制導(dǎo)武器縱向集成測試策略已形成了行業(yè)共識：需要從系統(tǒng)工程管理體制和技術(shù)研發(fā)兩個(gè)方面著手，采用并行工程方法，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。改變系統(tǒng)工程管理體制中傳統(tǒng)的串行工程方法，整體考慮機(jī)載制導(dǎo)武器全壽命周期中各環(huán)節(jié)的資源重用和信息共享，融合產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)和測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，使測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員參與產(chǎn)品總體方案的設(shè)計(jì)工作，并行協(xié)作、充分開展各階段可測試性設(shè)計(jì)方案研究，提高產(chǎn)品整體測試性和維護(hù)性。

2產(chǎn)品全壽命周期的測試保障研究

產(chǎn)品全壽命周期測試保障的目標(biāo)是：建立統(tǒng)一、開放的測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，通過標(biāo)準(zhǔn)整合下的統(tǒng)一規(guī)劃及部署，共享軟硬件資源，消除裝備全壽命周期內(nèi)各階段平臺(tái)信息壁壘，使各測試系統(tǒng)之間、測試系統(tǒng)與外部環(huán)境間信息共享與無縫交互。同時(shí)在不影響產(chǎn)品性能的前提下，合理分配產(chǎn)品內(nèi)部BIT（Built-InTest，機(jī)內(nèi)自檢）功能和外部測試界面，增強(qiáng)產(chǎn)品與測試系統(tǒng)之間的測試協(xié)作，提高產(chǎn)品壽命周期內(nèi)的維護(hù)能力，減少產(chǎn)品壽命周期費(fèi)用，并實(shí)現(xiàn)不同階段產(chǎn)品測試信息的大量積累和信息挖掘，極大方便系列化產(chǎn)品的迭代開發(fā)，使后一階段的研制能夠很好利用前一階段的開發(fā)成果。

產(chǎn)品全壽命周期的測試保障要重點(diǎn)解決以下三個(gè)問題：產(chǎn)品信息如何一致獲取、如何有效保存、測試與診斷如何結(jié)合應(yīng)用。endprint

2.1標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)思想是產(chǎn)品信息一致獲取的重要保證。標(biāo)準(zhǔn)化就是在設(shè)計(jì)過程中，建立標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)化的測試軟/硬件資源、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式等，達(dá)到測試系統(tǒng)之間的兼容和數(shù)據(jù)的一致。

2.1.1標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)

為解決測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)多樣化的問題，美國國防部DoD與工業(yè)界從1996年開始制訂一種開放的ATS結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)———下一代自動(dòng)測試系統(tǒng)（NxTest）。NxTest是以標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)通用ATS的發(fā)展，盡量減少專用ATS，降低ATS采購和支持費(fèi)用，提升ATS之間的互操作性，實(shí)施一體化的綜合故障診斷技術(shù)，改善測試質(zhì)量。

NxTest體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是信息共享和交互式結(jié)構(gòu)，能夠保證測試系統(tǒng)內(nèi)部各組件間、不同測試系統(tǒng)之間、測試系統(tǒng)與外部環(huán)境間的信息共享與無縫交互能力，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)基于兩個(gè)基本的框架：測試系統(tǒng)接口框架和測試信息交換與共享框架。測試系統(tǒng)接口包括儀器接口和服務(wù)接口，基于VXIPlug&Play（VPP，即插即用）設(shè)計(jì)；測試信息交換與共享基于IEEEP1226（ABBET，ABroad-BasedEnvironmentforTest廣域測試環(huán)境）設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵接口均以上述兩個(gè)核心接口為基礎(chǔ)。

2.1.2標(biāo)準(zhǔn)化接口

ABBET是用于產(chǎn)品測試領(lǐng)域的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)的集合，是為實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、測試策略與需求、測試過程、測試結(jié)果管理及測試系統(tǒng)集成而規(guī)范的一個(gè)復(fù)合環(huán)境。

以IEEE-1226標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建系統(tǒng)主體信息框架，使得測試系統(tǒng)內(nèi)部、測試系統(tǒng)之間、測試過程與外部環(huán)境之間的信息資源實(shí)現(xiàn)共享和交互，實(shí)現(xiàn)共享ATS和TPS，共享診斷基礎(chǔ)框架，改善TPS開發(fā)且便于TPS移植；同時(shí)結(jié)合IEEE-1232標(biāo)準(zhǔn)，使診斷推理系統(tǒng)可相互兼容和獨(dú)立于測試過程，達(dá)到測試診斷知識共享、重用和移植。

ABBET從宏觀上將測試劃分為產(chǎn)品描述層、測試策略和需求層、測試過程層、測試資源管理層、儀器控制層等內(nèi)容，如圖3所示。

第1層為產(chǎn)品描述層，主要描述UUT（被測件）設(shè)計(jì)和維護(hù)的試驗(yàn)信息，及測試的特殊需求。

第2層為測試策略和需求層，描述UUT的測試需求、測試模式和診斷知識等信息，其目的是產(chǎn)生高效的測試程序和可靠的數(shù)據(jù)。

第3層為測試過程層即應(yīng)用程序?qū)?，主要提供TPS程序開發(fā)接口，定義與測試執(zhí)行（包括測試選擇、測試順序選擇、診斷交互、訪問用戶接口部件以及訪問數(shù)據(jù)日志和文件操作）對應(yīng)的操作接口。

第4層為測試資源管理層，全面管理測試系統(tǒng)資源，為特定ATE執(zhí)行測試功能提供支持，其目的是允許不同廠商制造的儀器和不同種類的儀器可用于同一測試程序完成各自的功能，實(shí)現(xiàn)軟件和硬件無關(guān)性。

第5層為儀器驅(qū)動(dòng)（控制）層。該層主要為ATE提供可利用的各類總線和儀器接口，如IEEE488、SCPI、VISA、IVI等。

ABBET核心思想是：將測試軟件架構(gòu)和功能合理分層與配置，在測試系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)軟件與硬件及軟件運(yùn)行平臺(tái)的無關(guān)性，滿足測試軟件可移植、重用與互操作的要求。

2.1.3標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)方法

自動(dòng)測試系統(tǒng)（AutomaticTestSystem，ATS）組成包括：自動(dòng)測試設(shè)備（ATE，AutomaticTestEquipment）、測試程序集（TPS，TestProgramSets）、TPS軟件開發(fā)工具（測試開發(fā)環(huán)境）。

ATE特指硬件平臺(tái)，無論是采用PXI總線還是VXI總線或其他總線，都只是構(gòu)成虛擬儀器系統(tǒng)的公共貨架產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)形式大同小異。兩者底層驅(qū)動(dòng)軟件雖然有較大差異，但對開發(fā)頂層應(yīng)用軟件來說是相似的，都支持ABBET標(biāo)準(zhǔn)。因此，自動(dòng)測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)則是構(gòu)建自動(dòng)測試系統(tǒng)的關(guān)鍵。

首先依據(jù)圖2所示的開放體系結(jié)構(gòu)，遵循ABBET標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建通用測試系統(tǒng)平臺(tái)。其次基于通用平臺(tái)按照圖4所示的方法開發(fā)測試軟件，實(shí)現(xiàn)被測產(chǎn)品測試與診斷的一體化開發(fā)及運(yùn)用。

產(chǎn)品信息建模：給產(chǎn)品建立信息檔案，記錄產(chǎn)品的測試條件、測試參數(shù)類型及其他相關(guān)信息；ATE集成設(shè)計(jì)：通過ATE集成設(shè)計(jì)平臺(tái)描述出自動(dòng)測試設(shè)備的硬件資源及連接鏈路。根據(jù)被測信號的測試原理，有針對性地選擇測試策略，設(shè)計(jì)測試方案；分析測試所需系統(tǒng)資源，即測試所需要的儀器等，檢查系統(tǒng)可用資源是否滿足測試要求；設(shè)計(jì)與制造適配器單元，用來實(shí)現(xiàn)測試儀器和檢測對象之間的電氣匹配及信號調(diào)理；

TPS開發(fā)：通過TPS開發(fā)平臺(tái)，定義適配器資源、編寫測試說明和測試程序；將系統(tǒng)與檢測對象進(jìn)行聯(lián)試，完善測試流程，驗(yàn)證測試功能；

測試執(zhí)行：調(diào)用TPS開發(fā)生成的測試程序，啟動(dòng)執(zhí)行服務(wù)進(jìn)行測試動(dòng)作，并將執(zhí)行結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。

綜合數(shù)據(jù)分析：用戶通過綜合數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可全面查看測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的信息，進(jìn)行測試后的數(shù)據(jù)分析，并將有用信息反饋到產(chǎn)品信息模型中。

專家知識生成：用戶利用產(chǎn)品信息模型提取、描述被測產(chǎn)品診斷知識，綁定TPS作為樣本輸入信息，生成領(lǐng)域知識庫和診斷提取規(guī)則，供故障分析使用。

故障分析：加載診斷知識庫和綜合測試結(jié)果，進(jìn)行邏輯診斷和故障分析，輸出診斷結(jié)果，提示用戶操作。

維修決策：根據(jù)故障診斷系統(tǒng)的診斷結(jié)論，維護(hù)實(shí)測數(shù)據(jù)、維護(hù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行產(chǎn)品可用性分析和可靠性預(yù)測。

2.2系統(tǒng)建模

系統(tǒng)建模就是要解決產(chǎn)品信息保存和共享的問題。產(chǎn)品信息是全方位的，大到整個(gè)系統(tǒng)的功能、性能信息，小到每個(gè)部件的輸入輸出、狀態(tài)描述，都需要進(jìn)行詳細(xì)的描述。因此，基于一個(gè)可涵蓋產(chǎn)品全壽命周期的技術(shù)支撐平臺(tái)/體系，面向產(chǎn)品全壽命周期的測試保障，首先要解決的問題是建立貫穿全壽命周期的產(chǎn)品信息模型，構(gòu)建一個(gè)信息共享的閉環(huán)系統(tǒng)，滿足產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)不同階段的不同任務(wù)。

目前在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用與維護(hù)中，以PDM技術(shù)為代表的各種工具已廣泛采用，并形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。因此，相對成熟的PDM技術(shù)可為建立產(chǎn)品全壽命周期各個(gè)階段的模型提供支撐平臺(tái)。依托PDM平臺(tái)，構(gòu)建設(shè)計(jì)、制造、使用等階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，并能加以維護(hù)。

現(xiàn)有的產(chǎn)品工程模型包括配置模型、結(jié)構(gòu)層次圖、功能層次圖、裝配模型等，這些模型并不能直接為系統(tǒng)建模所利用，需要梳理其與可表征維護(hù)與診斷等信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型之間的關(guān)聯(lián)，從中提煉出對建模有用的信息，并進(jìn)行一些相應(yīng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)充，最后確定建模還需要增加哪些信息，以及這些信息的描述方式和接口輸入方式等。

在上述信息需求分析基礎(chǔ)上，依托結(jié)構(gòu)樹與節(jié)點(diǎn)信息模型來描述維護(hù)與診斷信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)樹可利用產(chǎn)品的樹型結(jié)構(gòu)來組織、管理那些表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)和故障信息，進(jìn)而為從設(shè)計(jì)知識中獲取故障診斷與維護(hù)知識提供了便利條件；節(jié)點(diǎn)模型是指從產(chǎn)品單零部件的全壽命周期出發(fā)，針對各階段維護(hù)需求不同，全面、有序地將其設(shè)計(jì)維護(hù)等信息集中存儲(chǔ)在集成的節(jié)點(diǎn)信息模型中，使得部件的維護(hù)與診斷信息可以輕易獲取。

這里以測試結(jié)果數(shù)據(jù)為例簡要介紹數(shù)據(jù)模型建立。測試結(jié)果主要包含以下4個(gè)方面的信息：

（1）測試設(shè)備信息：在本次測試中使用的測試設(shè)備；

（2）測試任務(wù)信息：包括測試任務(wù)的名稱、測試任務(wù)包含的測試項(xiàng)目及對應(yīng)的測試結(jié)果；

（3）測試信號信息：包括在本次測試任務(wù)中選測信號項(xiàng)目、信號參數(shù)的名稱、信號的標(biāo)準(zhǔn)值；

（4）測試任務(wù)所包含的履歷信息：包括本次測試任務(wù)中測試人員信息、測試任務(wù)的時(shí)間和測試所處的環(huán)境，如氣壓、溫度和濕度等。

綜上分析，將與測試結(jié)果相關(guān)的信息進(jìn)行歸納，建立了測試結(jié)果數(shù)據(jù)模型，如圖5所示。

3結(jié)論

在機(jī)載武器測試保障的研究和實(shí)施過程中，注意借鑒國外縱向集成測試策略的系統(tǒng)工程方法，以型號研制為基礎(chǔ)，構(gòu)建可涵蓋產(chǎn)品全壽命周期的技術(shù)支撐平臺(tái)/體系，建立能包含設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)與診斷知識的產(chǎn)品全壽命信息檔案，實(shí)現(xiàn)壽命周期內(nèi)的信息共享，提高測試保障質(zhì)量；采用并行工程方法，推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌規(guī)劃產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)測試保障的測試設(shè)備研制，實(shí)現(xiàn)全程資源共享，以有效降低產(chǎn)品測試和維護(hù)成本。endprint

2.1標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)思想是產(chǎn)品信息一致獲取的重要保證。標(biāo)準(zhǔn)化就是在設(shè)計(jì)過程中，建立標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)化的測試軟/硬件資源、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式等，達(dá)到測試系統(tǒng)之間的兼容和數(shù)據(jù)的一致。

2.1.1標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)

為解決測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)多樣化的問題，美國國防部DoD與工業(yè)界從1996年開始制訂一種開放的ATS結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)———下一代自動(dòng)測試系統(tǒng)（NxTest）。NxTest是以標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)通用ATS的發(fā)展，盡量減少專用ATS，降低ATS采購和支持費(fèi)用，提升ATS之間的互操作性，實(shí)施一體化的綜合故障診斷技術(shù)，改善測試質(zhì)量。

NxTest體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是信息共享和交互式結(jié)構(gòu)，能夠保證測試系統(tǒng)內(nèi)部各組件間、不同測試系統(tǒng)之間、測試系統(tǒng)與外部環(huán)境間的信息共享與無縫交互能力，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)基于兩個(gè)基本的框架：測試系統(tǒng)接口框架和測試信息交換與共享框架。測試系統(tǒng)接口包括儀器接口和服務(wù)接口，基于VXIPlug&Play（VPP，即插即用）設(shè)計(jì)；測試信息交換與共享基于IEEEP1226（ABBET，ABroad-BasedEnvironmentforTest廣域測試環(huán)境）設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵接口均以上述兩個(gè)核心接口為基礎(chǔ)。

2.1.2標(biāo)準(zhǔn)化接口

ABBET是用于產(chǎn)品測試領(lǐng)域的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)的集合，是為實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、測試策略與需求、測試過程、測試結(jié)果管理及測試系統(tǒng)集成而規(guī)范的一個(gè)復(fù)合環(huán)境。

以IEEE-1226標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建系統(tǒng)主體信息框架，使得測試系統(tǒng)內(nèi)部、測試系統(tǒng)之間、測試過程與外部環(huán)境之間的信息資源實(shí)現(xiàn)共享和交互，實(shí)現(xiàn)共享ATS和TPS，共享診斷基礎(chǔ)框架，改善TPS開發(fā)且便于TPS移植；同時(shí)結(jié)合IEEE-1232標(biāo)準(zhǔn)，使診斷推理系統(tǒng)可相互兼容和獨(dú)立于測試過程，達(dá)到測試診斷知識共享、重用和移植。

ABBET從宏觀上將測試劃分為產(chǎn)品描述層、測試策略和需求層、測試過程層、測試資源管理層、儀器控制層等內(nèi)容，如圖3所示。

第1層為產(chǎn)品描述層，主要描述UUT（被測件）設(shè)計(jì)和維護(hù)的試驗(yàn)信息，及測試的特殊需求。

第2層為測試策略和需求層，描述UUT的測試需求、測試模式和診斷知識等信息，其目的是產(chǎn)生高效的測試程序和可靠的數(shù)據(jù)。

第3層為測試過程層即應(yīng)用程序?qū)樱饕峁㏕PS程序開發(fā)接口，定義與測試執(zhí)行（包括測試選擇、測試順序選擇、診斷交互、訪問用戶接口部件以及訪問數(shù)據(jù)日志和文件操作）對應(yīng)的操作接口。

第4層為測試資源管理層，全面管理測試系統(tǒng)資源，為特定ATE執(zhí)行測試功能提供支持，其目的是允許不同廠商制造的儀器和不同種類的儀器可用于同一測試程序完成各自的功能，實(shí)現(xiàn)軟件和硬件無關(guān)性。

第5層為儀器驅(qū)動(dòng)（控制）層。該層主要為ATE提供可利用的各類總線和儀器接口，如IEEE488、SCPI、VISA、IVI等。

ABBET核心思想是：將測試軟件架構(gòu)和功能合理分層與配置，在測試系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)軟件與硬件及軟件運(yùn)行平臺(tái)的無關(guān)性，滿足測試軟件可移植、重用與互操作的要求。

2.1.3標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)方法

自動(dòng)測試系統(tǒng)（AutomaticTestSystem，ATS）組成包括：自動(dòng)測試設(shè)備（ATE，AutomaticTestEquipment）、測試程序集（TPS，TestProgramSets）、TPS軟件開發(fā)工具（測試開發(fā)環(huán)境）。

ATE特指硬件平臺(tái)，無論是采用PXI總線還是VXI總線或其他總線，都只是構(gòu)成虛擬儀器系統(tǒng)的公共貨架產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)形式大同小異。兩者底層驅(qū)動(dòng)軟件雖然有較大差異，但對開發(fā)頂層應(yīng)用軟件來說是相似的，都支持ABBET標(biāo)準(zhǔn)。因此，自動(dòng)測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)則是構(gòu)建自動(dòng)測試系統(tǒng)的關(guān)鍵。

首先依據(jù)圖2所示的開放體系結(jié)構(gòu)，遵循ABBET標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建通用測試系統(tǒng)平臺(tái)。其次基于通用平臺(tái)按照圖4所示的方法開發(fā)測試軟件，實(shí)現(xiàn)被測產(chǎn)品測試與診斷的一體化開發(fā)及運(yùn)用。

產(chǎn)品信息建模：給產(chǎn)品建立信息檔案，記錄產(chǎn)品的測試條件、測試參數(shù)類型及其他相關(guān)信息；ATE集成設(shè)計(jì)：通過ATE集成設(shè)計(jì)平臺(tái)描述出自動(dòng)測試設(shè)備的硬件資源及連接鏈路。根據(jù)被測信號的測試原理，有針對性地選擇測試策略，設(shè)計(jì)測試方案；分析測試所需系統(tǒng)資源，即測試所需要的儀器等，檢查系統(tǒng)可用資源是否滿足測試要求；設(shè)計(jì)與制造適配器單元，用來實(shí)現(xiàn)測試儀器和檢測對象之間的電氣匹配及信號調(diào)理；

TPS開發(fā)：通過TPS開發(fā)平臺(tái)，定義適配器資源、編寫測試說明和測試程序；將系統(tǒng)與檢測對象進(jìn)行聯(lián)試，完善測試流程，驗(yàn)證測試功能；

測試執(zhí)行：調(diào)用TPS開發(fā)生成的測試程序，啟動(dòng)執(zhí)行服務(wù)進(jìn)行測試動(dòng)作，并將執(zhí)行結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。

綜合數(shù)據(jù)分析：用戶通過綜合數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可全面查看測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的信息，進(jìn)行測試后的數(shù)據(jù)分析，并將有用信息反饋到產(chǎn)品信息模型中。

專家知識生成：用戶利用產(chǎn)品信息模型提取、描述被測產(chǎn)品診斷知識，綁定TPS作為樣本輸入信息，生成領(lǐng)域知識庫和診斷提取規(guī)則，供故障分析使用。

故障分析：加載診斷知識庫和綜合測試結(jié)果，進(jìn)行邏輯診斷和故障分析，輸出診斷結(jié)果，提示用戶操作。

維修決策：根據(jù)故障診斷系統(tǒng)的診斷結(jié)論，維護(hù)實(shí)測數(shù)據(jù)、維護(hù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行產(chǎn)品可用性分析和可靠性預(yù)測。

2.2系統(tǒng)建模

系統(tǒng)建模就是要解決產(chǎn)品信息保存和共享的問題。產(chǎn)品信息是全方位的，大到整個(gè)系統(tǒng)的功能、性能信息，小到每個(gè)部件的輸入輸出、狀態(tài)描述，都需要進(jìn)行詳細(xì)的描述。因此，基于一個(gè)可涵蓋產(chǎn)品全壽命周期的技術(shù)支撐平臺(tái)/體系，面向產(chǎn)品全壽命周期的測試保障，首先要解決的問題是建立貫穿全壽命周期的產(chǎn)品信息模型，構(gòu)建一個(gè)信息共享的閉環(huán)系統(tǒng)，滿足產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)不同階段的不同任務(wù)。

目前在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用與維護(hù)中，以PDM技術(shù)為代表的各種工具已廣泛采用，并形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。因此，相對成熟的PDM技術(shù)可為建立產(chǎn)品全壽命周期各個(gè)階段的模型提供支撐平臺(tái)。依托PDM平臺(tái)，構(gòu)建設(shè)計(jì)、制造、使用等階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，并能加以維護(hù)。

現(xiàn)有的產(chǎn)品工程模型包括配置模型、結(jié)構(gòu)層次圖、功能層次圖、裝配模型等，這些模型并不能直接為系統(tǒng)建模所利用，需要梳理其與可表征維護(hù)與診斷等信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型之間的關(guān)聯(lián)，從中提煉出對建模有用的信息，并進(jìn)行一些相應(yīng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)充，最后確定建模還需要增加哪些信息，以及這些信息的描述方式和接口輸入方式等。

在上述信息需求分析基礎(chǔ)上，依托結(jié)構(gòu)樹與節(jié)點(diǎn)信息模型來描述維護(hù)與診斷信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)樹可利用產(chǎn)品的樹型結(jié)構(gòu)來組織、管理那些表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)和故障信息，進(jìn)而為從設(shè)計(jì)知識中獲取故障診斷與維護(hù)知識提供了便利條件；節(jié)點(diǎn)模型是指從產(chǎn)品單零部件的全壽命周期出發(fā)，針對各階段維護(hù)需求不同，全面、有序地將其設(shè)計(jì)維護(hù)等信息集中存儲(chǔ)在集成的節(jié)點(diǎn)信息模型中，使得部件的維護(hù)與診斷信息可以輕易獲取。

這里以測試結(jié)果數(shù)據(jù)為例簡要介紹數(shù)據(jù)模型建立。測試結(jié)果主要包含以下4個(gè)方面的信息：

（1）測試設(shè)備信息：在本次測試中使用的測試設(shè)備；

（2）測試任務(wù)信息：包括測試任務(wù)的名稱、測試任務(wù)包含的測試項(xiàng)目及對應(yīng)的測試結(jié)果；

（3）測試信號信息：包括在本次測試任務(wù)中選測信號項(xiàng)目、信號參數(shù)的名稱、信號的標(biāo)準(zhǔn)值；

（4）測試任務(wù)所包含的履歷信息：包括本次測試任務(wù)中測試人員信息、測試任務(wù)的時(shí)間和測試所處的環(huán)境，如氣壓、溫度和濕度等。

綜上分析，將與測試結(jié)果相關(guān)的信息進(jìn)行歸納，建立了測試結(jié)果數(shù)據(jù)模型，如圖5所示。

3結(jié)論

在機(jī)載武器測試保障的研究和實(shí)施過程中，注意借鑒國外縱向集成測試策略的系統(tǒng)工程方法，以型號研制為基礎(chǔ)，構(gòu)建可涵蓋產(chǎn)品全壽命周期的技術(shù)支撐平臺(tái)/體系，建立能包含設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)與診斷知識的產(chǎn)品全壽命信息檔案，實(shí)現(xiàn)壽命周期內(nèi)的信息共享，提高測試保障質(zhì)量；采用并行工程方法，推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌規(guī)劃產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)測試保障的測試設(shè)備研制，實(shí)現(xiàn)全程資源共享，以有效降低產(chǎn)品測試和維護(hù)成本。endprint

2.1標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)思想是產(chǎn)品信息一致獲取的重要保證。標(biāo)準(zhǔn)化就是在設(shè)計(jì)過程中，建立標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)化的測試軟/硬件資源、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式等，達(dá)到測試系統(tǒng)之間的兼容和數(shù)據(jù)的一致。

2.1.1標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)

為解決測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)多樣化的問題，美國國防部DoD與工業(yè)界從1996年開始制訂一種開放的ATS結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)———下一代自動(dòng)測試系統(tǒng)（NxTest）。NxTest是以標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)通用ATS的發(fā)展，盡量減少專用ATS，降低ATS采購和支持費(fèi)用，提升ATS之間的互操作性，實(shí)施一體化的綜合故障診斷技術(shù)，改善測試質(zhì)量。

NxTest體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是信息共享和交互式結(jié)構(gòu)，能夠保證測試系統(tǒng)內(nèi)部各組件間、不同測試系統(tǒng)之間、測試系統(tǒng)與外部環(huán)境間的信息共享與無縫交互能力，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)基于兩個(gè)基本的框架：測試系統(tǒng)接口框架和測試信息交換與共享框架。測試系統(tǒng)接口包括儀器接口和服務(wù)接口，基于VXIPlug&Play（VPP，即插即用）設(shè)計(jì)；測試信息交換與共享基于IEEEP1226（ABBET，ABroad-BasedEnvironmentforTest廣域測試環(huán)境）設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵接口均以上述兩個(gè)核心接口為基礎(chǔ)。

2.1.2標(biāo)準(zhǔn)化接口

ABBET是用于產(chǎn)品測試領(lǐng)域的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)的集合，是為實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、測試策略與需求、測試過程、測試結(jié)果管理及測試系統(tǒng)集成而規(guī)范的一個(gè)復(fù)合環(huán)境。

以IEEE-1226標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建系統(tǒng)主體信息框架，使得測試系統(tǒng)內(nèi)部、測試系統(tǒng)之間、測試過程與外部環(huán)境之間的信息資源實(shí)現(xiàn)共享和交互，實(shí)現(xiàn)共享ATS和TPS，共享診斷基礎(chǔ)框架，改善TPS開發(fā)且便于TPS移植；同時(shí)結(jié)合IEEE-1232標(biāo)準(zhǔn)，使診斷推理系統(tǒng)可相互兼容和獨(dú)立于測試過程，達(dá)到測試診斷知識共享、重用和移植。

ABBET從宏觀上將測試劃分為產(chǎn)品描述層、測試策略和需求層、測試過程層、測試資源管理層、儀器控制層等內(nèi)容，如圖3所示。

第1層為產(chǎn)品描述層，主要描述UUT（被測件）設(shè)計(jì)和維護(hù)的試驗(yàn)信息，及測試的特殊需求。

第2層為測試策略和需求層，描述UUT的測試需求、測試模式和診斷知識等信息，其目的是產(chǎn)生高效的測試程序和可靠的數(shù)據(jù)。

第3層為測試過程層即應(yīng)用程序?qū)?，主要提供TPS程序開發(fā)接口，定義與測試執(zhí)行（包括測試選擇、測試順序選擇、診斷交互、訪問用戶接口部件以及訪問數(shù)據(jù)日志和文件操作）對應(yīng)的操作接口。

第4層為測試資源管理層，全面管理測試系統(tǒng)資源，為特定ATE執(zhí)行測試功能提供支持，其目的是允許不同廠商制造的儀器和不同種類的儀器可用于同一測試程序完成各自的功能，實(shí)現(xiàn)軟件和硬件無關(guān)性。

第5層為儀器驅(qū)動(dòng)（控制）層。該層主要為ATE提供可利用的各類總線和儀器接口，如IEEE488、SCPI、VISA、IVI等。

ABBET核心思想是：將測試軟件架構(gòu)和功能合理分層與配置，在測試系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)軟件與硬件及軟件運(yùn)行平臺(tái)的無關(guān)性，滿足測試軟件可移植、重用與互操作的要求。

2.1.3標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)方法

自動(dòng)測試系統(tǒng)（AutomaticTestSystem，ATS）組成包括：自動(dòng)測試設(shè)備（ATE，AutomaticTestEquipment）、測試程序集（TPS，TestProgramSets）、TPS軟件開發(fā)工具（測試開發(fā)環(huán)境）。

ATE特指硬件平臺(tái)，無論是采用PXI總線還是VXI總線或其他總線，都只是構(gòu)成虛擬儀器系統(tǒng)的公共貨架產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)形式大同小異。兩者底層驅(qū)動(dòng)軟件雖然有較大差異，但對開發(fā)頂層應(yīng)用軟件來說是相似的，都支持ABBET標(biāo)準(zhǔn)。因此，自動(dòng)測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)則是構(gòu)建自動(dòng)測試系統(tǒng)的關(guān)鍵。

首先依據(jù)圖2所示的開放體系結(jié)構(gòu)，遵循ABBET標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建通用測試系統(tǒng)平臺(tái)。其次基于通用平臺(tái)按照圖4所示的方法開發(fā)測試軟件，實(shí)現(xiàn)被測產(chǎn)品測試與診斷的一體化開發(fā)及運(yùn)用。

產(chǎn)品信息建模：給產(chǎn)品建立信息檔案，記錄產(chǎn)品的測試條件、測試參數(shù)類型及其他相關(guān)信息；ATE集成設(shè)計(jì)：通過ATE集成設(shè)計(jì)平臺(tái)描述出自動(dòng)測試設(shè)備的硬件資源及連接鏈路。根據(jù)被測信號的測試原理，有針對性地選擇測試策略，設(shè)計(jì)測試方案；分析測試所需系統(tǒng)資源，即測試所需要的儀器等，檢查系統(tǒng)可用資源是否滿足測試要求；設(shè)計(jì)與制造適配器單元，用來實(shí)現(xiàn)測試儀器和檢測對象之間的電氣匹配及信號調(diào)理；

TPS開發(fā)：通過TPS開發(fā)平臺(tái)，定義適配器資源、編寫測試說明和測試程序；將系統(tǒng)與檢測對象進(jìn)行聯(lián)試，完善測試流程，驗(yàn)證測試功能；

測試執(zhí)行：調(diào)用TPS開發(fā)生成的測試程序，啟動(dòng)執(zhí)行服務(wù)進(jìn)行測試動(dòng)作，并將執(zhí)行結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。

綜合數(shù)據(jù)分析：用戶通過綜合數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可全面查看測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的信息，進(jìn)行測試后的數(shù)據(jù)分析，并將有用信息反饋到產(chǎn)品信息模型中。

專家知識生成：用戶利用產(chǎn)品信息模型提取、描述被測產(chǎn)品診斷知識，綁定TPS作為樣本輸入信息，生成領(lǐng)域知識庫和診斷提取規(guī)則，供故障分析使用。

故障分析：加載診斷知識庫和綜合測試結(jié)果，進(jìn)行邏輯診斷和故障分析，輸出診斷結(jié)果，提示用戶操作。

維修決策：根據(jù)故障診斷系統(tǒng)的診斷結(jié)論，維護(hù)實(shí)測數(shù)據(jù)、維護(hù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行產(chǎn)品可用性分析和可靠性預(yù)測。

2.2系統(tǒng)建模

系統(tǒng)建模就是要解決產(chǎn)品信息保存和共享的問題。產(chǎn)品信息是全方位的，大到整個(gè)系統(tǒng)的功能、性能信息，小到每個(gè)部件的輸入輸出、狀態(tài)描述，都需要進(jìn)行詳細(xì)的描述。因此，基于一個(gè)可涵蓋產(chǎn)品全壽命周期的技術(shù)支撐平臺(tái)/體系，面向產(chǎn)品全壽命周期的測試保障，首先要解決的問題是建立貫穿全壽命周期的產(chǎn)品信息模型，構(gòu)建一個(gè)信息共享的閉環(huán)系統(tǒng)，滿足產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)不同階段的不同任務(wù)。

目前在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用與維護(hù)中，以PDM技術(shù)為代表的各種工具已廣泛采用，并形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。因此，相對成熟的PDM技術(shù)可為建立產(chǎn)品全壽命周期各個(gè)階段的模型提供支撐平臺(tái)。依托PDM平臺(tái)，構(gòu)建設(shè)計(jì)、制造、使用等階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，并能加以維護(hù)。

現(xiàn)有的產(chǎn)品工程模型包括配置模型、結(jié)構(gòu)層次圖、功能層次圖、裝配模型等，這些模型并不能直接為系統(tǒng)建模所利用，需要梳理其與可表征維護(hù)與診斷等信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型之間的關(guān)聯(lián)，從中提煉出對建模有用的信息，并進(jìn)行一些相應(yīng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)充，最后確定建模還需要增加哪些信息，以及這些信息的描述方式和接口輸入方式等。

在上述信息需求分析基礎(chǔ)上，依托結(jié)構(gòu)樹與節(jié)點(diǎn)信息模型來描述維護(hù)與診斷信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)樹可利用產(chǎn)品的樹型結(jié)構(gòu)來組織、管理那些表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)和故障信息，進(jìn)而為從設(shè)計(jì)知識中獲取故障診斷與維護(hù)知識提供了便利條件；節(jié)點(diǎn)模型是指從產(chǎn)品單零部件的全壽命周期出發(fā)，針對各階段維護(hù)需求不同，全面、有序地將其設(shè)計(jì)維護(hù)等信息集中存儲(chǔ)在集成的節(jié)點(diǎn)信息模型中，使得部件的維護(hù)與診斷信息可以輕易獲取。

這里以測試結(jié)果數(shù)據(jù)為例簡要介紹數(shù)據(jù)模型建立。測試結(jié)果主要包含以下4個(gè)方面的信息：

（1）測試設(shè)備信息：在本次測試中使用的測試設(shè)備；

（2）測試任務(wù)信息：包括測試任務(wù)的名稱、測試任務(wù)包含的測試項(xiàng)目及對應(yīng)的測試結(jié)果；

（3）測試信號信息：包括在本次測試任務(wù)中選測信號項(xiàng)目、信號參數(shù)的名稱、信號的標(biāo)準(zhǔn)值；

（4）測試任務(wù)所包含的履歷信息：包括本次測試任務(wù)中測試人員信息、測試任務(wù)的時(shí)間和測試所處的環(huán)境，如氣壓、溫度和濕度等。

綜上分析，將與測試結(jié)果相關(guān)的信息進(jìn)行歸納，建立了測試結(jié)果數(shù)據(jù)模型，如圖5所示。

3結(jié)論

在機(jī)載武器測試保障的研究和實(shí)施過程中，注意借鑒國外縱向集成測試策略的系統(tǒng)工程方法，以型號研制為基礎(chǔ)，構(gòu)建可涵蓋產(chǎn)品全壽命周期的技術(shù)支撐平臺(tái)/體系，建立能包含設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)與診斷知識的產(chǎn)品全壽命信息檔案，實(shí)現(xiàn)壽命周期內(nèi)的信息共享，提高測試保障質(zhì)量；采用并行工程方法，推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌規(guī)劃產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)測試保障的測試設(shè)備研制，實(shí)現(xiàn)全程資源共享，以有效降低產(chǎn)品測試和維護(hù)成本。endprint