基于測試性約束的魚雷總體集成與測試研究

徐 楓

（海軍裝備部,陜西西安，710065）

基于測試性約束的魚雷總體集成與測試研究

徐 楓

（海軍裝備部,陜西西安，710065）

本文從測試與測試性、測試性與魚雷總體集成測試等方面，開展了魚雷武器裝備在測試性約束條件下的總體集成與測試研究，可為后續(xù)魚雷武器裝備型號的總體集成與測試過程提供指導(dǎo)與參考。

測試性；集成測試

0 引言

隨著軍隊對武器裝備戰(zhàn)斗力和保障能力需求的不斷提高，測試性作為武器裝備“六性”之一，在武器裝備研制中越來越受到重視和加強(qiáng)，要求將測試性貫穿于裝備的論證、設(shè)計、試制、生產(chǎn)、使用與維修等全壽命周期中。魚雷作為水中兵器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用和故障維修難度大，因此，在具有測試性約束的條件下，考慮如何開展魚雷武器裝備的總體集成與測試，以及在集成與測試中如何將故障盡可能一步隔離到測試性設(shè)計制定的LRU（外場可更換單元）、SRU（車間可更換單元）或更小可更換單元，是魚雷總體集成與測試領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容之一。

1 測試與測試性

早期對測試的理解及實(shí)現(xiàn)基本都是針對完成產(chǎn)品特定功能的度量而進(jìn)行的，其通用性差、難以擴(kuò)展和移植且無法將故障準(zhǔn)確隔離到較小的硬件單元，而現(xiàn)在對測試的理解及實(shí)現(xiàn)不僅已經(jīng)拓展到集成測試這個高度，即實(shí)現(xiàn)測控系統(tǒng)/測試設(shè)備的集成，其目標(biāo)包括測控系統(tǒng)/測試設(shè)備的功能集成、結(jié)構(gòu)集成、信息集成和環(huán)境集成，而且還要從產(chǎn)品測試性設(shè)計高度完成集成測試，即通過現(xiàn)代測控系統(tǒng)/測試設(shè)備能夠?qū)﹄娮酉到y(tǒng)/設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行控制和觀測，以及通過控制過程和觀測結(jié)果能夠準(zhǔn)確地確定產(chǎn)品狀態(tài)，并能夠準(zhǔn)確地隔離其內(nèi)部故障。

從某種意義上說，現(xiàn)在所研究的魚雷總體集成與測試的技術(shù)和方法，均是基于測試性設(shè)計需求進(jìn)行的，根據(jù)魚雷武器裝備維修保障體制的特點(diǎn)，可對魚雷測試活動進(jìn)行層級劃分，即圍繞基層級、基地級、中繼級的三級維修保障體制展開測試性設(shè)計，以及與之對應(yīng)的魚雷測試活動。

2 傳統(tǒng)的魚雷總體集成方法

2.1 基于系統(tǒng)功能劃分的魚雷總體集成方法

該方法核心是將復(fù)雜的魚雷電子系統(tǒng)（或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)）劃分為分系統(tǒng)，每一個分系統(tǒng)又細(xì)分為若干組件和部件，這在電子設(shè)計技術(shù)不是很發(fā)達(dá)，特別在電子系統(tǒng)多采用模擬電子元器件的時代，這種設(shè)計方法簡便實(shí)用、成為魚雷復(fù)雜電子系統(tǒng)（或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)）設(shè)計普遍采用的方法。如圖1所示。

圖1 采用基于系統(tǒng)功能劃分的魚雷總體集成方法形成的產(chǎn)品組成示意圖

2.2 基于模塊化的魚雷總體集成方法

該方法淡化或取消分系統(tǒng)、組件和部件的概念，其以“功能單一＋結(jié)構(gòu)簡單”為模塊設(shè)計核心，將以往分系統(tǒng)、組件和部件內(nèi)的所有功能進(jìn)行更細(xì)更密的分解與梳理，合并分系統(tǒng)、分組件間共有的功能，同時將以往的大模塊（分系統(tǒng)、組件和部件）從結(jié)構(gòu)和功能兩個方面細(xì)化為功能單一、結(jié)構(gòu)簡單的小模塊或微模塊。例如，將以往各分系統(tǒng)都具有的，用于將供電分系統(tǒng)輸入的+27V電源經(jīng)DC/DC隔離變換為分系統(tǒng)內(nèi)所需+5V或+3.3V電源，統(tǒng)一在某一電源模塊中予以實(shí)現(xiàn)，以優(yōu)化對雷內(nèi)狹小結(jié)構(gòu)空間的使用，且減少電子系統(tǒng)的功率損耗。采用基于模塊化的魚雷總體集成方法后，在魚雷內(nèi)部將不存在分系統(tǒng)、組件或部件的概念，雷內(nèi)除了承載各功能模塊所需的結(jié)構(gòu)骨架（也可以稱其為一個結(jié)構(gòu)模塊）外，全部由功能單一，機(jī)械電氣接口簡單的小模塊或微模塊組成。如圖2所示。

圖2 采用基于模塊化的魚雷總體集成方法形成的產(chǎn)品組成示意圖

圖2中，各模塊間通過背板（或底板）直插式連接器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸，且每一個模塊可根據(jù)特定系列魚雷產(chǎn)品的實(shí)際需求進(jìn)行更細(xì)、更為功能單一的深層次劃分，同時每一個模塊在雷內(nèi)狹小空間內(nèi)的結(jié)構(gòu)布局是固定的，是受結(jié)構(gòu)層級化、一體化設(shè)計要求約束的。

3 測試性設(shè)計對魚雷總體集成的影響

魚雷武器裝備研制中，因測試性的設(shè)計約束，將全雷按功能層次進(jìn)行劃分后，在魚雷總體集成測試過程中，需分析、研究與測試性設(shè)計有關(guān)的如下主要問題。

（1）需分析魚雷維修保障體制中，約定的全雷、艙段、組部件在不同維修場所的維修級別，以及在不同維修場所將故障隔離到艙段、組部件或功能模塊的隔離級別。

（2）需根據(jù)測試性設(shè)計結(jié)果，在魚雷總體集成過程中進(jìn)行全雷測試接口、測試點(diǎn)，以及測試項(xiàng)目和測試類別的設(shè)計。

（3）需根據(jù)維修保障體制中，對全雷測試狀態(tài)的約束（例如包裝箱狀態(tài)下的全雷測試、貯存狀態(tài)轉(zhuǎn)級時的全雷測試、一級戰(zhàn)備狀態(tài)下的全雷測試，以及待發(fā)射狀態(tài)下的全雷測試等測試狀態(tài)），以及不同測試狀態(tài)下測試性要求的測試深度和故障隔離程度，進(jìn)行魚雷總體集成。

4 基于測試性約束的魚雷總體集成與測試

基于測試性約束的魚雷總體集成與測試的最佳前提條件是，采用基于模塊化的魚雷總體集成方法。因?yàn)椋诓捎媚K化的魚雷總體集成過程后，魚雷內(nèi)部的電子系統(tǒng)將被劃分為功能單一＋結(jié)構(gòu)簡單的一系列模塊，魚雷總體集成的過程就是進(jìn)行模塊組合的過程，魚雷總體集成測試的過程就是進(jìn)行模塊間匹配集成測試以及集成后系統(tǒng)功能驗(yàn)證的過程。

在進(jìn)行模塊化魚雷總體集成后，魚雷測試性設(shè)計的硬件實(shí)體即為單個的功能模塊，在保證單個功能模塊按測試性要求完成測試性設(shè)計的同時，開展以下工作即可完成基于測試性約束下的魚雷總體集成與測試工作。

（1）在全雷集成前，根據(jù)測試性中的可觀測性（即度量與故障隔離）需求，以及全雷測試的實(shí)際需求，進(jìn)行功能獨(dú)立的BIT（機(jī)內(nèi)測試 built-in test）模塊設(shè)計；

（2）進(jìn)行全雷總體集成時，將魚雷功能模塊與BIT模塊組裝在同一結(jié)構(gòu)空間，并通過背板總線等實(shí)現(xiàn)測試互連；

（3）根據(jù)全雷測試狀態(tài)的不同，合理利用事先預(yù)留的全雷測試接口和測試點(diǎn)，借助ATE設(shè)備通過全雷測試口，實(shí)現(xiàn)對BIT模塊的激勵，以及給其他功能模塊進(jìn)行供電，使功能模塊可根據(jù)測試序列的進(jìn)程被BIT模塊驅(qū)動；

（4）在不同的全雷測試狀態(tài)下，通過全雷測試點(diǎn)觀測全雷集成測試過程；

（5）ATE設(shè)備的測試序列設(shè)計與魚雷內(nèi)部BIT模塊配套使用，在魚雷總體集成與測試過程中測試序列一方面完成魚雷的功能測試，一方面完成功能模塊的故障隔離及定位；

（6）BIT模塊內(nèi)部不僅設(shè)計有用于測試激勵的硬件電路，還有可完成各項(xiàng)測試的BIT軟件（包括故障檢測程序和故障隔離程序等），同時一個電子系統(tǒng)/設(shè)備中可能存在有應(yīng)用功能不同的多種類型的BIT模塊，分別用于魚雷不同功能模塊的激勵與測試。

在上述基于測試性約束的魚雷總體集成與測試過程中，可將測試故障直接隔離、定位到某一個功能模塊上。因此，基層級、中繼級在進(jìn)行魚雷測試活動的過程中，將測試故障隔離、定位在某一功能模塊后，可直接更換有故障的功能模塊，隨后再將有故障的功能模塊返回基地級進(jìn)行維修即可。而不像目前的維修保障體制，僅能將故障隔離、定位到系統(tǒng)級或組件級，返回基地級進(jìn)行維修的為系統(tǒng)或組件，其相比功能單一的模塊而言，重量、體積，特別是維修成本均會很大、很高，因此對人力、物力及財力資源的使用均是一種浪費(fèi)。

也就是說，在這種基于測試性約束的魚雷總體集成與測試過程中，基層級、中繼級和基地級的測試內(nèi)容和測試過程基本相同，都可將測試故障隔離、定位到某一功能模塊，唯一的差別僅在于基層級、中繼級不具備對故障功能模塊進(jìn)行維修的能力，而基地級可進(jìn)行故障功能模塊的維修?；跍y試性約束的魚雷總體集成

圖3 基于測試性約束的魚雷總體集成與測試框圖

與測試的系統(tǒng)框圖見圖3所示。

5 小結(jié)

本文研究了基于測試性約束的魚雷總體集成與測試方法，并從測試性、總體集成與測試角度提出了一種既能較好的滿足測試性要求，又能便于總體集成與測試的方法。即魚雷總體集成采用模塊化的設(shè)計方法，同時將魚雷武器裝備的測試性設(shè)計實(shí)現(xiàn)在功能單一、結(jié)構(gòu)簡單的模塊或微模塊中，以期順利實(shí)現(xiàn)測試性約束條件下的魚雷總體集成與系統(tǒng)測試。

[1]童時中.模塊化原理、設(shè)計方法及應(yīng)用[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

[2]宋太亮.裝備保障性系統(tǒng)工程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

Integration and test of Torpedo Based on testability constraint

Xu Feng
（Ministry of naval equipment，Xi’an Shaanxi，710065）

This article from the test and test, test and torpedo overall integration testing, carried out torpedo weapons in the test under the constraints of overall integration and test research for the torpedo weapon equipment overall integration and testing process provides guidance and reference.

testability; integration testing