電子裝備層次化模型研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

李 哲，沈 強(qiáng)，張 瑾，李 淘，代峰燕，曹建樹

(北京石油化工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，北京 102617)

隨著裝備系統(tǒng)在功能先進(jìn)性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性方面的顯著提升，使其向著高度集成化和結(jié)構(gòu)微型化的趨勢(shì)發(fā)展，隨之出現(xiàn)裝備系統(tǒng)功能愈加復(fù)雜和結(jié)構(gòu)尺寸不斷縮小，使裝備系統(tǒng)測(cè)試分析和故障診斷的難度與日俱增等問(wèn)題[1-3]。然而在航天軍事等重要領(lǐng)域中，對(duì)于系統(tǒng)測(cè)試時(shí)間和測(cè)試效率等方面的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的依靠工程師經(jīng)驗(yàn)完成對(duì)系統(tǒng)故障診斷和維修維護(hù)，不僅耗費(fèi)大量時(shí)間、人力和財(cái)力等資源，而且效率較低，達(dá)不到預(yù)期效果。經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐總結(jié)，人們逐漸意識(shí)到盲目追求測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化不能從根本上解決裝備系統(tǒng)的測(cè)試維修問(wèn)題；若要有效快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備系統(tǒng)的測(cè)試維修，就必須在裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段將測(cè)試性設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)之一，使裝備系統(tǒng)具有良好的測(cè)試性[4-8]。如何描述裝備測(cè)試性知識(shí)，并讓計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行測(cè)試性水平驗(yàn)證成為如今面臨的一大難題，另外隨著裝備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的提高，一般模型無(wú)法滿足要求，因此層次化模型應(yīng)運(yùn)而生。

經(jīng)過(guò)數(shù)十年探索總結(jié)，國(guó)外在層次化建模與分析方法方面取得了豐富的成果，提出了邏輯模型、信息流模型、多信號(hào)流圖模型、混合診斷模型等層次化模型，并以層次化模型為基礎(chǔ)開發(fā)了相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)應(yīng)用于裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)[9-11]。國(guó)內(nèi)在測(cè)試性設(shè)計(jì)方面雖起步較晚，但對(duì)層次化模型進(jìn)行了大量的改進(jìn)和應(yīng)用研究。筆者針對(duì)層次化模型進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并指出在層次化模型基礎(chǔ)上疊加裝備運(yùn)行信息進(jìn)行故障預(yù)測(cè)及健康保障的發(fā)展趨勢(shì)。

1 層次化模型國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

1.1 邏輯模型

邏輯模型(logic model)是在20世紀(jì)60年代由美國(guó)De Paul提出[12]，其主要由以下幾部分組成：①單元模塊集M={m1，m2，…，ma}，指所在層次所有組成單元的集合；②測(cè)試點(diǎn)集P={p1，p2，…，pb}，指所在層次所有測(cè)試位置的集合；③有向邊集E={eij}，其中eij表示由頂點(diǎn)i指向頂點(diǎn)j的有向邊。

邏輯模型中使用有向圖來(lái)表示系統(tǒng)中功能模塊和測(cè)試之間的依賴關(guān)系，進(jìn)而進(jìn)行診斷推理和測(cè)試性分析。以邏輯模型為基礎(chǔ)，美國(guó)DSI International公司設(shè)計(jì)了一款用于裝備測(cè)試性分析的軟件LODMOD，該軟件主要用來(lái)建立裝備的邏輯模型，測(cè)試目標(biāo)為小規(guī)模電子系統(tǒng)，后來(lái)DSI International公司又在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一款較為通用的軟件“系統(tǒng)測(cè)試性分析工具”(STAT)[13]。

邏輯模型對(duì)于故障模式和測(cè)試方法具體情況不做描述，不能夠反映故障模式與測(cè)試之間的相關(guān)信息，因此該模型只適用于裝備研制初級(jí)階段。在設(shè)備研制初級(jí)階段，只是完成了各功能模塊功能初步設(shè)計(jì)和測(cè)試點(diǎn)位置的初步確定，然后借助邏輯模型對(duì)裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)進(jìn)行初步改進(jìn)，由于邏輯模型自身缺陷，很快便被其他模型所替代。

1.2 信息流模型

信息流模型(Information Flow Model)是在20世紀(jì)80年代由美國(guó)W. R. Simpson等提出[14]，主要完成了信息流模型結(jié)果的基本定義，確定了模型數(shù)學(xué)描述過(guò)程，其主要由以下幾部分組成：①單元模塊集M={m1，m2，…，ma}，指所在層次所有組成單元的集合；②故障模式集F={f1，f2，…，fb}，指該層級(jí)中模塊的所有故障模式集合；③每個(gè)模塊mi包含的故障模式集FM(mi)，F(xiàn)M(mi)?F；④測(cè)試點(diǎn)集P={p1，p2，…，pc}，指該層級(jí)測(cè)試位置集合；⑤測(cè)試集T={t1，t2，…，td}，指該層級(jí)中所有測(cè)試集合；⑥每個(gè)測(cè)試點(diǎn)Pi包含的一組測(cè)試集TP(Pi)，TP(Pi)?T；⑦可測(cè)試輸入集INT={int1，int2，…，inte}，指該層級(jí)所有可測(cè)試的輸入信號(hào)集合；⑧有向邊集E={eij}，其中eij表示由頂點(diǎn)i指向頂點(diǎn)j的有向邊。

信息流模型與邏輯模型相比，優(yōu)勢(shì)在于其包含了故障模式，可以用有向圖來(lái)表示故障模式與測(cè)試點(diǎn)間的信息，使測(cè)試與故障模式之間的依存關(guān)系更清楚，容易獲得故障-測(cè)試相關(guān)矩陣。

在國(guó)外，與信息流模型相關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助軟件被逐步開發(fā)出來(lái)，其中具有代表性的軟件為美國(guó)航空無(wú)線電公司開發(fā)的系統(tǒng)測(cè)試性與維修軟件工具STAMP，其以信息流模型為基礎(chǔ)，可以對(duì)裝備進(jìn)行測(cè)試性建模與分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)裝備進(jìn)行改進(jìn)，大大提高了美軍裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)效率[15]。

國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)末開始對(duì)信息流模型進(jìn)行應(yīng)用研究，李艾華等[16]對(duì)光驅(qū)電路板原理圖進(jìn)行了分析，建立了電路板診斷信息流模型，反映了故障結(jié)論與測(cè)試之間的關(guān)系，討論了電路板故障診斷問(wèn)題。陳圣儉等[17]提出了一種基于信息流的故障隔離方法，最大化地縮短了測(cè)試時(shí)間。薛凱旋等[18]基于信息流模型對(duì)測(cè)試選擇問(wèn)題進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上，給出了運(yùn)用改進(jìn)的列表尋優(yōu)算法進(jìn)行測(cè)試選擇求解方法，并通過(guò)具體實(shí)例對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。宋振宇等[19]建立了信息流模型，并通過(guò)實(shí)例詳細(xì)分析了如何應(yīng)用信息流模型對(duì)電子設(shè)備測(cè)試進(jìn)行最優(yōu)化選擇。邵俊宇等[20]對(duì)導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀建立了信息流模型，得到了故障與測(cè)試間的相關(guān)性矩陣，并在矩陣的基礎(chǔ)上進(jìn)行多故障分析，提出了多故障下診斷完備性分析方法，構(gòu)建了自動(dòng)駕駛儀的診斷流程。楊鵬等[21]在故障-測(cè)試相關(guān)矩陣的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了故障之間的關(guān)聯(lián)矩陣和測(cè)試之間的關(guān)聯(lián)矩陣，得到了擴(kuò)展關(guān)聯(lián)矩陣模型，并基于該模型開展了測(cè)試性分析。

信息流模型致力于系統(tǒng)診斷結(jié)論和測(cè)試之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，往往考慮被測(cè)試檢測(cè)的故障，而忽視了系統(tǒng)功能。所以當(dāng)裝備系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，模型結(jié)構(gòu)與實(shí)際裝備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)存在較大的誤差，阻礙了信息流模型的推廣和應(yīng)用。

1.3 多信號(hào)流圖模型

多信號(hào)流圖模型(Multi-signal Flow Graphs Model)是20世紀(jì)90年代由美國(guó)Pattipati教授和Deb教授提出[22]。多信號(hào)流圖模型主要由以下幾部分組成：①單元模塊集M={m1，m2，…，ma}，指所在層次所有組成單元的集合；②系統(tǒng)信號(hào)集S={S，S2，…，Sb}，指該層級(jí)中模塊的所有信號(hào)集合；③每個(gè)模塊mi包含的信號(hào)集合SM(mi)，SM(mi)?S；④測(cè)試點(diǎn)集TP={tp1，tp2，…，tpc}，指該層級(jí)測(cè)試位置集合；⑤測(cè)試集T={t1，t2，…，td}，指該層級(jí)中所有測(cè)試集合；⑥每個(gè)測(cè)試點(diǎn)TPi包含的一組測(cè)試集SP(TPi)，SP(TPi)?TP；⑦每個(gè)測(cè)試ti能夠檢測(cè)到的信號(hào)集合ST(ti)，ST(ti)?S；⑧有向圖DC={M，TP，E}，其中E表示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的有向邊集合。

多信號(hào)流圖模型以邏輯模型和信號(hào)流模型為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了這些模型的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)層次化模型進(jìn)行改進(jìn)，多信號(hào)流圖模型結(jié)合了之前模型的優(yōu)點(diǎn)，將測(cè)試、信號(hào)和故障結(jié)合起來(lái)，同時(shí)考慮裝備系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)來(lái)提高測(cè)試性水平。以多信號(hào)流圖模型為基礎(chǔ)的測(cè)試性輔助設(shè)計(jì)分析軟件中，具有代表性的主要是DSI公司的eXpress和QSI公司的TEAMS軟件。

從近幾年國(guó)外關(guān)于多信號(hào)流圖模型的研究來(lái)看，國(guó)外很多機(jī)構(gòu)都比較注重于裝備整體系統(tǒng)的測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析和系統(tǒng)級(jí)別的故障診斷問(wèn)題。主要研究了在多故障情況下的最優(yōu)測(cè)試序列生成與故障診斷、依賴矩陣求取算法、測(cè)試序列優(yōu)化、多值測(cè)試條件下的診斷策略優(yōu)化生成、故障狀態(tài)識(shí)別、分布式故障診斷等，以及多信號(hào)流圖模型在多種情況下的應(yīng)用[23-26]。

由于多信號(hào)流圖模型綜合了系統(tǒng)邏輯模型和信息流模型的優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注信號(hào)的多維屬性，各信號(hào)之間獨(dú)立，最能真實(shí)反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和元器件之間的聯(lián)系。所以國(guó)內(nèi)主要對(duì)多信號(hào)流圖模型展開應(yīng)用研究。高旭[27]以多信號(hào)流圖模型為基礎(chǔ)構(gòu)建了層次化的圖形建模環(huán)境，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行了分批建模和集成，并提出了一種求取模型依賴矩陣的算法，實(shí)現(xiàn)了有向圖到依賴矩陣的轉(zhuǎn)換。丁昊[28]主要利用Visio控件的圖元開發(fā)了測(cè)試性分析軟件工具，完成了相關(guān)性矩陣生成和測(cè)試性分析，實(shí)現(xiàn)的結(jié)果基本與TEAMS軟件分析結(jié)果一致?？锎滏肹29]以多信號(hào)流圖模型建模方法為基礎(chǔ)，分別對(duì)二值測(cè)試和多值測(cè)試下的診斷策略優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了有限搜索AO*診斷策略優(yōu)化算法和與或樹啟發(fā)式搜索算法。童陳敏[30]提出了基于FSFTC建模方法與層次化建模思想的測(cè)試性虛擬驗(yàn)證建模方法，該模型綜合考慮了裝備系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、故障、測(cè)試和環(huán)境等因素，使模型的建立更加貼合實(shí)際、置信度高。顧晨軒[31]提出了一種支持故障預(yù)測(cè)的測(cè)試診斷建模方法，在建模過(guò)程中添加故障診斷預(yù)測(cè)信息，使模型可以評(píng)估裝備系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)能力，另外，還研究了基于多值測(cè)試的診斷策略優(yōu)化方法，簡(jiǎn)化了測(cè)試環(huán)節(jié)。姜婕[32]提出了一種針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的時(shí)序故障進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷方法，建立單軸慣導(dǎo)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)的多信號(hào)流圖模型，通過(guò)對(duì)采集信號(hào)的處理，驗(yàn)證了對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)序故障實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷方法的可行性。張釗旭等[33]開展了多信號(hào)流模型的應(yīng)用研究，通過(guò)對(duì)魚雷武器功能結(jié)構(gòu)的劃分，建立了魚雷武器的多信號(hào)流圖模型，并開展了測(cè)試性分析和測(cè)試性指標(biāo)計(jì)算，驗(yàn)證了魚雷武器模型的可行性。文佳[34]分析了現(xiàn)代航電系統(tǒng)的故障模型，總結(jié)了故障診斷算法的設(shè)計(jì)要求，綜合考慮了航電系統(tǒng)層次繁多和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，在不同層次給出相應(yīng)的快速診斷和精確診斷2種方式的算法，既滿足了快速診斷的需求，又滿足了故障診斷的精度要求，解決了航電系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的虛警問(wèn)題，滿足了不同BIT工作模式下故障診斷的要求。

1.4 混合診斷模型

混合診斷模型(Hybrid Diagnostic Model)是故障-測(cè)試相關(guān)性模型的一個(gè)擴(kuò)展，是美國(guó)DSI公司為了與QSI公司競(jìng)爭(zhēng)而提出的測(cè)試性模型，該模型將功能模型和故障模型統(tǒng)一到同一個(gè)系統(tǒng)模型中，并將其應(yīng)用于eXpress軟件中[35]。在運(yùn)用混合診斷模型進(jìn)行故障推理過(guò)程中有其獨(dú)特的推力規(guī)則，一般將規(guī)則分為兩類：一種是根據(jù)故障模式進(jìn)行診斷推理；另一種是根據(jù)功能進(jìn)行診斷推理[36]。

相比多信號(hào)流圖模型，混合診斷模型可以將后期分析的故障模式加在系統(tǒng)的下層，之后依據(jù)故障模式設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)試。但是功能模型與故障模型缺乏溯源性，一旦設(shè)計(jì)發(fā)生變化，功能模型與故障模型都需要進(jìn)行更新，但從建立層次化模型的原理上講，混合診斷模型與多信號(hào)流圖模型并無(wú)太大的區(qū)別。

國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)混合診斷模型也做了一些研究。蔣俊榮等[37]主要進(jìn)行了混合診斷模型的應(yīng)用研究，結(jié)合某示波器電路建立層次化模型，得出相應(yīng)的相關(guān)性矩陣，并進(jìn)行了測(cè)試性分析，獲到了模型的診斷策略，對(duì)混合診斷模型進(jìn)行了有效的驗(yàn)證。楊智勇等[38]針對(duì)混合診斷模型中故障和功能在可靠性數(shù)據(jù)沖突的情況下如何計(jì)算故障隔離率和故障檢測(cè)率的問(wèn)題研究了一種處理方法，通過(guò)擴(kuò)展故障-測(cè)試關(guān)聯(lián)矩陣的定義，將故障與功能之間的不確定性轉(zhuǎn)化為確定性，得出了故障和功能可靠性數(shù)據(jù)沖突的處理公式，提出了不同優(yōu)先級(jí)的故障檢測(cè)率和故障隔離率的算法，并給出算例。王寶龍等[39]基于混合診斷模型中故障的不確定性進(jìn)行了建模與分析，將混合診斷模型與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)測(cè)試性模型相融合，得出了基于混合診斷貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的測(cè)試性指標(biāo)預(yù)計(jì)方法，使預(yù)計(jì)的結(jié)果可信度明顯提高。秦玉峰等[40]針對(duì)模型建立過(guò)程中無(wú)具體方法指導(dǎo)測(cè)試配置的問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)研究，通過(guò)建立某型裝備發(fā)動(dòng)機(jī)模型，以測(cè)試性分析指標(biāo)為約束，以最少測(cè)試點(diǎn)數(shù)量為目標(biāo)，提出了一種基于混合離散二進(jìn)制粒子群-遺傳算法的測(cè)試配置優(yōu)化方法，得到了不同要求下的最優(yōu)測(cè)試配置方案，最后通過(guò)仿真對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證，得出的測(cè)試配置方案可以有效解決測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析方面的問(wèn)題，可以有效提高測(cè)試性分析與設(shè)計(jì)效率，降低測(cè)試性模型建立的難度。

2 層次化模型應(yīng)用范圍

裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)一般是從設(shè)計(jì)階段開始就考慮裝備系統(tǒng)測(cè)試診斷問(wèn)題，通過(guò)提高裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)水平使裝備系統(tǒng)的行為變得易于控制和檢測(cè)。由于現(xiàn)代裝備系統(tǒng)集多種功能于一體，功能結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，所以需要利用層次化模型對(duì)其進(jìn)行分解描述，通過(guò)描述系統(tǒng)中功能與測(cè)試之間的關(guān)系，為提高裝備系統(tǒng)測(cè)試性水平提供信息描述基礎(chǔ)。層次化模型描述實(shí)際系統(tǒng)行為能力有效地決定了裝備測(cè)試性水平預(yù)計(jì)的準(zhǔn)確度和診斷測(cè)試策略的有效性。但不同的層次化模型因其功能的特點(diǎn)和本身存在的缺陷，使其在裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期中適合的階段有所不同。

在裝備設(shè)計(jì)初期，只是完成了功能模塊的初步設(shè)計(jì)，測(cè)試點(diǎn)所在位置也只是初步確定，在后續(xù)還可能對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)在設(shè)計(jì)初期也不會(huì)涉及到裝備所存在的故障模式。邏輯模型是用有向圖來(lái)表示系統(tǒng)中功能模塊和測(cè)試之間的依賴關(guān)系，但對(duì)于故障模式和測(cè)試方法具體情況不做描述，所以邏輯模型平常應(yīng)用于裝備設(shè)計(jì)初期，對(duì)裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)水平進(jìn)行初步分析，找出其中的設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。信息流模式與邏輯模型相比，優(yōu)勢(shì)在于其包含了故障模式，可以用有向圖來(lái)表示故障模式與測(cè)試點(diǎn)間的信息，使得測(cè)試與故障模式之間的依存關(guān)系更清楚，容易獲得故障-測(cè)試相關(guān)矩陣，但是在信息流模型中測(cè)試與測(cè)試、測(cè)試與診斷結(jié)論之間的相關(guān)關(guān)系都是布爾值的，在裝備系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，模型結(jié)構(gòu)與實(shí)際裝備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)存在較大的誤差，所以信息流模型只適合于裝備設(shè)計(jì)階段的后期對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試性設(shè)計(jì)水平進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)前文可知，多信號(hào)流圖模型和混合診斷模型建立原理基本一致，皆是由有向圖和矩陣來(lái)描述裝備系統(tǒng)中功能、故障與測(cè)試三者間的相關(guān)關(guān)系，并且根據(jù)裝備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立的模型與裝備實(shí)際結(jié)構(gòu)基本一致，所以多信號(hào)流圖模型與混合診斷模型適用于裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)周期，在裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前期、中期、后期都可以對(duì)裝備測(cè)試性分析水平進(jìn)行分析，得到故障檢測(cè)率、故障隔離率、測(cè)試點(diǎn)優(yōu)化、診斷策略生成以及模型反饋等優(yōu)化內(nèi)容，來(lái)提高裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)水平。

3 層次化模型發(fā)展趨勢(shì)

目前，用于裝備描述的層次化模型都是通過(guò)圖形描述來(lái)建立裝備系統(tǒng)功能與測(cè)試之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，然后通過(guò)相關(guān)算法將圖形化模型轉(zhuǎn)化為功能與測(cè)試的相關(guān)性矩陣，之后對(duì)相關(guān)性矩陣進(jìn)行分析，得出裝備系統(tǒng)測(cè)試性指標(biāo)，然后對(duì)裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化更改，對(duì)提高裝備測(cè)試性設(shè)計(jì)水平起著很大的作用。

但是在建模過(guò)程中也存在著一些缺陷。層次化模型在建立的過(guò)程中，是根據(jù)設(shè)計(jì)人員對(duì)故障和測(cè)試的定性關(guān)系進(jìn)行建立的，最終生成元素為0或1的相關(guān)性矩陣，然后進(jìn)行測(cè)試性分析；在整個(gè)過(guò)程中，不可避免地丟失了一些定量的信息，往往會(huì)與實(shí)際情況存在一些誤差。所以之后層次化模型在故障模式建立的基礎(chǔ)上需另行加載一些額外條件，如環(huán)境及工作時(shí)間等相關(guān)影響信息等，將會(huì)使分析的結(jié)果與實(shí)際情況更加吻合。

大數(shù)據(jù)和人工智能化技術(shù)的迅速發(fā)展，為傳統(tǒng)故障診斷向故障預(yù)測(cè)與健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)轉(zhuǎn)化提供技術(shù)支持。PHM是在原有數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷基礎(chǔ)上增加故障預(yù)測(cè)和健康保障內(nèi)容，形成了一套完整的確保實(shí)現(xiàn)自主保障體系，是對(duì)復(fù)雜裝備傳統(tǒng)使用的機(jī)內(nèi)測(cè)試和狀態(tài)監(jiān)控能力的進(jìn)一步擴(kuò)展，主要是為了降低使用和保障費(fèi)用，從而以較少的維修投入實(shí)現(xiàn)維修狀態(tài)的改變，最終達(dá)成裝備自主式保障。電子裝備系統(tǒng)主要由各種元器件和集成電路組成，其功能失效形式主要體現(xiàn)在元器件老化和性能退化上，通過(guò)對(duì)電子裝備在不同環(huán)境下運(yùn)行信息的大量收集與分析，可以得出電子裝備剩余壽命和容易失效的部位。針對(duì)電子裝備容易失效的薄弱區(qū)域進(jìn)行智能化監(jiān)控和監(jiān)測(cè)，即可實(shí)現(xiàn)電子裝備的故障預(yù)測(cè)和健康保障，避免出現(xiàn)因裝備突然失效導(dǎo)致的安全問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)損失。然而不論是故障診斷還是故障及剩余壽命預(yù)測(cè)，都離不開裝備系統(tǒng)模型的建立，所以將已經(jīng)研制并運(yùn)行裝備的工作及其故障信息疊加到層次化模型中，尋求同種裝備運(yùn)行規(guī)律和故障發(fā)生的頻率，對(duì)裝備系統(tǒng)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和健康保障是未來(lái)的一大發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

層次化模型可以將裝備系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)等測(cè)試性知識(shí)準(zhǔn)確、清晰的抽象出來(lái)，輔助測(cè)試性設(shè)計(jì)人員對(duì)裝備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。國(guó)外在數(shù)十年的研究中，先后提出了邏輯模型、信息流模型、多信號(hào)流圖模型和混合診斷模型等，并依據(jù)模型開發(fā)了相應(yīng)計(jì)算機(jī)輔助工具。筆者對(duì)這些典型層次化模型的研究進(jìn)展做了詳細(xì)闡述，得出模型一般都通過(guò)圖形化建模方式來(lái)求出故障與測(cè)試的相關(guān)性矩陣，然后對(duì)裝備系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試性分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)裝備系統(tǒng)進(jìn)行更改來(lái)提高測(cè)試性水平，以便于對(duì)裝備進(jìn)行功能測(cè)試和故障診斷。另外，分析了不同層次化模型在裝備設(shè)計(jì)周期中所適用的階段，為測(cè)試性領(lǐng)域的研究者提供一些參考，并對(duì)層次化模型在故障診斷領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)與分析。