本篇针对GJB 2547A-2012装备测试性工作通用要求的测试性设计与分析即工作项目300系列。
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一、建立测试性模型(工作项目301）
1、建立测试性模型，用于测试性分配、预计和评价，以及进行测试点优化和诊断策略设计。
2、测试性模型，包括测试性图示模型和数学模型。测试性模型可以用手工也可以通过计算机程序来实现。模型的表示方法要便于模型的更新。
3、测试性图示模型是指直接用于测试性设计分析的图示模型，包括简单的功能流程图、层次框图、多信号流图以及包含测试点或者B1T功能部分的仿真原理图。例如，功能层次框图多用于测试性分配中。图示模型应支持测试点的设置和添加，支持故障注入信号的设置。
4、基于多信号流图的相关性模型是进行测试性设计的重要模型之一。相关性模型表达了产品组成单元故障与产品测试之间的相关关系。在缺少详细故障模式信息情况，可以仅建立产品单元和测试之间的相关性模型:在故障模式信碑息具备的情况下，应建立产品各单元故障模式与测试之间的相关性模型。在相关性模型的基础上，可以进行测试的优选设计和分析，得到诊断策略，并可以初步估计故障检测和故障隔离能力。例如，多信号流图多用于测试性顶计中。
5、测试性数学模型是描述产品参数和产品特性关系的数学关系式。建立测试性数学模型，应考虑下列因素;
a)影响产品测试性的设计特征，如故障检测与隔离方式、故障率、故障相互影响、重量、布局、安装方式等;
b）与测试性模型相应的维修级别及保障条件;
c)与测试性模型有关的维修项目(如规定的可更换单元)清单;
d)相似产品的数据积累和维修工作经验;
e)模型的输入和输出应与产品的其他分析模型的输入和输出要求相一致。
二、测试性分配(工作项目302)
1、承制方应该以具体的测试性指标开始测试性设计过程。为了有助于实现产品的测试性指标，应将这些指标转换为产品各组成部分的测试性要求，这个转换过程就是测试性分配。因此，测试性分配是自上而下的过程。
2、进行测试性分配的目的是将产品顶层的测试性规定值逐层分配到较低的规定的产品层次，并落实到合同或任务书中，以明确产品各层次的测试性没计目标，作为产品的测试性设计的初始依据。
3、应按测试性要求对应的维修级别进行分配，而且，只需要进行到对所分配的测试性指标位有直接影响的硬件层次。
4、不同的研制阶段采用不同的测试性分配方法，采用的分配方法和理由应当记录成文并经订购方认可，主要的分配方法有:
a)等值分配法，取各组成部分的测试性指标全部等于系统要求的指标，一般用于方案阶段:
b)按故障率分配法，仅考虑各组成部分的故障率的分配方法，一般用于方案阶段和工程研制阶段早期;
c)加权分配法，考虑各组成部分的故障率和设计特性的分配方法，一般用于工程研制阶段;
d)由订购方批准或提供的其他方法。
5、应在研制的早期阶段开始分配工作，将系统的要求分配给分系统，将分系统要求分配给其下各层次。因为此时进行权衡和里新定义要求的灵活性最大，并且可以有时间确定较低层次的测试性要求。
6、完成初步的测试性分配后，应利用低层次产品的测试性数据，通过测试性预计。初步预计能够达到的测试性水平，并与要求值进行比较。在方案和下程研制的早期，尽管由于不掌握设计的细节不能获得准确的预计值，但对于方案比较和确定合理的分配模型是有意义的。应重复进行上述的分配和预计，直到获得合理的分配值为止。
三、测试性预计(工作项目303)
1、进行测试性顶计的目的是估计产品的测试性，确定所提出的设计方案在规定的保障条件下，是否能满足规定的测试性定量要求(即合同规定值)。因此，测试性预计是自下而上的过程。
2、应在整个研制过程中进行测试性预计。
3、方案阶段，测试性预计是选择最佳设计方案的一个关键因素。由于在这个阶段可利用的具体数据量有限，所以测试性预计主要依赖于历史数据与经验。
4、不同的研制阶段采用不同的测试性预计方法，应指明预计产品测试性所采用的一专门技术和数据来源。所采用的数据应得到订购方的批准，主要的预计方法有:
a)相似产品法:利用相似产品的数据，通过比例关系顶计产品的测试性指标，可以用于论证阶段、方案阶段和工程研制阶段;
b)工程须计法:根据产品的测试特性和故障率，预计产品的预测性指标，一般用于工程研制阶段；
c)由订购方批准或提供的其他方法。
5、在工程研制的初步设计阶段，测试性预计可以用来确定产品的固有测试性特征、建议的工程更改对测试性的影响，还可支持产品特性的权衡。在这个阶段有更多的具体的产品信息可以利用，所作预计一般要比在方案阶段更准确。
6、测试性预计在整个项目过程中是反复迭代的，而且与可靠性分配或预计、产品技术状态项目分析工作等密切关联，在论证和工程研制阶段订购方均应对测试性预计提出要求。此外，在测试性验证之前，也应进行测试性预计。
四、故障模式、影响及危害性分析-测试性信息(工作项目304）
1、进行故障模式、影响及危害性分析—测试性信息的目的是依据FMECA的结果，进一步收集和分析包括故障检测能力和故障隔离能力等内容的测试性信息，为装备的测试性建模、分配、预计、故障注入(故障模拟)、优选测试点和机内测试设计以及试验与评价等工作提供支持。
2、工作项目304用来确定在规定维修级别、与故障检测和故障隔离有关的测试性设计与分析所需要的信息。工作项日304与BIT、自动测试和人工测试设计有关，包括这些测试活动的故障检测能力、故障隔离能力和虚警率。
3、在FMECA中，首先应确定可更换单元以上各层次产品的所有重要的故障模式，对产品使用没有影响或是出现概率很小的故障模式可以忽略。
4、FMECA的深度和范围决定于测试性要求、维修级别、产品的复杂程度及其特点。对于简单设备，其要求可能只限于基层级测试，FMECA深度只到现场可更换单元(LRU)。对比较复杂的设备，可能对基层级和中继级测试都有要求，这种设备的FMECA深度要求达到中继级可更换的单元，即内场(车间)可更换单元(SRU)。
五、制定测试性设计准则(工作项目305）
1、制定测试性设计准则的目的是为了将测试性要求及使用和保障约束转化为具体的产品设计准则，以指导和检查产品测试性设计。
2、对于具体产品，应依据通用测试性准则和产品特点制定专用测试性没计准则。通用测试性设计准则一般内容参见图1~9。
3、设计准则的拟订，应该考虑能够确保产品在整个寿命周期内使用与维修保障的经济有效性。
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图1
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图2
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图3
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图4
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图5
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六、固有测试性设计与分析（工作项目306)
1、目的
本工作项目的主要目的，首先是把固有测试性设计到系统或设备中去;其次是分析、评价固有测试性，通过固有测试性评价确定产品的设计特性是否支持测试并确定问题范围。
2、固有测试性设计的基本内容
固有测试性设计主要涉及三方面的工作：
a）产品的结构设计;
b）诊断体系结构设计;
c)贯彻测试性设计准则并进行符合性检查。
3产品的结构设计
产品的结构设计应考虑以下问题，以便提供更好的测试特性:
a)产品在结构与功能等方面的合理划分，主要包括:
1）结构划分。产品结构划分应有利于故障隔离，在不影响功能划分基础上，尽量将功能不能明确划分的一组电路装在同一个可更换单元中；
2)功能划分，当采用一个可更换单元实现多个功能时，应保证能对每个功能进行单独测试;
3）电气划分，应尽量利用阻塞门、二态器件或继电器等把正在测试的电路同不在测试的电路隔离，以缩短测试时间。
b）初始化，系统或设备应能够预置到一个唯一的初始状态。以保证对给定的故障进行重复测试时能得到相同的响应。
c）模块接口，应尽量使用现有的连接器插针进行测试控制和测试观测，对于高密度的电路和印制电路板，可优先选用多路转换器和移位寄存器等电路，免得增加插针。
d)测试控制(可控性)，提供专用测试输入信号、数据通路和电路，使测试系统(BIT和ATE)能够控制产品内部的元器件工作，来检测和隔离内部故障。
e)测试观测(观测性），提供测试点、数据通路和电路，使测试系统(BIT和ATE)能观测产品内部故障的特征数据，用于故障检测和隔离。对高密度电路尤其是采用球栅阵列(BGA)封装器件的电路板，鼓励采用边界扫描(JTAG)技术，以提高测试覆盖率及故障定位的准确性。
f)元器件选择，在选择能满足性能要求的元器件时，应优先选用具有满意的测试性特征的集成电路或组装件，同时，优先考虑那些内部结构和故障模式已充分暴露的集成电路。
4诊断体系结构设计
诊断体系结构设计主要包括;诊断设计的权衡、测试点布局和嵌入式诊断结构设计。嵌入式珍断结构设计包括机内测试配置方案设计、性能监测方案设计、故障信息的存储和显示方案设计、中央测试系统方案设计等。
1）诊断设计的权衡
综合的诊断设计通常是把嵌入式诊断、脱机自动测试和人工测试等有机结合在一起，以提供符合装备可用性要求和寿命周期费用要求的诊断能力。当有两种以上测试方法可以选用时，通过权衡分析来选用简单的、费用最少的测试方法。分析系统的设计以保证其所有功能都能进行规定程度的诊断测试，确保诊断测试功能与系统级的其他诊断资源(如维修辅助手段、技术手册等)进行了有效的综合。
a)BIT与ATE的权衡。由BIT和ATE两者能力上存在固有的差异，所以分配给BIT或ATE 的测试要求也不同。BIT用于对系统或设备进行在线的故障检测和隔离。BIT的优点是能在任务环境中独立下作。ATE用于对UUT进行脱机故障检测，并将故障隔离到UUT内部的SRU或元器件。与BIT相比，ATE的优点是不增加任务系统的重量、体积和功率，也不会影响任务系统的可靠性。
b)人工测试与自动测试的权衡，采用人工测试还是ATE对系统进行检测和维修取决于维修策略、总的维修计划和被测系统的数目。根据测试复杂性、故障隔离时间、使用环境、保降要求、研制时间和费用等，对每个维修级别上的测试要求进行权衡。测试自动化程度应与设各操作和维修人员的技能水平相一致。
2）测试点布局
选择UUT测试点的数目和位置时，应以下述内容为依据:
a)根据故障隔离要求选择测试点;
b)选择的测试点能方便地通过系统或设备的插头或测试插头连到ATE上;
c)选择测试点时，对高电压和大电流的测量要符合安全要求;
d)测试点的测量值应以设备的公共地为基准:
e)应消除测试点与ATE之间的相互影响，以保证设备连接到ATE上后，性能不会降低;
f)高电压或大电流的测试点在结构上要同低电平信号的测试点隔离;
g)选择测试点时，应符合ATE合理的频率要求及测量精度;
h)数字电路和模拟电路应分别设置测试连接器，便于独立测试。
3）BIT配置方案设计
固有测试性设计中，BIT配置方案设计的重点是确定BIT配置，即哪些系统、设备、LRU或LRM设置BIT,确定BIT的运行模式和类型、BIT软件运行环境、系统级BIT和分系统BIT之间的通信接口以及系统级BIT的自测试功能等。必要时需要通过权衡分析来确定。
4）性能监测方案设计
性能监测主要针对非电子系统(设备、装置)、发动机和关键结构。固有测试性设计时应分析确定需要进行监测的性能、功能或特性参数，考虑相应的传感器和相关信息处理软件，以便进行实时性能监测。对于关键的监测信息，应随时报告给操作者。并应具有能够存储足够多的数据的能力，或者一传输给中央测试系统，以便进一步分析。
5）中央测试系统(CTS)方案设计
中央测试系统是嵌入式诊断的形式之一，中央测试系统的典型应用案例包括机载PHM系统和机载中央维护系统。中央测试系统设计旨在考虑装备级测试性设计问题。
CTS方案设计应考虑到CTS的主要功能、系统使件与软件的构成、与其他系统和设备的关系等。
CTS 应采用先进的诊断设计，最大程度地利用传统的故障特征检测技术，并综合先进的软件建模、人工推理机，来增强诊断能力，获得虚警率几乎为零的精确的故障检测和隔离结果。并收集和处理关键部件和设备的性能信息，用于对这些部件和设备即将发生的故障和剩余使用寿命进行预测和健康管理。
七、诊断设计(工作项目307)
1、目的
诊断设计的目的是设计具体的诊断策略和测试顺序，以满足测试性的定量要求。工作项目306和工作项目307的主要区别是前者的输出是可测试的产品结构设计，后者的输出是满足规定故障检测率和故障隔离率的产品测试性设计。工作项目307主要适用于工程研制阶段。
2、诊断设计的内容
诊断设计包括嵌入式诊断设计和外部测试设计。诊断设计建立在产品固有测试性设计和对产品设计信息深入了解的基础上。此时可以获得的信息包括:产品的结构划分、诊断体系结构组成、各个独立单元的功能和输入、输出，故障模式信息，初选的测试点等。诊断设计的主要内容是在此基础上对组成产品的各个层次进行嵌入式诊断和外部测试设计，包括诊断策略设计、嵌入式诊断详细设计、测试点详细设计、诊断逻辑和测试程序设计、UUT与外部测试设各兼容性设计以及测试需求文件编写等。
3、诊断策略设计是在固有测试性设计的基础上，对产品不同层次的测试对象(UUT)都应进行诊断策略的设计。诊断策略设计的工作要点有:
a)分析并列出产品各功能故障模式及其各组成单元的功能故障模式，并取得有关故障率数据;
b)依据诊断方案分析各个故障摸式可用的检测方法，如BIT,监控、ATE,或人工测试;
c)确定测量参数和测试点位置，分析UUT及其各组成单元的功能故障模式的检测参数、测试点的位置，并标注在UUT功能框图上，建立起UUT各组成单元(或各组成单元功能故障模式)与测试点的相关性图示模型;
d)建立并简化相关性矩阵，识别模糊组;
e)考虑可靠性影响因素优选测试点和诊断策略;
f)画出UUT诊断策略二叉树形图(诊断树)和(或)故障字典。
3.1嵌入式诊断洋细设计是使所有系统和设备都能进行规定程度的测试，并达到规定的故障检测率与隔离率要求。嵌入式诊断详细设计主要包括:BIT详细设计、性能监测详细设计、中央测试系统详细设计和故障信息的显示记录和输出设计等儿部分内容。
3.2BIT详细设计
BIT详细设计工作内容为BIT硬件电路设计和软件设计. B1T故障检测与隔离能力的分析顶计等。
BIT有多种模式，常用的有周期BIT、加电BIT和维修BIT等三种，这三种模式用于同一特定的系统中，将会提高故障检测和隔离能力。下面是这三种BIT软件和硬件的详细功能要求:
a)周期BIT（PBIT), PBIT在系统运行的整个过程中都在不间断的工作，从系统启动的时刻开始直到电源关闭之前都将运行。PBIT的任务是检测和隔离系统运行中可能出现的故障，并存储和报告有关故障信息。PBIT不干扰系统的运行，也无需外部的介入。在出现故障的情况下立即记录和报告，井说明故障的类型。在检测到故障后，PBIT继续运行。如果出现了新的情况(故障消失或者出现别的故障)，PBIT将继续报告。
b)加电BIT(POWER-UP-BIT) ,当给系统通电时，加电BIT即开始工作。它将进行规定范围的测试，包括对在系统正常运行时无法验证的重要参数进行测试，且无需操作人员的介入。在这种状态下，系统只进行自检测。加电B1T只运行几分钟时间。在成功地完成加电BIT后，将显示一个提示信息。在有故障的情况下，将被测故障有关的详细数据显示出来。操作人员将可以重复运行检测到故障的子程序，以验证故障的存在。加电BIT检测出米的故障，以一种与PBIT类似的数据方式进行记录和报告。
c)维修BIT(MBIT) , MBIT由操作人员或系统启动，其主要功能为:
a.显示系统的状态，即显示记录在NVM(非易失存储器)中的故障清单;
b.显示补充数据(与各故障有关的附加信息);
c.进行人机交互方式的测试;
d.抹去NVM中的故障数据;
e.必要时，进行系统或设备参数的调整。
3.3性能监测详细设计
对于没有BIT的系统和设备，应进行传感器及相关信息处理能力的设计，以便实时进行性能或状态监测。对于关键的性能、功能或特性参数的监测信息，应随时报告给操作者。在嵌入式诊断详细设计阶段，应完成与性能监测相关的硬件和软件的具体设计工作。
3.4中央测试系统(CTS)详细设计
中央测试系统的详细设计足依据设计方案中规定的构成和功能，进行其软件和硬件的设计。
在进行中央测试系统软件设计时宜采用先进的诊断设计技术，最大限度地利用传统的故障特征检测技术，并综合先进的软件建锐技术、多传感器信息融合技术、人工智能技术等，来增强诊断能力、状态预测能力、维护决策能力。
中央测试系统详细设计应建立在对以下需求分析基础上:
a)通信协议标准和总线拓扑结构的分析;
b)维护人员操作规程的分析;
c)基于测试性分析结果确定测试、维护、故障信息流，包括测试数据、维护数据、故障数据等;
d)基于测试性分析结果提出诊断和接口描述文件(IDD)需求;
e)基于测试性分析结果确定维护测试策略和综合诊断策略;
f)基于对机械结构和非电子系统的测试性分析结果进行状态监测的详细设计，包括监控状态的确定、状态超限的判定、传感器的分布、测试点的规划以及传感器数据的预处理等。
另外，为便于外场维修，CTS还应具有:
a)统一的直观友好的信息显示界面；
b)统一的信息表达方式;
c)为维修人员提供不同层次测试的控制能力;
d)提供准确地故障定位能力，出现模糊组时，进行引导测试;
e)提供维修训练程序，使维修人员熟练掌握CTS的使用技能和故障诊断、预测方法等。
3.5故障信息的显示、记录和输出设计
在进行该部分详细设计时，一般应遵循以下原则:
a)依据故障的影响程度设计相应的报警或显示方法，如指示灯 ,指示器、显示控制单元、显示器、告警装置、维修监控板、中央维修计算机等口影响严重的应同时使用声和光的方式及时告警。
b）根据使用需求设计BIT的故障检测与隔离信息以及相关信息的记录方法。简单的是用非易失存储器，要求高的可移动存储器。
c）根据使用需求设计BIT的故障检测与隔离信息、以及相关信息的输出方法。如外部测试接口(利用外部测试设备)、磁带/磁盘、打印机、远程通讯装置等。
d)使用ATE测试UUT时的故障信息，亦应设计相应的显示、报警和存储装置。
4、外部诊断设计
外部诊断设计的主要内容有测试点详细设计、诊断逻辑和测试程序没计以及与外部测试设备的测试接口设计等。
4.1测试点详细设计
在固有测试性和诊断策略设计的墓础上，接着应进行测试点(或测试)的详细设计，工作要点包括:
a)确定测试点具体位置，主要工作包括:
1）用于连接外部测试设备的外部测试点，一般引到UUT专用检测插座上或I/O连接器上;
2)用于检测元器件的内部测试点，可设置在电路板适当位置上。
b)确定测试点用途，主要工作包括:
1)测量用测试点，用于测量UUT功能特性参数和内部一些电路节点信号，为无源测试点;
2)激励、控制用测试点，用于数字电路初始化、引入激励、中断反馈控制等的测试点，为有源测试点。
c)测试点详细设计，主要工作包括;
1)分析并列出各测量用测试点的信号特性和测试要求:设计有源测试点的激励和控制电路，或者确定外部提供激励和控制的要求:
2)测试点的接口能力应可以适应3m长电缆，使用ATE 测量时不会造成被测信号失真，不影响UUT正常工作;
3)数字电路与模拟电路应分别设置测试点，以便于独立测试;
4)设置测从信号用公共接地点;
5)设计必要信号变换与调节电路:
6)设置的测试点在相关资料和产品上应有清楚的定义和标记。
d）安全性考虑，主要工作包括:
1)测试点电压在300V-500V(有效值)时，应有隔离措施和警告标志，对有高频辐射的UUT进行测试时应有安全措施;
2)高电压或大电流的测试点应在结构上同低电平信号测试点隔离;
3)必要时设计屏蔽、隔离或其他抗干扰措施;
4)任何测试点与地之间短路时，不应损坏UUT。
4.2诊断逻辑和测试程序设计
主要涉及以下几项工作:
a）分析确定每个选用测试点的测量参数特性，如参数类型、幅值、频率、容差等;
b)确定每个测量参数的具体测试位置，如检测哪一个插座的第几个点或者电路的哪一节点
c)设计或选择测试所需的激励和控制用的有源信号及加入方法:
d)依据上述分析结果画出诊断测试的详细流程图;
e)用规定的编程语言研制诊断软件程序。
4.3UUT与外部测试设备兼容性设计
外部测试设备包括ATE, PMA及其他外部测试川的测试设备，可以是选用己有的通用ATE，也可以是新设计的测试设备。UUT和ATE的兼容性设计可参考GJB 3966。详细设计内容主要包括UUT模块化、测试点、测试信号与激励设计等设计应满足下述要求:
a)UUT设计应尽可提高功能模块化程度和功能独立性，便于外部测试设备能控制UUT划分，对各电路或功能进行独立测试或分段测试;
b)UUT对外接口设计要保证UUT与外部测试设备能够连接简单，为测量信号、激励信号、外部测试设备同步控制信号提供有效传输通路;
c）所需信号的测量方法、幅位、频率和准确度要求等，与外部测试设备能力范围之间是协调的;
d)UUT所提供的外部测试点数量，能够满足使用外部测试设备检测时的故障诊断能力要求:
e)测试点应该是通过外部连接器可达的，功能测试点一般设在UUT输入和输出信号连接器中，故障隔离与维修用测试点可以设在检测连接器中。
