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可测试性设计

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可测试性工程与维护系统(TEAMS)工具介绍

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为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 目录 1. TEAMS 工具简介 ...........................................................................................................2 2. TEAMS 功能模块 .............................................................................................................4 2.1 TEAMS-Designer 模块 ...........................................................................................4 2.2 TEAMS-RT 模块...................................................................................................10 2.3 TEAMATE 模块....................................................................................................13 2.4 TEAMS-KB 模块 ..................................................................................................17 2.5 TEAMS-RDS 模块 ................................................................................................18 3. TEAMS 环境里的多信号流故障依赖模型是如何建立的 ..........................................19 3.1 收集并熟悉所有有用的系统文档........................................................................19 3.2 建立一个系统的结构化模型,以层次化的形式表述 ........................................ 19 3.3 添加故障模式........................................................................................................20 3.4 在模块之间添加链接关系,以表述依赖(电子,机械,水力,等等)关系流 ......................................................................................................................................... 20 3.5 为模型添加测试点和测试....................................................................................21 3.6 为故障源和测试添加功能名称............................................................................21 3.7 为模型执行多种测试性分析................................................................................21 3.8 评估结果策略和测试报告,以确定模型是否需要修改 ....................................22 3.9 根据需求升级模型................................................................................................22 4. 样例分析.........................................................................................................................22 4.1 汽车模型................................................................................................................22 4.2 模型属性设置........................................................................................................24 4.3 模型的使用............................................................................................................28 5. TEAMS 特点及应用 .......................................................................................................29 5.1 TEAMS 适用阶段和特点 .....................................................................................29 5.2 TEAMS 带来的好处 .............................................................................................30 5.3 TEAMS 面向的行业 .............................................................................................31 5.4 部分国内用户........................................................................................................31 5.5 当前应该用的项目................................................................................................32 6. 故障隔离过程与相关软件介绍......................................................................................33 6.1 故障隔离时一般要采取的步骤............................................................................33 6.2 对辅助软件的需求................................................................................................33 6.3 开发辅助软件........................................................................................................33 6.4 辅助软件应具有的特性........................................................................................33 6.5 开发辅助软件的两个重要出发点: ....................................................................34 6.6 不同故障隔离方法对比........................................................................................34 6.7 TEAMS 所处的位置 .............................................................................................35 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 1 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 1. TEAMS 工具简介 TEAMS®是美国 Qualtech 系统公司(简称 QSI)的产品。QSI 公司主要面向国 防和航空、航天系统,为用户提供先进的,高质量的诊断,预测及系统健康状况 管理产品和解决方案。QSI 公司在利用综合工程数据、现场维护数据和专家知识 提供诊断解决方案方面有着丰富的经验。 TEAMS®是英文 Testability Engineering and Maintenance System,测试性 工程和维护系统的缩写。TEAMS®是一套特别提供测试性,维护性,系统健康监视 系 统 解 决 方 案 的 商 用 软 件 产 品 , 它 利 用 模 块 化 推 理 ( MBR - Model Based Reasoning)的优点和能力,通过反馈的机制、参数更新办法和专家输入的手段, 使得系统测试和维护的解决方案逐步完善,并最终成熟。模型化的方法简便,直 观,实用性强,与其它需要复杂、昂贵仿真,网络结构,数学方程,统计或基于 状态模型才能工作的方法相比,有着显著的不同。 TEAMS®算法和计算结果已经在航空,国防,空间科学和商业等各个领域得到 了广泛地验证。TEAMS®将建模方法和故障隔离算法集成在一个简便易用的 GUI 界 面里,“系统”可以直接在 TEAMS®中建立,也可由多种信息源导入。图形化的交 互界面简化了大型复杂的,可重构的,带有故障容错的多重系统的创建,集成, 验证和修改。 TEAMS 可应用在下面的各种场合中:  如果在线的诊断不足以诊断出有故障的部件,那么由设备来的故障代码 可以下载到 TEAMS中来,为故障诊断阶段缩小检测范围,从而提高故障 隔离的效率。  机务员可以输入一个或多个症兆(如果有设备故障码的话,可以与故障 码混合使用)到 TEAMS解决方案中来,TEAMS就这些信号进行推论,检 测初始模糊的地方,检测问题是多个独立的故障还是一个单个故障,然 后计算出下一个达到最优解决办法的最好的测试方案,记录维修过程和 完成维修确认。  TEAMS解决方案可以产生它自己的 IETM(交互式电子技术手册)或者集 成到用户的 IETM 中。  如果需要,TEAMS 解决方案还可以与测试设备集成到一起智能地驱动测 试次序,并通过 IETM 与所有的地面测试过程集成在一起。  如果在线系统可以通过一个任意接口接收命令,那么 TEAMS可以根据需 要初始化 IBIT (Initiated BIT)和 MBIT (Maintenance BIT)测试,并通 过合理安排设备的自检能力帮助提高故障诊断的效率。  TEAMS产生的事件记录,报告,度量等要素可以在系统的全寿命周期中 用来管理设备的健康状况。  TEAMS的测试性和诊断分析特性可以对设备,在其整个生命周期中用来 进行预测,评估,改进和维护诊断解决方案。  QSI 的产品基于开放的标准和接口,所以很容易与大部分测试设备集成 在一起,或作为一个嵌入式的应用。QSI 本身参与标准组织,如 IEEE-SA 委员会,从而连续保证与工业界标准平台的方便的集成性和一致性。 TEAMS®软件套件由五个部分组成,分别是 TEAMS™,TEAMS-KB™,TEAMS-RT™, TEAMATE™,和 TEAMS-RDS™。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 2 为您服务,我们一直在努力! The TEAMS® Tool Set 北京怡然瑞丰科技有限公司 THE TEAMS TOOL SET TEAMS ® TEAMS-RT ® TEAMATE ® TEAMS-KB® TEAMS-RDS ® TEAMS™是测试性工程和维护系统工具,用来为大型复杂系统和产 品进行测试次序的设计和测试性设计分析。产品和系统可以是飞机, 空间站,通讯网络,电子设备和传输系统等等。最终 TEAMS™可给出故 障检测/故障隔离预测(FD/FI),故障隔离模糊群组,未被检测的故障, 未 被 使 用 的 测 试 等 。 TEAMS™ 还 可 提 供 失 效 模 式 影 响 及 危 害 度 分 析 (FMECA),可靠性预计,测试策略树和测试程序设置等工程支持。 TEAMS—RT™是软件面向在线,实时诊断,和系统在线健康监测的 伙伴工具。它只输入在线测试的飞行器的 TEAMS 模型,以及输入由在 线来的系统健康运行状态。这样 TEAMS—RT™就能识别出已知的好的、 坏的、和被怀疑的组件。TEAMS—RT™最初是用来支持开发 X-33 飞行 器的综合飞行器健康管理项目的。TEAMS—RT™可在 0.1 秒的时间里处 理 1000 个传感器的结果,以及诊断有 80 种操作模式的 1000 个组件系 统的多种故障。TEAMS—RT™还可以嵌入到飞控计算机中连续监视系统 的健康状况和识别飞行中的故障。 TEAMATE™是一个智能维护助手。TEAMATE™获取外场维护数据,结 合由 TEAMS™产生的,存储在 TEAMS-KB™中的模型和报告,在最短的时 间内,隔离出故障。TEAMATE™的特别之处在于在下面条件时识别故障 源的能力:针对可实现的测试资源,当数据从属于不同的限定条件, 操 作 设 置 完 成 后 , TEAMS - RT™ 既 产 生 一 个 最 初 的 怀 疑 联 系 。 通 过 TEAMATE™,用户可以输入,浏览和修改组件,测试级别,组件状态和 测试结果。在参考了可用的测试资源,初始的故障先兆和测试人员的 意见后,TEAMATE™产生一个隔离故障源的路径。TEAMATE™还可进行蒙 特卡罗仿真,与 IETM 相互作用进行故障诊断的辅助训练,以及对诊断 工程进行恢复。 TEAMS-KB™是模型管理和维修数据收集工具。它可用来记录模块 管理,计划的和非计划的维护,收集诊断数据,统计数据分析,和对 正常的和非正常的检测/隔离进行数据开采。 TEAMS-RDS™英文意思是远程诊断服务器(Remote Diagnostics Server)。它被 NASA-Ames SBIR 设计用来在 NASA 的国际空间站上进行 远程监视/诊断,或遥维护。通过这种技术,用户可以使用 Internet 上传传感器或测试数据到 RDS,经过基于测试用例设计模型的智能自 动处理,在几秒钟内得到诊断结果。RDS 还可以和用户的供应链系统, Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 3 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 后勤数据库,以及计算机维护管理系统进行全面无缝的集成。 针对飞机、卫星及地面系统的测试性仿真,TEAMS™可以进行飞机,卫星及地 面系统的维护性设计,可对飞机、卫星及地面系统进行模块化分析、设计、仿真, 从而提出最优的维护性设计方案。通过 TEAMS-RT™,可将飞机上和卫星上的传 感器的数据、维护代码与系统模型综合,快速确认故障。通过 TEAMS™模块,还 可对飞机,卫星系统进行遥维护。通过 TEAMS™形成的诊断程序,可嵌入到飞控 计算机当中去,实时监测飞行系统的健康状况。 从工程实施的角度,在卫星及地面系统的设计阶段,使用 TEAMS™可以与设计 同步进行系统的维护性设计,如各分系统的信号预留,提取,自检测,系统综合 的维护设计。整个卫星系统和各分系统的可靠性设计。从而实现了系统早期的设 计优化,以及日后系统交付后的可跟踪性,可检测性,及维护的可实现性。在卫 星及地面系统检测阶段,可通过在 TEAMS™中形成的系统模型,与实际系统或分 系统单元进行实时检测。TEAMS™提供了强大的信号管理和获取能力。 在卫星使用阶段后,可通过 TEAMS—RDS™进行远程的维护。例如在空间站上, 本身运行着一套 TEAMS™系统健康监控软件,同时在地面上有一个 Remote Diagnostics Server,用户通过 Internet,输入相应的数据,参数,或故障代 码,就可实时看到空间站的工作状态,或故障反应。例如太阳帆板机械出了故障, 通过传感器及系统状态记录,TEAMS™可通知宇航员哪里出了故障。地面人员也可 快速进行故障的复现和故障的诊断。 2. TEAMS 功能模块 2.1 TEAMS-Designer 模块 TEAMS 是一个对大型内联系统进行测试次序设计和测试性分析的工具,测试 性量化了被测的某种设计或者某个现场系统的可测试范围。一个可测系统具有较 好的故障覆盖和故障隔离,较短的测试时间,出众的产品质量,较少的制造时间 和比较低的生命周期费用。 TEAMS 使用新颖的多信号流建模技术和信息理论-AI 算法。这两种方法均是 QSI 的研究者所倡导。通过 TEAMS 的友好的 GUI 界面,使用者可以利用 TEAMS 的建模方法论对系统进行测试性设计。GUI 界面简化了大型复杂,可重构,具有 故障冗余的,层次化系统模型的创建,集成,验证和修订。交互式的图形建模环 境允许用户对复杂系统由顶向下(top-down),或由下向上(bottom-up,用于系 统集成时的任务),或者两种方式混合使用,建立层次化的功能模型。TEAMS 允许用户以图形化的方式进入,浏览和修改系统的功能模型,以及显示测试性报 告。通过针对系统设计师和测试工程师对系统测试性特性的嵌入,例如将 “build-in-test”需求嵌入到系统设计中,和针对维护工程师开发近乎完善的诊断 策略,TEAMS 将系统的生命周期费用降到了最低。 在 TEAMS 对系统进行分析后,系统测试性的缺点,如未覆盖故障,冗余测 试,模糊群组和闭合回路,以及测试性建议,如测试点的放置,消除反馈回路的 隔离点的放置都可在功能模块上直接标注。TEAMS 同时还可作为一个表现系统 失效模式影响及危害度分析的交互式工具。TEAMS 界面也提供了精确的图形格 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 4 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 式或者文本格式的测试性报告。TEAMS 里另一个独特的特性是 TEAMS 的诊断 能力可以与交互式的电子技术手册(IETMs)和自动测试设备(ATE)结合在一起。 也因此 TEAMS 提高了设计者设计系统测试性的能力。 对各独立分系统建模,然后将它们集成在一个模型中 TEAMS 作为一款测试性维护性领域的软件,基于用户在其平台下构建的故 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 5 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 障依赖关系模型,进行模型的静态分析和动态分析,找出模型中存在的问题, 达到相应的指标。如:故障检测率、故障隔离率。提高系统的易测性、易维 护性,具体能够得到以下报告:  测试指标报告 测试性指标报告能够给用户提供系统或者模型的故障诊断率、故障隔离率、 重测合格率、模糊组规模和测试次数使用率等指标。  诊断树 诊断树是一种诊断策略的描述。诊断树的根节点为某种故障的症状,以二叉 树的形式遍历维修手段,最后找到故障源。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 6 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司  诊断策略导出 TEAMS 工具支持 5 种形式导出诊断策略,包括 XML、HTML、PDF、RTF、 AI-ESTATE。  故障相关性报告 此报告能够显示当某个故障源发生故障时,它的故障传播关系,包括某个故障源 能够被哪些测试检测,某个测试能够检测哪些故障源的故障信息。  TEAMS 还能生成各种文本报告,包括故障模糊组报告、冗余的测试报告、 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 7 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 不可检测的故障报告、诊断回路报告、诊断回路解决方案报告。 生成的多种文本报告  提供全面的帮助,自动生成 FMECA 报告 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 8 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 TEAMS 能够解答的问题  为把故障在最短的时间和以最小的费用隔离出来,要使用什么测试,测试位 于哪里?  什么是隔离故障最有效的测试次序?  系统中的组件是否足够可靠来支持整个任务,或者说是否有可靠性的瓶颈?  哪些组件是关键的,也因此必须是特别可靠地,或者说必须是有冗余的? 体系层次模型的建立 由于其分级,分层次建模的的构造,TEAMS 是一个做系统集成的理想工具。 TEAMS 提供了将不同供应商开发的各单独组件或模型的多信号流程框图集成到 一个整体环境模型中进行系统级分析的能力。 与其他 CAE 的接口 目前可实现将 XML,VHDL,MATRIXx, FEAT, EDIF, 和 Boeing-DHM 格式 的模型输入到 TEAMS 中来。通过 Pspice 的故障仿真,VHD-L 行为表现,以及 MATRIXx 等来的自动抽取的多重信号模型同样可以导入到 TEAMS 中来。对应 于 LEXSYS(通过.xlt 和.fau 文件),TPSDX,LABVIEW, 以及基于 SGML-和 XML 格式的 IETM 的接口,使得 TEAMS 可以作为一个系统设计全寿命周期的工具。 TEAMS 的基于诊断策略的 SGML 已经让 Sikorsky 为一系列飞行器的结构生产出 了由 IETMs 和 QSI 的专家诊断系统 TEAMATE 相结合的自动技术出版物。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 9 为您服务,我们一直在努力! 2.2 TEAMS-RT 模块 北京怡然瑞丰科技有限公司 TEAMS-RT(real-time):TEAMS 面向在线、实时诊断和在线系统健康状态监控的 配套工具 提供对系统健康状况的实时监控,通过分析传感器采集的信息,迅速判断出 系统的健康情况:系统工作正常/系统的功能部件出现问题(给出故障源、故障模 糊组、不能检测到的功能部件)。 TEAMS-RT 可解决的问题  监控系统以确定健康状态所需传感器的最小数量是多少?  如何实时监控、诊断和重构一个多种运行模式的系统? TEAMS-RT 对一个 1000x1000 系统的仿真结果 #faults Tp* Good Bad Suspected 1 993 997 1 2 2 978 996 2 2 5 931 991 5 4 10 881 983 10 7 20 819 973 20 7 *|Tp|= number of tests that passed in spite of failures Time(ms) 50 50 50 75 87 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 10 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 TEAMS-RT 只需导入具有在线测试功能的飞行器的 TEAMS 模型以及来自在线 高精度传感器的系统健康状态,就能确定故障、正常和被怀疑的部件组。 TEAMS-RT 的独有特性  高效实时地处理传感器结果,即使可能存在虚警和漏报  根据系统运行模式的变化更新故障测试点的相关性  更新源于冗余部件故障的相关性 在实时 FDIR 系统中应用 TEAMS-RT 的好处  故障被快速检测/隔离从而降低了灾难风险  多重故障组合可以被迅速隔离  故障发生时,通过检测/隔离故障减少了不能复现(CND)现象  高效的视情维修减少了系统停机时间 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 11 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 演示图如下: 测试结果(传感器采集的信号是否正常信号,即 TEAMS-RT 的输入) TEAMS—RT 的输出结果 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 12 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 2.3 TEAMATE 模块 TEAMATE 是 TEAMS 的一个配套工具。作为智能采集模块和交互式诊断引 擎,它能够从 TEAMS 生成的文件或 TEAMS-KB 存储的模型中提取系统模型, 然后在尽可能短的时间里确定故障源。TEAMATE 的独特之处在于它能够根据可 利用的测试资源、已实施的设置步骤、TEAMS-RT(或飞行器中的其它健康与运 行状态监测系统)生成的初始模糊组以及飞行员的报告等实际约束条件确定系统 故障源。 TEAMATE 是一个智能维护助手,通常被集成到便携式设备中:如膝上电 脑、掌上电脑、笔记本电脑、PDA 等。它基于系统模型,目前症状,根据当前 的可利用资源和已实施的测试步骤等,利用 TEAMS 的优化算法(推理机)给出 下一步的最优测试,维修工程师将该步测试结果反馈给 TEAMATE,TEAMATE 再通过推理机给出下一步的最优测试,通过以这种与维修工程师进行交互的方式 进行诊断,直至判断出故障源或不能再细化的故障模糊组。之后,TEAMATE 指 导维修人员像专家一样将故障排除。 测试策略为自动生成,并会根据不同情况自动改变测试策略。 TEAMATE 包含各种维修信息: 维修的每一步,维修工程师必须看的注释、注意事项、警告。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 13 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 维修的每一步,提供的维修资料,格式有文档、图片、视频、网络链接。 维修的每一步,维修工程师都可以反馈该步的意见,建议。 维修的每一步,可查看为什么要执行该步检测。 可查看以前的维修步骤。 其它相关选项。 下图为 TEAMATE 界面 维修资源选择(即资源受限下的诊断策略) Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 14 为您服务,我们一直在努力! 维修结束后自动生成的维修报告 北京怡然瑞丰科技有限公司 TEAMATE 特性 适应可利用资源的变化:TEAMATE 动态调整测试次序策略,只建议那些所需资 源是可达的测试。 适应预处理阶段的变化:在诊断时,测试人员可能认为某些设置操作不是必需的。 这样,某些特定的测试会降低成本从而变得更有吸引力。TEAMATE 有能力调整 测试次序策略以适应这种预处理状态的改变。 适应部件状态的变化:某些系统可能没有足够的测试点以隔离系统中的每个故障 源。在这种情况下,TEAMATE 的诊断结果可能是由被怀疑的部件和无法确定故 障与否的部件组成的模糊组。但技术人员可以根据额外的信息以判定进一步判断 出故障部件。这些额外信息使得进一步测试和更完善的诊断成为可能。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 15 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 批处理测试结果:TEAMATE 有对测试结果进行批处理的能力,从而可以减少模 糊度。更改不可实现的测试:如果技术人员发现由 TEAMATE 建议的测试难以 完成,TEAMATE 会给出变通的测试办法。 单一故障诊断与多重故障诊断的对比:TEAMATE 允许维修人员为测试次序算法 (即单一故障或多重故障诊断)专门指定合适的故障模式。 建议下一个最优测试:TEAMATE 基于已有测试结果给出下一步最优测试。 历史数据管理:TEAMATE 对设置操作、已实施的测试和测试次数/费用等历史 数据进行维护以备将来使用。 蒙特卡罗仿真:为了评估哪种故障模式(单一还是多重)损失更小,TEAMATE 能 够仿真随机生成的故障并基于单一和多重故障假设给出不同的诊断统计。仿真器 存储故障与维修数据并根据已实施的测试、测试成本、均值、方差以及最大最小 值等数据绘制统计图。误拆减小的概率也能被评估出来。 信息汇总、诊断和训练应用:TEAMATE 结合 IETM 以辅助飞行员进行智能化信 息提取,帮助技术人员进行故障维修和嵌入式训练。 汇总的信息再利用:TEAMATE 能利用飞行员获得的信息进行初始诊断。 TEAMATE 可以解决的问题  我如何根据不同水平的工具和资源限制条件进行系统故障诊断?  我如何利用 TEAMS-RT 获得的故障症状和结果以及飞行员的报告来调整优 化我的离线诊断? 在实际系统运行过程中,可能会(也确实)发生多重故障。下面我们对可能 发生多重故障的两种诊断方法进行比较。表 2 表明 TEAMATE 的多重故障(诊 断)能力通过增加测试从而明显减少误拆次数。 多重故障导致的重测合格 单点故障策略 多重故障策略 平 均 故 障 重测合格率 测试费用 测试次数 重测合格率 测试费用 测试次数 数 0.9 54.2% 14.9 16.1 0.5% 28.2 16.7 1.5 14.3% 15.0 17.7 0.1% 41.6 18.7 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 16 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 2.4 TEAMS-KB 模块 TEAMS-KB(knowledge base)是一个维修数据库管理工具,它将 TEAMATE 收集的有关在线诊断和维修的信息( 维修的组件、修理的时间和费用、测试时间 和费用等等)进行存档。经由对维护数据的分析,TEAMS-KB 能提供经过更新维 修费用、维修时间、组件的故障率以及诊断费用和时间的系统模型(存储在 TEAMS—Model 信息库中)。它是管理模型、配置数据、测试结果的知识库。作 为模型管理和维修数据收集工具,它可用于各种维修场地。它可用来进行模型管 理、计划和非计划维修、诊断数据采集、统计数据分析以及为预计发展趋势和检 测、隔离异常进行数据挖掘。 部分统计图表 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 17 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 2.5 TEAMS-RDS 模块 TEAMS-RDS(Remote Diagnostic Server)为远程诊断提供支持。维修工程 师可以通过网络(局域网/广域网/专用网)访问诊断服务器排故。为维修工程师 提供各种资源,并对资源进行管理。它可以结合 TEAMATE、TEAMS-RT、 TEAMS-KB 的不同组合来使用。 它通过分配给用户不同的权限来限制对诊断服务器的操作。 每个用户有唯一一个首要角色和多个次要角色。 各用户级别如下图 不同权限的用户登录诊断服务器,显示的任务不同 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 18 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 3. TEAMS 环境里的多信号流故障依赖模型是如何建立的 怎样在TEAMS 环境下建立一个故障模型,模型的基本构建元素包括功能模块 (module),测试点(test point),测试(test),故障传播关系(dependencies), 模式转换开关(switches)。建模的步骤如下: 3.1 收集并熟悉所有有用的系统文档 我们需要收集关于系统的操作手册,设计电路图,元器件可靠性数据指标等等数 据。 3.2 建立一个系统的结构化模型,以层次化的形式表述 构建一个层次化结构的模型。如下: Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 19 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 3.3 添加故障模式 为每个最顶层的模型添加故障模式。比如电池这个底层模块,就拥有电压不足, 或者漏电这两种故障模式。 3.4 在模块之间添加链接关系,以表述依赖(电子,机械, 水力,等等)关系流 用故障传播关系连接线把故障模式和功能模块连接起来。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 20 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 3.5 为模型添加测试点和测试 在功能模块或者故障模式相应的位置添加测试点,在测试点内添加相关的测试手 段 3.6 为故障源和测试添加功能名称 “功能”通俗的理解概念就是,由故障源发出的故障信息。它由故障源发出,通 过故障传播线来传播,由测试接收。 3.7 为模型执行多种测试性分析 完成了以上的步骤,那么就已经构建了一个能够完成初步测试性分析和静态分析 的模型,我们可以通过TEAMS 提供的分析手段进一步修改和完善我们的模型。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 21 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 3.8 评估结果策略和测试报告,以确定模型是否需要修改 (验证) 3.9 根据需求升级模型 4. 样例分析 软件简介: QSI TEAMS 是一个综合的工具组,TEAMS-designer 建立模型,提供测试性分 析;基于TEAMS 建立的故障模型,TEAMS-RT 能够进行实时健康监测, TEAMATE 能够提供交互式综合诊断专家系统,RDS 作为一个远程服务模块, 能够远程指导维护人员进行系统管理维护,并收集统计系统故障信息。提供从产 品设计周期的测试性分析,到产品的健康管理,到最后的维修保障全方位的综合 解决方案。TEAMS 软件不受行业限制,目前应用于军事装备,航天飞机,电子 通信,汽车制造,等各个行业。目前全球著名的克莱斯勒公司已经使用我公司的 TEAMS 软件工具进行辅助设计,并取得了良好效果。国内在航空航天,海军等 领域已有较为成熟的应用。 4.1 汽车模型 这是一个故障依赖模型的最顶层结构视图。QSI 公司为林肯车建立的故障依赖模型。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 22 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 林肯车模型的下一个级别,建模人员把林肯车分为气缸、引擎、驱动、传动、车 灯、车轮、后备箱几个部分。这些功能模块(module)由故障传播关系 (dependencies)连接。表明了在不同模块之间的故障传播。 这里我们可以看到,模型的模块涵盖了电学、力学等不同的科技领域,实际上我 们在建模的时候,可能会涉及到多种技术范畴,包括声学、光学、化学这样的情 况。但在TEAMS 的模型里面,我们只需要描述不同模块之间故障现象和故障传 播关系,故障依赖模型是一个纯逻辑的模型。 我们着重看看引擎(engine comparment)模块的内部。根据维修的水平和系统可 达的维修程度,我们可以对不同的模块进行细化。在引擎模块内部有电池、引擎 保险丝面板、电风扇等模块,在引擎内部的模块也是由它们之间的故障传播关系 连接的。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 23 为您服务,我们一直在努力! 我们再看看引擎内电池的故障传播关系 北京怡然瑞丰科技有限公司 由于电池是一个可更换单元,电池存在着两种故障模式,电池不工作(butteryNG) 和电量不足(ButteryLow)。对于每一个最顶层级别的元器件,我们都要给它添 加相应的故障模式。另外在电池模块内部的输入端,还有针对电量输入的测试。 测试的内容是检查交流发电机是否在给电池正常供电。 4.2 模型属性设置 功能模块 我们需要输入功能模块的名称,维护时间和成本,可靠性指标数据,维护时的操 作方法,维护时需要哪些工具,材料和人员等等信息。 (模块名称,维护成本时间) Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 24 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 (元器件的可靠性数据) (操作方法,处理方法,辅助的图片、视频音频信息) Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 25 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 2.2 测试点的输入 测试点的输入信息包括测试点的名称(一般是物理位置),测试的名称,测试的 类型,测试的操作手段,测试的辅助信息(包括视频、音频、图片信息)。 (测试的名称,测试点的名称) (测试的属性) Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 26 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 (测试相关的功能) (测试相关的操作说明) Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 27 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 4.3 模型的使用 通过 TEAMS 建立故障模型后,我们可以进行测试性分析,得到测试性相关指标 和导出各种文本报告。我们还可以把模型导入到 RDS 模块中,生成可交互电子 手册,指导维修人员进行维修,以下为一些指导界面。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 28 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 5. TEAMS 特点及应用 5.1 TEAMS 适用阶段和特点 适用阶段 TEAMS 可以在系统开发设计阶段使用。在系统开发过程中,可以一边进行 开发,一边用 TEAMS 进行系统建模,辅助设计,找出在设计阶段可能出现的系 统瓶颈和其它问题,从而使系统在分析阶段就消除了部分隐患,不必等到系统实 施完才发现该问题。在分析设计阶段使用 TEAMS 建模,可以节省大量的建模时 间,从而提高设计效率。 TEAMS 也对老系统进行升级改造使用(正在运行使用的系统)。可直接对 老系统进行建模,也可将已有的故障树经过处理后导入到 TEAMS 模型中。如: 美军的 Apache 直升飞机在使用多年后,使用 TEAMS 进行建模,再把 TEAMS-RT 嵌入到飞控系统,改造比较简单,效果也不错。 特点 Ⅰ、使用 TEAMS 进行建模非常方便,它是一个简单易用的建模工具,在 建模过程中不涉及物理方面的东西,它是一种在逻辑层次上的建模,不需要用户 编写代码。它可以对系统、子系统、LRU、SRU、模块、子模块、部件等不同级 别进行建模,建模主要是为了描述组件的功能和组件之间的关系。建模时具体要 看用户要把模型建到哪个层次,理论上它可以把模型细化到每一个功能部件。使 用 TEAMS 进行建模,4-5 个月就可以完成一个直升飞机模型。 【适用】系统设计分析 Ⅱ、TEAMS-RT 是一个单独的软件,可以嵌入到系统里单独使用,也可 以和 TEAMS-RDS 结合起来使用。但使用 TEAMS-RT 的前提条件是有已建好 的模型(建模要用到 TEAMS 模块)。TEAMS-RT 可以实时监控系统状况和识 别任何运行中的故障。TEAMS-RT 只需 0.1 秒即可处理 1000 个传感器的结果, 并对包含 1000 个部件、具有 80 种运行模式的系统的的多重故障进行诊断。 【适用】系统实时监控 Ⅲ、TEAMATE 是一个智能维护助手,它根据当前的可利用资源和已实施 的测试步骤等,利用 TEAMS 的优化算法给出下一步的最优测试,直至判断出故 障源或不能再细化的故障模糊组。之后,TEAMATE 指导维修人员像专家一样将 故障排除。 【适用】系统故障排除 Ⅳ、TEAMS-RDS 是一个独立运行系统。可将分散在各地的信息进行汇总、 分析、给出诊断步骤和诊断结果。RDS 可以包含:TEAMS-RT、TEAMS-KB、 TEAMATE。出现故障后,维修人员就可以通过 Internet 网络排故,也可以携带 TEAMATE 到客户那排故,从而尽量少麻烦专家,减少维修费用。 【适用】远程维护 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 29 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 5.2 TEAMS 带来的好处 带来的好处: 提高系统可靠性、降低维修时间、降低维修人员培训费用(初级工程师即 可胜任维修工作)、提高安全指标(更高的故障检测率)、提高客户满意度、提高 服务收益。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 30 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 5.3 TEAMS 面向的行业 航空航天、汽车、电脑系统/网络、运输监控系统、船舶、精炼厂、设备厂、 医疗、电子/电器、远洋勘测、建筑、发电厂、测试设备、工业机械。 5.4 部分国内用户 用 户 国防科学技术大学 海军电子设备维修测试中心 中船重工集团七零九研究所 船舶系统工程部 北京航空航天大学 二院二部 使用模块 TEAMS 工 具 全 套 ( TEAMS-Designer 、 TEAMS-RT、TEAMATE、TEAMS-RDS) TEAMS-Designer TEAMS 工 具 全 套 ( TEAMS-Designer 、 TEAMS-RT、TEAMATE、TEAMS-RDS) TEAMS-Designer TEAMS-Designer TEAMS-Designer Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 31 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 5.5 当前应该用的项目 公司名称/投资方代理 美国空军 波音公司 NASA-Ames 研究中心 西科斯基公司 美国空军 导弹防御处 美国海军 克莱斯勒汽车公司 霍尼韦尔公司 西科斯基公司 项目名称 飞机数据总线预计解决方案---SBIR 第二阶段 阿帕奇 AH-64D 直升飞机综合引擎诊断系统(IEDS) 飞行器实时机载及远程状态管理---STTR 第二阶段 联合先进飞机状态暨使用情况监测系统(JAHUMS) 高级 FMECA 与 EHM 解决方案 天基激光系统故障预计 高温制动系统故障预计 代理业务高级诊断智能程序 IR&D 项目 S-92 直升飞机先进诊断方案 时间 2003.6-2005.6 2002.10-2005.7 2002.3-2004.3 1999.02-2004.12 2003.7-2004.4 2003.10-2004.4 2003.10-2004.6 2003.12-2004.6 2004.2-2004.6 2003.11-2004.10 公司名称/投资方代理 Orbotech 霍尼韦尔公司 霍尼韦尔公司 美国海/空军 美国空军 NASA-Ames 研究中心 NASA-Ames 研究中心 NSWC - Dahlgren Army – AATD Army Research Office NSWC – Carderock NASA – Ames NSWC - Dahlgren 已完成项目 项目名称 外场维修高级诊断方案暨智能故障隔离指南 用于第二代 RLV 项目的 IVHM (TA-5) 电信集成项目---NOVA F/A-18 C/D 制动子系统早期故障检测、隔离及生于寿命 预计技术--- SBIR 第一阶段 飞机总线故障预计及状态管理的在线监控和数据分析 程序(SBIR 第一阶段) 无人驾驶太空飞船机载 FDIR 系统---第二阶段 软件测试的系统集成诊断方法---第二阶段 大型高可靠系统故障分析多信号建模环境---第二阶段 基于旋翼飞机先进诊断预计系统的数据挖掘 实施诊断恢复系统的分布式网格体系结构---第二阶段 诊断系统的强化预计---第一阶段 航天飞机线路建模及分析 大型高可靠系统故障分析多信号建模环境---第一阶段 时间 2003.6-2003.11 2002.4-2003.10 2001.8-2003.8 2002.12-2003.8 2002.5-2003.1 1999.3-2001.3 1999.3-2001.3 1999.6-2001.6 2001.01-2001.10 1998.9-2000.9 1999.12-2000.6 2000.4-2000.5 1998.5-1998.11 NASA-Ames 研究中心 NASA-Ames 研究中心 Army Missile Command 无人驾驶太空飞船机载 FDIR 系统---第一阶段 软件测试的系统集成诊断方法---第一阶段 网络故障监控多信号建模环境---第一阶段 1998.4-1998.11 1998.4-1998.10 1997.10-1998.5 NASA-Ames 研究中心 Army Research Office Naval Air Systems Command NASA-Ames 研究中心 系统故障诊断多信号流向图---第二阶段 实施诊断恢复系统的分布式网格体系结构---第一阶段 测试程序开发验证软件环境 系统故障诊断多信号流向图---第一阶段 1995.11-1998.2 1997.8-1998.2 1997.3-1997.10 1995.1-1995.7 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 32 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 6. 故障隔离过程与相关软件介绍 6.1 故障隔离时一般要采取的步骤 1、收集信息,确定故障征兆。 2、进行假设。选择最有可能导致观测到的征兆的故障,假定就是该故障引起了 问题。进行假设时往往由粗到细。 3、选定一个或一组目标。这些目标由上面的假设导出,其格式诸如:确定某部 件是否故障。 4、选择能够最有效实现目标的措施,包括:诊断、校准、清洗或更换部件。 5、执行选定的措施并观察结果。 6、分析结果与假设一致还是矛盾。如果一致,说明我们已经弄清问题出在哪里; 矛盾则要求继续细化假设或进行另外的假设。重复 2-6 步,直到找到故障。 6.2 对辅助软件的需求 上述隔离过程要求对设备深入了解。技术人员通过培训、经验积累以及设备 手册可以获得很多有用的信息,但由于设备越来越复杂,技术人员需要维护多种 不同的设备,往往很难获得全部信息。这必然会影响服务质量,因此许多公司求 助于辅助软件工具。 这样的辅助软件通常被称为“专家系统”。 6.3 开发辅助软件 与针对某型设备的专用辅助软件相比,通用的辅助软件显得没有什么特色, 但专用软件开发和维护的费用过高,根本没有竞争力。 要使用通用软件,就必须先“教”软件认识各种设备。为此辅助软件要具有 “应用开发工具”。 6.4 辅助软件应具有的特性 易于应用开发 通用性 准确性 效率 对不确定情况的处理 应用开发的适应性 易用性 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 33 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 用户接受程度 提供在线帮助,不仅提供“做什么”,还提供“如何做” 与其它软件集成 自动学习 易于修正原有“知识” 6.5 开发辅助软件的两个重要出发点: 1、符合处理非常见故障(less-common fault) 80%的问题是由 20%的常见故障引起的。但技术人员往往很熟悉这 20%的常 见故障,而隔离 80%非常见故障所占用的时间更多。因此,将重点放在 20%的 常见故障还是放在 80%得非常见故障,会得到完全不同的辅助软件。 2、模型类型 构建详细费时的深知识( deep knowledge )模型还是省时粗略的浅知识 (shallow knowledge)模型。深知识模型是指,根据已建立的模型可重新构建出 设备;而从浅知识模型则无法重新构建设备。 6.6 不同故障隔离方法对比 1、故障树方法 优点:简单易用,不需要过多的培训 缺点:故障树非常大;尽管故障树的规模很大,但通常只覆盖常见故障,非常见 故障(less-common fault)很难被包含在故障树中;不遍历整个故障树就很难确 定能够诊断多少潜在故障;制作故障图表(fault chart)费时易错;每次工程修改 都要修改故障树;很难考虑不确定的情况;软件很难根据实际信息自动修改故障 树;不具有适应性。如果技术人员不采用故障树提供的措施,就不能得到额外的 支持。 浅知识模型。 2、基于规则的方法 利用这种方法建立的模型,可以简单的表示成一组 If…Then…语句。软件检 查所有的条件,然后执行 True 的语句。 优点:易于理解;专家系统最初采用的一种方式。 缺点:对于一个很小的系统都需要设定许多规则;不易掌握,需要专门培训;规 则的完整性一致性难于检查;设备更新改造时不易更新模型;不能处理不确定情 况;软件无法根据实际情况自动修订规则。 浅知识模型。 3、视情推理 系统保存各种故障现象的描述以及相关的问答和措施,根据实际发生的情况, 选择相应的问题并回答,根据回答的内容依次推理判断。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 34 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 优点:系统保存的知识来源于隔离故障的专家;以问答的方式工作;不需要太多 的培训。 缺点:对于一个很小的系统都要考虑许多情况;考虑的情况难于全面;情况的完 整性一致性难于检查;不易更新;不能处理额外的情况。 浅知识模型。 4、物理模型 描述设备各个部件行为以及相互关系的计算机化的模型。可以仿真每个部件 的行为。有些软件仅为非故障部件建模,有的软件则还仿真故障部件的行为。 优点:很有吸引力---看起来很智能;可以解决任何问题;解决了模型更新、完整 性一致性检查的问题;模型的每个部分都能用于解决许多不同的问题;覆盖了非 常见故障。 缺点:不易建模;需要大量的知识,技术人员很难全面掌握;需要大量培训。 5、故障模型 在故障模型工具中,只需要掌握设备的故障情况以及这些故障与观察到的征 兆和检测的关系即可,不需要了解每个部件是如何正常工作的。故障情况可以由 设备部件直接获得;故障与征兆、测试的关系则可以简化为一个部件清单,上面 的部件故障时可以导致所观察的征兆。 优点:接近实际的故障维修思路;模型的每个部分都能用于解决许多不同的问题; 可以解决任何问题,只要故障部件、检测以及要求的措施包含在模型中;解决了 模型更新、完整性一致性检查的问题;易于建立模型,因为不需要全面了解设备; 覆盖了非常见故障。 缺点:与物理模型相比,可能无法正确处理某些情况;要求对设备有较深的理解。 6.7 TEAMS 所处的位置 集成了多种故障隔离方法。 总体来说,TEAMS 是一种故障模型方法。TEAMS 通过为每个测试保存诸如 测试需要的时间、执行测试的先决条件、测试需要的设置步骤等“知识”提高了 建模能力。 同时还使用了基于规则和视情推理方法的一些技术。 Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 35 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 附录:测试性概念及相关术语解释 测试性的概念 1975 年 F.Liour 在《设备自动测试性设计》中提到测试性概念,产品能及时并准确地确定 其状态(可工作、不可工作或性能下降),并隔离其内部故障的能力称为测试性。1985 年 美国国防部颁布了 MIL—STD—2165《电子系统及设备的测试性大纲》,标志着测试性已经 成为一项与可靠性、维修性并列的工程技术。 多信号流建模 故障依赖模型是对设备如何诊断的一种知识表达方法。故障诊断模型主要分为两类:一类是 结构化故障诊断模型;一类是依赖性 诊断模型。 结构化故障诊断模型以有向图的形式表示电路连接关系和电路故障传输的方向。诊断 模型简单、便于小系统的测试诊断分析。但是结构并不等于功能,特别是对嵌入到简单方块 图中的复杂函数关系,要想获得完整的电路函数依赖关系,结构化模型是不能完全满足的。 对于依赖性模型,模型故障源与测试或测试与测试之间的因果关系可以用有向图的方式表 示,有向图具有内在的简单化特性,所以依赖性模型是目前测试诊断分析工具中的主要建模 技术。但是依赖模型结构平铺,且结果只能是二进制表示(通过或失败),为单维因果关系, 对复杂系统的依赖关系表示,依赖性模型就会很大偏离系统结构框架,造成系统模型综合与 模型确认的扩大化。 而多信号流建模方法是一个简单有效的知识表达方法。它实质上是在结构模型上覆盖上 依赖模型的集合。它从设计数据和产品性能获取系统的属性(结构、性能等)、多信号流依 赖模型,允许建模者更自然按照保持系统中结构或信息流紧密关系的彩色有向图的格式采集 系统信息。 故障检测率 fault detection rate(FDR) 用规 定的方法正 确检测到的 故障数与故 障总数之比 ,用百分数 表示。 (GJB2547-95 、 GJB3385-98) 故障隔离率 fault isolation rate(FIR) 用规定的方法将检测到的故障正确隔离到不大于规定模糊度的故障数与检测到的故障数之 比,用百分数表示。(GJB2547-95、GJB3385-98) 重测合格率 retest okay rate 在中继级和基地级维修时,测试设备指示的故障单元总数中重测合格的单元数与故障单元总 数之比,用百分数表示。(GJB3385-98) 测试有效性 test effectiveness 对硬件设计、BIT 设计、测试设备设计和测试程序集(TPS)设计的测试性综合度量,测试有 效性的度量包括(但不局限于)故障检测率、故障隔离率、故障检测时间、故障隔离时间和虚 警率。(GJB3385-98、MIL-STD-1309D-92) 诊断有效性 diagnostic effectiveness 诊断要素满足所要求的故障检测和故障隔离程度的度量。(GJB3385-98、MIL-STD-1309D-92) Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 36 为您服务,我们一直在努力! 北京怡然瑞丰科技有限公司 模糊组 ambiguity group 包含可能产生相同故障信号的故障的一组可更换单元。组中的每个可更换单元都可能是真正 有故障的。(GJB2547-95、GJB3385-98) 模糊度 ambiguity group size 模糊组中包含的可更换单元数。(GJB2547-95、GJB3385-98) 故障检测时间 fault detection time 从开始故障检测到给出故障指示所经过的时间。(GJB3385-98、GJB2547-95) 故障隔离时间 fault isolation time 从检测出故障到完成故障隔离所经过的时间。(GJB3385-98、GJB2547-95) 一个故障从检测出来到隔离所经历的时间,它是修理时间的一部分。(MIL-STD-1309D-92、 MIL-STD-2165A-93) Tel:15901228923 E-mail:ruanjh@yeerichtek.com Web:www.yeerichtek.com 37

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