面向测试性虚拟验证的功能-故障-行为-测试-环境一体化模型

　　近年来，测试性作为装备的一个重要特性越来越受到重视，测试性设计技术得到了长足发展。随着装备研制及其测试性工程的推进，国内不少装备正面临设计、定型，测试性验证成为装备测试性工程领域需要重点解决的问题。承制方需要通过测试性验证进行装备的测试性摸底与改进，订购方需要通过测试性验证进行装备测试性水平的鉴定和验收^[1-4]。

　　目前，在装备研制阶段，测试性指标的评估和验证多采用测试性预计、测试性试验验证等手段^[4][5]。其中，测试性预计主要基于多信号流图模型、信息流模型、混合诊断模型等传统测试性模型对故障检测率、故障隔离率等指标进行估计和计算^[6-10]。测试性预计对研制过程中发现测试性设计不足、指导测试性改进设计具有重要作用^[8-11]。但由于传统测试性模型主要采用有向图、相关性矩阵等方式定性地描述功能信号、故障、行为和测试等要素以及它们之间的相关关系，基于该类模型的测试性预计通过相关性分析和推理，在测试完全可靠、故障率为常值等假设下，计算装备的故障检测率和隔离率等指标。测试性预计是一种测试性指标简化计算方法，由于其未考虑试验条件、故障发生随机性、测试不确定性、环境影响等实际问题，测试性指标预计结果往往与实际值偏差较大，预计结果的置信度难以满足装备鉴定和验收的要求。

　　测试性试验验证是在实验室或实际使用环境下，对装备实物样机注入一定数量的故障，用测试性设计规定的方法进行故障检测与隔离，按其结果来估计装备的测试性水平，判断是否达到规定的测试性定量要求。国内外实践表明，测试性试验验证能够较真实反映装备使用环境、功能、行为、故障状态及测试过程与结果，是目前进行测试性摸底、鉴定和验收的主要验证手段^[4][12]。

　　但是，由于故障注入的危害性、受限性，测试性试验验证往往存在故障注入困难、验证代价高、风险大等问题。

　　为应对上述问题，借鉴虚拟验证技术在产品性能、可靠性、维修性等验证领域取得的成功，测试性虚拟验证逐渐发展起来。测试性虚拟验证是在装备研制后期或研制结束后，在虚拟样机上进行故障仿真注入与故障检测/隔离虚拟试验，统计试验结果并计算测试性指标。从理论上讲，面向测试性的装备虚拟样机模型准确建立后，可以根据需要进行多次的故障模拟、注入与测试虚拟试验，因此测试性虚拟验证具有故障注入限制小、成本低、效率高、过程可控、可获试验信息多等优点，有望发展成为一种有效的支持测试性摸底、鉴定和验收的验证手段。