基于fmea中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法
【专利摘要】本发明的基于FMEA中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法，用于故障诊断领域。本方法包括：由电路板的FMEA数据建立故障模式与影响关联表；由上层影响建立初始测试集和故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵，并确定初始测试存在的不可检测故障和模糊组故障；由不可检测故障与模糊组故障的局部影响，建立检测增补测试集和隔离增补测试集，构建不可检测故障与检测增补测试的逻辑关联矩阵、模糊组故障与隔离增补测试的逻辑关联矩阵；合并整理得到电路板完整测试集和电路板故障模式与测试相关性矩阵，用于电路板测试与故障诊断。本发明保证了最高的故障检测率，又优先选取了易于测量的测试点，可方便、快捷地进行电路板故障诊断。
【专利说明】基于FMEA中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法
【技术领域】
[0001]本发明属于故障诊断领域，具体涉及一种基于FMEA中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法。
【背景技术】
[0002]相关性矩阵是用矩阵的形式表达电路板组成单元故障模式与测试之间的相关性关系。根据相关性矩阵，不仅可以评价电路板测试性设计的故障检测与故障隔离情况，还可以根据实际测试结果进行故障诊断。目前，相关性矩阵是通过测试性建模分析工作获取的，测试性建模的输入数据一般包括电路板的故障模式、规划的测试等。其中，故障模式主要是通过故障模式影响分析(FMEA)获得，测试主要是根据经验进行设计规划的。FMEA是分析电路板中所有可能产生的故障模式及其对电路板造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度予以分类的一种归纳分析方法。在FMEA中，故障影响按约定层次划分为局部影响、上层影响与最终影响。
[0003]通过测试性建模获取相关性矩阵，需要具备三个条件:具有明确的故障模式组成、具有明确的已规划测试、具有专用的建模分析工具，因此在没有预先规划测试和专用建模分析工具的情况下，无法使用该方法获取相关性矩阵。
[0004]FMEA数据中不仅提供了故障模式组成，还提供了故障影响数据，为测试集的确定和相关性矩阵的建立奠定了数据基础。目前，尚未有利用FMEA数据直接建立电路板测试集与相关性矩阵进行故障诊断的方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种基于FMEA中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法。本发明利用FMEA数据，直接建立初始测试集，形成初始相关性矩阵，针对初始测试中的不可检测故障与模糊组故障进行增补测试，完成电路板的相关性矩阵的建立，用于电路板故障诊断。
[0006]本发明提供的基于FMEA中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法，包括如下步骤:
[0007]步骤一:根据电路板的FMEA数据，建立故障模式与影响关联表；故障模式与影响关联表中包含故障模式、故障模式对电路板的局部影响和上层影响；
[0008]步骤二:根据上层影响建立初始测试集，并构建故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵；故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵中，行为初始测试，列为故障模式，矩阵中元素edi!表示第i个故障模式fi与第I个初始测试Ct1之间的关系，当在故障模式与影响关联表中，故障fi对应的上层影响包含Ct1时，MilS I ;当故障&对应的上层影响不包含cti时，为O ；
[0009]步骤三:确定初始测试存在的不可检测故障和模糊组故障；从故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵中，选取全零行对应的故障模式作为不可检测故障，将值相同的行对应的故障模式分组选取得到模糊组故障；
[0010]步骤四:从故障模式与影响关联表中，提取步骤三得到的不可检测故障的局部影响，根据所提取的局部影响，建立对应的故障的检测增补测试，所有的检测增补测试形成检测增补测试集，并构建不可检测故障与检测增补测试的逻辑关联矩阵；
[0011]不可检测故障与检测增补测试的逻辑关联矩阵中，行为检测增补测试，列为不可检测故障；矩阵中元素ed' mk表示第m个不可检测故障f' m与第k个检测增补测试Ztk之间的关系，当在故障模式与影响关联表中，故障f, m对应的局部影响包含Ztk时，ed' mkS1;当故障:^ m对应的局部影响不包含Ztk时，ed' mkS0;
[0012]步骤五:从故障模式与影响关联表中，提取步骤三得到的模糊组故障的局部影响，当同一模糊组内的故障模式的局部影响不相同时，根据该模糊组故障局部影响建立隔离增补测试，所有隔离增补测试形成隔离增补测试集，然后构建模糊组故障与隔离增补测试的逻辑关联矩阵；
[0013]模糊组故障与隔离增补测试的逻辑关联矩阵中，行为隔离增补测试，列为模糊组故障，矩阵中元素ed" m表示第η个模糊组故障f" n与第!个隔离增补测试gk之间的关系，当在故障模式与影响关联表中，故障f" n对应的局部影响包含gk时，ed" ?为1;故障f" ?对应的局部影响不包含g仁时，ed" m为O ;
[0014]步骤六:将初始测试集、检测增补测试集与隔离增补测试集进行汇总，得到电路板完整测试集；合并整理故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵、不可检测故障与检测增补测试的逻辑关联矩阵、以及模糊组故障与隔离增补测试的逻辑关联矩阵，得到电路板的故障模式与测试相关性矩阵，在电路板的故障模式与测试相关性矩阵中，空余位置逻辑值设为X；
[0015]步骤七:根据电路板的故障模式与测试相关性矩阵进行电路板测试与故障诊断。
[0016]本发明的优点和积极效果在于:
[0017](I)本发明方法对于电路板的各故障模式，首先选取上层影响进行分析，确定初始测试集，对于初始测试集的不可检测故障与模糊组故障，进一步选取局部影响进行分析确定增补测试集，既保证了最高的故障检测率，又优先选取了易于测量的测试点；
[0018](2)本发明通过故障模式与故障影响数据关系，直接分析建立电路板的相关性矩阵，避免了复杂的测试性建模的分析过程以及专用工具的使用，利于方便、快捷地进行电路板故障诊断。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法的原理图；
[0020]图2是本发明的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法的整体流程图；
[0021]图3是本发明实施例中的模块功能框图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0023]本发明基于FMEA中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法的原理，如图1所示。根据电路板FMEA报告，获取故障模式集，建立故障模式与影响关联表，形成上层影响集合和局部影响集合。依据故障上层影响，建立初始测试集，并形成故障模式与初始测试的相关性矩阵，从而找到初始测试中的不可检测故障与模糊组故障。对不可检测故障，依据故障局部影响，建立检测增补测试集，形成故障模式与检测增补测试的相关性矩阵。对局部影响不同的模糊组故障，建立隔离增补测试集，形成故障模式与隔离增补测试的相关性矩阵。将三个相关性矩阵进行整理，得到最终的相关性矩阵，用于电路板的故障诊断。
[0024]本发明是一种基于FMEA中故障影响数据的测试设计与相关性矩阵建立方法，流程如图2所示，包括以下几个步骤:
[0025]步骤一:根据电路板的FMEA数据，建立故障模式与影响关联表。
[0026]电路板的故障模式集如下:
[0027]F=RiIi = IJ-H(O
[0028]式中，F是电路板的故障模式集A是第i个故障模式名称，I为电路板的故障数量。
[0029]电路板故障模式的影响如下:
[0030]E= (EI, EH)(2)
[0031]式中:E为故障模式对电路板的影响；EI为故障模式的局部影响；EH为故障模式的上层影响。
[0032]电路板故障模式局部影响EI如下:
[0033]EI= (EIU, EIX, EIV)(3)
[0034]式中:EIU为局部影响发生的位置；EIX为局部影响的参数；EIV为局部影响的参数表现。
[0035]电路板故障模式上层影响如下:
[0036]EH= (EHU, EHX, EHV)(4)
[0037]式中:EHU为上层影响发生的位置；EHX为上层影响的参数；EHV为上层影响的参数表现。
[0038]可采用表1所示的表格对电路板的故障模式与影响关联进行描述。
[0039]表1故障模式与影响关联表
【权利要求】
1.一种基于FMEA中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:根据电路板的FMEA数据，建立故障模式与影响关联表；故障模式与影响关联表中包含故障模式、故障模式对电路板的局部影响和上层影响； 步骤二:根据上层影响建立初始测试集，并构建故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵；故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵中，行为初始测试，列为故障模式，矩阵中元素ec^表示第i个故障模式A与第I个初始测试Ct1之间的关系，当在故障模式与影响关联表中，故障A对应的上层影响包含Ct1时，为I ;当故障A对应的上层影响不包含Ct1时，为O ; 步骤三:确定初始测试存在的不可检测故障和模糊组故障；从故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵中，选取全零行对应的故障模式作为不可检测故障，将值相同的行对应的故障模式分组选取得到模糊组故障； 步骤四:从故障模式与影响关联表中，提取步骤三得到的不可检测故障的局部影响，根据所提取的局部影响，建立对应的故障的检测增补测试，所有的检测增补测试形成检测增补测试集，然后构建不可检测故障与检测增补测试的逻辑关联矩阵； 不可检测故障与检测增补测试的逻辑关联矩阵中，行为检测增补测试，列为不可检测故障；矩阵中元素ed' mk表示第m个不可检测故障f' m与第k个检测增补测试Ztk之间的关系，当在故障模式与影响关联表中，故障P m对应的局部影响包含Ztk时，ed' mkSl;当故障f' m对应的局部影响不包含Ztk时，ed' mk为O ; 步骤五:从故障模式与影响关联表中，提取步骤三得到的模糊组故障的局部影响，当同一模糊组内的故障模式的局部影响不相同时，根据该模糊组故障局部影响建立隔离增补测试，所有隔离增补测试形成隔离增补测试集，然后构建模糊组故障与隔离增补测试的逻辑关联矩阵； 模糊组故障与隔离增补测试的逻辑关联矩阵中，行为隔离增补测试，列为模糊组故障，矩阵中元素ed" m表示第η个模糊组故障f" n与第r个隔离增补测试gk之间的关系，当在故障模式与影响关联表中，故障f" n对应的局部影响包含gk时，ed" ?为1;故障产n对应的局部影响不包含时，ed" ?为0; 步骤六:将初始测试集、检测增补测试集与隔离增补测试集进行汇总，得到电路板完整测试集；合并整理故障模式与初始测试的逻辑关联矩阵、不可检测故障与检测增补测试的逻辑关联矩阵、以及模糊组故障与隔离增补测试的逻辑关联矩阵，得到电路板的故障模式与测试相关性矩阵，在电路板的故障模式与测试相关性矩阵中，空余位置逻辑值设为X ; 步骤七:根据电路板的故障模式与测试相关性矩阵进行电路板测试与故障诊断。
2.根据权利要求1所述的基于FMEA中故障影响数据的电路板测试设计与相关性矩阵建立方法，其特征在于，步骤七中所述的进行电路板测试与故障诊断，具体步骤如下: (7.1)依据电路板完整测试集进行电路测试，记录测试结果，当测试结果为正常时，测试取值为O，否则为I ; (7.2)若全部测试结果均为O，诊断结论为电路板正常工作，诊断过程结束；否则电路板有故障发生，继续步骤(7.3)； (7.3)将测试结果取值与电路板的故障模式与测试相关性矩阵进行逐行比对，每一行中“X”位无需比对； 当测试结果与某一行比对结果一致时，该行对应的故障模式为发生的故障。
【文档编号】G06F17/50GK103792486SQ201410069344
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】石君友, 彭银银, 安蔚然 申请人:北京航空航天大学