基于BIT的装备可靠性与测试性协同优化方法

基于bit的装备可靠性与测试性协同优化方法
技术领域
1.本发明涉及可靠性与测试性协同优化技术领域，具体涉及基于bit的装备可靠性与测试性协同优化方法。


背景技术：

2.可靠性是指装备(产品)在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。但一个装备的可靠性再高也无法永远正常工作，使用者和维护者要掌握其健康状况，要确知有无故障或何处发生了故障，因此需要对其进行监控和测试，这就涉及到了测试性。测试性是装备能及时准确的确定其状态(包括可工作、不可工作或性能下降程度)，并隔离其内部故障的一种设计特性。可靠性与测试性均是装备的重要质量特性，且无论技术还是在管理，装备的测试性都与可靠性有着密切的关系。
3.因此，有必要建立一种装备可靠性与测试性的协同优化方法，以协调装备的可靠性与测试性设计，为发展装备的综合性能分析提供客观科学的依据。公开号为cn112733433a的中国专利公开了《一种装备测试性策略优化方法和装置》其方法包括：获取测试种群，测试种群包括多个用于对装备进行测试的测试集；基于测试种群确定装备的测试代价、基本可靠性代价和测试性性能效益；将测试代价和基本可靠性代价作为第一约束参数，将测试性性能效益作为第一测试指标构建第一测试性优化模型；将测试代价、基本可靠性代价和测试性性能效益作为第二约束参数，将装备综合效益作为第二测试指标构建第二测试性优化模型；基于第一测试性优化模型和第二测试性优化模型采用适应度函数进行测试性策略优化计算。
4.上述现有方案中的装备测试性策略优化方法通过基本可靠性代价和测试性性能效益构建测试性优化模型，在一定程度上考虑了可靠性与测试性的协同优化问题。但是，装备测试性设计的核心是bit(机内测试)设计，bit可以增强装备的故障诊断能力，提高装备的任务可靠性，但bit自身会发生故障，从而会降低装备的基本可靠性。然而，现有的可靠性与测试性协同优化方法未考虑bit特性对装备可靠性与测试性的利弊影响，导致装备可靠性与测试性协同优化的准确性和全面性均不好。因此，如何设计一种能够考虑bit设计对装备可靠性与测试性利弊影响的装备可靠性与测试性协同优化方法是亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种基于bit的装备可靠性与测试性协同优化方法，以能够充分考虑bit设计对装备可靠性与测试性的利弊影响，从而提升装备可靠性与测试性协同优化的效果。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
7.基于bit的装备可靠性与测试性协同优化方法，包括以下步骤：
8.s1：构建用于反映bit特性的bit特性模型；
9.s2：基于bit特性模型和bit设计，构建对应的可靠性模型；
10.s3：基于bit特性模型和bit设计，构建对应的测试性模型；
11.s4：将装备的可靠性约束条件以及可靠性参数代入可靠性模型，计算bit数量；
12.s5：将bit数量以及测试性参数代入测试性模型，计算装备测试性指标优化值，并基于装备测试性指标优化值实现装备可靠性与测试性的协同优化。
13.优选的，步骤s1中，bit特性模型包括：
[0014][0015]
λb＝a2n；
[0016]
式中：λ
bd
表示带bit的装备在单位时间内发生的由bit诊断出的平均故障数；a1表示单个bit在单位时间内诊断出的平均故障数，即单个bit的平均故障诊断能力；n表示bit数量；λs表示装备在单位时间内发生的平均故障数，即装备故障率；λb表示bit在单位时间内发生的平均故障数，即bit故障率；λd表示不带bit的装备在单位时间内诊断出的平均故障数；a2表示单个bit在单位时间内发生的平均故障数，即单个bit的平均故障率。
[0017]
优选的，步骤s2中，可靠性模型表示为：
[0018][0019]
式中：mtbfs表示不带bit的装备平均故障间隔时间；mtbf
sb
表示带bit的装备平均故障间隔时间。
[0020]
优选的，步骤s2中，将bit特性模型λb＝a2n代入可靠性模型，得到反映协同优化前后装备可靠性指标变化的转换模型：
[0021][0022]
此时，mtbfs表示协同优化前装备的可靠性指标；mtbf
sb
表示协同优化后装备的可靠性指标。
[0023]
优选的，步骤s2中，mtbfs与协同优化前装备的可靠度rs之间的关系表示为
[0024]
mtbf
sb
与协同优化后装备的可靠度r
sb
之间的关系表示为
[0025]
式中：tm表示装备的持续工作时间。
[0026]
优选的，步骤s3中，测试性模型表示为：
[0027][0028]
式中：γ
db
表示不带bit的装备故障诊断率；γd表示带bit的装备故障诊断率。
[0029]
优选的，步骤s3中，将bit特性模型和λb＝a2n代入测试性模型，得到反映协同优化前后装备测试性指标变化的转换模型：
[0030][0031]
此时，γd表示协同优化前装备的测试性指标；γ
db
表示协同优化后装备的测试性指标。
[0032]
优选的，步骤s3中，表示不带bit的装备正确诊断出的故障数与总故障数之比，即不带bit的装备故障诊断率；
[0033]
表示带bit的装备正确诊断出的故障数与总故障数之比，即带bit的装备故障诊断率；
[0034]
式中：λ
db
表示带bit的装备在单位时间内诊断出的平均故障数；λ
sb
表示带bit的装备在单位时间内发生的平均故障数，即带bit的装备故障率。
[0035]
优选的，步骤s4中，装备的可靠性约束条件为装备可靠度的最低要求值，将其作为协同优化后装备的可靠度r
sb
；可靠性参数包括单个bit的平均故障率a2、装备故障率λs、装备的持续工作时间tm以及不带bit的装备平均故障间隔时间，即协同优化前装备的可靠性指标mtbfs；
[0036]
将装备的可靠性约束条件以及可靠性参数代入和得到协同优化后装备的可靠度r
sb
随bit数量n的变化趋势，结合装备可靠度的最低要求值r
sb
确定bit数量n。
[0037]
优选的，步骤s5中，测试性参数包括单个bit的平均故障诊断能力a1、单个bit的平均故障率a2、装备故障率λs、装备的持续工作时间tm以及不带bit的装备故障诊断率，即协同优化前装备的测试性指标γd；
[0038]
将bit数量以及测试性参数代入得到反映协同优化后装备的测试性指标γ
db
随bit数量n的变化趋势，结合bit数量n得到反映协同优化后装备的测试性指标γ
db
作为装备测试性指标优化值。
[0039]
本发明的装备可靠性与测试性协同优化方法与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0040]
本发明通过构建反映bit特性的bit特性模型，充分考虑了bit设计对装备可靠性与测试性的利弊影响，进而基于bit特性模型和bit设计构建可靠性和测试性协同优化模型(即可靠性模型和测试性模型)来实现基于bit的可靠性与测试性协同优化，从而能够提升装备可靠性与测试性协同优化的准确性和全面性。同时，本发明结合装备的可靠性约束条
件以及可靠性参数计算bit数量，进而基于bit数量以及测试性参数计算装备测试性指标优化值来实现可靠性与测试性的协同优化，使得能够兼顾装备的可靠性约束条件和装备测试性的优化目标，从而能够提升装备可靠性与测试性协同优化的效果。
附图说明
[0041]
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
[0042]
图1为装备可靠性与测试性协同优化方法的逻辑框图。
具体实施方式
[0043]
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
[0044]
实施例：
[0045]
本实施例中公开了一种基于bit的装备可靠性与测试性协同优化方法。
[0046]
如图1所示，基于bit的装备可靠性与测试性协同优化方法，包括以下步骤：
[0047]
s1：构建用于反映bit特性的bit特性模型；
[0048]
s2：基于bit特性模型和bit设计，构建对应的可靠性模型；
[0049]
s3：基于bit特性模型和bit设计，构建对应的测试性模型；
[0050]
s4：将装备的可靠性约束条件以及可靠性参数代入可靠性模型，计算bit数量；
[0051]
s5：将bit数量以及测试性参数代入测试性模型，计算装备测试性指标优化值，并基于装备测试性指标优化值实现装备可靠性与测试性的协同优化。
[0052]
本发明通过构建反映bit特性的bit特性模型，充分考虑了bit设计对装备可靠性与测试性的利弊影响，进而基于bit特性模型和bit设计构建可靠性和测试性协同优化模型(即可靠性模型和测试性模型)来实现基于bit的可靠性与测试性协同优化，从而能够提升装备可靠性与测试性协同优化的准确性和全面性。同时，本发明结合装备的可靠性约束条件以及可靠性参数计算bit数量，进而基于bit数量以及测试性参数计算装备测试性指标优化值来实现可靠性与测试性的协同优化，使得能够兼顾装备的可靠性约束条件和装备测试性的优化目标，从而能够提升装备可靠性与测试性协同优化的效果。
[0053]
具体实施过程中，bit特性模型包括：
[0054][0055]
λb＝a2n；
[0056]
式中：λ
bd
表示带bit的装备在单位时间内发生的由bit诊断出的平均故障数；a1表示单个bit在单位时间内诊断出的平均故障数，即单个bit的平均故障诊断能力；n表示bit数量；λs表示装备在单位时间内发生的平均故障数(不包含bit故障)，即装备故障率；λb表示bit在单位时间内发生的平均故障数，即bit故障率；λd表示不带bit的装备在单位时间内诊断出的平均故障数；a2表示单个bit在单位时间内发生的平均故障数，即单个bit的平均故障率。
[0057]
本发明通过上述的bit特性模型，能够充分考虑bit设计对装备可靠性与测试性的利弊影响。
[0058]
具体实施过程中，可靠性模型表示为：
[0059][0060]
式中：mtbfs表示不带bit的装备平均故障间隔时间；mtbf
sb
表示带bit的装备平均故障间隔时间。
[0061]
将bit特性模型λb＝a2n代入可靠性模型，得到反映协同优化前后装备可靠性指标变化的转换模型：
[0062][0063]
此时，mtbfs表示协同优化前装备的可靠性指标；mtbf
sb
表示协同优化后装备的可靠性指标。
[0064]
mtbfs与协同优化前装备的可靠度rs之间的关系表示为
[0065]
mtbf
sb
与协同优化后装备的可靠度r
sb
之间的关系表示为
[0066]
式中：tm表示装备的持续工作时间。
[0067]
具体实施过程中，测试性模型表示为：
[0068][0069]
式中：γ
db
表示不带bit的装备故障诊断率；γd表示带bit的装备故障诊断率。
[0070]
具体实施过程中，将bit特性模型和λb＝a2n代入测试性模型，得到反映协同优化前后装备测试性指标变化的转换模型：
[0071][0072]
此时，γd表示协同优化前装备的测试性指标；γ
db
表示协同优化后装备的测试性指标。
[0073]
表示不带bit的装备正确诊断出的故障数与总故障数之比，即不带bit的装备故障诊断率；
[0074]
表示带bit的装备正确诊断出的故障数与总故障数之比，即带bit的装备故障诊断率；
[0075]
式中：λ
db
表示带bit的装备在单位时间内诊断出的平均故障数；λ
sb
表示带bit的装备在单位时间内发生的平均故障数(包含bit故障)，即带bit的装备故障率。
[0076]
本发明通过上述反映协同优化前后装备可靠性指标变化的转换模型以及反映协同优化前后装备测试性指标变化的转换模型，能够有效的实现可靠性与测试性协同优化，并保证装备可靠性与测试性协同优化的效果。
[0077]
具体实施过程中，装备的可靠性约束条件为装备可靠度的最低要求值，将其作为协同优化后装备的可靠度r
sb
；可靠性参数包括单个bit的平均故障率a2、装备故障率λs、装备的持续工作时间tm以及不带bit的装备平均故障间隔时间，即协同优化前装备的可靠性指标mtbfs；
[0078]
将装备的可靠性约束条件以及可靠性参数代入和得到协同优化后装备的可靠度r
sb
随bit数量n的变化趋势，结合装备可靠度的最低要求值r
sb
确定bit数量n。
[0079]
具体实施过程中，测试性参数包括单个bit的平均故障诊断能力a1、单个bit的平均故障率a2、装备故障率λs、装备的持续工作时间tm以及不带bit的装备故障诊断率，即协同优化前装备的测试性指标γd；
[0080]
将bit数量以及测试性参数代入得到反映协同优化后装备的测试性指标γ
db
随bit数量n的变化趋势，结合bit数量n得到反映协同优化后装备的测试性指标γ
db
作为装备测试性指标优化值。
[0081]
本发明通过上述方式结合装备的可靠性约束条件以及可靠性参数计算bit数量，进而基于bit数量以及测试性参数计算装备测试性指标优化值来实现可靠性与测试性协同优化，使得能够兼顾装备的可靠性约束条件和装备测试性的优化目标，从而能够提升装备可靠性与测试性协同优化的效果。
[0082]
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。同时，实施例中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。最后，本发明要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。