基于层次结构模型的图视化故障逻辑模型生成方法和装置与流程

本发明涉及设备可靠性领域，尤其涉及一种基于层次结构模型的图视化故障逻辑模型生成方法和装置。

背景技术：

1、测试性是设备的一种重要设计特性，是指设备能及时并准确地确定其状态，并隔离其内部故障的设计特性，对提高设备的维修能力与保障效能具有重要作用。在设备研制中，基于测试性模型开展测试性设计与分析工作，有效降低测试性设计难度，抑制设计风险，确保装备测试性设计要求得到落实，已成为装备测试性设计的优先选项。但当前建立测试性模型，需由设计人员梳理设备设计信息，由建模工作人员手动建立图示化模型，存在主观性强与工作量大的问题，模型质量难以保证。

2、测试性模型建立由层次结构模型建立、故障逻辑模型建立、测试逻辑模型建立等步骤组成。其中，层次结构模型主要由设备结构组成与交联关系组成，是测试性建模工作的基础，是多信号流图模型中相对容易建立的模型。故障逻辑模型主要有故障模式及其传递关系组成，在整个模型构建工作中工作量较大，直接影响建模工作效率。目前故障逻辑模型还一直采用人工分析的方式进行建模，不仅效率低而且容易出错，如何提高故障逻辑模型的建模效率是在开展测试性分析时急需解决的技术问题。因为层次结构模型的建立相对简单，如果能由层次结构模型自动生成故障逻辑模型，可以大大降低建模的工作量，提高建模工作的效率和准确率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于自动生成故障逻辑模型，为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于层次结构模型的图视化故障逻辑模型生成方法和装置，具体包括以下步骤：

2、步骤一：建立层次结构模型

3、设备的层次结构模型具体为：

4、(1)设备包含若干个模块，模块组成m＝{m1,m2,……,mi,……，mn}，表示设备m由mn个模块组成,mi表示第i个模块，mn为模块数，mn、n、i都为正整数；

5、(2)每个模块包含n1个功能，第i个模块mi的功能mi_f＝{mi_f1,mi_f2,……mi_fa1,……mi_fn1}，表示第i个模块mi有n1个功能，mi_fa1表示第i个模块的第a1个功能，具体值为功能名称，n1、a1都为正整数，并且a1≤n1；

6、(3)每个模块包含n2个输入端口，第i个模块mi的输入端口表示为mi_pin＝{(mi_pin1,in1),(mi_pin2,in2),……,(mi_pina2,ina2),……,(mi_pinn2,inn2)}，表示第i个模块mi有n2个输入端口，mi_pin j2表示第i个模块的第a2个输入端口，具体值为输入端口名称，ina2表示输入端口类型，n2、a2都为正整数，并且a2≤n2；

7、(4)每个模块包含n3个输出端口，第i个模块mi的输出端口表示为mi_pout＝{(mi_pout1,out1),(mi_pout 2,,out2),……，(mi_pout a3,,outa3),……，(poutn3,outn3)}，表示第i个模块mi有n3个输出端口，mi_pinj2表示第i个模块的第a3个输出端口，具体值为输出端口名称，outa3表示输出端口类型，n3、a3都为正整数，且a3≤n3；

8、(5)如果模块的输入端口影响模块功能，即输入端口与模块功能相关，使用输入端口与模块功能关系mi_pin_f＝{(mi_pina2,mi_fa1)}描述,(mi_pina2,mi_fa1)表示模块i的第a2个输入端口会影响模块的第a1个功能；

9、(6)模块的输出端口影响模块功能，即输出端口与模块功能相关，使用输出端口与功能关系mi_pout_f＝{(mi_pouta3,mi_fa1)}描述,(mi_pouta3,mi_fa1)表示模块i的第a3个输出端口与模块的第a1个功能相关；

10、(7)模块的输入端口与其它模块的输出端口存在连接，使用连接关系mi_pin_pout＝{(mi_pina2,mj_pouta3)}描述,(mi_pina2,mj_pouta3)表示第i个模块的输入端口pina2与第j个模块的输出端口pouta3连接；

11、步骤二：根据层次结构模型生成故障模式

12、根据层次结构模型生成对应的故障模式，故障模式包括输入端口故障模式、输出端口故障模式和功能故障模式，分别根据层次结构模型中的模块输入端口mi_pin、输出端口mi_pout与功能mi_f生成，详细如下：

13、(1)生成输入端口故障模式

14、基于模块输入端口mi_pin，根据模块输入端口ina2的类型结合模块输入端口mi_pina2的值生成输入故障模式mi_pina2_fmk2，其中mi_pina2_fmk2表示第i个模块的第a2个输入端口生成的第k2种故障模式，k2为正整数；

15、(2)生成输出端口故障模式

16、基于模块输出端口mi_pout，根据模块输出端口outa3的类型结合模块输出端口mi_pouta3的值生成输出故障模式mi_pouta3_fmk3，其中mi_pouta3_fmk3表示第i个模块的第a3个输出端口生成的第k3种故障模式，k3为正整数；

17、(3)生成功能故障模式

18、基于模块功能mi_f，根据mi_fa1生成功能故障模式mi_fa1_fm,表示第i个模块的第a1个功能生成的故障模式；功能故障模式mi_fa1_fm的值为“mi_fa1”+“失效”；

19、步骤三：生成故障模式信号

20、基于模块的输入端口mi_pin、输出端口mi_pout、功能mi_mi_f，对故障模式生成相应的故障模式信号，表征故障发生后影响的状态参量，作为判断故障发生的依据，故障模式信号生成具体如下：

21、(1)针对输入端口故障模式mi_pina2_fmk2,将模块输入端口名称“mi_pina2”作为输入端口故障模式信号；

22、(2)针对输出端口故障模式mi_pouta3_fmk3,将输出端口名称“mi_pouta3”作为输出端口故障模式信号；

23、(3)针对功能故障模式mi_fa1_fm,将模块功能名称“mi_fa1”作为功能故障模式信号；

24、步骤四：生成故障逻辑模型

25、根据步骤二生成的故障模式、步骤三生成的故障模式信号，以及层次结构模型中的输入端口与模块功能关系mi_pin_f、输出端口与功能关系mi_pout_f和连接关系mi_pin_pout生成故障逻辑模型,具体为：

26、(1)针对输入端口故障模式mi_pina2_fmk2,建立输入端口mi_pina2至输入端口故障模式mi_pina2_fmk2之间的故障传递关系，输入端口故障传递关系用{(mi_pina2,mi_pina2_fmk2)}表示；

27、(2)针对输出端口故障模式mi_pouta3_fmk3,建立输出端口故障模式mi_pouta3_fmk3至输出端口mi_pouta3之间的故障传递关系，输入端口故障传递关系用{(mi_pouta3_fmk3,mi_pouta3)}表示；

28、(3)针对功能故障模式mi_fa1_fm,结合层次结构模型中的输入端口与模块功能关系mi_pin_f，建立输入端口至功能故障模式之间的故障传递关系，输入端口与功能故障传递关系用{(mi_pina2,mi_fa1_fm)}表示；

29、(4)针对功能故障模式mi_fa1_fm,结合层次结构模型中的输出端口与功能关系mi_pout_f，建立功能故障模式至输出端口之间的故障传递关系，功能故障与输出端口传递关系用{(mi_fa1_fm,mi_pouta3)}表示；

30、(5)将层次结构模型中连接关系mi_pin_pout，直接作为故障逻辑模型中输入端口与其它模块之间输出端口的连接关系mi_pin_pout＝{(mi_pina2,mj_pouta3)}；

31、步骤五：根据故障逻辑模型生成图视化故障逻辑模型。

32、优选的，所述步骤一的(3)中，输入端口类型为端口类型集合中的一种，即ina2∈{模拟，离散，电源，总线，机械}，

33、所述步骤一的(4)中，输出端口类型为端口类型集合中的一种，即outa3∈{模拟，离散，电源，总线，机械}。

34、优选的，所述步骤二：根据层次结构模型生成故障模式具体为：

35、(1)生成输入端口故障模式

36、基于模块输入端口mi_pin，根据模块输入端口ina2的类型结合模块输入端口mi_pina2的值生成输入故障模式mi_pina2_fmk2，其中mi_pina2_fmk2表示第i个模块的第a2个输入端口生成的第k2种故障模式，k2为正整数，具体为：

37、如果ina2＝“模拟”，则输入端口故障模式的值为：“mi_pina2”+“无法采集”和“mi_pina2”+“采集错误”共2种；

38、如果ina2＝“离散”，则输入端口故障模式的值为：“mi_pina2”+“无法接收”和“mi_pina2”+“接收错误”共2种；

39、如果ina2＝“电源”，则输入端口故障模式的值为：“mi_pina2”+“无输入”，“mi_pina2”+“输入过大”和“mi_pina2”+“输入过小”共3种；

40、如果ina2＝“总线”，则输入端口故障模式的值为：“mi_pina2”+“接收中断”和“mi_pina2”+“接收错误”共2种；

41、如果ina2＝“机械”，则输入端口故障模式的值为：“mi_pina2”+“断裂”和“mi_pina2”+“泄漏”共2种；

42、(2)生成输出端口故障模式

43、基于模块输出端口mi_pout，根据模块输出端口outa3的类型结合模块输出端口mi_pouta3的值生成输出故障模式mi_pouta3_fmk3，其中mi_pouta3_fmk3表示第i个模块的第a3个输出端口生成的第k3种故障模式，k3为正整数，具体为：

44、如果outa3＝“模拟”，则输出端口故障模式的值为：“mi_pouta3”+“无输出”和“mi_pout a3”+“超差”共2种；

45、如果outa3＝“离散”，则输出端口故障模式的值为：“mi_pouta3”+“无输出”和“mi_pout a3”+“输出错误”共2种；

46、如果outa3＝“电源”，则输出端口故障模式的值为：“mi_pouta3”+“无输出”，“mi_pout a3”+“输出过大”和“mi_poutj”+“输出过小”共3种；

47、如果outa3＝“总线”，则输出端口故障模式的值为：“mi_pouta3”+“发送中断”和“mi_pout a3”+“发送错误”共2种；

48、如果outa3＝“机械”，则输出端口故障模式的值为：“mi_pouta3”+“断裂”和“mi_pouta3”+“泄漏”共2种；

49、(3)生成功能故障模式

50、基于模块功能mi_f，根据mi_fa1生成功能故障模式mi_fa1_fm,表示第i个模块的第a1个功能生成的故障模式；功能故障模式mi_fa1_fm的值为“mi_fa1”+“失效”。

51、优选的，所述步骤五：根据故障逻辑模型生成图视化故障逻辑模型，具体包括以下步骤：

52、(1)单个模块的故障逻辑模型显示，包括：以单个方框表示一个模块，在方框中显示输入端口故障模式、输出端口故障模式、功能故障模式、在方框第一侧上显示输入端口、在对应的第二侧上显示输出端口，根据输入端口故障传递关系建立输入端口到输入端口故障模式的单向箭头连线，根据输出端口故障传递关系建立输出端口故障模式到输出端口的单向箭头连线；根据输入端口与功能故障传递关系建立输入端口到功能故障模式之间的单向箭头连线，根据输出端口与功能故障传递关系建立功能故障模式到输出端口的单向箭头连线；

53、(2)根据层次结构模型中模块与模块之间的输入端口与输出端口连接关系mi_pin_pout，从输出端口到输入端口使用单向箭头连接后，将整个系统故障逻辑模型图视化的显示出来。

54、本发明还公开了一种基于层次结构模型的图视化故障逻辑模型生成装置，该装置包括建立层次结构模型装置，故障模式生成装置、故障模式信号确定装置、故障逻辑模型生成装置、图视化故障逻辑模型装置和数据库，具体为：

55、数据库中用来存储产品设计信息、层次结构模型和故障逻辑模型；

56、层次结构模型装置用来获得层次结构模型，采用从数据库中读取产品设计信息建立新的层次结构模型，或者直接输入层次结构模型，将层次结构模型存储到数据库中，层次结构模型的具体数据结构如步骤一所示，并将新构建的层次结构模型保存在数据库中；

57、故障模式生成装置用来生成故障模式，故障模式生成模块从数据库中读取层次结构模型中的输入端口、输出端口和模块功能，根据输入端口的类型得到输入端口故障模式，根据输出端口的类型得到输出端口故障模式，以及直接根据模块功能得到功能故障模式，具体步骤如步骤二所示，将得到的所有故障模式都发送到故障模式信号确定装置；

58、故障模式信号确定装置用来确定每个故障模式的故障模式信号，表征故障发生后影响的状态参量，作为判断故障发生的依据；障模式信号的具体确定方法如步骤三所示，将确定后的信号故障模式和故障模式发送到故障逻辑模型生成装置；

59、故障逻辑模型生成装置用来生成故障逻辑模型；故障逻辑模型生成装置接收到信号故障模式和故障模式后，从数据库中获取层次结构模型中的输入端口与模块功能关系mi_pin_f、输出端口与功能关系mi_pout_f和连接关系mi_pin_pout，生成故障逻辑模型，具体步骤如步骤四所示，将故障逻辑模型保存在数据库中；

60、图视化故障逻辑模型装置故障逻辑模型图视化显示，具体显示步骤如步骤五所示。

61、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

62、(1)通过建立相对简单的层次结构模型直接自动生成故障逻辑模型，极大的降低了建模的工作量，提高建模工作的效率和准确率

63、(2)在具体实现时，装置采用一键转换方式在获得层次结构模型的基础上，直接图视化显示故障逻辑模型，极大方便了相关工作人员。