一种基于本体的产品测试性模型构建方法

摘要

本发明涉及一种基于本体的产品测试性模型构建方法。该方法提供一种基于本体的测试性模型构建方法，保证测试性设计过程中信息的共享与互操作，以及测试性工作的顺利实施。该方法对产品测试环境中的物理实体和数据实体及其相互之间的关系进行分析，采用螺旋式上升的方式建立产品测试性模型，既能增强该模型的合理性和完整性，也能提高模型质量。该模型基于统一标准，实现了产品全寿命周期信息结构和信息交换过程的标准化描述，且具有开放性、可扩展性等特点。利用本体建模语言对所建立的测试性模型进行编码，能够被计算机所自动识别，可有效支持信息的自动化检索与逻辑推理，实现产品测试性设计过程中对信息的共享和互操作。

主权项

一种基于本体的产品测试性模型构建方法，其特征在于，具体技术过程如下：第一步收集产品测试性相关信息；具体为：产品测试性信息除了设计、制造、维护相关活动过程中涉及的所有有形实体之外，还包括无形资源，主要由产品自身设计信息、测试性设计信息以及贯穿于整个寿命周期的测试诊断活动信息、可靠性信息、维修保障信息组成，产品测试性相关信息可从产品设计手册、类似产品设计经验和已有的文献资料中进行收集；第二步对产品测试性相关信息及其相互关系进行提炼；具体过程如下：(1)确定产品结构单元信息结构单元信息主要包括：·基本信息：包括结构名称Name及其在产品组成中的标识ID；·物理信息：包括结构单元的大小Size，体积Volumn、重量Weight；·功能信息：每个结构单元都具有其特定的功能，用Function表示；·层次关系信息：根据产品结构组成，不同单元之间存在层次关系，包含三种情况：隶属关系、包含关系和同层关系；·连接信息：连接关系是一种特殊的同层关系，用Link_to表示；(2)确定产品各个层次功能信息产品功能信息具有层次性和关联性，功能信息主要包括：·基本信息：包括功能名称Name及其标识ID；·特征性息：反映单元正常功能的参数指标或者征兆，用Symptom表示；·所属单元：功能由某个单元所具有，用Belong_to表示；·表现的故障模式：如果单元功能失效或不正常，则表现出一定的故障模式，用Failure表示；(3)确定产品故障信息产品故障该信息包括：·基本信息：包括故障名称Name及其标识ID；·故障影响的功能：用Subject_to表示；·严酷度信息：确定该故障的发生对产品完成既定任务的影响程度，用Severity表示，根据严重程度分为四个类别，取值范围为{I，II，III，IV}，分别表示灾难性故障、致命故障、中等故障和轻度故障；·故障率信息：可根据故障分布函数计算故障率，也可通过平均故障间隔时间来间接表征故障率属性，每个故障都有一个故障率，用λ表示；·故障演化程度：对于机电产品故障尤为重要，描述故障不同状态；·故障传播特性：确定故障在产品中的传播关系，用Propagate表示；(4)确定产品测试信息测试是指针对给定产品的物理现象和过程，按照规定的程序确定一种或多种特性的技术操作，在测试性设计中所关心的主要是为了检测和隔离故障的诊断测试；产品测试信息包括：·基本信息：包括测试名称Name及其标识ID；·测试位置信息：确定该测试的物理位置，用Location表示；·测试类型信息：用Type表示，根据不同的应用角度测试类型可以是：静态测试或动态测试、开环测试或闭环测试、联机测试或脱机测试；·测试级别：确定所用测试的级别，用Level表示；·测试方法：确定该测试所使用的方法或技术手段，用Instrument表示；·测试优先级：根据测试的先后次序，为每个测试指定一个优先级，用Priority表示，其取值为{1，2，3，4，5，6，7，8}，取值越小表示优先级越高；·测试不确定性：计算测试的不确定性参数，用PT＝{(pd_ij，pfa_ij)}表示，其中pd_ij＝p(t_j＝1|f_i＝1)，pfa_ij＝p(t_j＝1|f_i＝0)分别表示测试t_j对故障模式f_i的检测概率和虚警概率；·测试结果：对于模拟信号的输出确定测试的结果，用Outcome表示；·测试资源信息：既包括测试设备、人员，也包括专家经验、测试技术，用Resource表示；·测试代价：包括测试执行所需的时间Time和费用Cost；·故障‑测试相关信息：确定测试与故障之间的检测与被检测关系，用故障‑测试相关性矩阵FT＝(ft_ij)_m×n来表示，其中m，n分别是产品故障总数与测试总数；(5)确定测试性指标要求信息确定测试性参数的指标要求，主要有“三率”和“二时间”五个指标构成，分别是故障检测率、故障隔离率、故障虚警率、故障检测时间、故障隔离时间，分别用FDR、FIR、FAR、FDT和FIT来表示；(6)确定单元可靠性信息：包括基本可靠性和任务可靠性，分别用BReliability和MReliability来表示；(7)确定产品维修保障信息产品维修保障信息包括以下几个方面：·维修方式信息：用MMode表示，主要包括替换维修与修复性维修；·维修策略信息：用MStratege表示，主要包含两级维修策略或者三级维修策略；·维修人员技术水平信息：根据维修人员分类，将维修人员技术水平定量化，用TLevel表示；(8)确定产品其它的综合保障信息除了所述信息外，还包括其它的综合保障信息：·可用性信息：用可用度A来度量，包括固有可用度A_I和使用可用度A_O；·战备完好性信息：用使用可用度A_O来度量；·任务剖面信息：确定产品所处的任务剖面，用TProffile表示；·技术资料信息：收集产品相关的技术资料，包括将产品要求转化为设计所需的工程图样、技术规范、技术手册、技术报告、计算机软件文档，用TData表示；这些信息以文件的形式存在；第三步构建基于本体的测试性模型；具体为：根据第二步中所述的产品测试性信息及构成，并将其进行归类，确定概念实体集C、概念属性实体集A^C以及概念间关系实体集R；其中，概念间关系还可以分为同义关系、传递关系、可逆关系、种属关系、关联关系，利用这些关系对各种概念、各种概念关系进行推理，明确概念之间、概念关系之间的联系，在此基础上结合概念层次H、公理集X以及实例集I，利用网状结构建立基于本体的产品测试性模型，表示为{C，A^C，R，A^R，H，X，I}；第四步对基于本体的测试性模型进行评估；具体为：基于本体的测试性模型依赖于产品而存在，随着产品和用户需求的变化而变化，需要依据本体构建原则对测试性模型不断地进行自适应评价和修订，及时更新，保证其准确性和完整性，如果仍然存在未进行标注的信息，则返回第二步，否则继续第五步；第五步对基于本体的测试性模型进行编码；具体为：利用本体建模语言OWL对测试性模型进行编码，转换为计算机可以自动处理的描述形式，以便于信息自动检索和重用；第六步测试性本体模型的应用，具体过程如下：6.1根据具体产品特性，对所收集的产品测试性相关信息进行提炼并按照第二步到第五步所述的过程将各类信息注册到本体模型中；6.2根据产品测试与诊断任务，建立检索条件，并转换为规范化的检索表达式，然后加上适当的推理规则，利用基于语义的信息匹配算法从本体模型中检索与查询符合任务要求的信息；6.3输出检索结果并将其进行转换反馈给测试与诊断人员供其使用。