STW—基于模型的智能测试与虚拟在环集成仿真软件

复杂的控制系统不可避免的存在“Bugs”，除了纯软件Bug还会有（被控对象– 控制器）的 “耦合”Bug。怎样有效的排除代码中此类Bug ?
怎样确保（被控对象–控制器）系统正常工作? 怎样在复杂的嵌入式应用实例中排除此类Bugs ? 如何确认系统是可靠的? 花费多少时间与成本去做测试?
A. 用途：通过基于模型的仿真手段进行系统的故障注入、仿真、测试与验证。
B. 组成：
STW是SIL与TW联合运行组成的故障仿真与验证平台。TW智能测试软件，为用户提供基于博弈论和DOE（试验设计）的智能测试生成和控制平台，从而让智能化的测试生成和运行成为现实。
SIL是在Windows PC环境下，开发工程师用于集成及测试系统模块的工具。它为用户提供了两种选择： 控制软件和硬件仿真模型的共仿真、控制器的快速成型。
C.原理：
通过TW控制输入信息（故障信息与单元信息），并根据建好的装备仿真模型（由SIL与Matlab共同创建），由TW触发仿真，并将仿真结果分为两大类，一类为正常响应，一类故障响应；将整个状态空间分解为离散空间，形成状态库，最终形成故障产生的情景报告。

D.收益：依托智能测试平台自动生成的测试工况仿真结果，快速高效地评估系统性能表现制定优化控制策略，并根据故障仿真结果与响应情况，对系统进行优化，指导设计更改。

Razor－装备测试、诊断开发与应用平台

德国OCCM公司成立于1986年，一来一直致力于装备测试性与诊断性开发与工程应用，为欧洲宇航防务集团EADS、奔驰、宝马、NASA等长期提供技术支持，并将其丰富的工程经验结合信息化手段，形成了专业软件，在航空、航天、民用汽车、轨道交通等领域均有应用。
A. 用途：用于自动生成标准C代码实时故障诊断知识库、离线诊断决策树，同时支持测试性分析与评估，从而实现装备的故障隔离准确、装备维修时间最小，保证高战备完好性。
B. 组成：测试性分析模块、故障隔离分析模块、实时诊断模块、产品库模块、故障模式影响分析模块、开放结构模块等6个模块。。
C.原理：采用Simulink或软件本身建模功能进行定量建模，通过模型转换生成定性诊断模型，实现对装备测试性、诊断性分析，突破传统故障诊断定性分析的缺点。原理图如下：

D . 收益： 自动进行FMEA潜在故障模式影响分析
自动生成诊断决策树，作为IETM故障隔离手册数据源；
自动进行故障检测率、故障隔离率计算，为测试性定量评估提供依据；
自带机械、电子、液压等多种类型的模型库，可以融合其它仿真系统的模型库，建模效率高；
自动生成标准C代码的诊断知识库，保证工程应用安全；

iTrend—健康状态监控数据管理与分析软件

美国SMI公司成立于1993年，致力于航空航天装备控制与状态监控技术的研究与推广，对飞机整机、燃气涡轮发动机的控制与状态监控具有最专业的工程经验。SMI公司2001年获得了Tibbetts杰出研发奖励基金后又于2002年获得了NASA成功奖。波音公司自2004年至今一直选择SMI作为飞机健康管理（AHM）战略合作伙伴，SMI公司也是EADS（空客的母公司）在AHM技术的国际专业技术合作伙伴；2005年SMI公司协助美国空军后勤中心开发了一款新型航空发动机健康管理软件，深得军方认可。 2010年6月在中航工业总经理林左鸣的大力支持下，由林总作序、张新国副总经理带队翻译了SMI公司总裁Link C.Jaw的飞机健康状态监控著作“飞机发动机控制—设计、系统分析和健康监视”（AIAA技术丛书），并由航空工业出版社出版，供业内人士开拓视野、启发思路。
A. 用途：用于飞机或者发动机的健康状态监控数据进行管理与故障趋势分析和报警。
B. 组成： PHM数据库系统、PHM数据管理模块、PHM趋势分析模块、PHM告警模块、PHM报告模块等。其主要组成如下图所示：
C. 原理：通过PHM数据库系统，收集装备实时状态监控与故障预测相关的所有数据，并将数据进行有效管理和故障趋势的预测和精确分析。该数据系统包括机载传感器系统读取的各种信息，通过计算机传输到地面的状态信息，包括AMC与ACMS报告数据等；通过数据管理模块进行数据处理，并形成可用的数据格式；通过趋势分析模块对有效数据进行分析，对可能发生故障的关键单元进行告警并生成报告，通知维修、维护人员。

D.收益：对飞机或发动机状态进行智能化综合管理和故障预警，可以实现高效准确的飞行任务管理、降低安全风险事故发生、提到装备可用性、实现装备最优效能。

EXAKT—寿命预测与维修优化软件

A.用途：国际上唯一一款用于装备定寿、延寿分析的专业软件，最初是由 加拿大多伦多大学Jardine、Makis等多位知名专家采用基于比例风险模型（Proportional Hazards Model）的方法开展剩余寿命预测和维修优化的软件。

B. 收益： 确保装备在高置信度水平下运行
将Weibull可靠性评估技术与装备状态检测数据融合进行基于状态的剩余寿命评估
在故障发生之前，对故障进行预测，及时进行更换或维修，减少停机时间
精确制定维护计划，精确预测系统/部件剩余寿命，减少维修检查工作量
优化预防性维修间隔周期、更换频率等技术规定，减少维护费用
通过对关键变量与运行参数的监控实现单元级寿命预测
结合装备逻辑关联对复杂设备进行系统级寿命预测
减少不规则、不完整数据的收集和分析难度

SPAR—战备完好性评估与备件优化软件

A.用途：采用以可靠性为中心的方法，利用仿真方法充分考虑备件采购价格、库存水平、备件订货周期、维修资源、预防性维修水平等因随时间变化的特性，预测装备系统的战备完好性随着时间变化关系，同时对各个因素开展敏感性分析，确定装备战备完好性的影响因素关键顺序。从而实现对备件方案、保障方案进行优化。


B.收益： 结合供应商周转时间、备件价格等信息确定合理的预防维修周期，优化维修保障资源
充分考虑系统冗余与系统配置，进行多目标参数（可用性、战备完好率等）仿真
根据部件、组件信息，如初始寿命、故障率、MTBF、MTTR等确定系统状态
结合天气、环境等外部影响，对各种分析参数进行加权，对备件库存策略进行优化
指导装备冗余设计改进，对装备不可用状态的原因进行分析的风险评估
在论证阶段，辅助综合保障指标论证、制定初始保障方案
在研制阶段，对装备作战效能进行仿真评估、备件方案进行优化
在服役阶段：对装备综合保障效能评估、辅助制定持续备件供应方案

电子产品PHM—Sentinel Network系统级失效检测与预警系统

A. 用途：对复杂通讯网络、计算机网络进行实时状态监控与故障预测，提高系统可用性。
B. 工作原理：如下图：

C. 收益：
能用来为复杂的网络系统生成测试排序算法
能实时的将设备内置的失效信息链接到分析平台进行测试、故障排除和维修
能精确的对网络系统故障进行预警，实现系统监控管理平台的功能
对网络系统中各种设备的PHM数据进行收集、数据融合、数据处理，形成PHM数据库
能实现远程的、实时的、网络化的监控和管理，并以E-mail方式发出告警信息

电子产品PHM—Ring Down设备级失效检测与预警系统

A. 用途：电路系统随着时间推移内部器件会出现性能衰退和老化，最终导致系统失效。并且电路系统的衰退规律很难掌握，Ring Down是在外部通过对（电源）系统或其负载变化进行瞬时监控，对响应波形进行分析，从而在（电源）系统性能没有显著的下降前检测到故障。
B. 工作原理：如下图：

C. 收益：
在不对原有电路设计进行更改的情况下，快捷、高效的实现PHM工程应用
可以精确地预测电源的损耗并判断其健康状态(State-of Health)
剩余寿命(Remaining Useful Life)
可以快速对电源进行在线或离线测试

电子产品PHM—SJ-BIST板级焊接失效检测与预警系统

FPGA芯片多采用Ball Grid Array封装引脚多、结构紧密，焊接后很难被检测、FPGA周围的I/O缓冲电路使测量焊接网络的阻值几乎不可能。目视检测、光学检测、电气检测、X-ray 检测、超声波检测和可靠性测试等技术也很难奏效，因为反映为电信号失效的故障在器件不加电的情况下基本上是看不到的。
A. 用途：采用Solder Joint Built-In Self Test芯片自测试诊断的方式，对关键电路中的FPGA进行健康监控与故障预警。
B. 工作原理：如下图：

C. 收益： > 在不对原有电路进行更改的情况下，快捷、高效的实现PHM技术工程应用
> 在故障现场，不需要额外工具即可进行现场环境带电自检
> 可以进行失效检测，也可以进行间歇性故障检测，并进行预警
> 在实时应用中对关键电路进行监控，在功能失效前对故障进行预警
> 在高加速寿命试验中，实时获取芯片状态和准确定位故障
> 故障闭环时，能检测多种故障模式，为故障归零、故障定位提供有效的检测手段

PAAT—加速寿命（退化）试验分析与评估软件

A.用途：
对于长寿命的电子产品，需要通过加速寿命试验或加速退化试验确定其寿命与可靠性水平，而在非加速条件下，需要试验的时间太长，往往不具有工程实施的条件，因此通过加速寿命使用或加速退化试验来缩短试验时间，得到试验数据，采购该软件可以对加速寿命试验与加速退化试验的数据进行评估，得出其寿命与给定置信水平的可靠性参数水平。
B．组成：
加速寿命试验评估模块：基于指数分布和威布尔分布，通过对产品恒定应力和步进应力加速失效数据进行拟合，结合加速模型，建立加速寿命试验可靠性评估模型；采用极大似然估计、最小二乘回归、线性估计外推产品在正常应力水平下产品的寿命与可靠性点估计值，从而给出正常应力水平条件下产品的各种可靠性指标；根据产品在正常应力水平下分位寿命的极大似然点估计的渐近正态性，给出产品寿命与可靠性在一定置信度下的置信区间。 加速退化试验评估模块：基于漂移布朗运动理论，通过对恒定应力和步进应力加速性能退化过程采用漂移布朗运动进行拟合，结合加速模型，建立基于漂移布朗运动的加速退化试验可靠性评估模型；通过极大似然方程评估漂移布朗运动模型的参数；通过漂移布朗运动的首穿时分布，外推预测产品正常应力水平下的寿命与可靠性点估计值从而给出正常应力水平条件下产品的各种可靠性指标；根据产品在正常应力水平下分位寿命的极大似然点估计的渐近正态性，给出产品寿命与可靠性在一定置信度下的置信区间。

C. 收益：
> 严格支持国军标规范
> 对加速试验的数据进行管理
> 对试验数据进行评估与分析
> 软件集成了多种算法和模型

XactLife—燃气涡轮发动机结构完整性及剩余寿命分析软件

加拿大LPTi公司（Life Prediction Technologies Inc.）是燃气涡轮发动机结构完整性分析、故障预测、剩余寿命评估以及最优预防维修间隔期优化的世界顶级专业技术公司，为国际上多个国家很多型号燃气涡轮发动机提供技术服务，包括航空发动机、电力、船用、石油开采动力系统等。目前LPTi公司的XactLife软件系统所包含的算法被美国、加拿大、印度等民航与军方高度认可，并获得技术专利保护或形成行业技术标准。
A.用途：用于对燃气涡轮发动机进行结构完整性分析、最优维修间隔期制定与发动机关键结构单元（包括：压气机盘、压气机叶片、涡轮叶片、涡轮盘等）的故障预测与剩余寿命评估。
B.组成：专业的燃气涡轮发动机涡轮材料特性库模块、非标工况发动机计算模型、燃气涡轮发动机热传递分析模块、燃气涡轮发动机有限元分析模块、燃气涡轮发动机微结构损伤模型分析模块等。
C.原理：根据发动机完整性大纲的要求和发动机设计信息，采用基于燃气涡轮发动机结构完整性的专利技术算法（发动机低周疲劳分析模型、单晶涡轮转子叶片安全寿命分析模型、蠕变寿命分析特有的裂纹生成模型）与专业的燃气涡轮发动机的材料特性（材料微观结构物理模型）精确预测燃气涡轮发动机关键部件的剩余寿命，为燃气涡轮发动机的预防性维修间隔期制定与定寿、延寿提供技术依据，同时为燃气涡轮发动机的关键单元的故障机理分析提供分析手段。
D．收益：
> 获取国际主流与先进的燃气涡轮材料特性信息，包括高强度钢、钛合金、超合金等
> 帮助设计、生产单位提高燃气涡轮发动机的设计分析能力和指导改进产品设计
> 优化维护方案，节省维护成本
> 高精准的预测产品寿命和质量保证期
> 对型号产品延寿优化方案提供技术依据
> 减少试验时间、费用

UNIPASS—机械结构（机构）概率安全性风险分析软件

在结构/机构的设计分析时，由于制造中的材料、几何、应力、应变等因素的随机性，如使用确定性方法和软件(如：ANSYS、NASTRAN等)或采用基于工程经验的安全系数法进行设计，对各种影响因素进行取值，如取值不合理，往往导致要求过高而工程中无法实现的“过设计”或“不足设计”，且设计改进工作困难。
A. 用途：用于结构/机构产品随机有限元分析，考虑了各种随机因素对产品的影响，帮助找到机械产品设计的薄弱环节，提高产品可靠性。
B. 组成：概率可靠性基础模块、接口模块、仿真分析模块、输出模块等。
C. 原理：基于对影响因素的不确定性的考虑，采用应力－强度干涉模型，借助Monte Carlo等算法进行仿真，计算失效概率，并通过敏感性分析，为设计改进提供依据，达到设计优化和风险分析的效果。

软件支持的算法： 一阶矩法（FORM） 二阶矩法（SORM） 蒙特卡罗法 拉丁分层抽样法 基于球形的重要抽样法 方向性重要抽样法 响应面法（RSM） 均值法（MV） 改进均值法(AMV) 均值一阶二矩法（MVFOSM） 方向性仿真法

支持42种以上分布类型： Beta分布 开方分布 双指数分布 指数分布 F分布 正态分布 Gamma分布 Gumbel分布 Logistic分布 对数正态分布 Maxwell分布 Pareto分布 Rayleigh分布 Student t分布 三角分布 Weibull分布 均匀分布 用户数据拟合分布等

ATENA-专业的土木工程有限元分析软件
ATENA软件平台由捷克CERVENKA咨询公司研发，ATENA主要用于解决复杂钢筋混凝土或混凝土结构非线性、概率（随机）有限元问题。目前在全世界有400多个用户，在CAE领域独树一帜。解决其他有限元软件不能解决的问题。从1981年Toronto比赛以来，ATENA材料模型在各种国际预计比赛中或得了多次第一名。

钢筋混凝土结构裂纹分析，模拟裂纹的形成过程

 

 

 特征值分析（eigenvalue analysis）

 

动态隐式分析（dynamic implicit analysis）

 

 

蠕变与收缩效应分析

 

 

混凝土疲劳分析（fatigue of concrete in tension）

 

 

热流体传递分析（transport of heat fluids）

 

 

耐火性分析（fire analysis）

 

 

 

强化分析（strengthening）

 

 

纤维混凝土加强分析（Fibre reinforced concrete）

 

 

施工顺序分析（Construction sequence）

 

 

随机性（结构可靠性）分析

 

 

优秀的前后处理器

 

 

Q-STAR器件失效检测产品

Q-Star公司自创建之日起一直致力于独立电流测试模块的开发和推广工作，并成功的将其产品应用在数字器件、模拟器件以及混合信号器件的IDDQ测试、IDDT测试、模拟电流测试等各个领域。Q-Star公司的模块可以在任何ATE机台上使用，其测试时间要比ATE上的测试时间至少缩短100倍，测试精度也较ATE提高至少10倍，从而使得IDDQ的测试结果更加精确，测试成本更加经济。基于该模块，客户不仅可以获得”True IDDQ”的测试能力，同时还可以应用Delta IDDQ、Current Ratio等方法对深亚微米工艺器件进行IDDQ测试，进一步控制产品质量，降低DPM。
Q-STAR测试是Q-STAR公司一套完整能承担精确电流测试的模块以及具有知识产权的IC测试方案：

• 减少测试的时间和测试的成本； 
• 提高产品测试的质量； 
• 实现故障分析。

Q-STAR公司开发和支持Q-STAR测试产品线适用于IDDQ/ISSQ/IDDT和其他测试方法。Q-STAR现已成功部署在航空航天、船舶、武器装备、汽车、医疗、电信、网络、消费电子、半导体等市场，Q-STAR测试产品和服务可以帮助您整合世界上的测试和设计，并妥善执行现有的测试策略来让您提高效率与经济。
Q-Star测试产品线包括：

• IDDQ/ISSQ应用

• QD-1011-HC 先进的高电流IDDQ，测量仪器支持各种测试应用程序。
• QD-1011-HCLite 宽范围，大电流，高性能数字IDDQ测试仪器。
• QD-1011 高级（Delta）IDDQ测量仪器支持各种应用程序。 
• QD-1011Lite 高速、高分辨率数字IDDQ测量仪器。
• QD-1013 高级的高电压IDDQ仪器支持各种测试应用程序。
• QD-1020-HC 高级的高电流多点IDDQ测量仪器支持各种测试应用程序。
• QD-1020 高级的多点IDDQ测量仪器支持各种测试应用程序。
• QD-1030 高级（Delta）ISSQ测量仪器支持各种测试应用程序。
• QD-1040 高级IDDQ测量仪器和传感线路控制支持各种测量方法。

• IDDT应用

• QT-1411 高级的动态/瞬态（IDDT）电源电流的测量仪器。

• 模拟电流测量应用

• QA-1000-HC 可配置的模拟电源/接地电流测量仪器。 
• QA-1000 可配置的模拟电源电流测量仪器。

• 内置电流传感器

• BICMON 全功能内置CMOS IDDQ监控核心。
• PGMON 内置CMOS监控核心的IC连接验证。