集成測試模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇集成測試，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

使用UML活動圖表和美科利質量中心的詳細步驟如下：

1.確認模塊：小組首先應該對系統進行分析，把系統細化成邏輯分類、模塊和子模塊。子模塊應該是一些小型的、可管理的組成部分，可以便捷地添加入活動圖表中。每個子模塊都分配有一個特定ID。

2.描繪活動圖表：使用Visio，為每個子模塊創建一個詳細的UML活動圖表。每個活動圖表顯示用戶和系統的系列行為，如“用戶做了x”，接下來“系統做了y”，并且顯示各類判斷點。由于在美科利質量中心里創建和維護測試案例(TC)和測試包(TS)所依照的主要文檔是活動圖表，因此在任何數據輸入到美科利質量中心之前，必須確保活動圖表的正確性和完整性。接著圍繞每個邏輯測試案例畫一個虛線框，并標以TC01、TC02、TC03，依此類推。這些測試案例為步驟4中的測試包(測試場景)提供構建模塊。

在活動圖表中定義的測試案例和在美科利質量中心的TestDirector中創建的測試案例之間存在一對一的對等關系。為了避免錯誤，需要將Visio活動圖表中的內容復制和粘貼到美科利質量中心內。在活動圖表中，每個測試案例可以由若干驗證點所組成。在美科利質量中心內，每個驗證點都以獨立的測試步驟輸入，從而確保通過/失敗可以互為分離。

3.輸入測試案例：一旦在活動圖表中確定了測試案例，就在美科利質量中心的測試計劃樹型圖中為每個測試案例創建節點。這些測試案例節點應該顯示在他們各自的子模塊節點下。接著通過復制和粘貼活動圖表中的內容，為每個測試案例輸入測試步驟。

4.集合測試案例，形成測試包：在美科利質量中心的測試實驗室樹型圖中，為每個處于相應模塊節點下的測試包創建節點。一個測試包―或測試場景由兩個或多個測試案例所組成，他們被聯系在一起用于測試某個子模塊的特定區域。通過查看活動圖表，QA分析人員可以初步了解需要多少個測試案例組合才能全面測試一個子模塊。

例如，如果圖表顯示TC01緊隨其后是TC02，接著分叉至TC03、TC04和TC05，那么分析人員將要創建一個數據包，把TC01、TC02和TC03聯系在一起，另外一個數據包把TC01、TC02和TC04聯系起來，依此類推。這種測試包創建過程要涵蓋所有的合理組合。通過這種方式，才能用測試案例庫開發足夠多的測試場景，從而確保全面、有效和系統的展開測試。

5.為測試包安裝數據文件：在每個測試包中，有些測試案例可能需要數據文件，如用戶輸入的或系統檢測的數據值。根據要求將這些值輸入美科利質量中心的測試實驗室。

6.執行測試包：無論從Execution Grid tab，還是從Execution Flow tab中，點擊“運行”按鈕來執行整個測試包或者單單執行測試包中的某些測試案例。在每個測試案例實現自動化之前，建議使用美科利TestDirector，對每個測試案例至少執行一次成功的手動測試。

7.為每個測試案例編寫自動化腳本：一旦測試案例至少經歷了一次手動運行，就要為測試案例創建一個自動化腳本。由介于測試案例層面上的美科利TestDirector來生成自動化腳本。使用了美科利QuickTest Professional。當然，任何美科利TestDirector支持的自動化工具都可以被使用。

由于創建各種測試包組合需要多次使用測試案例，每個測試案例和自動化測試腳本都是可重復使用的組件。這樣不僅理順了測試包的開發過程，也提高了維護工作的效率。對測試案例所作的任何變更都會自動反映在使用該測試案例的所有測試包中，從而避免了在多個方位更新相同的信息。

美科利TestDirector架構的客戶定制

實施了美科利TestDirector的客戶定制，下面是變更的詳細過程：

測試包的創建和腳本的選擇

測試包的結構如下所示 ：

Initialize Environment

Test Script Instance_1

Test Script Instance_2

Test Script Instance_N

InitializeEnvironment是一種特殊的腳本，用于處理測試包執行時的所有初始化需求。使用腳本的確切方位由設定在美科利QuickTest Professional中的執行參數決定。當創建測試包、并且還沒有相關測試數據時，使用美科利TestDirector OTA APIs可以自動將腳本加入測試包。

測試包創建完成后，測試人員可以根據需要添加測試案例。在添加每個測試案例時，用已經編寫的工作流代碼來驗證該測試案例是手動的還是自動的。如果是自動測試案例，就執行工作流代碼，確定在測試包中加入什么測試。工作流代碼還能連接自動化腳本所在的美科利TestDirector服務器，并將默認數據表格附加到測試實例中(test instance)。默認數據表格確定某個特定測試需要執行哪些條目，但是它不包含任何測試數據。

在腳本開發的同時，文檔定義也完成了。在默認數據表格附加到測試實驗室中的測試實例上時，用戶可以打開該文檔，為該測試實例添加所需的任何測試數據。這樣，該機構可以增加既簡單又靈活的框架――每個測試包將擁有多個測試腳本實例，但是這些實例可以單獨執行，給出獨立的測試數據。當測試人員增加數據包，并且添加測試數據時，可以使用美科利TestDirector中的附件數據表格，輸入數據，保存文件，并再次上傳。如果增加的是手動測試，以上這些步驟都不需要。

測試實例

測試包中其它所有的腳本都是測試案例的實例，可以分成四個部分：

初始化和預處理

由于是一家大型網站，業務遍及多個國家，需要通過一種方法來創建一套可以讓位于不同國家的小組成員都能使用的腳本。由于美科利QuickTest Professional中的內置數據庫檢查不允許聯結字符串的參數化，無法實現在多個方位展開數據庫驗證任務。但是，公司通過內置的對象存儲庫(object repository)，在用戶端界面上實現了這個目標。

小組通過在使用ADO的VBScript中創建定制等級，以及通過使用測試包中的用戶定義域來說明聯結字符串的組件，很好地解決了這個問題。小組將它們作為其全球變量，因為美科利QuickTest Professional不允許跨腳本實例的全球變量。這些用戶定義域是DatabaseChecks、DBDataSource、DBSchemaName、DBPassword和Country。

在執行測試包中的測試實例時，首要任務就是調用內部庫中的一個功能，將這些變量值讀入OTA中，并存儲在Dictionary object中。小組就可以給這些全球變量加上可讀的注釋(如：GlobalVariables.Item (“DatabaseChecks”))。該階段還有一個任務就是導出附件數據表格，當該特定測試案例的測試數據在美科利QuickTest Professional中上傳并在測試中使用后，就可以導出數據表格。

測試腳本主體

在該測試階段執行測試步驟。

后端數據庫驗證

腳本的這個階段中，執行所有需要的數據庫驗證。在測試腳本初始化和預處理階段所讀入的記號和聯結字符串組件都在該階段被使用。此外，測試檢查DatabaseChecks定義域是否被設定成“TRUE”。如果是的話，就知道存在需要執行的數據庫檢查任務。接著，測試可以例示數據庫等級，從數據表格中讀入預期的結果，并驗證這些值。所有這些在數據庫等級中都被定義成可重復使用的方法。

整理和后期處理

測試已執行完成，在對測試包中的下一個測試實例進行測試之前，應該對前一測試進行整理。需要一種方法來巡視AUT中的適當方位，因此小組在內部庫中創建了一個功能，使用美科利TestDirector OTA API’s來觀測數據包中下一數據實例的名稱。測試名稱的前三位字母決定了測試人員應該巡視的具體方位。如果下一個測試案例名稱的前三位字母和當前的不一樣，那就執行代碼將AUT移入合適的方位。如果相同的話，無需進行任何操縱，因為在用戶界面的正確方位上測試已經展開了。

篇2

這款名為P5N7A-VM的主板，出自主板大廠華碩之手。不但做工細膩，而且性能穩定。作為頭一批采用Geforce9系列芯片組主板的領軍產品，目前它已經成為了很多玩家心中喜愛的寵物。

需要在此指出的是：Geforce9系列芯片組擁有兩個不同的版本，它們分別采用GeForce9300和GeForce9400的顯示核心。其中，GeForce9400的顯示核心擁有更高的Croe和shader頻率。不過，在目前面市的這幾款產品中，均采用了相對較弱的GeForce9300顯示核心。但同時，令玩家們感到欣慰的是：無論是GeForce9300顯示核心還是GeForce9400顯示核心，它們與目前OEM的同型號獨立顯卡的產品規格是基本一致的。除了具備比前一代GeForce8200/8300顯示核心多出一倍的16個流處理器外，GeForce9300/9400還完全支持AVC和VC-1的硬件解碼技術。簡單的說，除了顯存規格與獨立顯卡不同外，MCP7A芯片組所采用的顯示核心與相應規格獨立顯卡中的顯示核心是基本相同的。

篇3

中圖分類號:TN407 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 13-0000-02

一、集成測試的一般定位及范圍

隨著軟件行業的發展,軟件系統涵蓋了日常生活、生產的各個方面,復雜的軟件系統的測試保證越來越成為實現軟件需求目標的重要方面。

軟件測試根據測試介入時機和測試對象的范圍,一般可分為:單元測試、集成測試、系統測試。其中,集成測試是在單元測試的基礎上,將所有模塊按照設計要求組裝成為子系統,進行集成測試。實踐表明,一些模塊雖然能夠單獨的工作,但并不能保證連接起來也能正常的工作。 程序在某些局部反映不出來的問題,在全局上很可能暴露出來,影響功能的實現。圖1為不同開發階段驅動的測試類型圖。

不同類型的測試的實質是選取不同的測試范圍和對象,對對象的屬性 (功能分支及其他屬性)進行驗證的過程。好的測試是針對測試目標選取一個較優的測試對象及范圍的組合,以獲得較高的測試投入與產出比例,通過對測試目標實現盡量完整的測試覆蓋度, 達成測試目標。軟件測試沒有絕對的覆蓋,也不存在無盡的測試資源。

傳統的集成測試,屬于白盒測試的一種。其主要的問題包括如下方面:

1.較大的測試開銷:由于集成測試采用將一個實體分解為多個實體的方式進行,測試接口的數量成級數增加,開銷較大,通常的集成測試都是選擇性的針對核心功能模塊進行。

2.測試輸入及構建要求較高: 軟件測試總是基于一定的測試輸入基礎,這里的輸入,主要依賴于開發過程。由于軟件工程化開發的不同水平,集成測試往往難以獲得完整的設計輸入,同時由于軟件設計成熟度的限制,導致模塊級設計的變更頻繁,這些都加劇了測試需求輸入的惡劣和不可控。同時由于集成測試需要構建模塊級的數據環境,屬于白盒測試,測試技能要求,測試時間消耗都較大,也是其難以實現高效應用的原因之一。

二、系統級集成測試

(一)系統級集成測試的特點

為了獲得更好的測試效益,我們提出一種基于系統級設計構建集成測試的思路。傳統集成測試主要以軟件模塊為測試實體對象,將產品系統打開,基于內部接口和模塊級運行環境進行測試設計。系統級集成測試從本質上與傳統集成測試基本一致,但是其分析方法,更多強調與系統運行的場景、業務行為、事件對軟件運行的影響以及場景異常的構建。

(二)系統級集成測試的對象

系統級集成測試捕獲的問題對象本質是數據接口關系,主要分為3種類型,如下圖所示:

1.外部輸入關聯

如圖2,次功能模塊b的輸出是主功能模塊a的輸入。 整個系統功能自然的形成這種接口關系。例如:初始化是系統的數據準備、裝載過程;業務功能消費這些數據。

2.內部輸入關聯

如圖2中,主功能模塊的輸入條件,除了界面輸入,還有一些內部數據輸入。這些數據輸入可以通過次功能c來構造。 通過次功能c的構造,能夠實現對功能a更加完整的分支覆蓋。 典型的例子是:業務通訊過程,依賴于其保護密鑰的更換功能,這里的保護密鑰就是內部輸入關聯的數據。

3.背景數據依賴

這種集成關系常常是: 基于系統全局的接口,在某種功能分支運行下,發生變化,進而影響主功能模塊的運行。例如某個背景數據a是主功能的依賴數據,數據a可能因為某些功能運行或者某些事件改變。從而影響主功能的運行。

例如: 某個應用系統某數據的生產任務已經啟動了,但一段時間后該應用系統被刪除。則其對應的數據如果沒有設計回收機制,就會形成冗余數據,這些數據占據了空間,但是沒有被使用。這種情況也可以被理解為一種異常測試。

集成測試所捕獲的問題主要來自于上述3種情況,而這些問題,常常是最容易出現測試逃逸的方面。

三、系統級集成測試的分析方法

系統級集成測試分析依賴于白盒接口分析、黑盒場景分析2方面的有機結合,接口分析的目的是分析明確集成測試的邊界和目標;而場景分析則幫助我們獲得高效的需求選擇依據,選取最重要的測試需求。

(一)接口分析

通過對系統級功能核心接口數據進行分析,明確集成測試的實體范圍及測試的目標分支。

根據上述2.2節的分析,集成測試的本質是捕獲模塊內部分支上的bug,所以,集成測試分析首先應明確測試功能或模塊對象,以及與之存在接口關系的相關功能或模塊對象,形成功能簇。功能簇有2種來源方式:

1.由軟件概要設計文檔,軟件分支流程圖,而導出的數據接口關系。在軟件系統設計中,各個分支所共有的數據以及數據接口關系,就是要測試的目標。

2.基于系統業務而劃定的一組關聯功能,這些共同實現某種業務的功能,通常具有密切的數據接口,輸入與消費的關系。

功能簇的選取,應針對每個重點的核心功能,逐一進行分析,形成若干功能簇。這里的核心功能,常常是那些系統中,長期或者頻繁運行的,與核心業務密切相關的功能。如管理系統的管理服務端,通信系統中的業務通訊功能。

(二)場景化分析

通過接口分析,明確了測試的目標接口;而動態的場景分析,則是有效的選取、過濾這些接口獲得最優測試覆蓋率的手段。同時也對系統級的主要異常測試設計提供的依據。

測試中常常提到分支覆蓋、語句覆蓋,其實最有效的是場景覆蓋。因其視角最高,也能獲得最好的覆蓋效率。

場景分析的要素包括:業務模型、應用模式、承載環境等。是對于軟件系統完整運行環境的建模和構建。

下表列出了典型的加密通信系統的主要業務及場景的關聯分析表:

四、結束語

篇4

測試小器件時面臨的問題

觀測到極小集成電路超出預料的峰值電流，對負責測試極小器件(尺寸僅為較小的個位數毫米等級)的ESD測試工程師而言可不是什么好消息。圖1顯示了置于場致CDM測試裝置上的8球柵(ball)芯片級封裝。必須接觸每個被測引腳的探針(的尺寸)占到整個集成電路尺寸的不小比例。顯而易見，移動被測器件并不需要太多的探針接觸：只是要求反復調整器件的位置。

在場致CDM測試期間、按慣例要使用真空來固持(hoId)被測器件(DUT)的位置。真空通常不能非常安全地固持極小的器件。此外，真空孔(的截面積)占到被測器件尺寸的不小比例，可能會影響器件應力。當真空孔尺寸超過被測器件面積的18％時，應力的大小就開始下降。圖2比較了置于真空孔與不置于真空孔上的器件在峰值電流或完整電荷(total charge)條件下測量得到的應力大小。

在CDM測試期間使用真空來固持器件，由此帶來兩個問題。首先，它不起作用，即便起作用，也會開始影響測試結果。業界已經嘗試使用兩種方法來改善小器件的可測試性――將小封裝貼在某類夾具(holder)上，或以支撐結構或模板來固持器件的位置。

使用夾具固持小器件

已經在三種條件下使用6uSMD裸片來進行cDM測試：僅器件本身、器件貼裝在14DIP轉換板上，以及在36LLP替代板(Surrogate Board)上，如圖3所示。圖4顯示了這三種條件下以500 v電壓采用8 GHz示波器所獲得的CDM測試波形。這些結果顯示，貼裝在電路板上會增加施加給集成電路的應力。36LLP替代板上應力的增加頗為適度，可以視為易于操作性與更可靠測試結果之間的最佳折衷。貼裝在14DIP轉換板上的應力增加更為嚴重，大概不是一個可接受的折衷辦法。好消息是36LLP替代板實際上比測試期間會移動的14DIP轉換板更易于操作。

支持模板

篇5

1 前言

隨著經濟社會的不斷發展，集成電路的應用越來越廣泛，在經濟生活中的地位也越來越重要。集成電路從出現至今，也才不過幾十年的歷史，但是已經深入到國民經濟的方方面面，也與我們的生活密不可分。一般而言，集成電路主要包括設計、生產、封裝和測試四個方面，其中集成電路測試貫穿在集成電路應用的全過程，是實現集成電路產品高質量的重要保證。因此，測試在集成電路生產過程中占有十分重要的位置。集成電路的測試不同于常規的電路檢測，測試過程要復雜得多，而且對測試效率的要求也更高，尤其是可測試性，更是一個嶄新的問題。因此，需要深入研究集成電路的可測試性。

2 集成電路測試的作用和特點

由于集成電路的特殊性，其測試具有的作用是不言而喻的，因此，任何集成電路生產出來后都要進行測試。

2.1 集成電路測試的作用主要包括以下方面

2.1.1 驗證設計的正確性

由于集成電路的規模日益龐大，設計也越來越復雜，因此只有經過相應的測試才能檢驗集成電路設計的正確與否，這也是測試的首要作用。

2.1.2 檢驗產品的可靠性

由于集成電路的復雜性，其每一個環節都可能出現錯誤，并由此導致產品的不合格。因此，集成電路產品只有經過嚴格的測試后才能出廠。

2.1.3 降低運行維護的成本

由于集成電路在運行過程中不可避免的會出現故障，為了盡快查找故障，也需要進行相應的測試。這樣的測試可以定期或者不定期的進行，結合測試的結果進行相應的維護，這樣就可以降低運行維護的成本。

2.2 由于集成電路不同于普通的電路，因此集成電路的測試也具有其自身的特點，主要包括這樣兩個方面

2.2.1 集成電路測試的可控性

對一個完整的集成電路而言，只要給定一個完備的輸入信號，一般都會有一個完備的輸出信號相對應。也就是說，集成電路的輸入和輸出信號之間存在著某種映射關系，因此，可以根據信號的對應關系得到相應的邏輯。也就是說，這樣的測試是可控的。

2.2.2 集成電路測試的可測試性

集成電路的設計，是要實現一定的邏輯行為功能。如果一個集成電路在設計上屬于優秀，從理論上可以實現對應的邏輯行為功能，但卻無法用實驗結果加以證明，那么這個設計是失敗的。因此，可測試性對于集成電路來說是十分重要的。可測試性就是指集成電路的邏輯行為能否被觀察到，也就是說，測試結果必須與集成電路的邏輯結構相對應。

3 集成電路可測試性的設計方法

可測試性設計是一項十分重要的工作，它是指集成電路在設計出來之后要便于測試，這樣可以降低測試的難度和成本。由于集成電路在封裝完成后，內部的節點不能被外部接觸，因此節點上的故障不容易檢測，所以要提高集成電路的可測試性。在這個過程中，主要通過結構設計來完成集成電路的功能設計，以此來提高集成電路內部節點的可觀測性和可控制性，從而實現可測試性設計。一般來講，有三種方法，即功能點測試、掃描測試和內建自測試。

3.1 功能點測試

功能點測試是針對已經生產出來的集成電路而提出來的，他主要用于某些單元的測試。功能點測試也有很多種方法，可以采用條塊化分割、功能塊分布以及網狀結構等，每種方法都有各自的優缺點。條塊化分割雖然簡單方便，但是不利于系統的集成，費用也會增加。功能塊分布雖然可以增加測試點，但是會增加輸入輸出端口，而且還要設計各種模塊，一般只能提高集成電路的可控制性。網狀結構基本上綜合了上述兩種方法的優點，可以比較方便的進行測試，但是它的缺點在于布局過于復雜，效率不高。

3.2 掃描測試

掃描測試是指通過建立一個寄存器鏈來測試集成電路的方法。在建立寄存器鏈的過程中，需要將集成電路中的寄存器全部串聯起來，并將時序元件和組合元件分隔開來，這樣在測試的時候，就可以將外部輸入端通過移位寄存鏈掃描進集成電路內部，增加了集成電路的可控制性。另一方面，所產生的響應也可以通過移位寄存鏈掃描輸出，增加了集成電路的可觀測性。根據掃描的方式，掃描測試大致可分為三種，即全掃描測試、部分掃描測試和邊界掃描測試，每種方式都各有優缺點。全掃描測試的優點是可以全面地測試集成電路，缺點是效率不高。部分掃描測試的優點是可以降低測試的費用，缺點是有可能會漏掉部分故障。邊界掃描測試基本上綜合了前面的優點，在全面測試集成電路的基礎上也提高了效率，缺點是設計比較復雜。

3.3 內建自測試

相對于前面兩種測試方法，內建自測試的主要工作是想辦法在集成電路內部進行測試，即整個測試工作在集成電路內部完成。在建立內建自測試的過程中，需要將集成電路劃分成很多個小塊，測試工作針對每個小塊進行。這樣做的最大優點就是不需要從集成電路外部進行測試，并且隨時可以進行在線測試，還可以通過一定的軟件進行控制，十分方便。

4 集成電路可測試性的實現過程

從集成電路可測試性的設計方法可以看出，要實現集成電路的測試，可以有多種途徑，但是每種方法都有其適用性，因此需要根據具體情況來進行相應的設計和選擇。另外，隨著科技的不斷發展，也有不少公司開始推出多種實用的測試工具，比如Mentor公司的Fast scan可以用于全掃描測試；Flex test則可以用于部分掃描測試；BSD Architect可以用來進行邊界掃描測試。只要綜合運用好這些相應的工具，就可以實現集成電路的可測試性。

5 結束語

集成電路可測試性是一項十分重要而又復雜的工作，需要進行精心的設計，也需要通過一定的工具來實現。另外，隨著集成電路規模與功能復雜性的不斷提高，使得可測試性設計面臨更大的挑戰，這就需要我們進行更加深入的研究。

參考文獻

[1]沈緒榜.RISC及后編譯技術[M].北京：清華大學出版社，1994.

[2]康華光.電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3]牛風舉，劉元成，朱明程.基于IP復用的數字IC設計技術[M].北京：電子工業出版社，2003.

篇6

測量系統分析(MSA)是六西格瑪管理的一項重要內容。在產品的質量管控中，高質量的測量數據，對產品的分析及改進有很大的幫助。在集成電路(IC)測試中，為了確保測試的準確性，獲得高質量的測試數據，就需要對的測試系統進行充分的分析。該文介紹了測量系統分析方法，著重介紹重復性和再現性研究、分析,并通過實例說明IC測試中的測量系統分析的應用。并根據測量系統能力的評價規則對所分析的測試系統能力進行評價，判斷測量系統是否滿足IC測試要求。

關鍵詞：

測量系統分析(MSA)；集成電路(IC)測試；重復性；再現性

0引言

測量是給具體事物(實體或系統)賦值得過程。此過程中輸入包括人(操作員)、機(量具或必備的設備和軟件)、料、法、環，過程的輸出即測量結果。測量系統就是由人、機、法以及測量對象構成的過程的整體。在集成電路制程中，IC測試主要由晶圓測試(即CP)、封裝成品測試(即FT)，IC測試是使用測試設備及針對集成電路制作的測試程序對晶圓或封裝成品進行測試，確保集成電路滿足IC設計的功能及性能要求。因此一個具有大量變差的測量系統，會造成IC測試所獲得測量值較電路真實值出現很大的偏差，在測試過程中，使用該測量系統是不適合的。若缺少對測量系統的有效控制，會影響到獲得測量值的準確性，造成IC測試的誤判，嚴重時會涉及到IC的大量失效，甚至報廢。因此，測量系統分析在IC測試中的應用，是識別測量系統是否適合的一個重要手段，通過該手段，可確保獲得測量值的準確性和精確性。

1測量系統分析的基本概念

1.1測量賦值

給具體事物以表示它們之間關于特殊特性之間的關系[1]。

1.2測量過程

給具體事物(實體或系統)賦值的過程被定義為測量過程[2]。也可以看作一個制造過程，這個過程的輸入有測量人員、設備、樣品、操作方法和測量環境，它產生數據作為輸出，如圖1所示。

1.3測量系統

是指用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環境和假設的集合；用來獲得測量結果的整個過程[1]。測量系統可分為“計量型”、“計數型”、“破壞性”等類型。測量后能夠給出具體的測量數值的為計量型測量系統分析；只能定性的給出測量結果的為計數型測量系統分析；對一些樣本不可重復測量的計量型測量系統，可以進行破壞型測量系統分析。“計量型”測量系統分析通常包括“穩定性”、“重復性”、“再現性”、“偏倚”及“線性”(五性)的分析、評價。在測量系統分析的實際應用中，可同時進行，也可選項進行，根據具體應用情況確定。“計數型”測量系統分析通常利用假設性試驗分析方法來進行判定。

1.4重復性

是用一個評價人使用相同的測量儀器對同一零件上的同一特性，進行多次測量所得到的測量變差；它是設備本身的固有變差或能力。傳統上將重復性稱為“評價人內部”的變異[1]。

1.5再現性

是指測量的系統之間或條件之間的平均值變差。傳統上將再現性稱為“評價人之間”的差異[1]。

1.6量具R&R或GRR

量具的R&R是結合了重復性和再現性變差的估計值。換句話說，GRR值等于系統內部變差和系統之間變差的和[1]。即：σ2GRR=σ2再現性+σ2重復性(1)

1.7系統變差

測量系統變差可分為：能力：短期間的誤差，是由線性、均一性和再現性結合的誤差量；性能：所有變差來源于長期的影響，是長期讀數的變化量；不確定度：有關被測值的數值估計范圍，相信真值包括在此范圍內[1]。

2測量系統分析的介紹

2.1測量系統變差

測量系統分析的目的之一是獲得測量系統與所處環境相互作用使其產生的測量變差的類型和結果的信息[1]。測量系統變差類型可分成五種類型：偏倚、重復性、再現性、穩定性和線性，其中重復性、偏倚、穩定性和線性屬于量具變差，再現性屬于操作員造成的變差。通常通過偏倚、線性及穩定性來判斷測量系統的準確性，通過重復性和再現性來判斷測量系統的精確性(即其波動)。

2.2測量數據特性

測量系統分析是為了更好的發現測量系統變差，從而通過對測量系統變差的控制來滿足測量產品質量特性的目的，也控制測量數據的質量。測量數據顯現出的4種狀態，如圖2所示。說明：圖2(a)中測量數據分布雖較集中，但偏離中心較大，屬于精確但不準確測量數據；圖2(b)中測量數據雖基本都在中心內，但數據分布較離散，屬于準確但不精確數據；圖2(c)中測量數據分布離散，且數據基本在中心外，屬于不準確且不精確數據；圖2(d)中測量數據分布集中，且均在中心內，屬于既準確又精確數據。圖2(a)、(b)、(c)這3中測量數據，是質量"低"的測量數據，圖2(d)的測量數據，是質量"高"的測量數據，也是測量過程期望獲取的數據。

2.3測量系統分析(MSA)方法分類

測量系統分析(MSA)方法主要分為三類：計量型測量系統分析方法、計數型測量系統分析方法以及破環型測量系統分析方法。計量型測量系統分析方法主要分為兩類：位置分析、寬度分析。其中位置分析常用的有：偏倚分析、線性分析和穩定性分析，寬度分析常用的有：重復性分析和再現性分析，如圖3所示。計數型測量系統分析方法包括：風險分析法、信號分析法以及數據解析分析法。對于計數型測量系統，主要采用風險分析法進行研究。破壞性測量系統分析方法包括：偏倚分析、變異分析和穩定性分析。在IC測試過程中，測試所得的測試參數數據通常為一連串的測試數據，即計量型數據，因此測量系統分析時通常采用計量型測量系統分析。以下介紹重復性和再現性分析在IC測試中的應用，通過重復性和再現性分析評價測量系統能力。

3重復性和再現性分析在IC測試中的應用

3.1IC測試中評價測量系統要求

IC測試過程中，評價測量系統時，需確認三個基本問題：

1)測量系統的分辨能力(在IC測試中主要指測試設備)是否滿足測試要求，即系統的設計性能能否滿足測試過程中所需實現的性能，這個是系統本身決定；

2)測量系統在一定時間內是否在統計上保持一致，即測量系統是否經過校驗，以確保測量系統狀態處于穩定狀態；

3)這些統計性能是否在預期范圍內保持一致，并且用于過程分析或控制是否合格，即測量系統分析的結果是否在可接收范圍內。測量系統分析在評價測量系統中起到很重要的作用。在IC測試過程中，造成測量結果變差主要是由量具變差以及操作員造成的變差導致，而重復性分析是分析量具變差，再現性分析是分析操作員造成的變差。因此重復性和再現性在IC測試的測量系統分析中占重要的位置。

3.2重復性和再現性分析操作過程

1)測量樣品的選擇選定標準樣品，至少3只，并對標準樣品進行編號，以便測量時數據能一一對應；

2)選取評價人選取若干名(至少2名)操作員作為評價人執行研究，并指定為評價人A、B、C等，評價人最好為操作該測量設備的操作員，經過測量設備的操作培訓，避免由于操作員引起很大的測量誤差；

3)測量設備校準測量前需對被測量分析的設備進行校正，使用標準件對設備進行校正，校正合格后可進行測量；

4)每個評價人分別對標準樣品進行重復測量(至少2次)，并將測量數據記錄在數據采集表中，測量數據記錄時評價人、樣品編號應一一對應；

5)重復性和再現性研究

(a)重復性研究

重復性是研究測量設備本身的波動，測量條件(如測量環境、測量地點、測量標準樣品等)要盡可能統一。首先通過極差圖(R圖)分析測量過程是否受控，并通過R圖觀察評價人之間對每個標準樣品測量過程的一致性。若R圖上由數據出現失控現象，應對每一個輸入數據進行核對確認，若輸入數據正確，需分析失控原因并進行針對性糾正，通常可采取三種糾正方式：忽略超出的點；刪除超出的點以及評價人重新測量標準樣品。然后計算重復性。重復性計算公式：EV=R軏×K1(2)其中R軏重復測量同一零件的極差的平均值，K1根據重復測量次數選值。

(b)再現性研究

再現性是研究不同評價人在相同的測量條件(如測量環境、測量設備、測量地點等)下測量同一標準樣品時產生的波動。可通過每個評價人測量每個標準樣品的平均值進行分析，通過均值控制圖觀察分析。首先計算出每位評價人測量標準樣品的總平均值，計算評價人之間的極差R0與標準差σ0，其中該標準差還包含了操作員重復測量引起的波動，因此需減去重復性部分，對該標準差進行修正，計算出的值即測量系統的再現性。再現性計算公式：AV=[R0d*2]-[(σe)2(nr)](3)

(c)標準樣品間的波動

測量的標準樣品間總是存在差異的。首先計算標準樣品測量總平均值的極差，然后計算出標準樣品間的波動PV。PV計算公式：PV=RP×K3(4)其中RP為標準樣品極差，K3根據標準樣品數量進行選值。

(d)測量過程

總波動測量過程輸出總波動TV包括測量過程的實際波動和測量系統的波動。TV公式：TV2=PV2+EV2＋AV2(5)以上已獲得AV、EV以及PV的值，那么總波動TV的值也可得出。

(e)測量系統能力的評價

通過已經計算出的重復性EV和再現性AV，可以計算出測量系統的波動GRR。GRR計算公式：GRR=EV2＋AV2(6)通過用測量系統的波動GRR與總波動(TV)之比來度量，即計算%GRR值。%GRR計算公式：%GRR=100[GRR/TV](7)根據測量系統能力判別準則，對測量系統進行評定，判別準則具體為：%GRR<10%，表明測量系統能力很好，可正常使用；10%≤%GRR≤30%，依據設備的重要性、成本及維修費用等因素，決定是否可使用或不可使用；%GRR＞30%，說明測量系統本身波動很大，由該測量系統得出的數據是不可靠的，測量系統必須改進。這時，需通過對測量系統的各種波動源，進行研究，若重復性變差本身較小，則說明問題出現在再現性上，可通過對加強對評價人的培訓，對作業方法的優化或提高評價人操作的一致性來減小評價人間的波動，若采取措施后仍不能滿足要求，或者重復性變差本身較再現性變差大很多，則需要將該設備停用做好標識，更換測量系統能力好的設備或采購新的測量系統。

4應用實例

使用測量設備對IC進行測試，主要是將流片過程、封裝過程中產生的缺陷產品挑選出來，這些缺陷產品在測試時主要體現為測試參數超出規范界限，判定為產品失效。而一個產品的測試需測試的參數項很多，在對測量設備進行測量系統分析時，需先確定出關鍵參數也就是對測試產品影響很大，客戶重點關注的參數)作為分析項目，如模擬電路測試中，部分產品在測試時一些參數需進行燒熔絲測試，該些參數一旦經過燒熔絲測試后，就不可逆，無法改變測試結果，若測量設備在測試該些參數出現偏差，參數測試均值的中心值偏移出允差范圍，直接會導致大量產品的失效、報廢。下面以某模擬電路測量設備為例，確定頻率參數FOSC為分析項目，參數單位為KHZ，對該分析項目進行重復性和再現性數據采集，并進行分析。采集的數據如表1所示。

(1)重復性分析和計算

根據采集的數據，按照第4章中所述的重復性和再現性的研究方法，先得出極差圖(R圖)，如圖4所示。從圖中可以看出測量過程處于受控狀態，且3個評價人對樣品的測量都在受控狀態，說明3個人的測量操作較一致，體現了測量的重復性。并通過重復性公式計算出EV=0.0003。

(2)再現性分析和計算

將采集的數據按照樣品編號，在圖中繪制出每個評價人對每個樣品測量的平均值，得出均值圖，如圖5所示。由于在測量時測量環境、測量條件以及測量設備均一致，因此可以通過不同評價人測量同一樣品的波動來研究再現性，從均值圖中，可以看出3位評價人分別測量的10個樣品，每個樣品均值波動最大的波動為33HZ，該樣品FOSC參數的均值允許偏差為±500HZ，測量波動大大小于參數的均值允差，說明具有良好的再現性。并通過再現性計算公式，可計算AV=0.0005。

(3)測量設備能力分析

①通過圖5均值圖分析。通過對該樣品電路不同批次的測試數據統計分析，該樣品的均值圖中控制線以內區域表示測量的敏感性。若圖中顯示的測量均值有一半以上(包括一半)落在控制線以外，則表明該測量系統適合進行測試該IC電路。若落在控制線以外的測量均值小于一半，則表明該測量系統缺乏足夠的分辨力，不適合進行該IC電路的測試。從圖中可以看出，3位評價人測試每個樣品的均值大部分都落在控制線以外，因此該測量設備有足夠的分辨力，有足夠能力測試該IC電路。②通過樣品鏈圖分析。將所有評價人測量每個樣品的數據，畫在一張圖上，得到樣品鏈圖，如圖6所示。從圖上可以看出10個樣品不同評價人測量的變差非常小(在10HZ以內)，與該樣品所要求的FOSC參數允許偏差(±500HZ)相比，大大小于該參數允許偏差，說明該測量設備能力非常號，精度完全可以滿足測試產品的要求。

(4)測量系統能力評價

根據第4章中內容計算出標準樣品間波動PV=0.0078、測量過程總波動TV=0.0078以及測量系統波動GRR=0.0006，再通過用測量系統的波動(GRR)與測量過程總波動(TV)之比即計算%GRR值，進行測量系統能力的判別。本次分析的測量設備，計算出的%GRR=7.24%。根據判別規則%GRR<10%，表明測量系統能力很好，測量設備的變差和人員變差對產品測試影響較小，完全滿足產品測試要求。

5結束語

IC測試主要目的是辨別電路的好壞，將不能滿足要求的電路剔除。IC測試過程中測量設備和人員的變差會對辨別結果有很大的影響，通過對重復性和再現性的研究與分析可以監控測量設備和人員變差，使之處于受控狀態，從而保證測量結果的準確性和精確性。

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摘 要：谷氨酸棒桿菌作為棒桿菌中的模式生物，擁有多條完整的芳香化合物代謝途徑，全基因組測序的完成為在谷氨酸棒桿菌中進行代謝調控研究提供了良好的生物信息學平臺；該菌包括基因敲除及互補在內的遺傳操作系統非常成熟，是研究芳香化合物代謝調控機制的良好模型。該研究旨在利用棒桿菌等模式生物中的莽草酸合成及芳香化合物代謝相關元件進行元件適配性研究，同時結合生物信息學、分子生物學及生物化學方法發掘其他微生物中這兩類元件，并對元件進行表征、改造及標準化并建立元件庫；選取高效能的功能元件拼接組裝為功能模塊，并在棒桿菌等底盤細胞中進行檢測適配性，從而構建出高效合成以莽草酸為代表性芳香化合物的人工細胞。到目前為止，研究工作完成了谷氨酸棒桿菌莽草酸合成途徑酶元件的鑒定，重點完成了谷棒DAHP合酶和分支酸異構酶功能表征及元件間適配性關系，獲得大量潛在的莽草酸合成相關代謝元件；并對部分代謝元件進行功能驗證和表征；同時建立高效蛋白表達及酶活測定體系。鑒定了谷棒莽草酸途徑的7個酶以及分支酸異構酶，完成了谷棒DAHP合酶、分支酸異構酶、脫氫奎尼酸脫水酶以及莽草酸激酶功能表征，揭示了DAHP合酶和分支酸異構酶相互作用機理和調控關系。獲得了3 549個莽草酸途徑相關基因序列，確定了516個合成目標基因，完成了這些基因密碼子優化和基因序列重新設計，選取了37個脫氫奎尼酸脫水酶基因人工合成，構建標準元件庫，并表征了它們的酶促動力學參數。構建并驗證了快速高通量的篩選―優化―合成―表征莽草酸途徑元件庫的Pipeline。另外在調控元件庫構建方面，構建了包括RBS、Promoter、Terminator以及Insulator等4共226個元件的調控元件庫，為莽草酸通路模塊的優化和精細調控的奠定了基礎。 模塊的組裝和優化方面，構建了基于RiboJ Insulator的基因表達定量調控模型，合成了莽草酸本地途徑酶元件和調控元件元件進行模塊組裝，并在底盤細胞谷氨酸棒桿菌中實現了表達，對最優配比進行了初步篩選，將莽草酸產量提高了7倍。

關鍵詞：莽草酸 莽草酸途徑 谷氨酸棒桿菌 合成生物學 元件庫

Abstract： Corynebacterium glutamicum as a type strain has a number of complete metabolic pathways of aromatic compounds. The completion of whole genome sequencing provides a good bioinformatic platform for metabolic and regulatory study of cells. Besides， the genetic manipulation systems （including knockout and complementary systems） are very mature， which makes this strain a perfect model to study the metabolic and regulatory mechanisms of aromatic compounds.With techniques of bioinformatics， molecular biology and biochemistry， more devices with similar functions are explored from all other microorganisms. And device libraries are subsequently established after characterization， modification and standardization of these devices. High-performance functional devices are selected to assemble modules which are then transferred into chassis cells for suitability test. After optimization of the suitability， artificially synthesized cell can provide a much more efficient synthesis of shikimic acid -a representation of aromatic compounds- than the wild type strain do. So for， all enzymatic devices involved in shikimic acid synthetic pathway have been identified， and a lot of potential function devices that may related to shikimic acid synthesis have been achieved. In total， 3549 gene sequences that are relative to shikimate pathway are identified and 516 of them are verified to be target genes for shikimic acid synthesis. After codon optimization and sequence redesign， 37 dehydrogenation quinic acid dehydratase genes are selected to be synthesis chemically， and these synthetic devices are used for characterization of their enzymatic kinetic parameters. By then， a highly efficient pipeline for construction of device library with a high-throughput “Screening―Optimization―Synthesis―Characterization” process is built. In terms of regulatory devices， a library is constructed with 226 regulatory devices， including RBS， Promoter， Terminator and Insulator.， which provide a steady foundation for optimization and accurate regulation of shikimic acid pathway modules. Based on a quantitative model named RiboJ Insulator for regulation of gene expression， the local enzymes in shikimic acid pathway are assembled with regulatory devices from the previous library in chassis cells Corynebacterium glutamicum. And the production of shikimic acid is increased by 7 times comparing with the wild type ones.

Key Words： Shikimic acid； Shikimic acid pathway； Corynebacterium glutamicum； Synthetic biology； Device library

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1 引言

隨著信息技術的快速發展，計算機網絡及信息系統廣泛地應用于政府機關、軍事部門、商業企業等各個領域，極大地改善了人們的生產條件和生活水平，深刻改變并持續地影響著人們對未來的認識。與此同時，非法訪問、惡意攻擊、信息竊取、木馬病毒等各種針對計算機網絡和信息系統的攻擊手段層出不窮，給各行各業造成了巨大的損失。其中，由于軟件脆弱性原因而導致的重大安全事件屢見不鮮。軟件脆弱性是指在軟件的需求分析、設計、編碼和運行期間存在的漏洞，利用該漏洞可能危害系統的安全。經驗證明，防止軟件脆弱性的最佳實踐就是在軟件的設計階段引入安全設計，將安全特性應用在軟件的每一個方面，而不是在事后作為補救措施來添加安全特性。

傳統意義上的軟件開發更關注軟件設計上是否滿足功能、性能和操作等業務需求，忽略甚至無視軟件的安全需求，從而導致軟件存在可以被攻擊者非法利用的安全隱患。因此，本文提出一種以安全模式為基礎，通過擴展統一建模語言支持安全測試的軟件設計方法。

2 相關概念

2.1 UML的擴展機制

統一建模語言（Unified Modeling Language， UML）是一種通用的可視化建模語言，適用于軟件生命周期的各個階段。盡管UML已經提供了豐富的建模元素和符號，可滿足大多數情況下對軟件的建模需要，但缺少必要的對軟件進行安全建模的要素。使用UML的profile應用擴展機制自定義安全特性要素可實現軟件安全特定領域建模。

2.2 安全模式

在信息安全領域公認原則是，使用標準的、經過長期時間檢驗的解決方案來保證軟件在其生命周期內安全、有效和穩定地運行。安全模式描述了在特定場景下重復發生的問題，并為這些問題提供了經過實踐被證明是安全的通用解決方案。

3 集成安全測試的軟件開發方法

開發人員在軟件設計階段就要時刻有安全觀念，考慮軟件安全需求，定義軟件安全目標，了解網絡常用攻擊技術、方法及應對措施，對軟件面臨的安全威脅進行建模，編寫滿足安全目標的測試用例，引入安全模式進行軟件架構設計并評審，及早發現安全問題。

3.1 需求分析

一般情況下，在軟件需求分析階段，軟件設計人員最常見的一種錯誤就是只注重軟件的業務需求，往往忽略了軟件的安全需求。“安全的軟件開發生命周期（SDL）”描繪了一種結構化的方法，用以貫徹和實現軟件的安全開發。遵守SDL，安全問題可以在軟件生命周期的早期得以評估和解決。

在軟件需求分析階段，除了功能、性能、操作等需求外，設計者還要考慮幾個問題。

1） 安全需求和原則

在需求分析階段，設計者就必須考慮安全原則及規則，創建一份系統范圍的規范，編寫系統涉及到的安全需求。安全需求可能是明確的（包含在業務需求內），也可能是模糊的、含混的甚至是沒有說明的。OWASP（開放式Web應用程序安全計劃組織）制定了一些安全標準和指南用以指導軟件設計者遵循安全設計原則來開發軟件。據此，設計者可以對軟件的安全性做出概要說明，闡述軟件在所設計的運行環境中面臨的安全威脅有哪些。

2） 安全目標

安全目標是指為使軟件在所設計的運行環境中能夠有效運行，防止、緩解外部攻擊對系統可能造成的危害而采取的措施和必須達到的要求。安全目標的制定可以減少軟件的“特性蔓延”，防止添加不必要的特性而導致軟件脆弱性的出現。安全目標與需求相關。對于明確的安全需求，

3） 威脅模型

威脅模型的基本觀點是，如果不對系統所面臨的威脅進行評估，以及采取措施降低威脅風險，那么就無法建立起安全的系統。威脅模型有助于設計者更好地理解所開發的系統，發現較高層次的設計問題，判斷出系統最具風險的“安全關鍵點”，確定系統的風險區域和采取的技術手段。

4） 安全策略

為了防止、緩解威脅模型所描述的系統威脅，必須制定系統的安全策略，采用必要的安全技術和手段。安全模式描述了在特定場景下重復發生的問題，并為這些問題提供了經過實踐被證明是安全的通用解決方案。以安全模式為基礎，分析威脅模型所發現的問題，制定安全策略，可以建立安全的、有效地系統解決方案，防止使用臨時的、隨意的系統解決方案。

3.2 軟件設計

3.2.1 軟件功能形式化分解

從業務需求的角度出發，軟件被劃分為多個功能，每個功能的實現都是由單個或多個組件（模塊）來完成的。軟件功能形式化分解的任務是確定軟件中相對獨立功能的邊界或作用范圍。一般來說，軟件脆弱性的產生通常是由于對數據不正確的處理造成的，特別是當數據從不可信任區域進入可信任區域時。使用數據流圖（DFD，Data Flow Diagram）以數據為核心，對軟件功能進行形式化分解，根據數據傳遞的方向和作用范圍，設定可信任區域和不可信任區域之間的邊界。

在圖2中，假設軟件功能A是由模塊1和模塊2共同完成，其中模塊2接收并儲存模塊1傳遞的數據。

3.2.2威脅建模

軟件功能形式化分解把軟件功能的內部實現分為可信任區域和不可信任區域。處于不可信任區域的組件（模塊）是威脅建模的設定目標，注重分析其運行過程中可能面臨的安全威脅有哪些。本文使用STRIDE安全模型進行分類：身份欺騙（Spoofing identity）、篡改數據（Tampering with data）、否認（Repudiation）、信息泄露（Information disclosure）和拒絕服務（Denial of service）。經分析，模塊1的安全威脅主要有身份欺騙（S）、篡改數據（T）和否認（R）3類，模塊2無安全威脅。因此，模塊1是非可信任的，模塊2是可信任的。通過威脅建模，實現軟件某個獨立功能的內部模塊被分為可信模塊和非可信模塊。

3.2.3 UML的安全測試擴展

為使UML提供安全測試支持，滿足安全策略要求，本文把非可信模塊定義為一個類，利用UML的profile擴展機制構建如下構造型：

“構造型securityTest 繼承自Class”。

其語義是：它代表了系統中一個非可信模塊所面臨的安全威脅等信息。其中，安全需求來自于威脅建模形成的安全需求文檔；威脅模型說明該模塊可能面臨的安全威脅；STRIDE對安全威脅進行分類；安全模式是指為解除威脅在模塊實現時要采用的安全模式；安全測試用例描述攻擊者面對此類問題通常采用的技術和手段；安全驗證標記用來標識模塊是否已通過安全測試。

屬性：該構造型的屬性信息如表1所示。

約束：（1）安全需求來自于威脅建模形成的安全需求文檔；（2）Stride限制為身份欺騙（S）、篡改數據（T），否認（R）、信息泄露（I）、拒絕服務（D）和特權提升（E）6類，Stride是這6類的組合；（3）解除威脅的安全模式來自于安全模式庫；（4）安全測試用例對應于軟件測試中的安全測試用例文檔；（5）只有通過全部安全測試用例，安全驗證標識才可以設為True。

3.2.4 非可信模塊的安全測試

UML安全測試擴展標記了非可信模塊的安全需求和安全測試用例。對于設計者來說，首先要依據業務需求設計非可信模塊的概要類圖，確定類與類之間的關系。其次，根據安全需求從安全模式庫中檢索符合要求的安全模式，在概要類圖的上下文環境中選擇合適的安全模式應用于模塊的實現。再次，把實現安全模式和數據處理的類標記為安全關鍵類。

安全關鍵類是實現非可信模塊功能、抵御網絡攻擊、緩解安全威脅的核心，具有十分重要的作用。傳統的單元測試側重于驗證類提供的接口及其實現是否正確，缺少對類提供接口的安全測試。通過分解安全測試用例，將安全測試用例轉化為對安全關鍵類的單元安全測試。

只有在安全關鍵類完成單元安全測試后，才能對非可信模塊進行安全測試，驗證所采用的安全模式是否可以真正防止或緩解威脅模型中描述的安全威脅。如果采用的安全模式無法通過安全驗證，需要重新選擇安全模式。

4 軟件安全設計方法

軟件安全工程從軟件開發生命周期的角度在軟件開發的每一個階段都考慮安全因素。如微軟的SDL定義了一系列的活動來支持安全開發，在設計階段主張遵循常見的安全設計原則，降低軟件受到的攻擊面。OWASP的CLASP方法在設計階段實施風險分析和威脅建模，并且建議使用安全相關信息注解類圖。UMLSec擴展的核心思想是為UML模型元素定義構造型，與模型關聯時，構造型為這些模型元素增加安全相關信息。POAD方法提出構建模式庫，通過模式合成進行軟件設計。

5 結束語

軟件安全問題是一個系統性問題，必須在軟件開發的每一個階段都予以重視。本文提出在軟件設計階段使用DFD以數據傳遞與處理為核心，將軟件功能進行形式化分解，把功能內部實現劃分為可信模塊和不可信模塊，采用安全模式解決不可信模塊面臨的安全威脅，設計模塊實現的安全關鍵類，分解安全測試用例，對安全關鍵類進行安全單元測試，驗證在非可信模塊實現時所采用的安全模式是否可以解除安全威脅，從而將軟件的安全測試提前到了設計的早期，減低了后期維護的風險和成本。下一步的工作，需要深入研究不同領域軟件系統存在的典型安全問題，設計具有通用性的單元安全測試方法和規范，并將該方法應用到更多的軟件項目中。

參考文獻

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篇9

若在控制增穩系統中增加一個離合器，在不使用機械部分的時候自動斷開，這就是準電傳操縱系統。把機械部分全部去掉，把全部權限交給控制增穩，這就是純電傳操縱系統。電傳操縱系統是一個全時間、全權限的飛行操縱系統，它是把駕駛員的主操縱系統和飛行自動控制系統有機的結合在一起，形成一個包括駕駛員在內的“人—機”控制系統。

2 電傳操縱系統測試技術研究

2.1與傳統操縱系統在測試上的區別

在測試上，電傳操縱系統與傳統系統主要存在如下區別：傳統操縱系統的測試重點，主要是檢查系統的間歇，調整桿舵的傳動比；對于帶自動駕駛儀的傳統操縱系統，還要檢要傳感器到舵面的傳動比；電傳操縱系統一般不直接檢查傳動比，而是檢查各傳感器傳給飛控計算機的精度，以及舵機執行飛控計算機指令的精度；電傳操縱系統需進行各種故障功能的檢查與測試；電傳操縱系統可以通過飛行測試接口，讀取（采集）系統的工作狀態。

2.2 試驗設計基本思路

通過上述的分析，電傳操縱系統內場集成試驗設計的基本思路為：試驗應盡量覆蓋技術規范或通電技術條件中常溫下的技術要求；對影響被試成品的壽命的測試項目，在生產試驗階段應略去；試驗驗內容的確定，應兼顧生產進度和設備投入；配備的試驗設備和測試系統的功能應能覆蓋選定的測試科目。

2.3 電傳操縱系統內場集成測試的重難點及主要困難

電傳操縱系統在內場進行集成測試時，主要有以下幾個測試重難點。

2.3.1 系統余度管理測試。在余度管理的測試方法設計上，基本分為模塊測試與程序驗證、程序測試、系統確定和飛行測試四個階段。對于在總裝裝機前階段的驗證主要是在半實物半物理模擬試驗平臺上進行的系統確認。在整個測試過程中，測試路徑的選擇很重要，這就需要在進行系統試驗的過程中，有目的對盡可能多的邏輯通路組合進行檢查。

2.3.2 控制律測試。電傳操縱系統的控制律直接關系到飛行安全。在內場集成測試中，可通過FTI設備控制、監控飛控計算機的運行，實現構型定義、程序加載、存儲器驗證、宏執行、斷點定義等功能，完成對飛行控制計算機控制律的測試。這種測試方式的優點在于可以靈活的選擇起飛、巡航、著陸各階段各狀態點的控制律測試，測試點的選擇可根據系統可靠性的提高逐步減少。

2.3.3系統配套不全時的測試。受生產條件影響，飛行控制系統經常出現配套不全的狀態，若待配套齊全后再進行內場集成測試，會嚴重影響飛機交付周期。針對此類實際問題，提出以下解決方案：對于系統內部的主要傳感器、作動器和控制板等部件建立仿真模型，可靈活進行實物與仿真模型的切換，以滿足缺件情況下的測試要求。同時，多模型的構建對于余度管理測試及故障地面復現提供了更便捷的試驗條件。

2.3.4大部件成品的安裝。電傳飛控系統內場集成測試環境中存在數量巨大的液壓管路和作動器，因此在系統試驗室建設時需考慮設計合理的工裝工具以提高安裝可靠性及工作效率。

3電傳飛控系統內場集成測試環境的構建

基于以上對電傳飛控系統的原理及測試技術的研究，若想構建一套完備的測試平臺，應至少包含以下幾大部分。

3.1電傳系統綜合試驗器。為整個系統提供供電、配套的硬件平臺，提供狀態指示和告警裝置，提供人機交互接口，可完成飛行控制系統的開、閉環試驗，可對輸入輸出飛控系統計算機的信號設置斷連點和檢測端；顯示飛行控制系統得各種工作狀態、故障狀態；飛行控制系統設置激勵注入和反饋采集端。

3.2綜合飛行測試系統。實現測試設備與電傳飛行控制計算機的通訊，獲取電傳飛行控制系統各設備運行狀態、各信號的狀態，以及系統運行參數等，按照電傳飛行控制系統參數、狀態的定義，對上述狀態信息和參數進行解析。

3.3仿真和監控設備。可提供各類傳感器和檢測裝置仿真、航電系統信號仿真、非航電系統信號仿真等各種仿真信號，實現與飛行控制系統的信號傳輸與通訊；監控并測試飛行控制系統內部及與其他分系統之間的各種通訊信號的正確性。

3.4飛行控制系統操縱裝置。飛行控制系統操縱裝置采用虛擬仿真或物理模擬的形式，實現操縱系統的仿真，為電傳飛行控制系統提供指令輸入。

3.5飛行控制系統測試激勵設備。可對飛行控制系統提供信號源，并為加速度計、速率陀螺等提供激勵輸入。

3.6故障注入單元。可實現飛行控制系統計算機、傳感器、作動器等成品的故障模擬和注入，檢查飛行控制系統的故障報警功能。

3.7飛行仿真系統。在飛行仿真系統的驅動下，可完成飛機相關狀態的仿真，形成完整的飛機閉環環境。

3.8地面電源系統

3.9地面液壓系統

結語

本文針對電傳操縱系統的內場集成測試提出了一些思路與想法，具體實施測試環境設計與建設時可根據實際情況進行相應調整，如可根據實際參加集成試驗的試驗件種類增減仿真監控設備的種類和數量等，希望可供實際工作參考。

參考文獻

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隨著電力系統的不斷發展，我國電力建設經歷了大輸電的投資高峰期，對于220kV及以上電壓等級的輸電網進行了全面的提升和完善，目前輸電投資已經逐步回落，在GDP增速和用電彈性雙重下滑的大背景下，短期無法出現較大的需求增量。而隨著城鎮化建設的加速，未來電力系統的發展將進入結構性建設階段，110kV及以下的配網將成為新的投資重點，配電自動化系統的建設是配網發展過程中的重要內容之一，而配電網的測試環節目前還處于摸索階段。

配電自動化（DA）是一項集計算機技術、數據傳輸、控制技術、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統，實現對配電系統監視＼控制的自動化管理，其目的是提高電網供電可靠性，改進電能質量，向用戶提供優質服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。

本文通過介紹國內外配網自動化發展概況，進一步通過探討國內外配網實驗仿真平臺建設的狀況，提出基于RTDS的配網集成測試平臺建設的方案。

1 國內外配網自動化技術發展現狀

1.1 國外配網自動化發展現狀

國外自20世紀70年代起進行了配電自動化技術的研究與應用，歸納起來，大致可以分為三個階段。第一階段：基于自動化開關設備相互配合的饋線自動化系統，其主要設備為重合器和分段器，不需要建設通訊網站和配電主站，系統在故障時通過自動化開關設備相互配合實現故障隔離和健全段恢復供電。第二階段：隨著計算機技術和數據通訊技術的發展，一種基于饋線監控終端、通訊網絡和配電主站的實時應用系統產生，在配網正常運行時，系統能起到監視配電網運行狀況和遙控改變運行方式的作用，故障時能及時察覺，并由調度通過遙控開關隔離故障區段和恢復健全段供電。第三階段：隨著負荷密集區配電網規模和網絡化程度的快速發展，僅憑借調度員的經驗調度配電網越來越困難；同時，為加快配電網故障的判斷和搶修處理，進一步提高供電可靠性和客戶滿意度，一種集實時應用和生產管理于一體的配電網管理系統逐漸占據主導地位，它覆蓋了整個配電網調度、運行、生產的全過程，還支持客戶服務。系統結合了配電網自動化系統、配電網GIS應用系統、配電生產管理系統等，且與營銷管理系統相結合，實現配電合用電的綜合應用功能。

以上三個階段的配網自動化系統目前在國外依然存在。其中，日本、韓國側重全面的饋線自動化，而歐美的配網自動化除了在一些重點區域實現饋線自動化之外，在配電主站具有較多的高級應用和管理功能。

1.2 配網自動化技術在我國的發展現狀

我國配電網自動化技術研究起步于上世紀90年代，期間進行了一些試點性項目：如1996年在上海金騰工業區建成基于全電纜線路的饋線自動化系統，是國內第一套投入實際運行的配電網自動化系統。2003年杭州、寧波配網自動化項目對我國配電網建設具有良好的示范意義。但過去幾年來，配電自動化在我國電網建設中仍然處于比較薄弱環節，配電網供電可靠性與發達地區先進水平存在較大的差距。配網自動化建設在大多數城市僅僅局限于試點，覆蓋率約為試點城市的1/5-1/4，甚至更少。而在國外如日本，配電自動化的覆蓋率高達80%的水平。因此在配電自動化方面，我國有廣闊的提升空間和發展前景，我們要借鑒國外的成功經驗，根據我國配網的實際情況，制定有效的配電自動化制度規范，不斷摸索，不斷提高，不斷發展，最終實現配電自動化的建設目標。

2 國內外配網實驗平臺建設現狀

2.1 國內配電網實驗平臺建設現狀

國內配電網實驗平臺的建設主要集中在配電設備的檢測階段，典型結構如北京電科院配網實驗平臺，其主要研究范圍包括配電終端性能功能檢測、EMC檢測、電能質量檢測等。由于其以單臺配電終端檢測和配電自動化演示為主，缺少整體系統功能性試驗，無法對各種典型網架結構進行建模和檢測，因此相類似的配網實驗室未形成針對配電自動化系統的完全檢測能力。而以西安電科院配網實驗室為代表的平臺建設其主要實現功能包括配電自動化主站系統模擬、配電自動化終端及檢測設備展示、配電自動化動作過程演示、采用RTDS仿真模擬配網系統等。但是該實驗室缺少針對通信系統、電源系統等的檢測，以及針對設備性能高低溫、EMC等試驗，未能將靜模試驗與動模試驗相結合，仍未形成完全的配電自動化檢測能力。

配網自動化實驗室主體結構包括10KVA自動調壓器，PT、CT、變換器、數據采集卡和數模轉換卡系統應用軟件等。實驗室可以實現的功能包括故障定位識別、饋線重構和無功補償/電壓控制三大功能。系統構建典型的三相配電系統單線圖如圖1所示。

2.2 國外配電自動化實驗室建設狀況

對應著配網自動化的發展與研究，國外配網實驗平臺建設開展得也比較早。美國德雷克賽爾大學可重構配電自動化與控制實驗室建于21世紀初，其整體結構與裝置如圖2所示，由4個完全相同的配電站組成，電源可提供三相交流208V和120V直流電壓，并帶有三相自耦變壓器（變比為1：1），自耦變壓器是起到隔離作用，以防止電力和測量設備的涌入電流，并設置了一個30A的三相斷路器。ZIP負荷由多種負載組成，其包括獨立的恒值阻抗，恒定電流和恒定功率負載。它們可以通過平衡/非平衡的方式進行連接。數據采集卡（DAQ）安裝在計算機上用來采集相關數據，獲取到的數據將通過以太網在遠程測控終端系統（RTU）和主站之間進行傳輸。

該實驗室除能進行常規的配網實驗外，還可以實現多相輻射網潮流實驗以及網絡重構實驗等，具有比較全面的配網設備與系統實驗的功能。

芬蘭坦佩雷理工大學的現代化配電自動化實驗室建于上世紀末，由主變電站和控制中心兩層主體結構構成，實現的主要功能有故障模擬、定位與雷暴預警等。

日本的智能配電網實驗室建于2011年，主要用于現代住宅配電系統研究。該實驗室包括一個連接到10kW的功率放大器上。該功率放大器又連接到硬件在環（power-HIL）中的eMEGAsim電力系統仿真器。如圖3所示。住宅中配有各種家用電器和其它設備。這些設備包括燃料電池，光伏系統和其它正在考慮的將用在未來住房中的設備。這些住宅將會被整合成一個現代化的微電網。微電網每一用戶可以向電網中反送電能。

微電網實驗室將能夠分析電網和住宅設備之間的相互作用，通過把住戶電流注入到由eMEGAsim實時仿真器所模擬的饋線回路中去，反過來模擬饋線回路又可以通過電力硬件在環（power-HIL）連接將饋線電壓返送給住戶。

3 配網自動化系統集成測試方案研究

3.1 配網自動化系統測試方案基礎

綜上所述，配網自動化建設無論在工程實踐當中，還是在實驗環境下對配網自動化研究都在積極地開展與進行中。盡管如此，各配網實驗室基本基于各終端設備或配網系統的某些功能而進行的平臺建設，缺乏配網全體的觀念和系統測試的思想。而依托最新的RTDS實時系統作為仿真平臺，結合實際配電自動化的主站、通信、測控終端，建設成一套模式靈活，技術先進的配電自動化測試仿真實驗室，可以使其處于國內國際領先水平。實驗室的建設基本目標如下：

（1）基于RTDS的配網仿真系統可以模擬任意規模、任意復雜程度的配網架構，避免了傳統物理動模規模小，運行方式不夠靈活的缺點。

（2）本實驗室的架構可以針對各種不同廠家、不同類型的配網終端進行入網測試，并對相關裝置接入實際配網后的特性進行仿真測試，彌補現有配網自動化終端只能進行單獨性能測試的不足。

（3）基于本實驗室可以在真實的主站系統進行高級功能的開發，并將該高級功能直接應用于真實配網環境中進行測試驗證，保證了該平臺具有較高水平的研究性。

3.2 方案整體結構

配網集成測試平臺以主站系統和數字仿真系統為主體，其中主站系統是配電自動化系統的控制中心和監測中心，而數字仿真系統主要進行模擬建模和仿真測試，兩大系統通過電壓電流、開入開出等信號量進行相互交互，從而實現了兩大系統的無縫銜接，實現多種功能、多種用途、多種形式的配電自動化實驗任務。平臺的結構圖如圖4所示。

系統實現的具體功能主要包括：

（1）可利用計算機RSCAD軟件搭建配網系統架構，模擬各種復雜的運行工況，并通過二次電壓電流實時反映出系統的狀態，能夠模擬配網多種故障狀況，能夠幫助規劃配網結構、了解配網潮流走向等等。

（2）系統可通過功率放大器實時輸出二次電壓電流，可以對FTU、DTU等配網自動化設備終端進行動態檢測，驗證其現場運行過程中的性能和質量。

（3）系統可模擬配置保護系統，真實反映配網故障狀態下保護裝置的動作情況，研究配電自動化與保護之間的聯系和配合。

4 結論

目前國內外配電自動化實驗室數量較少、功能單一、性能遠遠不能適應目前配電自動化的發展水平，在深入調研國內外配電自動化應用現狀及配電自動化實驗室建設水平基礎上，提出了以RTDS實時仿真為基礎、結合實際配電自動化的主站、通信、終端，建設成一套模式靈活，技術先進的配電自動化測試仿真實驗室的建設方案。該系統主要優點包括：

（1）基于RTDS的配網仿真系統可以模擬任意規模、任意復雜程度的配網架構，避免了傳統物理動模規模小，運行方式不夠靈活的缺點。

（2）本實驗室的架構可以針對各種不同廠家、不同類型的配網終端進行入網測試，并對相關裝置接入實際配網后的特性進行仿真測試，彌補現有配網自動化終端只能進行單獨性能測試的不足。

（3）基于本實驗室可以在真實的主站系統進行高級功能的開發，并將該高級功能直接應用于真實配網環境中進行測試驗證，保證了該平臺具有較高水平的研究性等。因此，基于RTDS系統的配電網平臺建設對于配電網系統以及配網設備各功能以及各種通訊方式等方面研究都有重要意義。

參考文獻

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作者簡介

陸健（1986-），男，上海市人。碩士研究生學歷。現在供職于國網上海市電力公司電力科學研究院。研究方向為配電自動化技術。

陳冉（1983-），男，江蘇省南京市人。博士研究生學歷。現在供職于上海電力學院電氣工程學院。研究方向為配電自動化、配電網規劃等。