共创力研发咨询/杨学明

1     基于功能树分析（FTA）的功能级FIT测试方法原理介绍

功能FIT分析方法的提出，是基于对FMEA分析方法的如下疑问：

a)    利用FMEA分析做FIT测试时，智能控制整个芯片失效，或者控制芯片部分功能的随机失效，但是无法模拟器件单个功能或者是特定组合功能的失效。而对于产品系统而言，对于整体失效有检测和保护，不能等同于部分失效也有检测和保护；

b)    利用FMEA分析结果做FIT测试时，容易遗漏某些芯片的部分功能；

c)    利用FMEA分析结果做FIT测试时，硬件测试工作量太大：为了保证测试的可靠性，对于同一个故障，需要多次注入，而且不同单板的同一芯片也要重复进行。硬件触发可操作性很差，而且工作量也大。

考虑到利用FMECA分析结果做FIT测试设计的以上缺点，本文提出了基于功能树分析和软件模拟故障的功能FIT测试设计方法。

基于功能树的分析，就是针对单板或者模块，从分析对象的对外接口功能（即最顶层功能）着手，逐层分解，直到底层芯片。在最底层分析各种可能的失效，并对失效模式进行一定的收敛，形成最终的测试项目。对于利用功能FIT分析方法生成的测试项目，主要是考察单板系统对底层各种故障的容错能力，这些故障模式与单板器件的故障模式没有严格的对应关系。

2     适用范围

基于功能树FIT分析的单板可靠性测试设计方法，适用于单板维度的系统级可靠性测试，其主要是考察系统对底层各种故障的容错能力，这些底层故障模式是芯片驱动层面的。

3     操作办法

基于功能树FIT分析的测试设计工作，其操作过程比较简单，基本上可以分为四个步骤：功能分析、功能分解、失效分析、测试项目整理。

1)    功能分析

功能分析的过程，就是把被测单板看成一个黑盒，分析其对外提供哪些功能的过程。功能分析的输出是单板最顶层功能的列表。功能分析工作要注意以下几点：

功能分析过程不考虑芯片维度；

单板电源不在功能分析的范围之内；

比如某产品接口板功能分析结果如下：

1)业务（BTS业务、BTS信令、本板信令）

2) 操作维护（IPOA、主从串口）

3) 时钟提取

 

 2)  功能分解

功能分解的过程是针对功能分析得出的单板顶层功能列表，通过测试人员对被测单板的白盒级理解，逐层分解，最终得到与单个芯片相对应的底层功能。

功能分解过程要注意的几点：

一定要分解到与单个芯片相对应的底层功能；

同一单板上的相同功能只分析一个，不作重复分析；

对于上面提到的接口板，部分功能分解结果如下：

 

                    图2功能分解举例

  3)  失效分析

失效分析是在功能分解完成的前提下，针对最底层的功能进行故障模式分析的过程。失效分析注意以下几点：

失效分析是基于功能树的；

失效分析不考虑失效概率，可能的失效都要分析；

失效分析针对最底层功能（对应芯片级）；

另外，这里说明一下失效分析只细化到芯片级的原因：

芯片内部无法分析；

芯片内部故障无法注入；

从经验来看，芯片整体失效更多。

总而言之，从我们现阶段底层测试业务的角度来看，没有深入芯片内部，开展器件可靠性的测试，所以这里的失效分析只停留在芯片级。

下图是以板间交换模块为例，进行失效分析的结果：

 4)    测试项目整理

针对底层功能进行失效分析以后，肯定存在实际操作过程中无法模拟或者是很难模拟的失效模式。这个时候就需要进行失效模式的等效和收敛，以确定最终的可靠性测试项目。失效模式的收敛遵从以下原则：

对于不能进行模拟的故障进行等效；

对于无法等效的故障收敛到上一级。

如下图：

4 基于功能FIT分析的可靠性测试设计方法的局限性

作为一种可靠性测试设计工程方法，功能FIT分析存在其固有的局限性，在实际操作过程中要充分考虑到这一点：其分析得出的故障模式缺少数据支撑，各测试项目没有优先级，投入重点不好把握。

 

作者简介：

杨学明  清华大学MBA，深圳市共创力企业管理咨询有限公司总经理，深圳市汇成研发管理咨询有限公司董事长，资深研发管理专家，国内首席研发管理专家，曾服务于华为，阿里巴巴等知名企业，杨老师先后在国内开设研发类公开课100多场，服务内训客户1000多家，为数百家企业提供了研发咨询服务，典型的客户如深圳迈瑞、华立仪表、步步高、英威腾、雷赛智能、埃斯顿、华工科技、中国科学院、电力科学研究院、中国工商银行、重邮信科、从兴电子、浙大网新、联迪商用等。近两年服务的客户如中电海康、网易、苏宁云商、烽火科技、29所、华为技术、中兴通讯、广联达、大唐电力、招商局、京信通信、航盛电子、国电南瑞、中航工业、维力医疗、寒武纪科技、海南邮政、京仪股份、海尔集团等。