導(dǎo)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(nèi)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(zhì)量中心的詳細步驟如下：

1.確認(rèn)模塊：小組首先應(yīng)該對系統(tǒng)進行分析，把系統(tǒng)細化成邏輯分類、模塊和子模塊。子模塊應(yīng)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(chuàng)建一個詳細的UML活動圖表。每個活動圖表顯示用戶和系統(tǒng)的系列行為，如“用戶做了x”，接下來“系統(tǒng)做了y”，并且顯示各類判斷點。由于在美科利質(zhì)量中心里創(chuàng)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(shù)據(jù)輸入到美科利質(zhì)量中心之前，必須確?；顒訄D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(biāo)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(gòu)建模塊。

在活動圖表中定義的測試案例和在美科利質(zhì)量中心的TestDirector中創(chuàng)建的測試案例之間存在一對一的對等關(guān)系。為了避免錯誤，需要將Visio活動圖表中的內(nèi)容復(fù)制和粘貼到美科利質(zhì)量中心內(nèi)。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(zhì)量中心內(nèi)，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(zhì)量中心的測試計劃樹型圖中為每個測試案例創(chuàng)建節(jié)點。這些測試案例節(jié)點應(yīng)該顯示在他們各自的子模塊節(jié)點下。接著通過復(fù)制和粘貼活動圖表中的內(nèi)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(zhì)量中心的測試實驗室樹型圖中，為每個處于相應(yīng)模塊節(jié)點下的測試包創(chuàng)建節(jié)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(lián)系在一起用于測試某個子模塊的特定區(qū)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(chuàng)建一個數(shù)據(jù)包，把TC01、TC02和TC03聯(lián)系在一起，另外一個數(shù)據(jù)包把TC01、TC02和TC04聯(lián)系起來，依此類推。這種測試包創(chuàng)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(fā)足夠多的測試場景，從而確保全面、有效和系統(tǒng)的展開測試。

5.為測試包安裝數(shù)據(jù)文件：在每個測試包中，有些測試案例可能需要數(shù)據(jù)文件，如用戶輸入的或系統(tǒng)檢測的數(shù)據(jù)值。根據(jù)要求將這些值輸入美科利質(zhì)量中心的測試實驗室。

6.執(zhí)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(zhí)行整個測試包或者單單執(zhí)行測試包中的某些測試案例。在每個測試案例實現(xiàn)自動化之前，建議使用美科利TestDirector，對每個測試案例至少執(zhí)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(jīng)歷了一次手動運行，就要為測試案例創(chuàng)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(dāng)然，任何美科利TestDirector支持的自動化工具都可以被使用。

由于創(chuàng)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(fù)使用的組件。這樣不僅理順了測試包的開發(fā)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(gòu)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(chuàng)建和腳本的選擇

測試包的結(jié)構(gòu)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(zhí)行時的所有初始化需求。使用腳本的確切方位由設(shè)定在美科利QuickTest Professional中的執(zhí)行參數(shù)決定。當(dāng)創(chuàng)建測試包、并且還沒有相關(guān)測試數(shù)據(jù)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(chuàng)建完成后，測試人員可以根據(jù)需要添加測試案例。在添加每個測試案例時，用已經(jīng)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(zhí)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(wù)器，并將默認(rèn)數(shù)據(jù)表格附加到測試實例中(test instance)。默認(rèn)數(shù)據(jù)表格確定某個特定測試需要執(zhí)行哪些條目，但是它不包含任何測試數(shù)據(jù)。

在腳本開發(fā)的同時，文檔定義也完成了。在默認(rèn)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。這樣，該機構(gòu)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(zhí)行，給出獨立的測試數(shù)據(jù)。當(dāng)測試人員增加數(shù)據(jù)包，并且添加測試數(shù)據(jù)時，可以使用美科利TestDirector中的附件數(shù)據(jù)表格，輸入數(shù)據(jù)，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(yù)處理

由于是一家大型網(wǎng)站，業(yè)務(wù)遍及多個國家，需要通過一種方法來創(chuàng)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(nèi)置數(shù)據(jù)庫檢查不允許聯(lián)結(jié)字符串的參數(shù)化，無法實現(xiàn)在多個方位展開數(shù)據(jù)庫驗證任務(wù)。但是，公司通過內(nèi)置的對象存儲庫(object repository)，在用戶端界面上實現(xiàn)了這個目標(biāo)。

小組通過在使用ADO的VBScript中創(chuàng)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(lián)結(jié)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(zhí)行測試包中的測試實例時，首要任務(wù)就是調(diào)用內(nèi)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(wù)就是導(dǎo)出附件數(shù)據(jù)表格，當(dāng)該特定測試案例的測試數(shù)據(jù)在美科利QuickTest Professional中上傳并在測試中使用后，就可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)表格。

測試腳本主體

在該測試階段執(zhí)行測試步驟。

后端數(shù)據(jù)庫驗證

腳本的這個階段中，執(zhí)行所有需要的數(shù)據(jù)庫驗證。在測試腳本初始化和預(yù)處理階段所讀入的記號和聯(lián)結(jié)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(shè)定成“TRUE”。如果是的話，就知道存在需要執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫檢查任務(wù)。接著，測試可以例示數(shù)據(jù)庫等級，從數(shù)據(jù)表格中讀入預(yù)期的結(jié)果，并驗證這些值。所有這些在數(shù)據(jù)庫等級中都被定義成可重復(fù)使用的方法。

整理和后期處理

測試已執(zhí)行完成，在對測試包中的下一個測試實例進行測試之前，應(yīng)該對前一測試進行整理。需要一種方法來巡視AUT中的適當(dāng)方位，因此小組在內(nèi)部庫中創(chuàng)建了一個功能，使用美科利TestDirector OTA API’s來觀測數(shù)據(jù)包中下一數(shù)據(jù)實例的名稱。測試名稱的前三位字母決定了測試人員應(yīng)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(dāng)前的不一樣，那就執(zhí)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(jīng)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(wěn)定。作為頭一批采用Geforce9系列芯片組主板的領(lǐng)軍產(chǎn)品，目前它已經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)品規(guī)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(shù)。簡單的說，除了顯存規(guī)格與獨立顯卡不同外，MCP7A芯片組所采用的顯示核心與相應(yīng)規(guī)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(biāo)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(yè)的發(fā)展,軟件系統(tǒng)涵蓋了日常生活、生產(chǎn)的各個方面,復(fù)雜的軟件系統(tǒng)的測試保證越來越成為實現(xiàn)軟件需求目標(biāo)的重要方面。

軟件測試根據(jù)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(tǒng)測試。其中,集成測試是在單元測試的基礎(chǔ)上,將所有模塊按照設(shè)計要求組裝成為子系統(tǒng),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(xiàn)。圖1為不同開發(fā)階段驅(qū)動的測試類型圖。

不同類型的測試的實質(zhì)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(biāo)選取一個較優(yōu)的測試對象及范圍的組合,以獲得較高的測試投入與產(chǎn)出比例,通過對測試目標(biāo)實現(xiàn)盡量完整的測試覆蓋度, 達成測試目標(biāo)。軟件測試沒有絕對的覆蓋,也不存在無盡的測試資源。

傳統(tǒng)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(shù)量成級數(shù)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(gòu)建要求較高: 軟件測試總是基于一定的測試輸入基礎(chǔ),這里的輸入,主要依賴于開發(fā)過程。由于軟件工程化開發(fā)的不同水平,集成測試往往難以獲得完整的設(shè)計輸入,同時由于軟件設(shè)計成熟度的限制,導(dǎo)致模塊級設(shè)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(gòu)建模塊級的數(shù)據(jù)環(huán)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(xiàn)高效應(yīng)用的原因之一。

二、系統(tǒng)級集成測試

(一)系統(tǒng)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(tǒng)級設(shè)計構(gòu)建集成測試的思路。傳統(tǒng)集成測試主要以軟件模塊為測試實體對象,將產(chǎn)品系統(tǒng)打開,基于內(nèi)部接口和模塊級運行環(huán)境進行測試設(shè)計。系統(tǒng)級集成測試從本質(zhì)上與傳統(tǒng)集成測試基本一致,但是其分析方法,更多強調(diào)與系統(tǒng)運行的場景、業(yè)務(wù)行為、事件對軟件運行的影響以及場景異常的構(gòu)建。

(二)系統(tǒng)級集成測試的對象

系統(tǒng)級集成測試捕獲的問題對象本質(zhì)是數(shù)據(jù)接口關(guān)系,主要分為3種類型,如下圖所示:

1.外部輸入關(guān)聯(lián)

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(tǒng)功能自然的形成這種接口關(guān)系。例如:初始化是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、裝載過程;業(yè)務(wù)功能消費這些數(shù)據(jù)。

2.內(nèi)部輸入關(guān)聯(lián)

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(nèi)部數(shù)據(jù)輸入。這些數(shù)據(jù)輸入可以通過次功能c來構(gòu)造。 通過次功能c的構(gòu)造,能夠?qū)崿F(xiàn)對功能a更加完整的分支覆蓋。 典型的例子是:業(yè)務(wù)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(nèi)部輸入關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。

3.背景數(shù)據(jù)依賴

這種集成關(guān)系常常是: 基于系統(tǒng)全局的接口,在某種功能分支運行下,發(fā)生變化,進而影響主功能模塊的運行。例如某個背景數(shù)據(jù)a是主功能的依賴數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)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(yīng)用系統(tǒng)某數(shù)據(jù)的生產(chǎn)任務(wù)已經(jīng)啟動了,但一段時間后該應(yīng)用系統(tǒng)被刪除。則其對應(yīng)的數(shù)據(jù)如果沒有設(shè)計回收機制,就會形成冗余數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)占據(jù)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(xiàn)測試逃逸的方面。

三、系統(tǒng)級集成測試的分析方法

系統(tǒng)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(jié)合,接口分析的目的是分析明確集成測試的邊界和目標(biāo);而場景分析則幫助我們獲得高效的需求選擇依據(jù),選取最重要的測試需求。

(一)接口分析

通過對系統(tǒng)級功能核心接口數(shù)據(jù)進行分析,明確集成測試的實體范圍及測試的目標(biāo)分支。

根據(jù)上述2.2節(jié)的分析,集成測試的本質(zhì)是捕獲模塊內(nèi)部分支上的bug,所以,集成測試分析首先應(yīng)明確測試功能或模塊對象,以及與之存在接口關(guān)系的相關(guān)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(shè)計文檔,軟件分支流程圖,而導(dǎo)出的數(shù)據(jù)接口關(guān)系。在軟件系統(tǒng)設(shè)計中,各個分支所共有的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)接口關(guān)系,就是要測試的目標(biāo)。

2.基于系統(tǒng)業(yè)務(wù)而劃定的一組關(guān)聯(lián)功能,這些共同實現(xiàn)某種業(yè)務(wù)的功能,通常具有密切的數(shù)據(jù)接口,輸入與消費的關(guān)系。

功能簇的選取,應(yīng)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(tǒng)中,長期或者頻繁運行的,與核心業(yè)務(wù)密切相關(guān)的功能。如管理系統(tǒng)的管理服務(wù)端,通信系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)通訊功能。

(二)場景化分析

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

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(yè)務(wù)模型、應(yīng)用模式、承載環(huán)境等。是對于軟件系統(tǒng)完整運行環(huán)境的建模和構(gòu)建。

下表列出了典型的加密通信系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)及場景的關(guān)聯(lián)分析表:

四、結(jié)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(yù)料的峰值電流，對負責(zé)測試極小器件(尺寸僅為較小的個位數(shù)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(fù)調(diào)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(yīng)力。當(dāng)真空孔尺寸超過被測器件面積的18％時，應(yīng)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(yīng)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(jié)果。業(yè)界已經(jīng)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(jié)構(gòu)或模板來固持器件的位置。

使用夾具固持小器件

已經(jīng)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(zhuǎn)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(jié)果顯示，貼裝在電路板上會增加施加給集成電路的應(yīng)力。36LLP替代板上應(yīng)力的增加頗為適度，可以視為易于操作性與更可靠測試結(jié)果之間的最佳折衷。貼裝在14DIP轉(zhuǎn)換板上的應(yīng)力增加更為嚴(yán)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(zhuǎn)換板更易于操作。

支持模板

篇5

1 前言

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，集成電路的應(yīng)用越來越廣泛，在經(jīng)濟生活中的地位也越來越重要。集成電路從出現(xiàn)至今，也才不過幾十年的歷史，但是已經(jīng)深入到國民經(jīng)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(shè)計、生產(chǎn)、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(yīng)用的全過程，是實現(xiàn)集成電路產(chǎn)品高質(zhì)量的重要保證。因此，測試在集成電路生產(chǎn)過程中占有十分重要的位置。集成電路的測試不同于常規(guī)的電路檢測，測試過程要復(fù)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(chǎn)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(shè)計的正確性

由于集成電路的規(guī)模日益龐大，設(shè)計也越來越復(fù)雜，因此只有經(jīng)過相應(yīng)的測試才能檢驗集成電路設(shè)計的正確與否，這也是測試的首要作用。

2.1.2 檢驗產(chǎn)品的可靠性

由于集成電路的復(fù)雜性，其每一個環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)錯誤，并由此導(dǎo)致產(chǎn)品的不合格。因此，集成電路產(chǎn)品只有經(jīng)過嚴(yán)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(xiàn)故障，為了盡快查找故障，也需要進行相應(yīng)的測試。這樣的測試可以定期或者不定期的進行，結(jié)合測試的結(jié)果進行相應(yīng)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(yīng)。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(guān)系，因此，可以根據(jù)信號的對應(yīng)關(guān)系得到相應(yīng)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(shè)計，是要實現(xiàn)一定的邏輯行為功能。如果一個集成電路在設(shè)計上屬于優(yōu)秀，從理論上可以實現(xiàn)對應(yīng)的邏輯行為功能，但卻無法用實驗結(jié)果加以證明，那么這個設(shè)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(jié)果必須與集成電路的邏輯結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。

3 集成電路可測試性的設(shè)計方法

可測試性設(shè)計是一項十分重要的工作，它是指集成電路在設(shè)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(nèi)部的節(jié)點不能被外部接觸，因此節(jié)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(jié)構(gòu)設(shè)計來完成集成電路的功能設(shè)計，以此來提高集成電路內(nèi)部節(jié)點的可觀測性和可控制性，從而實現(xiàn)可測試性設(shè)計。一般來講，有三種方法，即功能點測試、掃描測試和內(nèi)建自測試。

3.1 功能點測試

功能點測試是針對已經(jīng)生產(chǎn)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等，每種方法都有各自的優(yōu)缺點。條塊化分割雖然簡單方便，但是不利于系統(tǒng)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(shè)計各種模塊，一般只能提高集成電路的可控制性。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)基本上綜合了上述兩種方法的優(yōu)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(fù)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(lián)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(nèi)部，增加了集成電路的可控制性。另一方面，所產(chǎn)生的響應(yīng)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(jù)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(yōu)缺點。全掃描測試的優(yōu)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(yōu)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(yōu)點，在全面測試集成電路的基礎(chǔ)上也提高了效率，缺點是設(shè)計比較復(fù)雜。

3.3 內(nèi)建自測試

相對于前面兩種測試方法，內(nèi)建自測試的主要工作是想辦法在集成電路內(nèi)部進行測試，即整個測試工作在集成電路內(nèi)部完成。在建立內(nèi)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(yōu)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(xiàn)過程

從集成電路可測試性的設(shè)計方法可以看出，要實現(xiàn)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(jù)具體情況來進行相應(yīng)的設(shè)計和選擇。另外，隨著科技的不斷發(fā)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(yīng)的工具，就可以實現(xiàn)集成電路的可測試性。

5 結(jié)束語

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

參考文獻

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篇6

測量系統(tǒng)分析(MSA)是六西格瑪管理的一項重要內(nèi)容。在產(chǎn)品的質(zhì)量管控中，高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)，對產(chǎn)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(zhǔn)確性，獲得高質(zhì)量的測試數(shù)據(jù)，就需要對的測試系統(tǒng)進行充分的分析。該文介紹了測量系統(tǒng)分析方法，著重介紹重復(fù)性和再現(xiàn)性研究、分析,并通過實例說明IC測試中的測量系統(tǒng)分析的應(yīng)用。并根據(jù)測量系統(tǒng)能力的評價規(guī)則對所分析的測試系統(tǒng)能力進行評價，判斷測量系統(tǒng)是否滿足IC測試要求。

關(guān)鍵詞：

測量系統(tǒng)分析(MSA)；集成電路(IC)測試；重復(fù)性；再現(xiàn)性

0引言

測量是給具體事物(實體或系統(tǒng))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(shè)備和軟件)、料、法、環(huán)，過程的輸出即測量結(jié)果。測量系統(tǒng)就是由人、機、法以及測量對象構(gòu)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(shè)備及針對集成電路制作的測試程序?qū)A或封裝成品進行測試，確保集成電路滿足IC設(shè)計的功能及性能要求。因此一個具有大量變差的測量系統(tǒng)，會造成IC測試所獲得測量值較電路真實值出現(xiàn)很大的偏差，在測試過程中，使用該測量系統(tǒng)是不適合的。若缺少對測量系統(tǒng)的有效控制，會影響到獲得測量值的準(zhǔn)確性，造成IC測試的誤判，嚴(yán)重時會涉及到IC的大量失效，甚至報廢。因此，測量系統(tǒng)分析在IC測試中的應(yīng)用，是識別測量系統(tǒng)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(zhǔn)確性和精確性。

1測量系統(tǒng)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(guān)于特殊特性之間的關(guān)系[1]。

1.2測量過程

給具體事物(實體或系統(tǒng))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(shè)備、樣品、操作方法和測量環(huán)境，它產(chǎn)生數(shù)據(jù)作為輸出，如圖1所示。

1.3測量系統(tǒng)

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(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個過程[1]。測量系統(tǒng)可分為“計量型”、“計數(shù)型”、“破壞性”等類型。測量后能夠給出具體的測量數(shù)值的為計量型測量系統(tǒng)分析；只能定性的給出測量結(jié)果的為計數(shù)型測量系統(tǒng)分析；對一些樣本不可重復(fù)測量的計量型測量系統(tǒng)，可以進行破壞型測量系統(tǒng)分析。“計量型”測量系統(tǒng)分析通常包括“穩(wěn)定性”、“重復(fù)性”、“再現(xiàn)性”、“偏倚”及“線性”(五性)的分析、評價。在測量系統(tǒng)分析的實際應(yīng)用中，可同時進行，也可選項進行，根據(jù)具體應(yīng)用情況確定?！坝嫈?shù)型”測量系統(tǒng)分析通常利用假設(shè)性試驗分析方法來進行判定。

1.4重復(fù)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(shè)備本身的固有變差或能力。傳統(tǒng)上將重復(fù)性稱為“評價人內(nèi)部”的變異[1]。

1.5再現(xiàn)性

是指測量的系統(tǒng)之間或條件之間的平均值變差。傳統(tǒng)上將再現(xiàn)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(jié)合了重復(fù)性和再現(xiàn)性變差的估計值。換句話說，GRR值等于系統(tǒng)內(nèi)部變差和系統(tǒng)之間變差的和[1]。即：σ2GRR=σ2再現(xiàn)性+σ2重復(fù)性(1)

1.7系統(tǒng)變差

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

2測量系統(tǒng)分析的介紹

2.1測量系統(tǒng)變差

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

2.2測量數(shù)據(jù)特性

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

2.3測量系統(tǒng)分析(MSA)方法分類

測量系統(tǒng)分析(MSA)方法主要分為三類：計量型測量系統(tǒng)分析方法、計數(shù)型測量系統(tǒng)分析方法以及破環(huán)型測量系統(tǒng)分析方法。計量型測量系統(tǒng)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(wěn)定性分析，寬度分析常用的有：重復(fù)性分析和再現(xiàn)性分析，如圖3所示。計數(shù)型測量系統(tǒng)分析方法包括：風(fēng)險分析法、信號分析法以及數(shù)據(jù)解析分析法。對于計數(shù)型測量系統(tǒng)，主要采用風(fēng)險分析法進行研究。破壞性測量系統(tǒng)分析方法包括：偏倚分析、變異分析和穩(wěn)定性分析。在IC測試過程中，測試所得的測試參數(shù)數(shù)據(jù)通常為一連串的測試數(shù)據(jù)，即計量型數(shù)據(jù)，因此測量系統(tǒng)分析時通常采用計量型測量系統(tǒng)分析。以下介紹重復(fù)性和再現(xiàn)性分析在IC測試中的應(yīng)用，通過重復(fù)性和再現(xiàn)性分析評價測量系統(tǒng)能力。

3重復(fù)性和再現(xiàn)性分析在IC測試中的應(yīng)用

3.1IC測試中評價測量系統(tǒng)要求

IC測試過程中，評價測量系統(tǒng)時，需確認(rèn)三個基本問題：

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

2)測量系統(tǒng)在一定時間內(nèi)是否在統(tǒng)計上保持一致，即測量系統(tǒng)是否經(jīng)過校驗，以確保測量系統(tǒng)狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)；

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

3.2重復(fù)性和再現(xiàn)性分析操作過程

1)測量樣品的選擇選定標(biāo)準(zhǔn)樣品，至少3只，并對標(biāo)準(zhǔn)樣品進行編號，以便測量時數(shù)據(jù)能一一對應(yīng)；

2)選取評價人選取若干名(至少2名)操作員作為評價人執(zhí)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(shè)備的操作員，經(jīng)過測量設(shè)備的操作培訓(xùn)，避免由于操作員引起很大的測量誤差；

3)測量設(shè)備校準(zhǔn)測量前需對被測量分析的設(shè)備進行校正，使用標(biāo)準(zhǔn)件對設(shè)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(biāo)準(zhǔn)樣品進行重復(fù)測量(至少2次)，并將測量數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)采集表中，測量數(shù)據(jù)記錄時評價人、樣品編號應(yīng)一一對應(yīng)；

5)重復(fù)性和再現(xiàn)性研究

(a)重復(fù)性研究

重復(fù)性是研究測量設(shè)備本身的波動，測量條件(如測量環(huán)境、測量地點、測量標(biāo)準(zhǔn)樣品等)要盡可能統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)樣品測量過程的一致性。若R圖上由數(shù)據(jù)出現(xiàn)失控現(xiàn)象，應(yīng)對每一個輸入數(shù)據(jù)進行核對確認(rèn)，若輸入數(shù)據(jù)正確，需分析失控原因并進行針對性糾正，通?？刹扇∪N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(biāo)準(zhǔn)樣品。然后計算重復(fù)性。重復(fù)性計算公式：EV=R軏×K1(2)其中R軏重復(fù)測量同一零件的極差的平均值，K1根據(jù)重復(fù)測量次數(shù)選值。

(b)再現(xiàn)性研究

再現(xiàn)性是研究不同評價人在相同的測量條件(如測量環(huán)境、測量設(shè)備、測量地點等)下測量同一標(biāo)準(zhǔn)樣品時產(chǎn)生的波動。可通過每個評價人測量每個標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)樣品的總平均值，計算評價人之間的極差R0與標(biāo)準(zhǔn)差σ0，其中該標(biāo)準(zhǔn)差還包含了操作員重復(fù)測量引起的波動，因此需減去重復(fù)性部分，對該標(biāo)準(zhǔn)差進行修正，計算出的值即測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性。再現(xiàn)性計算公式：AV=[R0d*2]-[(σe)2(nr)](3)

(c)標(biāo)準(zhǔn)樣品間的波動

測量的標(biāo)準(zhǔn)樣品間總是存在差異的。首先計算標(biāo)準(zhǔn)樣品測量總平均值的極差，然后計算出標(biāo)準(zhǔn)樣品間的波動PV。PV計算公式：PV=RP×K3(4)其中RP為標(biāo)準(zhǔn)樣品極差，K3根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)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(tǒng)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(tǒng)能力的評價

通過已經(jīng)計算出的重復(fù)性EV和再現(xiàn)性AV，可以計算出測量系統(tǒng)的波動GRR。GRR計算公式：GRR=EV2＋AV2(6)通過用測量系統(tǒng)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(jù)測量系統(tǒng)能力判別準(zhǔn)則，對測量系統(tǒng)進行評定，判別準(zhǔn)則具體為：%GRR<10%，表明測量系統(tǒng)能力很好，可正常使用；10%≤%GRR≤30%，依據(jù)設(shè)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(tǒng)本身波動很大，由該測量系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)是不可靠的，測量系統(tǒng)必須改進。這時，需通過對測量系統(tǒng)的各種波動源，進行研究，若重復(fù)性變差本身較小，則說明問題出現(xiàn)在再現(xiàn)性上，可通過對加強對評價人的培訓(xùn)，對作業(yè)方法的優(yōu)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(fù)性變差本身較再現(xiàn)性變差大很多，則需要將該設(shè)備停用做好標(biāo)識，更換測量系統(tǒng)能力好的設(shè)備或采購新的測量系統(tǒng)。

4應(yīng)用實例

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

(1)重復(fù)性分析和計算

根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，按照第4章中所述的重復(fù)性和再現(xiàn)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(tài)，且3個評價人對樣品的測量都在受控狀態(tài)，說明3個人的測量操作較一致，體現(xiàn)了測量的重復(fù)性。并通過重復(fù)性公式計算出EV=0.0003。

(2)再現(xiàn)性分析和計算

將采集的數(shù)據(jù)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(huán)境、測量條件以及測量設(shè)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(xiàn)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(shù)的均值允許偏差為±500HZ，測量波動大大小于參數(shù)的均值允差，說明具有良好的再現(xiàn)性。并通過再現(xiàn)性計算公式，可計算AV=0.0005。

(3)測量設(shè)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(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，該樣品的均值圖中控制線以內(nèi)區(qū)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(tǒng)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(tǒng)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(shè)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(shù)據(jù)，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(nèi))，與該樣品所要求的FOSC參數(shù)允許偏差(±500HZ)相比，大大小于該參數(shù)允許偏差，說明該測量設(shè)備能力非常號，精度完全可以滿足測試產(chǎn)品的要求。

(4)測量系統(tǒng)能力評價

根據(jù)第4章中內(nèi)容計算出標(biāo)準(zhǔn)樣品間波動PV=0.0078、測量過程總波動TV=0.0078以及測量系統(tǒng)波動GRR=0.0006，再通過用測量系統(tǒng)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(tǒng)能力的判別。本次分析的測量設(shè)備，計算出的%GRR=7.24%。根據(jù)判別規(guī)則%GRR<10%，表明測量系統(tǒng)能力很好，測量設(shè)備的變差和人員變差對產(chǎn)品測試影響較小，完全滿足產(chǎn)品測試要求。

5結(jié)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(shè)備和人員的變差會對辨別結(jié)果有很大的影響，通過對重復(fù)性和再現(xiàn)性的研究與分析可以監(jiān)控測量設(shè)備和人員變差，使之處于受控狀態(tài)，從而保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性。

篇7

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(diào)控研究提供了良好的生物信息學(xué)平臺；該菌包括基因敲除及互補在內(nèi)的遺傳操作系統(tǒng)非常成熟，是研究芳香化合物代謝調(diào)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(guān)元件進行元件適配性研究，同時結(jié)合生物信息學(xué)、分子生物學(xué)及生物化學(xué)方法發(fā)掘其他微生物中這兩類元件，并對元件進行表征、改造及標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)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(gòu)酶功能表征及元件間適配性關(guān)系，獲得大量潛在的莽草酸合成相關(guān)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(gòu)酶，完成了谷棒DAHP合酶、分支酸異構(gòu)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(gòu)酶相互作用機理和調(diào)控關(guān)系。獲得了3 549個莽草酸途徑相關(guān)基因序列，確定了516個合成目標(biāo)基因，完成了這些基因密碼子優(yōu)化和基因序列重新設(shè)計，選取了37個脫氫奎尼酸脫水酶基因人工合成，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)元件庫，并表征了它們的酶促動力學(xué)參數(shù)。構(gòu)建并驗證了快速高通量的篩選―優(yōu)化―合成―表征莽草酸途徑元件庫的Pipeline。另外在調(diào)控元件庫構(gòu)建方面，構(gòu)建了包括RBS、Promoter、Terminator以及Insulator等4共226個元件的調(diào)控元件庫，為莽草酸通路模塊的優(yōu)化和精細調(diào)控的奠定了基礎(chǔ)。 模塊的組裝和優(yōu)化方面，構(gòu)建了基于RiboJ Insulator的基因表達定量調(diào)控模型，合成了莽草酸本地途徑酶元件和調(diào)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(xiàn)了表達，對最優(yōu)配比進行了初步篩選，將莽草酸產(chǎn)量提高了7倍。

關(guān)鍵詞：莽草酸 莽草酸途徑 谷氨酸棒桿菌 合成生物學(xué) 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(shù)的快速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于政府機關(guān)、軍事部門、商業(yè)企業(yè)等各個領(lǐng)域，極大地改善了人們的生產(chǎn)條件和生活水平，深刻改變并持續(xù)地影響著人們對未來的認(rèn)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(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)的攻擊手段層出不窮，給各行各業(yè)造成了巨大的損失。其中，由于軟件脆弱性原因而導(dǎo)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(shè)計、編碼和運行期間存在的漏洞，利用該漏洞可能危害系統(tǒng)的安全。經(jīng)驗證明，防止軟件脆弱性的最佳實踐就是在軟件的設(shè)計階段引入安全設(shè)計，將安全特性應(yīng)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(tǒng)意義上的軟件開發(fā)更關(guān)注軟件設(shè)計上是否滿足功能、性能和操作等業(yè)務(wù)需求，忽略甚至無視軟件的安全需求，從而導(dǎo)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(chǔ)，通過擴展統(tǒng)一建模語言支持安全測試的軟件設(shè)計方法。

2 相關(guān)概念

2.1 UML的擴展機制

統(tǒng)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(jīng)提供了豐富的建模元素和符號，可滿足大多數(shù)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(yīng)用擴展機制自定義安全特性要素可實現(xiàn)軟件安全特定領(lǐng)域建模。

2.2 安全模式

在信息安全領(lǐng)域公認(rèn)原則是，使用標(biāo)準(zhǔn)的、經(jīng)過長期時間檢驗的解決方案來保證軟件在其生命周期內(nèi)安全、有效和穩(wěn)定地運行。安全模式描述了在特定場景下重復(fù)發(fā)生的問題，并為這些問題提供了經(jīng)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(fā)方法

開發(fā)人員在軟件設(shè)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(biāo)，了解網(wǎng)絡(luò)常用攻擊技術(shù)、方法及應(yīng)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(biāo)的測試用例，引入安全模式進行軟件架構(gòu)設(shè)計并評審，及早發(fā)現(xiàn)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(shè)計人員最常見的一種錯誤就是只注重軟件的業(yè)務(wù)需求，往往忽略了軟件的安全需求?！鞍踩能浖_發(fā)生命周期（SDL）”描繪了一種結(jié)構(gòu)化的方法，用以貫徹和實現(xiàn)軟件的安全開發(fā)。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(shè)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(shè)計者就必須考慮安全原則及規(guī)則，創(chuàng)建一份系統(tǒng)范圍的規(guī)范，編寫系統(tǒng)涉及到的安全需求。安全需求可能是明確的（包含在業(yè)務(wù)需求內(nèi)），也可能是模糊的、含混的甚至是沒有說明的。OWASP（開放式Web應(yīng)用程序安全計劃組織）制定了一些安全標(biāo)準(zhǔn)和指南用以指導(dǎo)軟件設(shè)計者遵循安全設(shè)計原則來開發(fā)軟件。據(jù)此，設(shè)計者可以對軟件的安全性做出概要說明，闡述軟件在所設(shè)計的運行環(huán)境中面臨的安全威脅有哪些。

2） 安全目標(biāo)

安全目標(biāo)是指為使軟件在所設(shè)計的運行環(huán)境中能夠有效運行，防止、緩解外部攻擊對系統(tǒng)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(biāo)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(dǎo)致軟件脆弱性的出現(xiàn)。安全目標(biāo)與需求相關(guān)。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(tǒng)所面臨的威脅進行評估，以及采取措施降低威脅風(fēng)險，那么就無法建立起安全的系統(tǒng)。威脅模型有助于設(shè)計者更好地理解所開發(fā)的系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)較高層次的設(shè)計問題，判斷出系統(tǒng)最具風(fēng)險的“安全關(guān)鍵點”，確定系統(tǒng)的風(fēng)險區(qū)域和采取的技術(shù)手段。

4） 安全策略

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

3.2 軟件設(shè)計

3.2.1 軟件功能形式化分解

從業(yè)務(wù)需求的角度出發(fā)，軟件被劃分為多個功能，每個功能的實現(xiàn)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(wù)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(chǎn)生通常是由于對數(shù)據(jù)不正確的處理造成的，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)從不可信任區(qū)域進入可信任區(qū)域時。使用數(shù)據(jù)流圖（DFD，Data Flow Diagram）以數(shù)據(jù)為核心，對軟件功能進行形式化分解，根據(jù)數(shù)據(jù)傳遞的方向和作用范圍，設(shè)定可信任區(qū)域和不可信任區(qū)域之間的邊界。

在圖2中，假設(shè)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(shù)據(jù)。

3.2.2威脅建模

軟件功能形式化分解把軟件功能的內(nèi)部實現(xiàn)分為可信任區(qū)域和不可信任區(qū)域。處于不可信任區(qū)域的組件（模塊）是威脅建模的設(shè)定目標(biāo)，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(shù)據(jù)（Tampering with data）、否認(rèn)（Repudiation）、信息泄露（Information disclosure）和拒絕服務(wù)（Denial of service）。經(jīng)分析，模塊1的安全威脅主要有身份欺騙（S）、篡改數(shù)據(jù)（T）和否認(rèn)（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(xiàn)軟件某個獨立功能的內(nèi)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(gòu)建如下構(gòu)造型：

“構(gòu)造型securityTest 繼承自Class”。

其語義是：它代表了系統(tǒng)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(xiàn)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(shù)和手段；安全驗證標(biāo)記用來標(biāo)識模塊是否已通過安全測試。

屬性：該構(gòu)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(shù)據(jù)（T），否認(rèn)（R）、信息泄露（I）、拒絕服務(wù)（D）和特權(quán)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(yīng)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(biāo)識才可以設(shè)為True。

3.2.4 非可信模塊的安全測試

UML安全測試擴展標(biāo)記了非可信模塊的安全需求和安全測試用例。對于設(shè)計者來說，首先要依據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計非可信模塊的概要類圖，確定類與類之間的關(guān)系。其次，根據(jù)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(huán)境中選擇合適的安全模式應(yīng)用于模塊的實現(xiàn)。再次，把實現(xiàn)安全模式和數(shù)據(jù)處理的類標(biāo)記為安全關(guān)鍵類。

安全關(guān)鍵類是實現(xiàn)非可信模塊功能、抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊、緩解安全威脅的核心，具有十分重要的作用。傳統(tǒng)的單元測試側(cè)重于驗證類提供的接口及其實現(xiàn)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(zhuǎn)化為對安全關(guān)鍵類的單元安全測試。

只有在安全關(guān)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(shè)計方法

軟件安全工程從軟件開發(fā)生命周期的角度在軟件開發(fā)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(fā)，在設(shè)計階段主張遵循常見的安全設(shè)計原則，降低軟件受到的攻擊面。OWASP的CLASP方法在設(shè)計階段實施風(fēng)險分析和威脅建模，并且建議使用安全相關(guān)信息注解類圖。UMLSec擴展的核心思想是為UML模型元素定義構(gòu)造型，與模型關(guān)聯(lián)時，構(gòu)造型為這些模型元素增加安全相關(guān)信息。POAD方法提出構(gòu)建模式庫，通過模式合成進行軟件設(shè)計。

5 結(jié)束語

軟件安全問題是一個系統(tǒng)性問題，必須在軟件開發(fā)的每一個階段都予以重視。本文提出在軟件設(shè)計階段使用DFD以數(shù)據(jù)傳遞與處理為核心，將軟件功能進行形式化分解，把功能內(nèi)部實現(xiàn)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(shè)計模塊實現(xiàn)的安全關(guān)鍵類，分解安全測試用例，對安全關(guān)鍵類進行安全單元測試，驗證在非可信模塊實現(xiàn)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(shè)計的早期，減低了后期維護的風(fēng)險和成本。下一步的工作，需要深入研究不同領(lǐng)域軟件系統(tǒng)存在的典型安全問題，設(shè)計具有通用性的單元安全測試方法和規(guī)范，并將該方法應(yīng)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(wěn)系統(tǒng)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(zhǔn)電傳操縱系統(tǒng)。把機械部分全部去掉，把全部權(quán)限交給控制增穩(wěn)，這就是純電傳操縱系統(tǒng)。電傳操縱系統(tǒng)是一個全時間、全權(quán)限的飛行操縱系統(tǒng)，它是把駕駛員的主操縱系統(tǒng)和飛行自動控制系統(tǒng)有機的結(jié)合在一起，形成一個包括駕駛員在內(nèi)的“人—機”控制系統(tǒng)。

2 電傳操縱系統(tǒng)測試技術(shù)研究

2.1與傳統(tǒng)操縱系統(tǒng)在測試上的區(qū)別

在測試上，電傳操縱系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)主要存在如下區(qū)別：傳統(tǒng)操縱系統(tǒng)的測試重點，主要是檢查系統(tǒng)的間歇，調(diào)整桿舵的傳動比；對于帶自動駕駛儀的傳統(tǒng)操縱系統(tǒng)，還要檢要傳感器到舵面的傳動比；電傳操縱系統(tǒng)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(zhí)行飛控計算機指令的精度；電傳操縱系統(tǒng)需進行各種故障功能的檢查與測試；電傳操縱系統(tǒng)可以通過飛行測試接口，讀?。ú杉┫到y(tǒng)的工作狀態(tài)。

2.2 試驗設(shè)計基本思路

通過上述的分析，電傳操縱系統(tǒng)內(nèi)場集成試驗設(shè)計的基本思路為：試驗應(yīng)盡量覆蓋技術(shù)規(guī)范或通電技術(shù)條件中常溫下的技術(shù)要求；對影響被試成品的壽命的測試項目，在生產(chǎn)試驗階段應(yīng)略去；試驗驗內(nèi)容的確定，應(yīng)兼顧生產(chǎn)進度和設(shè)備投入；配備的試驗設(shè)備和測試系統(tǒng)的功能應(yīng)能覆蓋選定的測試科目。

2.3 電傳操縱系統(tǒng)內(nèi)場集成測試的重難點及主要困難

電傳操縱系統(tǒng)在內(nèi)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(tǒng)余度管理測試。在余度管理的測試方法設(shè)計上，基本分為模塊測試與程序驗證、程序測試、系統(tǒng)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(tǒng)確認(rèn)。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(tǒng)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(tǒng)的控制律直接關(guān)系到飛行安全。在內(nèi)場集成測試中，可通過FTI設(shè)備控制、監(jiān)控飛控計算機的運行，實現(xiàn)構(gòu)型定義、程序加載、存儲器驗證、宏執(zhí)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(yōu)點在于可以靈活的選擇起飛、巡航、著陸各階段各狀態(tài)點的控制律測試，測試點的選擇可根據(jù)系統(tǒng)可靠性的提高逐步減少。

2.3.3系統(tǒng)配套不全時的測試。受生產(chǎn)條件影響，飛行控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)配套不全的狀態(tài)，若待配套齊全后再進行內(nèi)場集成測試，會嚴(yán)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(tǒng)內(nèi)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(gòu)建對于余度管理測試及故障地面復(fù)現(xiàn)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(tǒng)內(nèi)場集成測試環(huán)境中存在數(shù)量巨大的液壓管路和作動器，因此在系統(tǒng)試驗室建設(shè)時需考慮設(shè)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(tǒng)內(nèi)場集成測試環(huán)境的構(gòu)建

基于以上對電傳飛控系統(tǒng)的原理及測試技術(shù)的研究，若想構(gòu)建一套完備的測試平臺，應(yīng)至少包含以下幾大部分。

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

3.2綜合飛行測試系統(tǒng)。實現(xiàn)測試設(shè)備與電傳飛行控制計算機的通訊，獲取電傳飛行控制系統(tǒng)各設(shè)備運行狀態(tài)、各信號的狀態(tài)，以及系統(tǒng)運行參數(shù)等，按照電傳飛行控制系統(tǒng)參數(shù)、狀態(tài)的定義，對上述狀態(tài)信息和參數(shù)進行解析。

3.3仿真和監(jiān)控設(shè)備?？商峁└黝悅鞲衅骱蜋z測裝置仿真、航電系統(tǒng)信號仿真、非航電系統(tǒng)信號仿真等各種仿真信號，實現(xiàn)與飛行控制系統(tǒng)的信號傳輸與通訊；監(jiān)控并測試飛行控制系統(tǒng)內(nèi)部及與其他分系統(tǒng)之間的各種通訊信號的正確性。

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

3.5飛行控制系統(tǒng)測試激勵設(shè)備?？蓪︼w行控制系統(tǒng)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(xiàn)飛行控制系統(tǒng)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(tǒng)的故障報警功能。

3.7飛行仿真系統(tǒng)。在飛行仿真系統(tǒng)的驅(qū)動下，可完成飛機相關(guān)狀態(tài)的仿真，形成完整的飛機閉環(huán)環(huán)境。

3.8地面電源系統(tǒng)

3.9地面液壓系統(tǒng)

結(jié)語

本文針對電傳操縱系統(tǒng)的內(nèi)場集成測試提出了一些思路與想法，具體實施測試環(huán)境設(shè)計與建設(shè)時可根據(jù)實際情況進行相應(yīng)調(diào)整，如可根據(jù)實際參加集成試驗的試驗件種類增減仿真監(jiān)控設(shè)備的種類和數(shù)量等，希望可供實際工作參考。

參考文獻

篇10

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，我國電力建設(shè)經(jīng)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(wǎng)進行了全面的提升和完善，目前輸電投資已經(jīng)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(xiàn)較大的需求增量。而隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速，未來電力系統(tǒng)的發(fā)展將進入結(jié)構(gòu)性建設(shè)階段，110kV及以下的配網(wǎng)將成為新的投資重點，配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)是配網(wǎng)發(fā)展過程中的重要內(nèi)容之一，而配電網(wǎng)的測試環(huán)節(jié)目前還處于摸索階段。

配電自動化（DA）是一項集計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對配電系統(tǒng)監(jiān)視＼控制的自動化管理，其目的是提高電網(wǎng)供電可靠性，改進電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，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(nèi)外配網(wǎng)自動化發(fā)展概況，進一步通過探討國內(nèi)外配網(wǎng)實驗仿真平臺建設(shè)的狀況，提出基于RTDS的配網(wǎng)集成測試平臺建設(shè)的方案。

1 國內(nèi)外配網(wǎng)自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外配網(wǎng)自動化發(fā)展現(xiàn)狀

國外自20世紀(jì)70年代起進行了配電自動化技術(shù)的研究與應(yīng)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(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)，其主要設(shè)備為重合器和分段器，不需要建設(shè)通訊網(wǎng)站和配電主站，系統(tǒng)在故障時通過自動化開關(guān)設(shè)備相互配合實現(xiàn)故障隔離和健全段恢復(fù)供電。第二階段：隨著計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的發(fā)展，一種基于饋線監(jiān)控終端、通訊網(wǎng)絡(luò)和配電主站的實時應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生，在配網(wǎng)正常運行時，系統(tǒng)能起到監(jiān)視配電網(wǎng)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(diào)度通過遙控開關(guān)隔離故障區(qū)段和恢復(fù)健全段供電。第三階段：隨著負荷密集區(qū)配電網(wǎng)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)化程度的快速發(fā)展，僅憑借調(diào)度員的經(jīng)驗調(diào)度配電網(wǎng)越來越困難；同時，為加快配電網(wǎng)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(yīng)用和生產(chǎn)管理于一體的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，它覆蓋了整個配電網(wǎng)調(diào)度、運行、生產(chǎn)的全過程，還支持客戶服務(wù)。系統(tǒng)結(jié)合了配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)、配電網(wǎng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)、配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)等，且與營銷管理系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)配電合用電的綜合應(yīng)用功能。

以上三個階段的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)目前在國外依然存在。其中，日本、韓國側(cè)重全面的饋線自動化，而歐美的配網(wǎng)自動化除了在一些重點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)饋線自動化之外，在配電主站具有較多的高級應(yīng)用和管理功能。

1.2 配網(wǎng)自動化技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

我國配電網(wǎng)自動化技術(shù)研究起步于上世紀(jì)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(yè)區(qū)建成基于全電纜線路的饋線自動化系統(tǒng)，是國內(nèi)第一套投入實際運行的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。2003年杭州、寧波配網(wǎng)自動化項目對我國配電網(wǎng)建設(shè)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(wǎng)建設(shè)中仍然處于比較薄弱環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)供電可靠性與發(fā)達地區(qū)先進水平存在較大的差距。配網(wǎng)自動化建設(shè)在大多數(shù)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(fā)展前景，我們要借鑒國外的成功經(jīng)驗，根據(jù)我國配網(wǎng)的實際情況，制定有效的配電自動化制度規(guī)范，不斷摸索，不斷提高，不斷發(fā)展，最終實現(xiàn)配電自動化的建設(shè)目標(biāo)。

2 國內(nèi)外配網(wǎng)實驗平臺建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)配電網(wǎng)實驗平臺建設(shè)現(xiàn)狀

國內(nèi)配電網(wǎng)實驗平臺的建設(shè)主要集中在配電設(shè)備的檢測階段，典型結(jié)構(gòu)如北京電科院配網(wǎng)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(zhì)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(tǒng)功能性試驗，無法對各種典型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行建模和檢測，因此相類似的配網(wǎng)實驗室未形成針對配電自動化系統(tǒng)的完全檢測能力。而以西安電科院配網(wǎng)實驗室為代表的平臺建設(shè)其主要實現(xiàn)功能包括配電自動化主站系統(tǒng)模擬、配電自動化終端及檢測設(shè)備展示、配電自動化動作過程演示、采用RTDS仿真模擬配網(wǎng)系統(tǒng)等。但是該實驗室缺少針對通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等的檢測，以及針對設(shè)備性能高低溫、EMC等試驗，未能將靜模試驗與動模試驗相結(jié)合，仍未形成完全的配電自動化檢測能力。

配網(wǎng)自動化實驗室主體結(jié)構(gòu)包括10KVA自動調(diào)壓器，PT、CT、變換器、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)模轉(zhuǎn)換卡系統(tǒng)應(yīng)用軟件等。實驗室可以實現(xiàn)的功能包括故障定位識別、饋線重構(gòu)和無功補償/電壓控制三大功能。系統(tǒng)構(gòu)建典型的三相配電系統(tǒng)單線圖如圖1所示。

2.2 國外配電自動化實驗室建設(shè)狀況

對應(yīng)著配網(wǎng)自動化的發(fā)展與研究，國外配網(wǎng)實驗平臺建設(shè)開展得也比較早。美國德雷克賽爾大學(xué)可重構(gòu)配電自動化與控制實驗室建于21世紀(jì)初，其整體結(jié)構(gòu)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(shè)備的涌入電流，并設(shè)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(shù)據(jù)采集卡（DAQ）安裝在計算機上用來采集相關(guān)數(shù)據(jù)，獲取到的數(shù)據(jù)將通過以太網(wǎng)在遠程測控終端系統(tǒng)（RTU）和主站之間進行傳輸。

該實驗室除能進行常規(guī)的配網(wǎng)實驗外，還可以實現(xiàn)多相輻射網(wǎng)潮流實驗以及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)實驗等，具有比較全面的配網(wǎng)設(shè)備與系統(tǒng)實驗的功能。

芬蘭坦佩雷理工大學(xué)的現(xiàn)代化配電自動化實驗室建于上世紀(jì)末，由主變電站和控制中心兩層主體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，實現(xiàn)的主要功能有故障模擬、定位與雷暴預(yù)警等。

日本的智能配電網(wǎng)實驗室建于2011年，主要用于現(xiàn)代住宅配電系統(tǒng)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(huán)（power-HIL）中的eMEGAsim電力系統(tǒng)仿真器。如圖3所示。住宅中配有各種家用電器和其它設(shè)備。這些設(shè)備包括燃料電池，光伏系統(tǒng)和其它正在考慮的將用在未來住房中的設(shè)備。這些住宅將會被整合成一個現(xiàn)代化的微電網(wǎng)。微電網(wǎng)每一用戶可以向電網(wǎng)中反送電能。

微電網(wǎng)實驗室將能夠分析電網(wǎng)和住宅設(shè)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(huán)（power-HIL）連接將饋線電壓返送給住戶。

3 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)集成測試方案研究

3.1 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)測試方案基礎(chǔ)

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

（1）基于RTDS的配網(wǎng)仿真系統(tǒng)可以模擬任意規(guī)模、任意復(fù)雜程度的配網(wǎng)架構(gòu)，避免了傳統(tǒng)物理動模規(guī)模小，運行方式不夠靈活的缺點。

（2）本實驗室的架構(gòu)可以針對各種不同廠家、不同類型的配網(wǎng)終端進行入網(wǎng)測試，并對相關(guān)裝置接入實際配網(wǎng)后的特性進行仿真測試，彌補現(xiàn)有配網(wǎng)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(tǒng)進行高級功能的開發(fā)，并將該高級功能直接應(yīng)用于真實配網(wǎng)環(huán)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(jié)構(gòu)

配網(wǎng)集成測試平臺以主站系統(tǒng)和數(shù)字仿真系統(tǒng)為主體，其中主站系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的控制中心和監(jiān)測中心，而數(shù)字仿真系統(tǒng)主要進行模擬建模和仿真測試，兩大系統(tǒng)通過電壓電流、開入開出等信號量進行相互交互，從而實現(xiàn)了兩大系統(tǒng)的無縫銜接，實現(xiàn)多種功能、多種用途、多種形式的配電自動化實驗任務(wù)。平臺的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

系統(tǒng)實現(xiàn)的具體功能主要包括：

（1）可利用計算機RSCAD軟件搭建配網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，模擬各種復(fù)雜的運行工況，并通過二次電壓電流實時反映出系統(tǒng)的狀態(tài)，能夠模擬配網(wǎng)多種故障狀況，能夠幫助規(guī)劃配網(wǎng)結(jié)構(gòu)、了解配網(wǎng)潮流走向等等。

（2）系統(tǒng)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(wǎng)自動化設(shè)備終端進行動態(tài)檢測，驗證其現(xiàn)場運行過程中的性能和質(zhì)量。

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

4 結(jié)論

目前國內(nèi)外配電自動化實驗室數(shù)量較少、功能單一、性能遠遠不能適應(yīng)目前配電自動化的發(fā)展水平，在深入調(diào)研國內(nèi)外配電自動化應(yīng)用現(xiàn)狀及配電自動化實驗室建設(shè)水平基礎(chǔ)上，提出了以RTDS實時仿真為基礎(chǔ)、結(jié)合實際配電自動化的主站、通信、終端，建設(shè)成一套模式靈活，技術(shù)先進的配電自動化測試仿真實驗室的建設(shè)方案。該系統(tǒng)主要優(yōu)點包括：

（1）基于RTDS的配網(wǎng)仿真系統(tǒng)可以模擬任意規(guī)模、任意復(fù)雜程度的配網(wǎng)架構(gòu)，避免了傳統(tǒng)物理動模規(guī)模小，運行方式不夠靈活的缺點。

（2）本實驗室的架構(gòu)可以針對各種不同廠家、不同類型的配網(wǎng)終端進行入網(wǎng)測試，并對相關(guān)裝置接入實際配網(wǎng)后的特性進行仿真測試，彌補現(xiàn)有配網(wǎng)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(tǒng)進行高級功能的開發(fā)，并將該高級功能直接應(yīng)用于真實配網(wǎng)環(huán)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(tǒng)的配電網(wǎng)平臺建設(shè)對于配電網(wǎng)系統(tǒng)以及配網(wǎng)設(shè)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?。?986-），男，上海市人。碩士研究生學(xué)歷?，F(xiàn)在供職于國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院。研究方向為配電自動化技術(shù)。

陳冉（1983-），男，江蘇省南京市人。博士研究生學(xué)歷?，F(xiàn)在供職于上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院。研究方向為配電自動化、配電網(wǎng)規(guī)劃等。