Общие требования к разработке и применению компьютерных моделей по ГОСТ Р 57412-2017

Общие требования к разработке и применению компьютерных моделей по ГОСТ Р 57412-2017

Разработку КМ следует выполнять со степенью детализации, соответствующей стадии ЖЦ ОМ по ГОСТ Р 15.000 и соответствующему виду работ. Полнота и подробность КМ должны соответствовать решаемым в ходе моделирования задачам [из п. 5.1 ГОСТ Р 57412-2017]. Конкретный состав исследуемых свойств ОМ, объем работ и степень детализации, а также состав исполнителей следует определять для каждого проекта индивидуально в зависимости от следующих факторов:

[из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Требования к моделям, разрабатываемым на стадиях ЖЦ изделия (способам моделирования, перечню исследуемых свойств ОМ, степени детализации, форме представления результатов и др.), следует устанавливать в соответствующих технических заданиях (на НИР, аванпроект, ОКР и их СЧ), согласно ГОСТ Р 15.201 [из п. 5.2 ГОСТ Р 57412-2017]. При необходимости (например, при большом объеме требований) требования к КМ допускается устанавливать в приложении к контракту (договору) или совместным решением разработчика и заказчика [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Разработанные КМ изделия, а также полученные результаты компьютерного моделирования включают в состав результатов выполняемых работ (НИР, аванпроекта, ОКР или иных работ, выполняемых по контракту с заказчиком) по согласованию с заказчиком с учетом 5.5 [из п. 5.3 ГОСТ Р 57412-2017]. Под иными работами, выполняемыми по контракту с заказчиком, подразумеваются работы, выполняемые, например, в рамках авторского и (или) технического надзора и др. [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

В общем случае процесс разработки КМ включает следующие этапы:

содержательная постановка задачи на концептуальном уровне (системный анализ, включая разработку и утверждение (согласование) критерия оценки КМ). На этом этапе построения модели производятся изучение и сбор информации об ОМ:

  • описывают ОМ на концептуальном уровне, в абстрактных терминах и понятиях;
  • принимают (согласовывают) окончательно гипотезы и предположения;
  • обосновывают выбор процедуры аппроксимации реальных процессов при построении КМ [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]
  1. построение модели (принятие условных обозначений и описание ОМ, элементов ОМ и связей между ними в принятой форме). Построение математической модели (формулировку математической задачи), включая описание связей между элементами ОМ в виде математических выражений, выполняют с использованием, по возможности, типовых математических схем. Построение информационной модели, включая определение набора ИО для представления основных свойств ОМ и их взаимосвязей, выполняют с использованием принятой формы описания (формальной знаковой) или описательной (образной). На этом этапе может оказаться, что ранее проведенный системный анализ привел к такому набору элементов, свойств и соотношений, для которого нет приемлемого метода решения задачи, в результате чего приходится возвращаться к этапу системного анализа [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017];
  2. выбор метода решения с учетом знаний и предпочтений пользователя и разработчика. Как правило, для одной и той же задачи можно предложить несколько вычислительных алгоритмов. Однако среди разнообразия возможных алгоритмов не все одинаковы по своей эффективности [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017];
  3. разработка КМ (программная реализация, включая разработку алгоритма, программного кода (при необходимости) или выбор программного обеспечения);
  4. применение полученной КМ для моделирования ОМ;
  5. контроль и анализ полученных результатов, определение адекватности разработанной КМ. Основная цель проверки КМ и удостоверения результатов моделирования - обеспечить уверенность пользователя КМ в правильности разработанной КМ на всех этапах ее создания вплоть до обработки и представления результатов моделирования. При использовании компьютерного моделирования изделий на этапах ЖЦ машиностроительной продукции, в т. ч. взамен результатов натурных экспериментов, следует предусматривать выполнение и документирование проверки адекватности компьютерной модели для заданного набора исходных данных [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Примечание - Следует иметь в виду, что при использовании в инженерной практике систем автоматизации математических вычислений и информационного моделирования разработчик КМ (пользователь системы), как правило, выполняет только часть этапов процесса. Как правило, в этом случае задачей разработчика КМ является концептуальная постановка задачи и формальное описание модели принятым методом, в то время как выбор метода решения и сама вычислительная реализация скрыты от пользователя такой автоматизированной системы [из п. 5.4 ГОСТ Р 57412-2017]

Форму представления и порядок проверки, согласования и утверждения КМ для каждой стадии разработки и этапа выполняемых работ определяет разработчик, если иное не установлено в техническом задании. Для КМ изделий, разрабатываемых по государственному оборонному заказу, это решение должно быть согласовано с заказчиком (военным представительством) в соответствии с действующими нормативными документами [из п. 5.5 ГОСТ Р 57412-2017]

Типовой состав реквизитов КМ - на основе ГОСТ 2.058. При необходимости допускается вводить дополнительные реквизиты [из п. 5.6 ГОСТ Р 57412-2017]

Приложение А. Пояснения к некоторым пунктам ГОСТ Р 57412-2017

Модель является приближенным представлением, сохраняющим существенные черты моделируемого объекта реального мира, и описывает основные свойства ОМ, его параметры, внутренние и внешние связи с заданной разработчиком точностью. Служит для изучения свойств объекта реального мира путем исследования модели [из п. 3.1.1 прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Объект моделирования может быть как простым (например, изделие без учета воздействия среды), так и сложным (например, взаимодействие изделия с изделием, изделия со средой и т. п.) [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Аспектом исследования (моделирования) могут являться отдельные свойства или взаимосвязанные свойства, определяющие закономерность изменения характеристик изделия, важные для решения конкретной задачи (например, объектом моделирования может являться изменение формы изделия, а аспектом - зависимость такого изменения от нагрузки) [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Под математическими символами понимают числа, математические знаки, символьные обозначения переменных, под математическими выражениями - уравнения, логические условия и др. Сведения об ОМ включают совокупность начальных и граничных условий [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Информационные модели представляют преимущественно в знаковой форме [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Для сложных наукоемких изделий моделирование, как правило, является единственной возможностью оценки свойств изделия без его изготовления. Для подобных изделий сравнение результатов их исследования с помощью разных математических моделей может значительно повысить достоверность результатов моделирования [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Процедуру подтверждения адекватности модели моделируемому объекту реального мира называют также валидацией. Проверка адекватности КМ может осуществляться как путем использования других КМ, адекватность которых установлена и документирована, так и путем проведения натурных экспериментов. Проверку адекватности выполняют по согласованной с заказчиком методике [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Процедуру подтверждения соответствия компьютерной реализации математической (либо информационной) модели называют также верификацией [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Компьютерную модель разрабатывают при помощи соответствующих программных средств [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Теоретической основой создания структурных КМ являются методы теории графов (как правило, применяется иерархическая модель, которая описывается ациклическим графом по ГОСТ 2.053). Также применима сетевая модель, в которой связи между элементами структуры могут иметь произвольный характер [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Теоретической основой создания геометрических КМ являются методы аналитической и дифференциальной геометрии, алгебра логики и топологии. Для представления геометрических КМ целесообразно использовать как стандартные (ГОСТ Р ИСО 10303-1), так и продвигаемые разработчиками соответствующего программного обеспечения методы описания [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Физико-механические КМ могут иметь вид алгебраических, дифференциальных, интегро-дифференциальных уравнений или логических условий [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Теоретической основой создания техническо-экономических КМ являются методы теории вероятности и математической статистики [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Математические модели, как правило, представляют в виде систем (совокупности систем) уравнений (логических условий), начальных и граничных условий. При их высокой сложности, когда прямое (аналитическое) решение невозможно, применяют численные методы решения [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Имитационная модель отражает элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить свойства ОМ [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

К знаковым относят также графические модели [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

При этом фиксируются наиболее существенные свойства ОМ и связи между ними. Как правило, ограничиваются обычно не количественными, а качественными категориями описания ОМ, например, отмечают, что значение такой-то характеристики возрастает при убывании значений другой и т.п. [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Комбинированные модели одновременно охватывают несколько аспектов моделирования, например, логистическая структура функций, функциональные отказы элементов этой структуры и их последствия и взаимосвязи с логистической структурой изделия. Как правило, на практике используются именно комбинированные модели [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Типичным примером описания ОМ несколькими моделями с одним классификационным признаком может служить описание ОМ на стадии эскизного проекта упрощенной (учитывающей небольшое число параметров) аналитической моделью и точной аналитической моделью на стадии рабочего проекта.

Типичным примером описания ОМ несколькими моделями с различными классификационными признаками может служить описание одного ОМ взаимосвязанными геометрической и физико-механической моделями, что вызывается необходимостью исследования различных свойств ОМ [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Примером применения одной и той же модели (эквивалентной математической модели) при исследовании различных ОМ может служить модель колебательного процесса, применяемая для моделирования процессов как в механике, так и в электрических цепях [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Конкретный состав исследуемых свойств ОМ, объем работ и степень детализации, а также состав исполнителей следует определять для каждого проекта индивидуально в зависимости от следующих факторов:

[из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

При необходимости (например, при большом объеме требований) требования к КМ допускается устанавливать в приложении к контракту (договору) или совместным решением разработчика и заказчика [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Под иными работами, выполняемыми по контракту с заказчиком, подразумеваются работы, выполняемые, например, в рамках авторского и (или) технического надзора и др. [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

На этом этапе построения модели производятся изучение и сбор информации об ОМ:

  • описывают ОМ на концептуальном уровне, в абстрактных терминах и понятиях;
  • принимают (согласовывают) окончательно гипотезы и предположения;
  • обосновывают выбор процедуры аппроксимации реальных процессов при построении КМ [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Построение математической модели (формулировку математической задачи), включая описание связей между элементами ОМ в виде математических выражений, выполняют с использованием, по возможности, типовых математических схем. Построение информационной модели, включая определение набора ИО для представления основных свойств ОМ и их взаимосвязей, выполняют с использованием принятой формы описания (формальной знаковой) или описательной (образной). На этом этапе может оказаться, что ранее проведенный системный анализ привел к такому набору элементов, свойств и соотношений, для которого нет приемлемого метода решения задачи, в результате чего приходится возвращаться к этапу системного анализа [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Как правило, для одной и той же задачи можно предложить несколько вычислительных алгоритмов. Однако среди разнообразия возможных алгоритмов не все одинаковы по своей эффективности [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Основная цель проверки КМ и удостоверения результатов моделирования - обеспечить уверенность пользователя КМ в правильности разработанной КМ на всех этапах ее создания вплоть до обработки и представления результатов моделирования. При использовании компьютерного моделирования изделий на этапах ЖЦ машиностроительной продукции, в т. ч. взамен результатов натурных экспериментов, следует предусматривать выполнение и документирование проверки адекватности компьютерной модели для заданного набора исходных данных [из прил. А ГОСТ Р 57412-2017]

Copyright © «Техническая документация» 2008-2021. Заимствуйте наши материалы с блеском! При воспроизведении материалов портала обязательна установка активной гиперссылки на источник — страницу с этой публикацией на tdocs.su.

Яндекс.Метрика