Из ГОСТ Р 57700.22-2020 Компьютерные модели и моделирование. Классификация

ГОСТ Р 57700.22-2020 Компьютерные модели и моделирование. Классификация. Computer models and simulation. Classification. УДК 001.4:004:006.354 ОКС 01.040.01 07.020 07.030. Редакция от 10.02.2022.

Введение ГОСТ Р 57700.22-2020

Развитие цифровых технологий существенно повышает роль компьютерного моделирования на всех этапах жизненного цикла изделий промышленности, позволяя повысить эффективность, оптимизировать состав и количество натурных и полунатурных испытаний, что ведет к сокращению затрат на создание и обеспечение эксплуатации создаваемого изделия.

Другим важным направлением компьютерного моделирования, которое находит широкое применение в различных отраслях, является моделирование поведения сложных систем взаимодействующих объектов с целью обоснования принимаемых решений по определению стратегии развития и оптимизации структуры таких систем.

Ключевым в сфере компьютерного моделирования является понятие «компьютерная модель». Общая классификация компьютерных моделей приведена в ГОСТ Р 57412. Дальнейшее развитие нормативной базы в области применения цифровых технологий в части моделирования физических процессов и сложных систем взаимодействующих объектов требует совершенствования понятийного аппарата, конкретизации определений и классификационных признаков, характерных для рассматриваемой области [из Введение ГОСТ Р 57700.22-2020]

1 Область применения ГОСТ Р 57700.22-2020

Настоящий стандарт устанавливает требования к классификации компьютерных моделей, которые используются для численного моделирования физическо-механических и физико-химических процессов, а также для моделирования процессов взаимодействия объектов сложных систем [из 1 Область применения ГОСТ Р 57700.22-2020]

2 Нормативные ссылки ГОСТ Р 57700.22-2020

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

[из 2 Нормативные ссылки ГОСТ Р 57700.22-2020]

3 Термины, определения и сокращения ГОСТ Р 57700.22-2020

3.1 Термины и определения ГОСТ Р 57700.22-2020

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 57188 и ГОСТ 18421, а также следующие термины с соответствующими определениями:

Компьютерная (электронная) модель, КМ по ГОСТ Р 57412-2017

Модель, выполненная в компьютерной (вычислительной) среде. Примечание - Компьютерная модель представляет собой совокупность данных и, в некоторых случаях программного кода, необходимого для работы с данными [из 3.1.7 ГОСТ Р 57412-2017]

Программное обеспечение компьютерного моделирования, ПО КМ по ГОСТ Р 57700.2-2017

Программы, выполняющие математические расчеты, и программы, предназначенные для подготовки исходных данных, обработки результатов расчета, а также другие вспомогательные программы. Программное обеспечение компьютерного моделирования не является программным обеспечением средств измерений согласно ГОСТ Р 8.654 [из 3.1.1 ГОСТ Р 57700.2-2017]

Сложная система взаимодействующих объектов по ГОСТ Р 57700.22-2020

Совокупность взаимосвязанных между собой объектов, обладающих индивидуальным поведением и свойствами, организованная для достижения заявленных требований, являющаяся объектом моделирования для виртуально-имитационных моделей.

Примечание - Свойства системы в целом не являются совокупностью всех свойств взаимосвязанных объектов из ее состава [из 3.1.5 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4 Классификация компьютерных моделей ГОСТ Р 57700.22-2020

4.1 КМ классифицируют по следующим признакам:

[из 4.1 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4.2 В зависимости от используемой в КМ математической модели различают:

  • аналитические – КМ, описывающие свойства ОМ системой уравнений, для которой может быть найдено аналитическое решение в явном виде (например, отдельные модели механики твердого тела);
  • численные – КМ, описывающие свойства и поведение ОМ системой уравнений, для которой нахождение решения осуществляется с использованием методов вычислительной математики (например, разностных методов или методов конечных элементов, итерационных алгоритмов и т.п.. применяемых для решения задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидродинамики, электродинамики и т.п.);
  • статистические – КМ, описывающие свойства и поведение ОМ с использованием методов теории вероятности и математической статистики (например, модели массового обслуживания, модели, описывающие динамику изменения складских запасов).

Примечание - Численные и статистические математические модели являются более общими категориями и. как правило, содержат в себе аналитические модели (например, уравнения состояния) [из 4.2 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4.4 В зависимости от назначения КМ различают:

[из 4.4 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4.5 По степени приближения представления КМ к объекту реального мира различают:

[из 4.5 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4.6 По совокупности исследуемых свойств КМ различают:

[из 4.6 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4.8 По способу дискретизации по пространственным переменным КМ, в частности, различают:

  • конечно-разностные;
  • конечно-элементные;
  • конечно-объемные.

[из 4.8 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4.11 По моделируемым физическим процессам могут быть выделены КМ:

  • аэродинамики;
  • гидродинамики;
  • теплопроводности;
  • прочности;
  • термогидравлики.

Примечание - Приведенный перечень классификационных признаков может быть расширен в зависимости от моделируемых процессов, характерных для конкретной предметной области [из 4.11 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4.12 По скорости выполнения моделирования различают КМ, работающие в реальном масштабе времени и работающие не в реальном масштабе времени.

Примечание - КМ реального времени, как правило, используют в управляющих системах, тренажерах и т.п. КМ инженерного анализа применяют не в реальном масштабе времени [из 4.12 ГОСТ Р 57700.22-2020]

4.13 По использованию результатов моделирования КМ различают:

[из 4.13 ГОСТ Р 57700.22-2020]

5 Общие требования к применению компьютерных моделей ГОСТ Р 57700.22-2020

5.1 КМ, используемые при проведении виртуальных экспериментов, результаты которых используют при проведении приемочных, приемо-сдаточных, предварительных, государственных, квалификационных, серийных и иных испытаний, должны пройти процедуру валидации, подтверждающую соответствие результатов численного моделирования реальному ОМ. Валидация КМ выполняется согласно ГОСТ Р 57700.23 [из 5.1 ГОСТ Р 57700.22-2020]

5.2 Для упрощенных КМ инженерного анализа, применяемых на стадиях «Научные исследования и обоснование разработки», «Аванпроект», а также на этапах эскизного и технического проекта ЖЦ изделия, процедура валидации не требуется [из 5.2 ГОСТ Р 57700.22-2020]

6 Классификация видов компьютерного моделирования ГОСТ Р 57700.22-2020

6.3 По значимости результатов компьютерного моделирования и, соответственно, требованиям к используемым КМ различают:

[из 6.3 ГОСТ Р 57700.22-2020]