Como manuscrito PANKOV ANDREY NIKOLAEVICH DESARROLLO, INVESTIGACIÓN Y MEJORA DE MÉTODOS DE PRUEBA SOFTWARE DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA Especialidad 05.11.15 - Metrología y soporte metrológico Resumen de la disertación para el grado de candidato ciencias tecnicas Moscú, 2016. 2 El trabajo se llevó a cabo en la Empresa Unitaria del Estado Federal "Instituto de Investigación del Servicio Metrológico de toda Rusia" de la Federación Rusa. Supervisor: Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas, Profesor Yury Alekseevich Kudeyarov, Investigador Jefe de FSUE VNIIMS Oponentes oficiales: Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Alexander Alexandrovich Danilov, Director Adjunto de Penza CSM Doctor en Ciencias Técnicas Levin Alexander Davidovich, Investigador Principal de FSUE VNIIOFI » Organización líder: Universidad Técnica Estatal de Moscú. NORDESTE. Bauman La defensa del trabajo de disertación tendrá lugar el "___" ___________ 2016 a las ___: ___ en una reunión del consejo de disertación D 308.001.01 en la Empresa Unitaria del Estado Federal "VNIIMS" en la dirección: 119361, Moscú, st. Ozernaya, 46. La disertación se encuentra en la biblioteca de la Empresa Unitaria del Estado Federal "VNIIMS". El resumen fue enviado el "___" ___________ 2016. Secretario Científico del Consejo de Disertación Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Lysenko V.G. 1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA OBRA Relevancia de la obra La gran mayoría de los instrumentos de medición son dispositivos automatizados que incluyen o van acompañados de software. Es bien sabido que el uso de software en SI conduce a la aparición de riesgos asociados tanto con las propiedades internas del propio software como con la posibilidad de influencia externa sobre él. Esto lleva al hecho de que se plantean cada vez más preguntas sobre la confianza en los resultados de medición obtenidos utilizando dicho MI, sobre el grado de influencia del software en las características metrológicas del MI y sobre el nivel de su protección contra influencias externas. que puede conducir a la distorsión de la información de medición. De ello se deduce que una de las principales tareas de los trabajadores del servicio de metrología en las condiciones modernas es la tarea de evaluar y minimizar los riesgos asociados con el uso de software en SI. La relevancia de este problema a nivel metrológico legislativo fue señalada una vez por una figura tan autorizada en el campo de la metrología legal como el director de la OIML J.F. Magana, que en OIML v. XLIX, N 2, 2008 señaló que los SI modernos en algunos casos están equipados con software que puede expandir y modificar radicalmente funcionalidad SI. Al mismo tiempo, los organismos responsables de aprobar el tipo MI, en varios casos, por una u otra razón, no pueden dar respuestas correctas y completas a las preguntas relacionadas con la seguridad del software y los datos medidos, y también garantizar su fiabilidad en la situación actual. Estos problemas son decisivos para la metrología legal, cuya tarea es brindar confianza en los resultados de medición obtenidos por instrumentos de medición que funcionan sin la supervisión sistemática y constante de las autoridades metrológicas competentes. Si no se utilizan tecnologías de seguridad de la información en estos instrumentos de medición, no se puede garantizar la confianza y todos los demás sistemas metrológicos y soluciones tecnicas suministrada por metrología legal tendrá un interés muy limitado. En los documentos normativos nacionales de nivel federal, los párrafos 1 y 2 del art. 9 de la Ley Federal de la Federación Rusa "Sobre la Garantía de la Uniformidad de las Medidas" y en las órdenes del Ministerio de Industria y Comercio de Rusia del 30 de noviembre de 2009 No. 1081 y del Ministerio de Desarrollo Económico de Rusia del 30 de mayo de 2014 N° 326. la metodología para su implementación. De lo anterior se desprende que los temas relacionados con el desarrollo, investigación y mejora de métodos para evaluar y probar software SI son relevantes, y su consideración es causada por problemas reales y urgentes que enfrentan los desarrolladores, usuarios y probadores de instrumentos de medición automatizados. 4 Así, surge un importante problema científico y técnico de fundamentación científica, desarrollo, investigación y mejora de métodos para probar y evaluar las características y propiedades del software MI. El trabajo de tesis propuesto está dedicado a la solución de estos problemas. El propósito de la disertación El propósito de la disertación es investigar y desarrollar métodos de prueba para el software MI, incluido el software de referencia, y desarrollar criterios para evaluar las características y propiedades del software MI. Objetivos de la investigación Para lograr este objetivo, fue necesario resolver los siguientes problemas científicos y prácticos: 1. Realizar análisis e investigaciones. requisitos existentes al software SI controlado por metrología legal para justificar la elección del conjunto óptimo de requisitos. 2. Realizar análisis e investigaciones métodos existentes comprobaciones y criterios para evaluar la calidad (características y propiedades) del software SI con vistas a su mejora. 3. Desarrollar una metodología estándar para probar el software MI. 4. Desarrollar software de referencia para pruebas de software de subestaciones digitales MI de acuerdo con el protocolo IEC 61850-9-2. 5. Investigar un método de prueba de software basado en la validación cruzada (cross-validation) y formular un criterio cuantitativo para evaluar la calidad (características y propiedades) del software. 6. Explorar la posibilidad de aplicar los criterios de adecuación de funciones de aproximación (coeficientes de determinación, criterios de información y criterio de Kolmogorov) en el método de calibración de curvas. Objeto de estudio Software para instrumentos de medida. Métodos y medios de investigación En el trabajo se utilizaron métodos de investigación empíricos y teóricos (métodos de análisis y síntesis, comparación y modelado). La investigación teórica se llevó a cabo mediante métodos de software y modelado matemático utilizando el aparato de estadística matemática, métodos numéricos de análisis matemático, que sirvieron de base para el desarrollo e implementación de algoritmos de software en entornos C Builder, Mathcad, Dreamweaver. Los estudios empíricos se llevaron a cabo en la Empresa Unitaria del Estado Federal "VNIIMS" y se basaron en una comparación de las conclusiones teóricas obtenidas con los resultados experimentales de estudios realizados en arreglos reales de datos de medición obtenidos de las empresas Tekvel LLC, Sistel LLC y DEP. Company LLC y EnergopromAvtomatization LLC. La novedad científica del trabajo es la siguiente: 1. Con base en los resultados del análisis y la investigación, se fundamenta el conjunto óptimo de requisitos para el software MI y el procedimiento para probar el software durante las pruebas de MI automatizado con el propósito de aprobación de tipo, se determina lo implementado en las recomendaciones de Rosstandart sobre metrología R 50.2.077 - 2014. 2. Con base en el conjunto de requisitos propuesto, se han desarrollado varios productos de software de referencia para probar el software MI, incluido el software para subestaciones digitales de acuerdo con el protocolo IEC 61850-9-2. 3. Sobre la base del análisis realizado y los resultados de la investigación obtenidos, se han desarrollado dos estándares nacionales que contienen requisitos para el software SI y una versión mejorada del procedimiento de prueba estándar para dicho software. 4. Se ha confirmado experimentalmente la posibilidad de utilizar el método de validación cruzada (cross-validation) en la evaluación y selección de parámetros dependientes del modelo de la calidad de la electricidad transmitida. 5. Junto a los criterios de información conocidos, se muestra la posibilidad de utilizar el criterio de Kolmogorov para rechazar funciones inadecuadas del modelo en el método de la curva de calibración. Disposiciones básicas para la defensa 1. El método desarrollado para verificar el nivel de seguridad y las características de identificación del software hace posible probarlo durante las pruebas de MI para fines de aprobación de tipo. 2. Los estándares nacionales desarrollados y el software de referencia permiten probar el software MI, incluido el software de la subestación digital, de acuerdo con el protocolo IEC 61850-9-2. 3. Un enfoque basado en el uso del método de validación cruzada y un criterio cuantitativo para evaluar la calidad del software es aplicable para evaluar los valores de los parámetros dependientes del modelo. 4. El criterio de Kolmogorov se puede utilizar con eficacia en el método de las curvas de calibración para rechazar las funciones inadecuadas del modelo. El valor práctico del trabajo El valor práctico del trabajo radica en el hecho de que los resultados obtenidos permiten mejorar fundamentalmente el procedimiento de prueba para aprobar el tipo de instrumentos de medición mediante la introducción de métodos adicionales para verificar el software MI, que, a su vez, permite: - aumentar la confianza en los resultados de medición obtenidos con el uso de dicha MI, - asegurarse de que no haya acceso no autorizado a la parte metrológicamente significativa del software y los datos de MI; 6 - configurar el nivel de seguridad del software SI; - evaluar la influencia del software MI en el MX MI; - agilizar y abaratar el procedimiento de comprobación del software de los instrumentos de medida de las subestaciones digitales. Fiabilidad y validez La fiabilidad y validez de las posiciones, conclusiones y recomendaciones científicas protegidas se confirma mediante la corrección de la aplicación del aparato lógico y matemático; un volumen y resultados suficientes de pruebas de software MI realizadas en laboratorios acreditados por organizaciones que realizan pruebas para aprobar el tipo de instrumentos de medición; un volumen y resultados suficientes de las pruebas de software realizadas en los VNIIMS VNIIMS, VNIIMS VNIMS y APC ANO "MITS"; utilizando pares de datos de referencia para probar y depurar el software de referencia. Implementación e implementación de los resultados del trabajo Los resultados de la investigación se utilizaron en el desarrollo de recomendaciones sobre metrología, métodos del instituto, estándares nacionales y una gran cantidad de trabajos realizados en el marco del sistema de certificación voluntaria de MI. software. Entre ellos: 1. Norma nacional GOST R 8.654-2015 “GSI. Software para instrumentos de medida. Requisitos de software para instrumentos de medida. Disposiciones Básicas”; 2. Norma nacional GOST R 8.883-2015 “GSI. Software para instrumentos de medida. Algoritmos para procesar, almacenar, proteger y transmitir información de medición. Métodos de prueba"; 3. Recomendaciones de Rosstandart sobre metrología R 50.2.077-2014 GSI. Pruebas de instrumentos de medida con el propósito de aprobación de tipo. Comprobación de seguridad del software; 4. Metodología del Instituto MI 3455-2015 “Requisitos para software de prueba de instrumentos de medición que generan y/o transmiten muestras de resultados de medición de valores instantáneos de corriente y tensión de acuerdo con la norma IEC 61850-92LE”; 5. Metodología del Instituto MI 3464-2015 “Requisitos para la estructura de la trama Ethernet de mensajes SV de acuerdo con la serie de normas IEC 61850”; 6. Software de soporte utilizado en pruebas de certificación Software para SI de subestaciones digitales en el marco del SDS para SI FSUE VNIIMS (se trabajó con las empresas Tekvel LLC, Sistel LLC y DEP Company LLC); 7. Métodos de prueba para el software SI y criterios para evaluar la calidad (características y propiedades) del software durante las pruebas de certificación del software en el marco de la SDS del software FSUE “VNIIMS”; 8. El estándar de la organización para las pruebas de software SI realizadas en el instituto, que es parte integral sistemas de gestión de calidad de FSUE VNIIMS. Aprobación del trabajo Los principales resultados del trabajo se informaron y discutieron en conferencias y seminarios regionales, de toda Rusia e internacionales: - Seminario científico y técnico internacional "Apoyo matemático, estadístico e informático para la calidad de las mediciones", San Petersburgo, 2006; - IV Jornada científico-práctica "Apoyo metrológico de los sistemas de medida", Penza, 2007; - Conferencia científica y práctica de la industria de la cogeneración 2014”, Moscú, 2014; “Suministro de calor y - XVI Conferencia científica y técnica de toda Rusia “Apoyo metrológico de los recursos energéticos”, Anapa, 2014; - Primera conferencia científica y práctica de toda Rusia "El estado actual de la legislación en el campo de la metrología, ambiental e industrial y seguridad contra incendios", Yuzhno-Sakhalinsk, 2014; - Seminario de un día dedicado a nueva versión Recomendaciones a los métodos “Ensayo de instrumentos de medida con el propósito de aprobación de tipo. Control de seguridad del software”, Moscú, 2014; - IX Conferencia científica y práctica de toda Rusia "SCALES-2014", Tuapse, 2014; - Conferencia regional de la Asociación "Automethim", Nizhnekamsk, 2014; - Jornada científica y práctica regional "Automatización y soporte metrológico procesos tecnológicos", Tomsk, 2015; - Conferencia de toda Rusia de jefes de metrología de empresas del complejo químico y petroquímico, Voskresensk, 2015; - XIII Conferencia científica y técnica de toda Rusia "Estado y problemas de las mediciones", MSTU. NORDESTE. Bauman, Departamento de Metrología e Intercambiabilidad, Moscú, 2015; 8 - Conferencia científica de jóvenes especialistas de institutos metrológicos, dedicada al 90 aniversario de Rosstandart, Moscú, 2015; - Seminario técnico de un día Seguridad", Nakhodka, 2015; "Automatización. Metrología. - Seminario COOMET dentro del proyecto PTB - COOMET "Apoyo a la cooperación regional entre países miembros de la organización metrológica regional COOMET", Minsk, 2015; - 9ª conferencia científico-práctica "Soporte metrológico de los sistemas de medición", Penza, 2015. Publicaciones Los materiales de disertación se publicaron en 16 artículos científicos, 5 de los cuales están en publicaciones incluidas en la lista de VAK. Estructura y alcance de la disertación El trabajo de disertación consta de una introducción, cuatro capítulos con conclusiones para cada uno de ellos, conclusiones, conclusiones y bibliografía de 113 títulos. El volumen total de la disertación se presenta en 170 páginas de texto mecanografiado, contiene 14 figuras, 12 tablas y 2 apéndices. 2. CONTENIDO PRINCIPAL DE LA TESIS La introducción muestra la importancia y relevancia del trabajo, formula el propósito y objetivos del estudio, argumenta la novedad científica del estudio y el significado práctico de los resultados del trabajo, presenta las disposiciones científicas presentadas para la defensa e información sobre la aprobación de la obra. En el primer capítulo se realiza la selección del software para instrumentos de medida como objeto de estudio y se considera su regulación legal en sistema existente actos jurídicos reglamentarios de la Federación Rusa. Se realizó un análisis del estado de la cuestión en el campo de la regulación de requisitos para el software MI en base a una extensa lista de documentos nacionales e internacionales (Figura 1). El análisis mostró que: 1. El problema de establecer y regular los requisitos para el software MI se refleja en en numeros grandes documentos nacionales e internacionales. 2. La mención de la necesidad de verificar el software MI en la Directiva de la UE sobre instrumentos de medición en 2004 sirvió como base para el desarrollo de esta área en todo el mundo, como resultado de lo cual los principales documentos de recomendación de varias organizaciones metrológicas como como se desarrollaron OIML, COOMET, WELMEC. 10 3. Los institutos y centros metrológicos nacionales están trabajando activamente en el área bajo consideración, utilizando como base tanto los documentos normativos internacionales mencionados anteriormente como sus propios desarrollos. 4. Revisión de documentos y publicaciones regulatorias nacionales, así como análisis experiencia extranjera en el área bajo consideración han demostrado que el marco regulatorio nacional existente con respecto a los requisitos para el software SI está en nivel alto y está armonizado de manera óptima con los requisitos para el software SI requerido en los países líderes del mundo. Al mismo tiempo, los documentos normativos nacionales tienen en cuenta las especificaciones rusas de la aplicación de los requisitos para el software MI: la ausencia de clases de riesgo, requisitos ampliados para las características de identificación del software, un procedimiento simplificado, en casos específicos, para verificar la protección del software MI , declarando una serie de características del software (Figura 3). 5. Entre la variedad de documentos considerados, los siguientes documentos son fundamentales para establecer los requisitos para el software SI y posteriormente probarlo: - GOST R 8.654 Requisitos para software para instrumentos de medición. - GOST R 8.839-2013 Sistema Estatal asegurando la uniformidad de las medidas. Requisitos generales para instrumentos de medición con software de control. - R 50.2.077-2014 GSI. Pruebas de instrumentos de medida con el propósito de aprobación de tipo. Comprobación de seguridad del software. -MI 2174-91. Recomendación. GSI. Certificación de algoritmos y programas para el procesamiento de datos durante las mediciones. Disposiciones básicas. resultado trabajo de investigación fue la actualización del estándar GOST R 8.654, que entró en vigor el 1 de marzo de 2016 en una nueva edición. El segundo capítulo del trabajo está dedicado al estudio de los métodos y técnicas existentes y al desarrollo de nuevos para probar el software MI, así como al desarrollo de criterios para evaluar la calidad del software MI. Los métodos de prueba de software que existen hoy en día no permiten identificar de manera unívoca y completa todos los defectos del programa analizado, por lo tanto, todos los métodos de prueba existentes operan como parte del proceso de verificación del software que se está estudiando o desarrollando. Tal proceso puede probar que no hay defectos en cuanto al método utilizado, y su implementación no se limita a seguir o crear procedimientos estrictos y precisos. En la primera sección del segundo capítulo se realizó un análisis de los métodos existentes utilizados en la prueba del software de los instrumentos de medida, a raíz de lo cual fue posible identificar una serie de rasgos que los caracterizan: los métodos de verificación deben tener en cuenta cuenta las características características del software SI, y el proceso de verificación debe estar representado por las siguientes etapas principales: - pruebas de desarrollo; - prueba; - procesamiento de los resultados de las pruebas. Al mismo tiempo, la metodología de verificación del software debe tener en cuenta los requisitos para el software SI: - el software debe tener una estructura con la asignación de una parte metrológicamente significativa; - este software implementa algoritmos para recopilar, transmitir y procesar datos, es decir, los requisitos de precisión se aplican a dichos algoritmos; - El software debe tener un conjunto de características de identificación; - El software y los datos de medición deben protegerse contra cambios no autorizados y accidentales. Un estudio de los métodos de prueba existentes para el software SI mostró que el enfoque más preferible es el establecido en las recomendaciones de FSUE “VNIIMS” MI2955-2010 “GSI. Método de referencia certificación de software para instrumentos de medida”, como tiene en cuenta las características específicas del software metrológico, es universal y no depende del tipo de SI, y también se basa en la experiencia internacional en la prueba del software SI. La estructura del documento se muestra en la Figura 2. El resultado del trabajo de investigación fue la revisión y actualización de este documento, que entró en vigor el 1 de marzo de 2016 en el estado de la norma estatal GOST R 8.883-2015 “GSI. Software para instrumentos de medida. Algoritmos para procesar, almacenar, proteger y transmitir información de medición. Métodos de prueba". 12 La segunda parte del segundo capítulo del trabajo está dedicada a los métodos de prueba del software MI. Se lleva a cabo una revisión de los métodos existentes para probar software MI basados ​​en los métodos de "caja negra" y "caja blanca". Cuando se prueba un programa utilizando el método de la "caja negra", se somete a un conjunto conocido de influencias y, de acuerdo con su reacción a estas influencias, se sacan conclusiones sobre algunas de sus propiedades. El método de la "caja blanca" implica la comprobación del código fuente del software y un estudio detallado de las funciones. Se consideraron los siguientes métodos de prueba del software MI: - método de prueba basado en el uso de software de referencia; - método de prueba para software SI usando modelos de datos iniciales, o usando el método de generación de datos de "referencia"; - método de comparación de la precisión computacional del software; asegurando el mismo nivel - un método de prueba basado en el análisis del código fuente. Para una amplia gama de tareas metrológicas para evaluar la adecuación de las curvas de calibración, se consideraron métodos basados ​​en el cálculo del coeficiente de determinación, el coeficiente de determinación corregido, los criterios de información de Akaike, el criterio de muestreo de Akaike y el criterio de información de Bayes. Junto a los criterios de información, se planteó la posibilidad de utilizar el criterio de Kolmogorov. Cuando se utiliza el criterio de Kolmogorov, se consideran tres funciones: - la función y = y (x) es desconocida y describe la dependencia objetivamente existente de la señal de salida con respecto a la entrada; - función empírica y n = y (x n) , es una representación empírica de la función y = y (x) ; - función teórica y€(x | θ) , propuesta para describir la función y = y (x) . El estadístico de Kolmogorov D (distancia máxima entre funciones) para la función empírica y n = y(xn) está determinado por la relación D = sup y(xn) − y€(x | θ), (1) Al aplicar el criterio de Kolmogorov, es necesario formular la hipótesis estadística H 0 , que consiste en afirmar que la función de respuesta del modelo y€(x | θ) coincide con la dependencia real objetiva y = y (x) , lo que se puede escribir como hipótesis H 0 : y€(x | θ) = y (x) . (2) Si la hipótesis H0 es falsa, es decir la hipótesis alternativa H1 es válida: y€(x | θ) ≠ y(x) , entonces el valor de D será positivo y no tenderá a cero, es decir re = cenar | y(xn) − y€(x | θ) |> 0. Kolmogorov demostró que, independientemente del tipo de función teórica (modelo), la continua variable aleatoria x en el caso de un aumento ilimitado en el número de mediciones independientes N, la probabilidad de la desigualdad D N ≤ λ (3) tiende a la probabilidad límite igual a p(λ) = ∞ ∑ (−1) e i −2i 2λ2 . (4) i =−∞ De (3) se sigue que para valores grandesλ es la probabilidad de realización de tal desigualdad, es decir la probabilidad p (λ) es grande. Si establecemos esta probabilidad igual a 0.95, entonces las estadísticas D encontradas experimentalmente para una función de modelo adecuada serán con el mismo muy probable ciertamente satisfacen la desigualdad (3). A su vez, la probabilidad p (λ) = 0.95 corresponde al cuantil de distribución (4), igual a λ0.95= 1.39. De lo anterior se deduce que si el valor de criterio λex = D N encontrado en el experimento satisface la condición λex< λ0,95 = 1,39, то нулевая гипотеза Н0 об адекватности модельной функции справедлива. Если же значение λ ex превышает значение λ0,95, то нулевая гипотеза H 0 отвергается. При aplicación práctica criterio A.N. El parámetro del criterio de Kolmogorov λex se toma igual a λex = D N . (5) La aplicación del criterio de Kolmogorov para evaluar la adecuación de las funciones del modelo en el método de las curvas de calibración se reduce a la siguiente secuencia de acciones: 1. En un experimento real, obtener la dependencia empírica y n = y (x n) de la salida señal y n sobre los valores de la entrada xn . 2. Usando el procedimiento de extrapolación, obtenga una expresión analítica para la función empírica y (x n) . 3. Con base en el análisis de la información experimental obtenida y/o consideraciones teóricas, proponga una función (modelo) teórica que describa la dependencia de la respuesta de salida del analizador en las acciones de entrada. 14 4. Utilizando el método de mínimos cuadrados, estimar los valores de los parámetros θ de la función modelo. 5. De forma gráfica o programática, a partir de una comparación de las funciones empírica y modelo, encuentre el valor de la cantidad D. 6. Usando la fórmula (5), calcule el valor del parámetro de criterio λex y compárelo con el valor crítico λ0.95 del cuantil de distribución. Si el valor de criterio λex = D N encontrado en el experimento satisface la condición λ< λ0,95 = 1,39, то гипотезу H 0 о соответствии экспериментальной функции модельной следует рассматривать как правдоподобную, не противоречащую опытным данным, а модельную функцию адекватной. В противном случае следует принять гипотезу Н1. Для демонстрации возможностей вышеобозначенных критериев было рассмотрено применение нескольких модельных функций для описания экспериментальных зависимостей, полученных при проведении иммуносорбентного анализа ферментно связанных мононклональных антител и при определении концентрации бензодиазипина методом иммунохроматографии. Рисунок построенные данным 3 Модельные функции, по экспериментальным Рисунок 4 Модельные функции, построенные по экспериментальным данным Из этого перечня модельных функций только экспоненциальные функции имеют простейшее кинетическое обоснование. Из рисунков видно, что адекватные функции (кривые 1 и 3) действительно удовлетворяют всем используемым критериям. В то же время, для линейной функции (кривая 2), обратно пропорциональной функции (кривая 4) и для некоторых других функций критерии, основанные на вычислении коэффициентов детерминации, не позволяют оценить ее неадекватность, в то время как критерий Колмогорова такие функции бракует. Таблица 1 Модельные функции и параметры критериев Модельная функция y = β0 +β1(1 − e−β2x) Номер кривой на рисунке Критерий Колмогорова 1 λ ex =0.73 y = β0e−β1x + β2 2 β1 1 + β2 ⋅ x 0.99 0.97 -2.77 -0.99 λ ex =2.73 0.8 0.77 -0.73 1.27 0.99 0.99 -2.07 -0.22 0.99 0.99 -1.91 0.19 λex >λ0.95 λex =1.28 3 λex< λ0,95 4 λ ex =1.52 β0 = 9.14 β1 = 0.30 β2 = 0.02 y= BIC λex < λ0,95 β0 = -0.65 β1 = 4.09 β2 = 220.32 y = β 0 + β 1⋅ x β0 = -0.398 β1 = 0.004 (λ0,95 = 1,39) AIC λex >λ0.95 β0 = 9.65 β1 = 0.03 De acuerdo con los resultados de la investigación, podemos concluir que la elección de uno u otro método de prueba de software depende, en primer lugar, de la posibilidad de su aplicación. En presencia de software de referencia, la elección del método de prueba comparativa será óptima. En ausencia de software de referencia, además de la posibilidad de suministrar datos del modelo ("referencia") a la entrada del software (interfaz de programación), se puede seleccionar el método de obtención/generación de datos de referencia. La elección de los métodos también está influenciada por la rigidez de los requisitos para probar el software SI. A alta rigidez, en la mayoría de los casos es necesario realizar pruebas estructurales, es decir. pruebas utilizando métodos de análisis de código fuente de software. Según el área de aplicación del software y los algoritmos matemáticos utilizados en su desarrollo, es posible utilizar varios criterios para evaluar la calidad del software. El tercer capítulo está dedicado a la verificación del software durante las pruebas de los instrumentos de medición con el fin de obtener la aprobación de tipo. Sobre la base de documentos reglamentarios, se llevó a cabo un análisis de la regulación legal del software MI en la Federación Rusa y se identificaron las principales características del software MI, que se reducen a lo siguiente: - el uso de software en MI no debe conducir a la distorsión de la información de medición; - El software MI debe estar protegido de cambios intencionales y accidentales; 16 - El software utilizado en MI específicos de un tipo determinado debe identificarse y cumplir plenamente con el software instalado en el MI durante las pruebas con el fin de homologación de tipo. Se consideran la estructura y el contenido de las recomendaciones sobre metrología Р 50.2.077-2014. “Ensayo de instrumentos de medida con el propósito de aprobación de tipo. Comprobación de la protección del software. La figura 3 la muestra características distintivas. Figura 5. Rasgos distintivos de la recomendación R 50.2.077-2014 Este documento fue desarrollado por especialistas de FSUE VNIIMS en el marco de grupo de trabajo sobre el software SI, creado por Rosstandart de la Federación Rusa e incluye una parte importante de los desarrollos y resultados de la investigación realizada en el marco de este trabajo de tesis. Las principales características distintivas del enfoque nacional para probar el software MI se formulan: - el desarrollador (fabricante, solicitante) debe declarar el nivel de protección del software, y la tarea de la organización acreditada es llevar a cabo un trabajo para establecer el cumplimiento de MI con el nivel declarado de protección del software y registrarlo en la descripción del tipo de MI; - las principales características del software, verificadas durante las pruebas con el fin de aprobar el tipo MI, son el nivel de protección e identificación; - se permiten casos en los que no se permite verificar la protección del software MI y evaluar su nivel; - el desarrollador (fabricante, solicitante) debe declarar la ausencia de funciones de software no documentadas, la integridad de la documentación presentada. Se formulan conclusiones sobre el estado actual del estado marco normativo en el campo del software legalmente relevante: - La Recomendación R 50.2.077-2014 refleja las principales características del enfoque nacional para las pruebas de software medios tecnicos, incluido en el alcance regulación estatal en el campo de asegurar la uniformidad de las mediciones, al mismo tiempo, está armonizado al máximo con las recomendaciones internacionales relacionadas con el software de los instrumentos de medición: documento OIML D31 y recomendación WELMEC 7.2. - Las recomendaciones R 50.2.077-2014 se convirtieron en el eslabón final en la cadena de documentos que consisten en los métodos de institutos, recomendaciones y estándares nacionales que definen los requisitos para el software SI, el procedimiento para su evaluación y prueba. - el estado actual del marco regulatorio en el campo del software controlado legalmente permite evaluar el software SI teniendo en cuenta la mejor experiencia mundial en esta área y, al mismo tiempo, tener en cuenta las especificidades de la legislación rusa con su características propias. En el cuarto capítulo, se llevó a cabo la prueba de los requisitos, métodos y técnicas para probar el software MI considerado en el trabajo de tesis utilizando el ejemplo del desarrollo de un producto de software de referencia con el fin de probar el hardware y el software MI que operan de acuerdo con la norma IEC. 61850-9-2 protocolo y recomendaciones adicionales CEI 61850-9-2LE. Se consideran las características de las normas aplicadas. De acuerdo con GOST R 8.654-2009 (GOST R 8.654-2015), se establecen los requisitos para el software de referencia: - documentación; - separación de software; - identificación del software; - protección de software y datos; - interfaz de usuario; - sincronización de datos y detección de pérdidas; - Estructura de trama Ethernet para recibir mensajes SV. 18 Descripción del producto de software de referencia, sus funciones e interfaces. Se describe el procedimiento para evaluar las capacidades computacionales de los productos de software usando software de referencia. (las pruebas se realizaron en matrices reales de datos de medición recibidos de las empresas Sistel LLC, DEP Company LLC y EnergopromAvtomatization LLC, así como generadores de mensajes SV digitales Volcano e iMerge). Se describen las etapas de la evaluación, esquema estructural(Figura 6) banco de pruebas y resultados de las pruebas SV80 IA = 1000 A UA = 110000 V ωA = 50 Hz ϕA0 = 0,5235987760 rad DEP Company LLC, SV 80 IA = 5 A UA = 100 V ωA = 50 Hz ϕA0 = 1,832595715 rad Sistel LLC , Sv 256 ua = 220 v ωu = 50 hz φu0 = 1.570796327 rad systel, sv80 ua = 220 v ωu = 50 hz φu0 = 1.570796327 radio de referencia IA = 999.999593 A UA = 63499.994968 V ωA = 49,999999999998806 Hz φA0 = 1.046878141 pariente rad discrepancia,% 0.00004070001656447 0.00000792441007826 0.00000000000240163 0.03051071442706810 IA = 999,999593 A UA = 109999,996102 En ωA = 50,000000000009479 Hz φA0 = 0,5231536660 rad ,00004070001656447 ,00000354363648502 0 00000000001880096 ,08508207605679400 IA = 4,998652 A UA = 100.010244 V ωA = 49,997491649562726 Hz 2920 0,00501695256010878 0,02125983103968060 UA = 219,995601 En ωU = 50,000000004993794 Hz φU0 = 1,5707963286 rad 0,00199958543716812 0,00000000998740290 0,00000010185915775 UA = 219,895029 En ωU = 50,0000009633535 φU0 = 1 Hz, 5707963335 rad 0.04773686812174650 0.00000192670696304 0.00000041380284210 Para las tareas de evaluación de la calidad de seleccionar los valores de los parámetros dependientes del modelo cuando se utilizan modelos de interpolación en el software de referencia, se propuso utilizar el método de validación cruzada junto con un criterio cuantitativo para evaluar la calidad. El método se basa en hacer una estimación de una parte de los datos seleccionados del conjunto principal utilizando el resto de los datos, seguido de calcular el error de estimación. Después de las estimaciones para todos los conjuntos o muestras, se estima el valor medio de las estimaciones obtenidas. compara varios métodos o elegir los mejores parámetros del modelo. El procedimiento de validación cruzada se reduce a lo siguiente: la muestra original se divide por N diferentes caminos en dos, donde: submuestras no superpuestas - submuestra de entrenamiento de longitud m, - submuestra de control de longitud k = L- m, n=1,…,N - número de partición. Además, para cada partición n, se construye un algoritmo, donde se calcula el valor del funcional de calidad para los conjuntos de parámetros del modelo. Como criterio cuantitativo para evaluar la calidad, se utiliza la discrepancia relativa entre los parámetros del modelo que describen las submuestras de entrenamiento y control en la partición n. En el ejemplo del generador de mensajes SV desarrollado por DEP Company LLC, se demostró la aplicación del método de validación cruzada K-fold (Figura 7) para evaluar la calidad de la selección de valores de parámetros dependientes del modelo al desarrollar referencia software para probar software MI de subestación digital. Bloque 1 Bloque 2 … Bloque K-1 … Bloque K Control Entrenamiento submuestra Precisión de submuestra Paso 1 Bloque 1 Bloque 2 … … Bloque K-1 Bloque K Q1 Paso 2 Bloque 1 Bloque 2 … … Bloque K-1 Bloque K Q2 . . . . . . . . . . . . Paso K-1 Bloque 1 Bloque 2 … … Bloque K-1 Bloque K QK-1 Paso K Bloque 1 Bloque 2 … … Bloque K-1 Bloque K QK Puntuación de precisión final 20 su idoneidad para su uso como herramienta en la validación de software. CONCLUSIONES Y PRINCIPALES RESULTADOS DEL TRABAJO Los estudios realizados han demostrado la posibilidad y la conveniencia de utilizar nuevos métodos de prueba de MI, en particular su componente de software, para garantizar la confianza en los resultados de medición obtenidos por los instrumentos de medición. El estudio de fuentes literarias, documentación normativa y técnica mostró las perspectivas para la creación de nuevas soluciones técnicas y normativas y metodológicas que mejoren la calidad de las pruebas de SI y su componente de software. Como resultado de la investigación, se comprobó un conjunto óptimo de requisitos para el software MI y se desarrolló una recomendación sobre metrología R 50.2.077-2014, que refleja las características del enfoque nacional para probar software de hardware incluido en el alcance de la regulación estatal. en el campo de asegurar la uniformidad de las medidas y armonizar al máximo con las recomendaciones internacionales relacionadas con el software de los instrumentos de medida. Además, se desarrollaron dos estándares nacionales GOST R 8.6542015, GOST R 8.883-2015 y una serie de metodologías del instituto que establecen requisitos para software para instrumentos de medición de subestaciones digitales. Se fundamenta la posibilidad de utilizar el criterio de Kolmogorov para evaluar la calidad del software MI para problemas relacionados con el rechazo de funciones inadecuadas del modelo. Se desarrolló y probó un método de verificación de software basado en el uso del método de validación cruzada y un criterio cuantitativo para evaluar la calidad del software. Se desarrolló un software de “referencia” con el propósito de probar el software MI que genera y/o transmite muestras de resultados de medidas de valores instantáneos de medidas de corriente y tensión de acuerdo con la norma IEC 61850-9-2LE. El desarrollo y las pruebas del software de "referencia" se llevaron a cabo teniendo en cuenta los requisitos del software SI. Los resultados de las pruebas del software de "referencia" reflejan la corrección de su implementación y la idoneidad para su uso como herramienta para confirmar el cumplimiento del software MI. Las pruebas y pruebas del software de "referencia" se llevaron a cabo en matrices reales de datos de medición recibidos de las empresas Sistel LLC, DEP Company LLC y EnergopromAvtomatization LLC. Las recomendaciones, estándares y métodos desarrollados se utilizan con éxito en el desarrollo de software MI y pruebas de MI con el propósito de aprobación de tipo. El software de "referencia" se utiliza como herramienta de prueba de software en el marco del trabajo realizado en el sistema de prueba de software VNIIMS. 3. PUBLICACIONES SOBRE EL TEMA DE LA TESIS Publicaciones en revistas científicas líderes revisadas por pares recomendadas por la Comisión Superior de Certificación del Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación Rusa: 1. Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Estructura y características de la guía WELMEC 7.2 (La estructura y características de la guía WELMEC 7.2) // Izmeritelnaya tekhnika. 2008. Nº 5. P. 69 – 72, 2. Kozlov M.V., Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Software de ensayo para instrumentos de medida y sistemas de medida de información // Instrumentos. 2009. No. 3, 3. Pankov A.N. Confirmación de conformidad del software. Certificación y atestación de software. Sistema de certificación voluntaria de software // Dispositivos. 2015. Nº 1. P. 26 – 28, 4. Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Nueva edición recomendaciones sobre metrología R 50.2.077-2014 // Dispositivos. 2015. Nº 1. P. 29 – 33, 5. Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Criterios para evaluar la idoneidad de las funciones de aproximación en el método de curvas de calibración // Izmeritelnaya tekhnika. 2015. Nº 7. P. 43 – 46. Publicaciones en otras publicaciones científicas revisadas por pares: 6. Dudykin A.A., Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Problemas de atestación del software integrado de instrumentos de medida // Metrología legislativa y aplicada. 2007. No. 4 C. 22 – 26. 7. Akimov A.A., Kozlov M.V., Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N., Raevsky I.A., Stefanov A.Yu., Stefanov Yu .AT. Soporte para software de prueba (prueba) para instrumentos de medición // Metrología legislativa y aplicada. 2008. Nº 6. págs. 25 a 27. 8. Burdunin M.N., Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Estimación de la calidad del software del medidor: medidor de flujo RM-5 y medidor de cantidad de calor KM-5 // Jefe de metrólogos. 2007. Nº 3. págs. 32 – 39. 9. WELMEC 7.2. Manual del software (basado en la Directiva de Instrumentos de Medida 2004/22/EC). - M.: ANO "RSKKonsalting", 2009. - 183 p. 10. Akimov A.A., Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Una vez más sobre la verificación del software de los instrumentos de medición con el propósito de aprobación de tipo // Metrología legislativa y aplicada. 2011. №2. págs. 38 a 43. 11. Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Nueva versión de las recomendaciones sobre metrología R 50.2.077-2013 // Metrología legislativa y aplicada. 2014. Nº 2. P. 13 – 16. 12. Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Criterios para la selección de 22 funciones de aproximación en el método de las curvas de calibración // Metrología legislativa y aplicada. 2014. №6. págs. 22 a 27. 13. Kudeyarov Yu.A., Pankov A.N. Criterios para evaluar la idoneidad de las funciones de aproximación en el método de las curvas de calibración // Técnicas de medición, Instrument Society of America (Estados Unidos), Volumen 58, No. 7 Certificación de software de instrumentos de medida // Competencia. 2009. №3. págs. 22 a 28. 15. Yu.A. Kudeyarov, A.N. Pankov. Pruebas de software SI por el método de validación cruzada (cross-validation). Jefe metrólogo, No. 6, 2016, 12-14. 16. V. V. Kiselev, Yu.A. Kudeyarov, A.N. Pankov Bases normativas para probar medios técnicos que transmiten valores de medición instantáneos de acuerdo con la serie de estándares IEC 61850 (FGUP VNIIMS). Revista Metrología Legislativa y Aplicada. N° 6, 2015. S. 18-24

Actualmente, los siguientes métodos de prueba se utilizan en pruebas de laboratorio y de banco:

Coherente;

Paralelo;

serie-paralelo;

Conjunto.

con consistencia método de prueba, el mismo objeto de prueba se somete secuencialmente a todos los tipos de pruebas previstas por el programa. La excepción son las pruebas bajo la influencia de la mayoría de VVF químicos y biológicos. Estas pruebas se llevan a cabo en varios trabajos. La condición más importante para la realización de pruebas sucesivas es la observancia de un cierto orden de influencia de factores externos. Para identificar muestras potencialmente poco fiables lo antes posible y, en consecuencia, para reducir el tiempo de prueba, se prevé una secuencia de WWF de este tipo, en la que actúan primero los WF que afectan más fuertemente al objeto dado. Sin embargo, en este caso, se pierde la mayor parte de la información sobre la influencia de otros factores, que podría obtenerse por su influencia. Por lo tanto, en la práctica se recomienda más a menudo comenzar las pruebas con el impacto en el SE de los factores externos menos severos. Sin embargo, esto aumenta considerablemente el tiempo de prueba. Como puede verse, la secuencia de las pruebas ES juega un papel importante. Por lo tanto, para cada tipo de SE se establece su propia secuencia, la cual se indica en las especificaciones o programa de prueba.

característica distintiva El método secuencial de prueba es la presencia del efecto de acumulación de cambios de degradación en la estructura física del objeto de prueba como la transición de un WF externo a otro, como resultado de lo cual cada impacto del factor anterior afecta el resultado de la prueba cuando expuesto al siguiente, lo que, a su vez, complica la interpretación de los resultados de las pruebas.

con paralelo En el método de prueba, la muestra se somete a la acción simultánea de varios WF simultáneamente (en paralelo) en varias muestras. Este método le permite obtener más información en un período de tiempo más corto que el método secuencial. Sin embargo camino paralelo requiere mucho más productos probados que en serie.

Modo serie-paralelo es un compromiso entre serie y paralelo. Permite en cada caso específico utilizar de manera más efectiva las ventajas de un método particular. Con el método serie-paralelo, todos los productos seleccionados para la prueba se dividen en varios grupos, que se prueban en paralelo. En cada uno de los grupos, las pruebas se realizan secuencialmente. EN este caso todas las pruebas deben dividirse en grupos, cuyo número es igual al número de grupos de prueba. Según su composición, los grupos de prueba deben estar formados de manera que, por un lado, la duración de las pruebas en todos los grupos sea aproximadamente la misma y, por otro lado, para que las condiciones para realizar los tipos de pruebas combinados en un grupo están cerca de la realidad.

Considere un ejemplo de agrupación varios tipos pruebas con un método serie-paralelo de su implementación.

Sin embargo, cada uno de los métodos de prueba considerados proporciona un impacto separado en el objeto WF, que es una diferencia significativa de las condiciones operativas reales.

Con el método combinado prueba, el objeto de prueba se ve afectado simultáneamente por varios factores externos (principalmente dos).

La elección de combinaciones de efectos conjuntos de varios factores en el SE probado se puede hacer de acuerdo con la Tabla 6.1.

La razón principal de la limitación del uso método combinado la prueba es la falta del equipo necesario, así como la complejidad y el alto costo de su implementación.

En conclusión, cabe señalar que la variedad de equipos desarrollados y fabricados no nos permite dar recomendaciones inequívocas sobre la elección del método y el procedimiento de prueba. Pero se puede decir con plena confianza que la elección de uno u otro algoritmo de prueba debe basarse en las condiciones de su operación posterior, de modo que durante el proceso de prueba aumente el mecanismo de falla y se identifiquen necesariamente todas las muestras potencialmente poco confiables.

Planificación de pruebas

La prueba está precedida por una etapa de planificación, que da como resultado el establecimiento del conjunto requerido de datos sobre los tipos de pruebas, sobre los volúmenes de lotes probados (muestras o muestras), sobre las normas y tolerancias para parámetros controlados y reglas para la toma de decisiones. .

La planificación de pruebas tiene como objetivo optimizar el experimento para evaluar (controlar) las propiedades de ES. Dicha optimización se lleva a cabo de acuerdo con dos criterios principales, esto es la confiabilidad (exactitud) de las estimaciones de propiedad o eficiencia económica pruebas

Como resultado de la planificación de la prueba, se deben responder las siguientes preguntas:

Si es aconsejable realizar pruebas;

Cuáles deben ser las características del plan de pruebas.

Tabla 6.1

La viabilidad de las pruebas se determina en función del efecto económico esperado.

Se sabe que con un aumento en el costo del aseguramiento de la calidad (el costo de las pruebas, incluido el costo del control), el nivel de calidad aumenta y las pérdidas por rechazos y fallas disminuyen. En este sentido, cada indicador de calidad corresponde a una cierta relación entre los costos a los que se justifica económicamente la introducción de pruebas.

Permita que la introducción de pruebas permita reducir el número de fallas en el consumidor durante un cierto período en Dn, mientras que el número de productos rechazados en el fabricante ha aumentado en Dn. Al costo de la falla C 0 (el costo de detección de fallas, reparación, pérdidas como resultado del tiempo de inactividad para reparaciones, el costo de eliminar las consecuencias de la falla), el costo de fabricar un producto defectuoso C izg y el costo de probar C isp, se justifica económicamente introducir pruebas en

DnC 0 / (DNC izg + C exp)> 1, (1)

donde DN es el crecimiento en el número de artículos rechazados.

Los datos iniciales requeridos para la evaluación por la fórmula (1) pueden obtenerse del análisis de los parámetros económicos de muestras anteriores o análogos estructurales y tecnológicos.

Una vez determinada la viabilidad de las pruebas, proceden a su planificación directa, durante la cual se desarrolla un programa de pruebas y se determinan las características del plan de pruebas.

El programa de prueba es el documento fundamental para las pruebas en las etapas de desarrollo y producción.

Los programas de prueba se distinguen según las características determinadas del ES. Se pueden utilizar para pruebas funcionales y pruebas de confiabilidad. Al desarrollar programas de pruebas funcionales, se debe prever que su resultado sea la determinación de indicadores de calidad y, principalmente, la determinación especificaciones productos, y al compilar programas de prueba de confiabilidad, lo principal es la evaluación general de un evento aleatorio del resultado de la prueba: un resultado positivo o falla, así como establecer el tiempo de falla.

También es necesario distinguir entre los programas de prueba llevados a cabo en las etapas de desarrollo y producción, ya que. sus tareas son diferentes.

organización adecuada pruebas para etapa inicial desarrollo de SE permite reducir el tiempo para el desarrollo de este SE. Esto se logra a través de la implementación de las siguientes actividades:

Realización de pruebas de laboratorio de prototipos de productos en desarrollo para proporcionar a los diseñadores datos y características basados ​​en los resultados de las pruebas para construir modelos matemáticos y físicos y su investigación posterior;

Llevar a cabo pruebas de correlación de laboratorio de los diseños con el fin de utilizar los resultados para la comparación con los datos obtenidos en el proceso de modelado matemático y hacer las correcciones necesarias al modelo;

Aclaraciones en el proceso de pruebas de laboratorio de la exactitud de especificar influencias externas y verificar en el modelo los valores refinados de señales que simulan influencias externas;

Identificación de problemas no resueltos en el proceso de ensayo de laboratorio.

De acuerdo con los resultados de las pruebas en la etapa de desarrollo, se deben dar recomendaciones para mejorar los diagramas de circuitos y diseños de la ES.

La base para el desarrollo de un programa de prueba es la TU o TOR para la central eléctrica. El programa de prueba debe prever la solución de las siguientes tareas principales.

1. Selección del objeto de prueba se lleva a cabo sobre la base de la clasificación de productos según sus características funcionales y estructurales (clases de piezas, conjuntos, dispositivos, complejos y sistemas).Desde el punto de vista de la prueba, todas las clases de productos se pueden dividir en dos grupos :

El grupo más bajo incluye productos que no tienen un propósito operativo independiente (partes, conjuntos y bloques). El grupo más alto, respectivamente, contiene productos que tienen un propósito operativo independiente.

La decisión de realizar pruebas para el grupo más bajo o más alto se toma caso por caso.

Pruebas de producto grupo inferior permite el uso de equipos de prueba más sencillos, económicos y menos voluminosos. Con tales pruebas, es posible detectar rápidamente los puntos débiles de un producto en particular, ya que el producto probado durante el proceso de prueba no está influenciado por los elementos que interactúan con él. Al mismo tiempo, es posible tomar medidas para mejorar los productos y eliminar los fallos de funcionamiento detectados con mayor rapidez.

Los productos de prueba del grupo más alto proporcionan resultados que tienen en cuenta la interacción varios nodos y bloques con menos muestras y en menor tiempo.

Dependiendo de la clase de productos, el programa de prueba puede contemplar el reemplazo de elementos fallidos durante el proceso de prueba.

2. Determinación del propósito (propósito) de la prueba, que depende de en qué etapa del ciclo de "vida" del producto se supone que debe probarse y qué características del producto son de interés. Dependiendo de la etapa ciclo vital Los productos eligen las condiciones y el lugar de la prueba.

Obviamente, en la etapa de desarrollo, cuando se realizan pruebas exploratorias, es más probable que se realicen pruebas de laboratorio. Sin embargo, en algunos casos también es posible realizar pruebas de campo.

En la etapa de producción, lo más aplicación amplia recibido pruebas de laboratorio. Al mismo tiempo, es posible realizar pruebas de banco, de campo e incluso operativas.

3. La elección de la composición de los tipos de pruebas para la influencia de factores externos. se lleva a cabo sobre la base de los requisitos de la documentación técnica del producto, así como de las normas que proporcionan una lista de tipos de pruebas para productos destinados a operar solo en áreas con clima tropical o frío. Al elegir los tipos de pruebas, es necesario tener en cuenta su diferencia no solo en términos del tipo de factor de influencia, sino también en el método y modo de realización. Es importante determinar qué tipos de pruebas combinar para realizar pruebas combinadas. En el caso de pruebas en la etapa de desarrollo, se debe establecer qué tipos de pruebas se pueden simular y cuáles se deben realizar utilizando herramientas de prueba. La solución a este problema depende de la disponibilidad de equipos de prueba, el costo de las pruebas y la disponibilidad de personal altamente calificado.

4. Evaluación de las condiciones y lugar de la prueba depende de la etapa del ciclo de vida del producto, así como de su características técnicas. Obviamente, en las etapas de desarrollo y producción, las pruebas de laboratorio, banco y campo son de gran utilidad. A gran escala y operativo: se puede implementar para obtener los datos necesarios para mejorar el producto.

5. Selección de modos de prueba se lleva a cabo de acuerdo con la NTD actual para el producto probado. En la práctica, se utilizan tres tipos de normas para los valores de los parámetros del modo de prueba:

normas límite;

estándares de prueba;

Normas operativas.

Límites Estas son las normas en las que se basan los productos, se proporcionan en el informe técnico y no se prueban.

Estándares de prueba, caracterizado por grados de rigidez, cuyos valores dependen de las pruebas climáticas y mecánicas del producto, se indican en las especificaciones. Las normas de ensayo se diferencian de las de límite por el valor de la tolerancia de producción. Se prueban durante la producción.

Normas de funcionamiento debajo de los de prueba especificados en las especificaciones. De acuerdo con los estándares operativos, se permite la operación de los productos y se les realizan pruebas durante la operación.

6. Determinación de parámetros controlados de los productos ensayados, sus valores y límites de tolerancia llevado a cabo bajo diversas influencias externas. Al mismo tiempo, se debe determinar una lista de otros indicadores de calidad que están sujetos a control, así como los límites permisibles para la desviación de sus valores durante el proceso de prueba. También se deben indicar los modos de operación de los productos probados durante el proceso de prueba y la duración de la operación en estos modos. Para controlar el estado de una serie de productos, es necesario prestar mucha atención a la inspección visual y la implementación de métodos de prueba no destructivos.

7. Establecimiento de la duración de cada tipo de prueba depende del propósito (propósito) de la prueba, así como de las características determinadas del producto. Al realizar pruebas funcionales, la duración de las pruebas generalmente la establece el NTD. Sin embargo, es necesario desarrollar métodos para calcular la duración de las pruebas según las condiciones y la duración de la operación real. Al probar la confiabilidad, el desarrollo debe basarse en pruebas probabilísticas y métodos de estadística, lo que permite la planificación de pruebas y la evaluación de resultados con base científica. En este caso, la duración de las pruebas depende del tiempo entre fallas para productos recuperables y el tiempo promedio entre fallas para productos no reparables (en este caso, se puede determinar por cálculo). También se debe establecer cuál debe ser la duración de la prueba, según se planifiquen pruebas normales, aceleradas o reducidas.

8. Selección de la secuencia (método) de prueba es uno de los elementos principales del programa de prueba; en algunos casos, se puede proporcionar en la documentación técnica del producto. En principio, para garantizar la confiabilidad de las pruebas, al elegir la secuencia de su implementación, deben excluirse las combinaciones de efectos de WF que no correspondan a las condiciones de operación.

9. Estimación de la duración total de las pruebas para todos los tipos de exposición se realiza en base a la duración previamente establecida de cada tipo de prueba y la secuencia de su realización. En este caso, en el caso de optar por un método paralelo-secuencial, puede ser necesario revisar los tipos de pruebas incluidas en los grupos paralelos para igualar la duración total de las pruebas en todos los grupos.

10. Determinación del número de productos probados, así como el establecimiento de la duración de cada tipo de prueba, depende del propósito (finalidad) de la prueba y de las características a determinar. Solo cuando se prueba la confiabilidad, la cantidad de productos probados se puede determinar mediante cálculo, siempre que se proporcione la probabilidad de operación sin fallas, el riesgo del cliente y el proveedor, así como la ley de distribución de fallas. Generalmente se acepta que para productos recuperables, las fallas repentinas y graduales siguen una ley exponencial, y para productos no reparables, una ley binomial. Habiendo establecido el número de productos requeridos para la prueba, estos deben ser seleccionados de entre los probados por el Departamento de Control de Calidad e indicar los números en un documento especial.

11. Establecimiento de la frecuencia (plazo) de las pruebas del producto depende del grupo al que pertenezcan. La frecuencia de ensayo de productos del grupo inferior suele ser mayor que la del grupo superior de productos, pero en ambos casos depende del tipo de producción y del número de productos elaborados durante el período controlado. La frecuencia de las pruebas debe indicarse en las especificaciones técnicas del producto; la selección de los productos a ensayar se realiza en la forma prescrita en las especificaciones técnicas, entre aquellos que hayan superado las pruebas de aceptación.

12. Selección de herramientas de prueba y caracterización de accesorios. para instalar los productos probados en cámaras climáticas y sobre mesas de soportes para ensayos mecánicos, según el diseño, dimensiones totales y la masa de los productos ensayados, se lleva a cabo teniendo en cuenta todos los tipos de ensayos previstos, así como los requisitos para los modos de ensayo y las tolerancias para los mismos. La confiabilidad de los resultados de la prueba depende significativamente de la calidad de los dispositivos. Para algunos productos, los accesorios están unificados y tienen NTD. En principio, es necesario que para productos del mismo tipo cuando se ensayen para varias empresas se utilizaron los mismos accesorios. Esto asegura la identidad de las condiciones de prueba y aumenta la confiabilidad al comparar los resultados de la prueba.

13. La elección de los instrumentos de medida, utilizado para controlar los valores de los parámetros de los productos con tolerancias especificadas, realizado antes de las pruebas, durante las mismas y después de las pruebas, termina con una lista que indica sus tipos. Los resultados de este control son los principales criterios para evaluar la calidad de los productos probados.

14. Desarrollo de requisitos para la automatización del proceso de prueba, registro y procesamiento de los resultados de la prueba. prevé el uso de computadoras que permitan controlar el proceso de prueba, recopilar información de medición, procesar señales, interpretar datos de prueba con la presentación de resultados en una forma conveniente, así como la simulación dinámica de procesos de prueba. Para implementar las funciones enumeradas, la computadora debe estar equipada con el software apropiado. Si es necesario, es posible el uso combinado de computadoras e instrumentos de medición (por ejemplo, una computadora y un analizador de gases, una computadora y un voltímetro de registro automático, etc.).

15. Soporte metrológico del proceso de ensayo, implementado por certificación de todos los equipos de prueba y verificación de instrumentos de medición para los valores de parámetros de modos de prueba y productos probados. Para la implementación de la certificación, se deben utilizar instrumentos de medición especialmente previstos por la NTD con las características de precisión requeridas. La certificación debe llevarse a cabo con una frecuencia determinada.

La prueba implica cumplimiento de las normas de seguridad y saneamiento industrial. Así como requerimientos generales, establecido en la NTD correspondiente, para varios tipos de pruebas, se deben proporcionar requisitos especiales, dados en los procedimientos de prueba.

El programa de prueba debe especificar la organización que va a realizar las pruebas y las organizaciones involucradas en las pruebas. Además, el programa de pruebas debe prever la logística de las pruebas, incluida una lista y los plazos de entrega de los productos probados.

Además, el programa de prueba especifica:

Composición de los participantes de la prueba;

El procedimiento para su acceso a las pruebas;

Distribución de responsabilidades para probar y compilar la documentación de informes.

En conclusión, se deben proporcionar los requisitos de notificación y la formulación de recomendaciones para el uso posterior de los productos probados. Al mismo tiempo, los criterios que deben seguirse para decidir si utilizar el producto probado después de completar todo el programa de prueba (desmantelamiento y destrucción, reparación y Mantenimiento con el uso posterior para su finalidad prevista con o sin restricciones).

EDITORIAL DE NORMAS

DESARROLLADO por el Comité Estatal de Normas de la URSS

VF Kurochkin, A. I. Kubarev, E. I. Burdasov, I. Z. Aronov, Zh.N. Budennaya, K. A. Kristof, N. A. Sachkova, T. N. Delnova, AI Kuskov, R. V. Kugel, vicepresidente Vazhdaev, K. I. Kuzmin, L. Ya. Podolsky, L.P. Lozitsky, A. N. Vetrov, V. F. Lopshov, V.N. Liubushkina, V.K. Medvezhnikova

Aprobado por Decreto de Norma del Estado de 10 de octubre de 1983 N° 4903, el plazo de introducción se establece a partir del 1 de enero de 1985.

Estas pautas se aplican a los productos de ingeniería mecánica e instrumentación y establecen los principios básicos para acelerar las pruebas de confiabilidad, que se recomiendan para su uso en el desarrollo de los fundamentos normativos y metodológicos (programas y métodos) y técnicos (equipos de prueba) del sistema estatal de prueba de productos en de acuerdo con GOST 25051.0-81.

Los conceptos básicos en el campo de las pruebas de confiabilidad aceleradas y sus definiciones se dan en el apéndice de referencia.

1 . PROVISIONES GENERALES

1.1. El principio o una combinación de principios para acelerar las pruebas de confiabilidad se establece en programas y procedimientos estándar por parte de las organizaciones matrices para las pruebas estatales para los tipos de productos que se les asignan o, en su nombre, el desarrollador del producto.

1.2. Establecido bajo par. 1.1 Los principios de aceleración deben aplicarse en el desarrollo de métodos de prueba de confiabilidad para su inclusión en documentos de diseño (PM, TS) y reglamentarios y técnicos (normas para el tipo de OTU, TS, métodos de prueba) para tipos específicos de productos.

1.3. La elección del principio o combinación de principios para acelerar las pruebas de confiabilidad debe asegurar la máxima reducción posible en la duración de las pruebas con la reproducción de fallas si están presentes en la secuencia y nomenclatura características de las condiciones normales de prueba.

reducción de las pausas en el trabajo;

exclusión de movimientos inactivos;

eliminación del tiempo de inactividad;

reducción de tiempo para trabajos auxiliares;

exclusión de periodos climáticos no laborables, etc.

El factor de conversión para los indicadores de confiabilidad expresados ​​en términos de duración del calendario se determina por el método de probabilidades iguales (Fig. 1), que es el siguiente. En la etapa de estudios preliminares, se toman dos muestras aleatorias del mismo lote de productos. Uno de ellos se prueba en condiciones normales, el otro, en el modo de pruebas aceleradas. En el proceso de prueba, se registran los momentos de falla del producto. De acuerdo con los datos experimentales obtenidos, la función se encuentra k 1,p (ver fig. 1 ) como el lugar geométrico de los puntos correspondientes a cuantiles iguales r Para asegurarse de que la función k 1,p será la producción invariante, es necesario repetir el experimento en varios lotes. Si hay una función k 1,p los resultados de las pruebas aceleradas de cualquier otra muestra se lleven a condiciones normales.

Si el indicador de confiabilidad se calcula por tiempo de operación, entonces el factor de conversión es igual a uno.

Recálculo de indicadores de confiabilidad por el método de probabilidades iguales

Con y CON*- vida útil bajo pruebas normales y aceleradas, respectivamente; R- la probabilidad de no alcanzar el estado límite; k 1,p - función de recálculo

2.2.2. La extrapolación para el tiempo de operación se realiza sobre la base de un modelo de falla, cuyos parámetros se estiman a partir de los resultados de pruebas truncadas.

Existen modelos de fallas basados ​​en el estudio de los patrones de cambio en los parámetros de salida y estadísticas de fallas de productos.

2.2.2.1. El modelo paramétrico (opción) se muestra en la Fig. 2 . Aquí la probabilidad de falla F(t) está determinada por la naturaleza del cambio en el parámetro de salida X. En el momento inicial ( t= 0) para una muestra de productos con un volumen norte hay dispersión del parámetro de salida F(X 0) relativo a la media X 0 A medida que aumenta el tiempo de funcionamiento, el parámetro de salida cambia de acuerdo con el curso de los procesos de degradación. En el caso general, un cambio significativo en el parámetro X puede comenzar después de un tiempo t y fluir a una velocidad aleatoria que varía con el tiempo, v X = dx/d t. Medición del parámetro de salida de los productos en el momento del truncamiento de la prueba t y , puede obtener la densidad de distribución de los valores del parámetro de salida F(x, t), que determina la probabilidad de salida del parámetro X en el extranjero X máximo, es decir probabilidad de falla F(t) = 1 - PAG(t).

2.2.2.2. El modelo censurado se basa en el registro de los momentos de falla antes del truncamiento de las pruebas, lo que da como resultado una muestra que representa el tiempo de operación de todos norte los objetos de prueba fallaron y permanecieron operativos.

Hay dos tipos de censura:

tipo I - terminación de pruebas en un tiempo de operación dado;

tipo II - para un número dado de fallas.

Modelo paramétrico (opción)

X - ?(t) - parámetro de salida del producto; X max - valor máximo permitido del parámetro de salida; F(X 0) - densidad de distribución del parámetro de salida al comienzo de la prueba; t c - el comienzo del envejecimiento, desgaste, etc.; F(t) - densidad de distribución del tiempo hasta el fallo; F(t) = 1 - PAG(t) es la probabilidad de falla; F(x, t) - densidad de distribución del parámetro de salida; F(v x) - densidad de distribución de la tasa de cambio del parámetro de salida; t- tiempo de funcionamiento; t y - momento de truncamiento de prueba

2.2.2.3. Factor de aceleración de prueba para extrapolación del tiempo de funcionamiento

donde CN,N- la duración de las pruebas correspondiente al tiempo de funcionamiento tN,N- la última muestra en la muestra de volumen ordenada norte;

C r, norte- lo mismo para rª muestra;

Con y - lo mismo para el momento del truncamiento;

METRO es el operador de expectativa.

El factor de conversión para indicadores de confiabilidad expresado en términos de tiempo de operación es igual a uno. Si el indicador de confiabilidad se calcula por duración del calendario, entonces el factor de conversión se determina mediante el método de probabilidades iguales (ver Fig. 1 ).

2.3. La aceleración de las pruebas en el modo forzado se logra mediante la intensificación de los procesos de degradación. Existen dos grupos de principios para forzar pruebas, que se diferencian en la forma de recalcular sus resultados a condiciones normales;

exigir una determinación preliminar del factor de conversión;

permitiendo evaluar los resultados de la prueba sin una determinación preliminar del factor de conversión.

2.3.1. El grupo de principios que requieren una determinación preliminar del factor de conversión incluye:

truncamiento del espectro de cargas;

aumentando la velocidad de aplicación de cargas;

principio de comparación.

2.3.1.1. El truncamiento del espectro de carga consiste en la exclusión de una parte de las cargas que no tienen un efecto dañino apreciable (que debe verificarse previamente) en el objeto de prueba, lo que conduce a un aumento en el nivel medio de cargas y, en consecuencia , un agotamiento más rápido del recurso.

Un caso especial de truncamiento del espectro de carga es la exclusión de la parte constante del ciclo de operación (modo de arranque-parada, aceleración-deceleración, etc.), es decir trabajar en modo inestable.

2.3.1.2. El aumento de la velocidad de aplicación de cargas se realiza en base a un aumento de la frecuencia de carga cíclica o de la velocidad de movimiento bajo carga. Primero asegúrese de que el aumento en la frecuencia de carga (fatiga) o velocidad de deslizamiento (desgaste) no distorsione la naturaleza de las fallas.

2.3.1.3. El principio de comparación se basa en el uso de datos sobre productos similares. En función de la información disponible, la fiabilidad de los productos se evalúa de las siguientes formas:

comparar los indicadores de confiabilidad de dos tipos de productos basados ​​​​en los resultados de solo pruebas forzadas;

comparar los indicadores de fiabilidad del producto en el modo forzado con los resultados de la prueba en este modo y en el modo normal del producto analógico;

recálculo de los resultados de la prueba del producto en el modo forzado al modo normal de acuerdo con la dependencia existente de los indicadores de confiabilidad en el nivel de carga.

2.3.2. El grupo de principios que no requieren una determinación preliminar del factor de conversión incluyen:

extrapolación por carga;

el principio de "romper";

principio de solicitud.

2.3.2.1. Ejemplos del principio de extrapolación por carga son los métodos para estimar el límite de resistencia (métodos de Shvarev, Stromeyer, Muratov, Pro, Nedeshan, etc.). Cuando se utilizan métodos de extrapolación, es necesario prestar mucha atención a la fiabilidad de determinar los parámetros de las dependencias, la legitimidad de elegir su tipo, evaluar los límites de extrapolación permitidos y elegir el rango de variación de las variables en el experimento.

2.3.2.2. El principio de "romper" es el siguiente. Los productos con diferente tiempo de operación en el modo normal fallan (estado límite) en el modo forzado. En el modo forzado, se determinan los indicadores de confiabilidad de los nuevos productos (que no tienen tiempo de funcionamiento en el modo normal). Con base en esta información, los valores de confiabilidad del modo normal se determinan utilizando la teoría de acumulación de daños apropiada. También es posible otra secuencia de carga: primero en modo forzado, luego en modo normal.

2.3.2.3. El principio de solicitudes se aplica en los casos en que es posible medir un parámetro de salida, cuya salida, si supera los límites permitidos, significa una falla. Durante las pruebas, se alternan los modos de carga normal y forzada.

2.3.3. El factor de aceleración de la prueba se calcula mediante la fórmula ( 1 ), donde C N, N * significa la duración de la prueba forzada.

Los coeficientes de recálculo de los indicadores de confiabilidad se determinan mediante el método de probabilidades iguales.

Para elementos de un producto probados en varios modos normales y forzados diferentes (por ejemplo, para asegurar el "sincronismo" de la acumulación de daños), el coeficiente para recalcular los indicadores de confiabilidad (del tipo "promedio") está determinado por la fórmula

(3)

¿donde? i, ?j- parte del tiempo de funcionamiento en i-m normal y j-m modos forzados, respectivamente;

K-ji = 1 / Kij- factor de conversión de j-th modo forzado a i-mu normales;

Ki- factor de conversión de modo forzado complejo a i-mu normales;

kj- factor de conversión de j th forzado a complejo normal.

Desde ( 3 ) A continuación se presentan dos casos especiales de uso frecuente:

cuando el modo normal es uno, pero hay varios forzados, y

,

cuando hay varios modos normales, y solo un modo forzado.

2.4. Los principios enumerados de aceleración de pruebas se pueden usar tanto individualmente como en cualquier combinación. Si no hay influencia mutua de los principios, entonces el factor de aceleración para su aplicación combinada

donde k q - prueba el factor de aceleración cuando se usa q- principio;

Número de principios utilizados.

3 . PRINCIPIOS BÁSICOS PARA PRUEBAS RÁPIDAS ACELERADAS

3.1. Las pruebas de control, cuyo objetivo es confirmar los indicadores de confiabilidad normalizados, se llevan a cabo de acuerdo con los métodos:

intervalos de confianza (uno o dos lados);

comparación de estimaciones simbólicas y dispersiones de indicadores de confiabilidad;

control estadístico de aceptación.

3.2. Para los dos primeros métodos, los principios de aceleración y los factores de aceleración y recálculo descritos en la Sec. 2 .

3.3. Las pruebas de aceptación estadística utilizan los principios de aceleración descritos en la Sec. 2 . Factor de aceleración de prueba

donde Con n - duración de las pruebas normales;

Con y es la duración de las pruebas aceleradas.

4 . REQUISITOS PARA EL DESARROLLO DE MÉTODOS DE PRUEBA ACELERADOS

4.1. La aceleración de prueba generalmente se basa en el uso de un conocimiento a priori de la confiabilidad del objeto de prueba. Para obtener esta información, es necesario realizar estudios preliminares, que generalmente incluyen los siguientes pasos:

estudio de las condiciones de trabajo del producto;

estudio de la carga operativa del producto;

investigación de confiabilidad en operación;

estudio de la naturaleza y causas de las fallas;

selección del principio de aceleración, condiciones y modos de prueba;

selección, y si es necesario, desarrollo y creación de equipos de prueba;

realización de pruebas de fiabilidad aceleradas;

análisis de los resultados de los estudios preliminares, determinación de su adecuación, comparación con los resultados de las observaciones operativas, desarrollo de un modelo de falla y determinación de la función de conversión a condiciones normales.

4.2. El estudio de las condiciones de funcionamiento del producto es considerar opciones existentes uso del producto con el fin de seleccionar las condiciones típicas de su funcionamiento y establecer sus características estadísticas.

4.3. El estudio de la carga operativa de los elementos del producto debe realizarse tanto en condiciones de funcionamiento típicas como extremas de acuerdo con GOST 23603-79, GOST 23604-79 y GOST 23605-79.

4.4. Los resultados del estudio de confiabilidad en operación deben estar vinculados a los resultados del trabajo en los párrafos. 4.2 y 4.3 condiciones comunes de operación.

4.5. Con base en un análisis conjunto de la carga de los elementos del producto, la naturaleza y las causas de sus fallas, se selecciona uno o una combinación de varios principios de aceleración de prueba.

4.6. Los objetos de investigación preliminar son productos seleccionados de producción en serie, y el resultado del desarrollo es una metodología que se aplica a un grupo de productos homogéneos, que incluye los productos en serie mencionados. La aceptabilidad de la metodología para productos de otros tipos, incluidos los nuevos, debe confirmarse mediante un análisis de las diferencias en los objetos o sus condiciones de funcionamiento. En este caso, es posible corregir la metodología desarrollada anteriormente.

4.7. El número de objetos para estudios preliminares debe seleccionarse a partir de la condición de obtener un factor de conversión para condiciones normales, asegurando el cumplimiento de los requisitos del párrafo. 1.4 .

APÉNDICE

Referencia

TÉRMINOS UTILIZADOS EN ESTAS DIRECTRICES Y SUS DEFINICIONES

BIBLIOGRAFÍA

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COMITÉ ESTATAL DE NORMAS DE LA URSS

INSTRUCCIONES METODOLÓGICAS

FIABILIDAD EN LA TECNOLOGÍA. PRUEBAS ACELERADAS.
DISPOSICIONES PRINCIPALES

RD 50-424-83

Moscú

EDITORIAL DE NORMAS

DESARROLLADO por el Comité Estatal de Normas de la URSS

VF Kurochkin, A. I. Kubarev, E. I. Burdasov, I. Z. Aronov, Zh.N. Budennaya, K. A. Kristof, N. A. Sachkova, T. N. Delnova, AI Kuskov, R. V. Kugel, vicepresidente Vazhdaev, K. I. Kuzmin, L. Ya. Podolsky, L.P. Lozitsky, A. N. Vetrov, V. F. Lopshov, V.N. Liubushkina, V.K. Medvezhnikova

INTRODUCIDO por el Comité Estatal de Normas de la URSS

APROBADO E INTRODUCIDO POR DECRETO Comité Estatal URSS según las normas del 10 de octubre de 1983 No. 4903

DOCUMENTO NORMATIVO ORIENTATIVO

Aprobado por Decreto de Norma del Estado de 10 de octubre de 1983 N° 4903, el plazo de introducción se establece a partir del 1 de enero de 1985.

Estas pautas se aplican a los productos de ingeniería mecánica e instrumentación y establecen los principios básicos para acelerar las pruebas de confiabilidad, que se recomiendan para su uso en el desarrollo de los fundamentos normativos y metodológicos (programas y métodos) y técnicos (equipos de prueba) del sistema estatal de prueba de productos en de acuerdo con GOST 25051.0-81.

Los conceptos básicos en el campo de las pruebas de confiabilidad aceleradas y sus definiciones se dan en el apéndice de referencia.

. PROVISIONES GENERALES

donde CN y - vida útil norte-ésimo objeto en la muestra de volumen norte, ordenados en orden ascendente, bajo pruebas normales y aceleradas, respectivamente;

M - operador de expectativa.

El factor de conversión para los indicadores de confiabilidad expresados ​​en términos de duración del calendario se determina por el método de probabilidades iguales (Fig. 1), que es el siguiente. En la etapa de estudios preliminares, se toman dos muestras aleatorias del mismo lote de productos. Uno de ellos se prueba en condiciones normales, el otro, en el modo de pruebas aceleradas. En el proceso de prueba, se registran los momentos de falla del producto. De acuerdo con los datos experimentales obtenidos, la función se encuentra k 1,p (ver fig.) como el lugar geométrico de los puntos correspondientes a cuantiles iguales r Para asegurarse de que la función k 1,p será una producción invariante, es necesario repetir el experimento en varios lotes. Si hay una función k 1,p los resultados de las pruebas aceleradas de cualquier otra muestra se lleven a condiciones normales.

Si el indicador de confiabilidad se calcula por tiempo de operación, entonces el factor de conversión es igual a uno.

Recálculo de indicadores de confiabilidad por el método de probabilidades iguales

Con y CON*- vida útil bajo pruebas normales y aceleradas, respectivamente; R- la probabilidad de no alcanzar el estado límite; k 1,p - función de recálculo

donde α i, α j- parte del tiempo de funcionamiento en i-m normal y j-m modos forzados, respectivamente;

Kji = 1 / Kij- factor de conversión de j-th modo forzado a i-mu normales;

Ki- factor de conversión de modo forzado complejo a i-mu normales;

kj- factor de conversión de j th forzado a complejo normal.

Ensayos acelerados- pruebas, cuyos métodos y condiciones proporcionan la información necesaria sobre las características de las propiedades del objeto en más término corto que durante los ensayos normales o, lo que es lo mismo, en condiciones de funcionamiento de diseño. Las pruebas aceleradas se dividen en reducidas y forzadas.

Ensayos reducidos– Pruebas aceleradas sin intensificar procesos que provoquen fallas o daños. La realización de pruebas reducidas está justificada en los casos en que sea posible predecir razonablemente el comportamiento de un objeto con un tiempo de operación superior a la duración de las pruebas.

juicios forzados– Pruebas aceleradas con intensificación de procesos que provoquen fallas o daños. Los resultados de las pruebas forzadas son representativos de las condiciones normales de funcionamiento de la instalación cuando existen relaciones inequívocas entre el factor de influencia y el índice de fiabilidad. Estas dependencias se denominan dependencias base.

La aceleración de las pruebas se caracteriza por un coeficiente de aceleración, un número que muestra cuántas veces la duración de las pruebas aceleradas es menor que la duración de las pruebas normales (por tiempo de funcionamiento o por tiempo de calendario). El parámetro forzado en las pruebas se llama factor de prueba de aceleración.

En la práctica, se utilizan varios métodos de prueba acelerados:

El método de aumento lineal en la carga. es un método de prueba en el que la aceleración se logra aumentando la carga linealmente con el tiempo. El método es aplicable con una dependencia lineal de los parámetros determinantes en el tiempo y una tasa constante de procesos de degradación en condiciones de operación.

Método de extrapolación de carga– método de prueba para varios niveles elevados carga y posterior extrapolación de los resultados al nivel normal de carga. El método es aplicable cuando existe una dependencia inequívoca del índice de confiabilidad determinado de la carga.

Método de extrapolación de tiempo- un método de ensayo bajo cargas normales durante el tiempo para el que se acumula información sobre la acumulación de daños, suficiente para extrapolarlos a un tiempo de funcionamiento dado o hasta que se produzca el fallo. No es deseable extender la extrapolación a intervalos de tiempo que excedan el tiempo de prueba en más de 1,5 veces.

Método de carga de una sola etapa ("rotura") es un método de prueba en el que un objeto se somete a una carga mayor después de trabajo largo bajo carga normal. La aplicación de este método está justificada siempre que el principio de suma de daños sea correcto. En la práctica, este modo se implementa de la siguiente manera: después de las pruebas normales, el objeto se somete a pruebas forzadas hasta que se agota el recurso del estado útil. Estime el recurso residual en el modo forzado. Se compara con el recurso promedio total del objeto en el modo forzado. Si esta información no está disponible, los nuevos objetos se prueban en un modo forzado para evaluar el recurso promedio. La comparación de la vida plena y residual permite evaluar el grado de agotamiento de los recursos en las pruebas normales del objeto y su vida plena en condiciones de funcionamiento.

Método de intensificación de rodaje- un método de ensayo en el que se fuerza el período de rodaje. Aplicable cuando el objeto tiene un periodo de rodaje largo.

Método de prueba equivalente- un método en el que se llevan a cabo pruebas con cargas incrementadas con un análisis del impacto en la confiabilidad de cada tipo de carga.

Programa de prueba Métodos de compactación– métodos en los que se reducen los intervalos entre ciclos de ensayo o se aumenta la tasa de carga. En este método, es posible obtener una estimación conservadora del índice de confiabilidad.

Método de truncamiento del espectro de carga- un método de prueba en el que se excluyen los modos de carga que son típicos para las condiciones de funcionamiento, pero que tienen poco efecto sobre la fiabilidad. La aplicación de este método se justifica cuando existe plena confianza en cuanto a la débil influencia sobre la confiabilidad de los modos excluidos del programa de prueba.

Método de comparación con análogos.- método de prueba en modos forzados con comparación de los resultados de la prueba con los resultados obtenidos en objetos similares. Las conclusiones basadas en los resultados de la comparación pueden extenderse a los mismos modos oa condiciones normales, según el volumen y la exhaustividad de la información disponible sobre los análogos.

Los resultados de las pruebas aceleradas y normales deben ser comparables, es decir, con la misma naturaleza de la falla, los valores de los indicadores de confiabilidad obtenidos en estas pruebas deben ser los mismos. Por ejemplo, la igualdad de la probabilidad de operación libre de fallas obtenida en pruebas aceleradas (índice "y") y normales (índice "n"), con una ley exponencial de su distribución, significa el cumplimiento de la igualdad: Exp(-λ norte)=Exp(-λ y t y). Habiendo obtenido el valor de la tasa de falla en ensayos acelerados, es posible estimar la tasa de falla en condiciones normales a partir de la relación λ y \u003d λ n k, suponiendo al mismo tiempo que el coeficiente de aceleración de prueba en el tiempo k=t n/ t y bajo cargas seleccionadas, es equivalente al factor de aceleración de prueba en términos de confiabilidad (probabilidad de funcionamiento sin fallas).

El problema principal de la planificación de pruebas aceleradas es la presencia de una dependencia básica que refleja la influencia de un factor de influencia o carga en el índice de confiabilidad. Las fuentes de dependencias básicas pueden ser información disponible sobre análogos. Si no hay ninguno, para encontrar la dependencia básica, se llevan a cabo pruebas de investigación en el rango requerido de parámetros de prueba. El siguiente paso es seleccionar el factor de aceleración y el modo de prueba acelerado. En cualquier caso, a la hora de planificar y realizar pruebas aceleradas, se tienen en cuenta los resultados de todo tipo de pruebas realizadas durante el desarrollo y producción de este producto.

La condición principal al elegir un factor de aceleración es la invariancia en comparación con las condiciones normales. procesos físicos y químicos afectando la confiabilidad. El factor acelerador debe estar bien controlado, ser fácil de cambiar y reproducir. La mayoría de las veces, estos requisitos se cumplen con temperaturas elevadas. Por ejemplo: en caso de fallas bajo la influencia de procesos térmicamente activados, la tasa de falla promedio (y el tiempo medio hasta la falla también) depende de la temperatura de acuerdo con la ley de Arrhenius: λ=λ 0 exp(-E/kT). O bien, la dependencia generalmente aceptada de la resistencia a largo plazo de la temperatura. T y el estrés σ con una vida útil de más de 100 mil horas tiene la forma: T p \u003d enT 2 σ -n exp(b-cσ).